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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024031444
(43)【公開日】2024-03-07
(54)【発明の名称】表面電位分布計測装置
(51)【国際特許分類】
G01R 29/12 20060101AFI20240229BHJP
【ＦＩ】
G01R29/12 D
【審査請求】未請求
【請求項の数】6
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022134993
(22)【出願日】2022-08-26
(71)【出願人】
【識別番号】301021533
【氏名又は名称】国立研究開発法人産業技術総合研究所
(74)【代理人】
【識別番号】100161207
【弁理士】
【氏名又は名称】西澤 和純
(74)【代理人】
【識別番号】100147267
【弁理士】
【氏名又は名称】大槻 真紀子
(74)【代理人】
【識別番号】100140774
【弁理士】
【氏名又は名称】大浪 一徳
(72)【発明者】
【氏名】菊永 和也
(57)【要約】
【課題】計測対象の表面電位の分布を素早く計測することができ、目的に応じて容易に空間分解能を変更することが可能な表面電位分布計測装置を提供する。
【解決手段】表面電位分布計測装置は、複数のセンサ１２を備えるセンサ基板１０と、センサ基板１０を着脱可能に保持する保持部２０と、センサ基板１０と保持部２０とを振動させる振動部４０と、各センサ１２を用いて、電位を計測する電気特性計測部５０と、を備え、センサ基板１０は基板１１と、基板１１の一方の表面である第１面に設けられる複数のセンサ１２と、第１面の反対の面である第２面に露出し、かつ、各センサ１２からそれぞれ基板１１の板厚方向に延在した複数の導電部１４と、を備え、各導電部１４は互いに絶縁され、センサ基板は、前記第２面に、前記電気特性計測部と前記各導電部とをそれぞれ電気的に着脱可能に接続する接続部１５を備える。
【選択図】図１
【解決手段】表面電位分布計測装置は、複数のセンサ１２を備えるセンサ基板１０と、センサ基板１０を着脱可能に保持する保持部２０と、センサ基板１０と保持部２０とを振動させる振動部４０と、各センサ１２を用いて、電位を計測する電気特性計測部５０と、を備え、センサ基板１０は基板１１と、基板１１の一方の表面である第１面に設けられる複数のセンサ１２と、第１面の反対の面である第２面に露出し、かつ、各センサ１２からそれぞれ基板１１の板厚方向に延在した複数の導電部１４と、を備え、各導電部１４は互いに絶縁され、センサ基板は、前記第２面に、前記電気特性計測部と前記各導電部とをそれぞれ電気的に着脱可能に接続する接続部１５を備える。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
複数のセンサを備えるセンサ基板と、
前記センサ基板を着脱可能に保持する保持部と、
前記センサ基板と前記保持部とを振動させる振動部と、
前記各センサを用いて、電位を計測する電気特性計測部と、
を備え、
前記センサ基板は
基板と、
前記基板の一方の表面である第１面に設けられる前記複数のセンサと、
前記第１面の反対の面である第２面に露出し、かつ、前記各センサからそれぞれ前記基板の板厚方向に延在した複数の導電部と、
を備え、
前記各導電部は互いに絶縁され、
前記センサ基板は、前記第２面に、前記電気特性計測部と前記各導電部とをそれぞれ電気的に着脱可能に接続する接続部を備える、表面電位分布計測装置。
前記センサ基板を着脱可能に保持する保持部と、
前記センサ基板と前記保持部とを振動させる振動部と、
前記各センサを用いて、電位を計測する電気特性計測部と、
を備え、
前記センサ基板は
基板と、
前記基板の一方の表面である第１面に設けられる前記複数のセンサと、
前記第１面の反対の面である第２面に露出し、かつ、前記各センサからそれぞれ前記基板の板厚方向に延在した複数の導電部と、
を備え、
前記各導電部は互いに絶縁され、
前記センサ基板は、前記第２面に、前記電気特性計測部と前記各導電部とをそれぞれ電気的に着脱可能に接続する接続部を備える、表面電位分布計測装置。
【請求項2】
前記センサ基板を交換することで空間分解能を変更できる、請求項１に記載の表面電位分布計測装置。
【請求項3】
前記センサ基板の振幅を計測する振動計測部をさらに備える、請求項１または請求項２に記載の表面電位分布計測装置。
【請求項4】
前記各センサが平面視において一直線上に配置されている、請求項１または請求項２に記載の表面電位分布計測装置。
【請求項5】
計測対象を配置可能な試料台と、
前記試料台を前記第１面に平行な方向に移動させる試料移動部と、
をさらに備える、請求項１または請求項２に記載の表面電位分布計測装置。
前記試料台を前記第１面に平行な方向に移動させる試料移動部と、
をさらに備える、請求項１または請求項２に記載の表面電位分布計測装置。
【請求項6】
前記計測対象の表面と前記センサの表面との距離を計測する距離計測部をさらに備える、請求項５に記載の表面電位分布計測装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、表面電位分布計測装置に関する。
【背景技術】
【0002】
ポリプロピレン繊維などからなる不織布を用いたフィルターがマスクや空気清浄機などに用いられている。捕集効率を高めるため、不織布中の繊維は帯電している。
【0003】
不織布の帯電は、例えば、コロナ放電、水流帯電などによって行われている。不織布の帯電の状態は、捕集効率に影響する。そのため、製品の開発および製品の検査のために、帯電の状態を評価する方法が求められている。
【0004】
帯電状態を評価する方法として、特許文献１には、試料の熱刺激電流を計測して得られた計測データを用いて、活性化エネルギーと温度の相関を示す相関データを取得するデータ取得部と、その相関データを用いて、活性化エネルギーと温度の相関をグラフ化したときのプロットの平坦部を抽出する抽出部４３と、抽出部４３の抽出結果に基づいて試料の特性を評価する評価部４４と、評価部４４による評価結果を画面に表示する表示部６と、を備える熱刺激電流計測装置が開示されている。
【0005】
特許文献２には、可撓性を有する薄膜状のエレクトレットセンサと、エレクトレットセンサに働く静電力の変化を検出する静電力検出手段とを備えた表面電位センサが開示されている。
【0006】
特許文献３には、計測対象物に予め選定した振動数、振幅の振動を与える付与工程と、前記計測対象物の振動に伴って発生する電磁波の強度を計測する強度計測工程と、前記計測対象物の振幅を計測する振幅計測工程と、前記強度計測工程で計測された電磁波の強度および前記振幅計測工程で計測された振幅に基づいて、前記計測対象物の静電気帯電量を計測する帯電量計測工程と、を備え、前記振動の周波数は、数Ｈｚ～数ｋＨｚであり、前記計測対象物と、前記強度計測工程を実現して前記電磁波を受信する受信手段とは、空間的に離隔している、静電気帯電計測方法が開示されている。
【0007】
特許文献４には、計測対象物の計測面における静電気分布を計測する静電気分布計測装置であって、振動によって前記計測面における複数領域のそれぞれで生じる電界を受信するアレイアンテナと、前記計測対象物もしくは前記アレイアンテナを振動させる振動手段と、前記アレイアンテナが受信した前記複数領域のそれぞれでの前記電界の強度、周波数および位相の少なくとも一つを計測する計測手段と、前記計測手段での計測結果に基づいて、前記複数領域のそれぞれでの静電気量を算出する算出手段と、前記複数領域のそれぞれでの静電気量に基づいて、前記計測面における静電気分布を描画する描画手段と、を備え、前記アレイアンテナは、前記複数領域のそれぞれに対応する複数のアンテナ素子を有する、静電気分布計測装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0008】
【特許文献1】特開２０１５－２８４６２号公報
【特許文献2】特開２００７－２１２２０９号公報
【特許文献3】特許第５６６５１５１号公報
【特許文献4】国際公開第２０１５／０１１９４２号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0009】
フィルターの開発では、高い空間分解能での表面電位の分布を評価できることが求められている。一方、フィルターの品質管理では、計測時間を早くするため、空間分解能を低くすることが求められている。特許文献１の方法では、熱を印加することで、放出される電流を計測することで帯電の状態を計測することができるが、表面電位の分布を評価することができない。特許文献２の方法では、１つの装置で、空間分解能を容易に変更することができなかった。特許文献３の静電気帯電計測方法および特許文献４の静電気量計測装置では、高い精度で静電気の帯電量を計測することはできるが、１ｍｍ程度の高空間分解能で静電気の帯電量を計測するには、計測対象物を局所的に振動させる必要があることから、計測する全ての範囲を局所的に振動させる必要がある。その結果、静電気の帯電量分布を計測するには時間がかかるという問題点があった。また、特許文献３の静電気帯電計測方法および特許文献４の静電気量計測装置では、容易に空間分解能を変更することができなかった。
【0010】
本発明は、上記の事情を鑑みなされた発明であり、計測対象の表面電位の分布を素早く計測することができ、目的に応じて容易に空間分解能を変更することが可能な表面電位分布計測装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0011】
前記課題を解決するために、本発明は以下の手段を提案している。
（１）本発明の態様１の表面電位分布計測装置は、
複数のセンサを備えるセンサ基板と、
前記センサ基板を着脱可能に保持する保持部と、
前記センサ基板と前記保持部とを振動させる振動部と、
前記各センサを用いて、電位を計測する電気特性計測部と、
を備え、
前記センサ基板は
基板と、
前記基板の一方の表面である第１面に設けられる前記複数のセンサと、
前記第１面の反対の面である第２面に露出し、かつ、前記各センサからそれぞれ前記基板の板厚方向に延在した複数の導電部と、
を備え、
前記各導電部は互いに絶縁され、
前記センサ基板は、前記第２面に、前記電気特性計測部と前記各導電部とをそれぞれ電気的に着脱可能に接続する接続部を備える。
（２）本発明の態様２は、態様１の表面電位分布計測装置において、
前記センサ基板を交換することで空間分解能を変更できてもよい。
（３）本発明の態様３は、態様１または態様２の表面電位分布計測装置において、前記センサ基板の振幅を計測する振動計測部をさらに備えてもよい。
（４）本発明の態様４は、態様１～３のいずれか１つの表面電位分布計測装置において、
前記各センサが平面視において一直線上に配置されていてもよい。
（５）本発明の態様５は、態様１～態様４のいずれか１つの表面電位分布計測装置において、
計測対象を配置可能な試料台と、
前記試料台を前記第１面に平行な方向に移動させる試料移動部と、
をさらに備えてもよい。
（６）本発明の態様６は、態様１～態様５のいずれか１つの表面電位分布計測装置において、
前記計測対象の表面と前記センサの表面との距離を計測する距離計測部をさらに備えてもよい。
（１）本発明の態様１の表面電位分布計測装置は、
複数のセンサを備えるセンサ基板と、
前記センサ基板を着脱可能に保持する保持部と、
前記センサ基板と前記保持部とを振動させる振動部と、
前記各センサを用いて、電位を計測する電気特性計測部と、
を備え、
前記センサ基板は
基板と、
前記基板の一方の表面である第１面に設けられる前記複数のセンサと、
前記第１面の反対の面である第２面に露出し、かつ、前記各センサからそれぞれ前記基板の板厚方向に延在した複数の導電部と、
を備え、
前記各導電部は互いに絶縁され、
前記センサ基板は、前記第２面に、前記電気特性計測部と前記各導電部とをそれぞれ電気的に着脱可能に接続する接続部を備える。
（２）本発明の態様２は、態様１の表面電位分布計測装置において、
前記センサ基板を交換することで空間分解能を変更できてもよい。
（３）本発明の態様３は、態様１または態様２の表面電位分布計測装置において、前記センサ基板の振幅を計測する振動計測部をさらに備えてもよい。
（４）本発明の態様４は、態様１～３のいずれか１つの表面電位分布計測装置において、
前記各センサが平面視において一直線上に配置されていてもよい。
（５）本発明の態様５は、態様１～態様４のいずれか１つの表面電位分布計測装置において、
計測対象を配置可能な試料台と、
前記試料台を前記第１面に平行な方向に移動させる試料移動部と、
をさらに備えてもよい。
（６）本発明の態様６は、態様１～態様５のいずれか１つの表面電位分布計測装置において、
前記計測対象の表面と前記センサの表面との距離を計測する距離計測部をさらに備えてもよい。
【発明の効果】
【0012】
本発明の上記態様によれば、計測対象の表面電位の分布を素早く計測することができ、目的に応じて容易に空間分解能を変更することが可能な表面電位分布計測装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0013】
【図1】第１実施形態に係る表面電位分布計測装置の概略図である。
【図2】センサ基板のセンサ側表面の平面図である。
【図4】第１実施形態に係る表面電位分布の計測方法のフローチャートである。
【図5】第２実施形態に係る表面電位分布計測装置の概略図である。
【図6】第１実施形態に係る表面電位分布の計測方法のフローチャートである。
【図7】センサ基板の変形例のセンサ側表面の平面図である。
【図8】センサ基板の変形例のセンサ側表面の平面図である。
【発明を実施するための形態】
【0014】
＜第１実施形態＞
本実施形態に係る表面電位分布計測装置は、複数のセンサを備えるセンサ基板と、センサ基板を着脱可能に保持する保持部と、センサ基板と前記保持部とを振動させる振動部と、各センサを用いて、電位を計測する電気特性計測部と、を備え、センサ基板の一方の表面である第１面には、前記センサが設けられ、第１面の反対の面である第２面には、前記各センサからそれぞれ前記センサ基板の板厚方向に延在した複数の導電部が露出し、各導電部は互いに絶縁され、センサ基板は、前記第２面に、前記電気特性計測部と前記各導電部とをそれぞれ電気的に着脱可能に接続する接続部を備える。本実施形態に係る表面電位分布計測装置は、前記センサ基板を交換することで空間分解能を変更できる。
本実施形態に係る表面電位分布計測装置は、複数のセンサを備えるセンサ基板と、センサ基板を着脱可能に保持する保持部と、センサ基板と前記保持部とを振動させる振動部と、各センサを用いて、電位を計測する電気特性計測部と、を備え、センサ基板の一方の表面である第１面には、前記センサが設けられ、第１面の反対の面である第２面には、前記各センサからそれぞれ前記センサ基板の板厚方向に延在した複数の導電部が露出し、各導電部は互いに絶縁され、センサ基板は、前記第２面に、前記電気特性計測部と前記各導電部とをそれぞれ電気的に着脱可能に接続する接続部を備える。本実施形態に係る表面電位分布計測装置は、前記センサ基板を交換することで空間分解能を変更できる。
【0015】
以下、図面を参照し、本発明の一実施形態に係る表面電位分布計測装置１００を説明する。図１は、表面電位分布計測装置１００の概略図である。表面電位分布計測装置１００は、センサ基板１０、保持部２０、シャフト３０、振動部４０、振動制御部４５、電気特性計測部５０、試料台６０、試料移動部６５、および、制御部８０を備える。
【0016】
センサ基板１０中のセンサに対向する計測対象Ｏの部分（計測領域）の電荷量（表面電位量）Ｑは、例えば、下記（１）式に基づいて算出される。ここで、式（１）中のΔＶはセンサ基板１０のセンサによって検出される最大電位と最小電位の差（電位差）を意味し、εとセンサ基板１０のセンサと当該センサに対向する計測対象Ｏの部分との間の誘電率を意味し、Ｓは当該センサの面積を意味し、Ｄはセンサ基板１０の板厚方向に沿った、当該センサの表面と計測対象Ｏの表面との距離を意味し、Ｒはセンサ基板１０の振動の振幅を意味する。
【0017】
【数1】
【0018】
計測対象Ｏを所定の方向に移動させながら、上記（１）式を用いてセンサ基板１０の各センサに対向する計測対象Ｏの各部分の表面電位量を算出することによって、最終的に計測対象Ｏの表面の表面電位分布を算出することができる。表面電位量の算出方法については、例えば、特許文献３および特許文献４に記載の方法を用いることができる。
【0019】
以下、各部を説明する。以下の説明では、Ｘ方向は、センサ基板１０の第１面１１ａと平行な方向である。Ｙ方向は、センサ基板１０の第１面１１ａと平行な方向であって、Ｘ方向に交差する方向である。例えば、Ｙ方向は、Ｘ方向に略直交する。Ｚ方向は、センサ基板１０の基板１１の板厚方向であって、Ｘ方向およびＹ方向に交差する方向である。例えば、Ｚ方向は、Ｘ方向およびＹ方向に略直交する。Ｚ方向に下の方向とは、Ｚ方向に沿ってセンサ基板１０から試料台６０に向かう方向をいう。Ｚ方向に上の方向とはＺ方向に沿って、センサ基板１０から試料台６０に向かう方向と反対の方向をいう。ただし本明細書でいう「上」および「下」とは、説明の便宜上の表現であり、重力方向を規定するものではない。
【0020】
（センサ基板１０）
図２は、センサ基板１０のセンサ側表面（第１面）の平面図である。図３は、図２中に示されたセンサ基板１０のＦ２－Ｆ２線に沿う断面図である。センサ基板１０は、基板１１と、基板１１の一方の表面である第１面１１ａに設けられる複数のセンサ１２と、第１面１１ａの反対の面である第２面１１ｂに露出し、かつ、各センサ１２からそれぞれ基板１１の板厚方向に延在した複数の導電部１４と、を備える。基板１１の板厚方向は第１実施形態では、Ｚ方向と同じである。
図２は、センサ基板１０のセンサ側表面（第１面）の平面図である。図３は、図２中に示されたセンサ基板１０のＦ２－Ｆ２線に沿う断面図である。センサ基板１０は、基板１１と、基板１１の一方の表面である第１面１１ａに設けられる複数のセンサ１２と、第１面１１ａの反対の面である第２面１１ｂに露出し、かつ、各センサ１２からそれぞれ基板１１の板厚方向に延在した複数の導電部１４と、を備える。基板１１の板厚方向は第１実施形態では、Ｚ方向と同じである。
【0021】
基板１１は、導電部１４を互いに絶縁できれば特に限定されない。基板１１の材質としては、通常プリント基板に用いられる樹脂を用いることができる。例えば、基材として紙、ガラス布、樹脂としてエポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂などを組み合わせても良い。基板１１には、固定部２２を通すための複数の貫通孔１８が設けられている。貫通孔の数は２以上が好ましい。貫通孔の数が２以上であれば、測定の際に、センサ基板１０を振動しても、電位の変化を精密に測定することができる。
【0022】
センサ１２は、基板１１の一方の表面である第１面１１ａに設けられる。センサ１２は、計測対象Ｏの表面との距離を変化させることにより生じる電位の変化を検出するセンサである。センサ１２を用いて、例えば、最大電位と最小電位の差（電位差）を計測する。また、センサ１２を用いて、計測対象Ｏの帯電した部分とセンサ１２との距離が周期的に変化することによる電位の周期的な変化（電位の周波数）を計測してもよい。そして、センサ１２を用いて、計測対象Ｏの帯電した部分とセンサ１２との相対的な距離の変化の周期と、センサ１２によって検出される電位の周期との位相のズレ（電位の位相のズレ）を検出してもよい。
【0023】
センサ１２は電位の変化を検出することができるものであれば特に限定されない。センサ１２は、例えば、金、銅などの金属の薄膜である。センサ１２の形状は特に限定されないが、例えば、平面視において、正方形状である。センサ１２は、所定の間隔を空けて配置される。センサ１２のＸ方向の長さｌｘは、特に限定されない。例えば、センサ１２のＸ方向の長さｌｘは０．１ｍｍ～５ｍｍである。同様に、センサ１２のＹ方向の長さｌｙも特に限定されない。センサ１２のＹ方向の長さｌｙは、例えば０．１ｍｍ～５ｍｍである。センサ１２のｘ方向の長さｌｘ、センサ１２の方向の長さｌｙ、センサ１２の間隔は、求める求める分解能に応じて、適宜設定することができる。センサ１２と計測対象Ｏの距離（空間分解能の１／４～３／４）および振動振幅（空間分解能の１／８～３／８）を適切に設定することで、センサ１２の大きさと空間分解能はほぼ同じにすることができる。
【0024】
複数のセンサ１２は、平面視において、基板１１上に、一直線上に配置されている。ここでは、Ｘ方向と平行な仮想線Ｌ１に沿ってセンサ１２は配置されている。第１実施形態では、センサ１２の配列した長さｌｓは、電位の計測時に計測対象Ｏを移動させる方向（ここではＹ方向）に直交する方向（Ｘ方向）に沿った計測対象Ｏの長さより長くなるように配置することが好ましい。このように配置することで、Ｘ方向に計測対象Ｏを移動させずに、計測対象Ｏの移動方向を一方向（Ｙ方向）のみにすることができる。なお、センサ１２の配列の長さｌｓが、計測対象Ｏの移動方向に直交する方向に沿った計測対象Ｏの長さより短い場合は、Ｘ方向にも計測対象Ｏを移動させることで、計測対象Ｏのセンサ１２と対向する側の面の全面積について表面電位分布を計測することができる。
【0025】
センサ基板１０は、第１面１１ａの反対の面である第２面１１ｂに露出し、かつ、各センサ１２からそれぞれ基板１１の板厚方向に延在した複数の導電部１４を備える。導電部１４は、絶縁体である基板１１によって、互いに絶縁されている。第１実施形態では、導電部１４は、基板１１を貫通している。第１実施形態において、センサ１２と導電部１４とは電気的に接続されている。導電部１４は、センサ１２で得られる電位を電気特性計測部５０に伝達できる材料であれば、特に限定されない。導電部１４は、例えば、Ｃｕなどの金属である。導電部１４は、配線１６と電気的に接続されている。
【0026】
センサ基板１０は、第２面１１ｂに、電気特性計測部５０と各導電部１４とをそれぞれ電気的に着脱可能に接続する接続部１５を備える。接続部１５は配線１６と電気的に接続されている。接続部１５は例えば、コネクタ端子である。着脱可能に接続する接続部１５を備えることで、目的に応じて適したセンサ基板１０に変更することができる。
【0027】
(保持部２０）
保持部２０は、センサ基板１０を着脱可能に保持する。保持部２０は、保持板２１と固定部２２とを備える。保持板２１は、センサ基板１０を固定するための板である。第２面１１ｂと保持板２１の面２１ａとが対向するようにセンサ基板１０が配置され、固定部２２でセンサ基板１０と保持板２１とが固定される。図１では、保持板２１とセンサ基板１０とは離れているが、保持板２１とセンサ基板１０とは接していてもよい。保持板２１とセンサ基板１０との間にはスペーサーがあってもよい。固定部２２は、センサ基板１０に振動を伝達でき、かつ、保持板２１と固定部２２とが着脱可能に固定できれば、特に限定されない。例えば、固定部２２は、ボルトおよびナットである。固定部２２を基板１１の貫通孔１８に通し、固定することで、着脱可能に固定することができる。
保持部２０は、センサ基板１０を着脱可能に保持する。保持部２０は、保持板２１と固定部２２とを備える。保持板２１は、センサ基板１０を固定するための板である。第２面１１ｂと保持板２１の面２１ａとが対向するようにセンサ基板１０が配置され、固定部２２でセンサ基板１０と保持板２１とが固定される。図１では、保持板２１とセンサ基板１０とは離れているが、保持板２１とセンサ基板１０とは接していてもよい。保持板２１とセンサ基板１０との間にはスペーサーがあってもよい。固定部２２は、センサ基板１０に振動を伝達でき、かつ、保持板２１と固定部２２とが着脱可能に固定できれば、特に限定されない。例えば、固定部２２は、ボルトおよびナットである。固定部２２を基板１１の貫通孔１８に通し、固定することで、着脱可能に固定することができる。
【0028】
（シャフト３０）
シャフト３０は、保持部２０の保持板２１と振動部４０とを接続している。シャフト３０は、センサ基板１０と保持部２０とを保持することができるものであれば特に限定されない。
シャフト３０は、保持部２０の保持板２１と振動部４０とを接続している。シャフト３０は、センサ基板１０と保持部２０とを保持することができるものであれば特に限定されない。
【0029】
（振動部４０）
振動部４０は、保持部２０とセンサ基板１０とを所定の方向（例えば、センサ基板１０の板厚方向）に振動させる。第１実施形態では、振動部４０は、シャフト３０を振動させることにより、センサ基板１０の板厚方向に保持板２１とセンサ基板１０とを振動させる。振動部４０としては、所定の周期でセンサ基板１０と保持部２０とを振動させることができるものであれば特に限定されない。振動部４０は、例えば、振動制御部４５と電気的に接続される。振動部４０は、振動制御部４５によって制御される。第１実施形態では、振動部４０には図示しない加速度センサが設けられる。図示しない加速度センサは、振動部４０の振動の情報（振幅）を計測し、制御部８０に送る。
振動部４０は、保持部２０とセンサ基板１０とを所定の方向（例えば、センサ基板１０の板厚方向）に振動させる。第１実施形態では、振動部４０は、シャフト３０を振動させることにより、センサ基板１０の板厚方向に保持板２１とセンサ基板１０とを振動させる。振動部４０としては、所定の周期でセンサ基板１０と保持部２０とを振動させることができるものであれば特に限定されない。振動部４０は、例えば、振動制御部４５と電気的に接続される。振動部４０は、振動制御部４５によって制御される。第１実施形態では、振動部４０には図示しない加速度センサが設けられる。図示しない加速度センサは、振動部４０の振動の情報（振幅）を計測し、制御部８０に送る。
【0030】
（振動制御部４５）
振動制御部４５は、センサ基板１０が所定の条件で振動するように振動部４０を制御する。振動部４０がセンサ基板１０と保持部２０とを振動させる周期（振動数）は特に限定されない。振動部４０の周期は、例えば、１０Ｈｚ～５ｋＨｚである。より好ましい周期は、１００Ｈｚ～１ｋＨｚの範囲である。振動部４０がセンサ基板１０と保持部２０とを振動させる際の振幅は、特に限定されない。振動部４０の振幅は、例えば０．０１ｍｍ～１ｍｍである。より好ましい振動部４０の振幅は、０．０５ｍｍ～０．５ｍｍである。振動制御部４５は、例えば、制御部８０から送られた信号に基づいて、センサ基板１０と保持部２０とを振動させる。
振動制御部４５は、センサ基板１０が所定の条件で振動するように振動部４０を制御する。振動部４０がセンサ基板１０と保持部２０とを振動させる周期（振動数）は特に限定されない。振動部４０の周期は、例えば、１０Ｈｚ～５ｋＨｚである。より好ましい周期は、１００Ｈｚ～１ｋＨｚの範囲である。振動部４０がセンサ基板１０と保持部２０とを振動させる際の振幅は、特に限定されない。振動部４０の振幅は、例えば０．０１ｍｍ～１ｍｍである。より好ましい振動部４０の振幅は、０．０５ｍｍ～０．５ｍｍである。振動制御部４５は、例えば、制御部８０から送られた信号に基づいて、センサ基板１０と保持部２０とを振動させる。
【0031】
ここで、センサ基板１０の振動の振幅について説明する。上記式（１）において、電荷量Ｑ、誘電率ε、センサ基板１０のセンサの面積Ｓ、距離Ｄが一定の場合、検出される電位差ΔＶは下記（２）式により算出することができる。式（２）において、ａとｂとは所定の定数である。
【0032】
【数2】
【0033】
上記（２）式に示されるように、センサ１２で検出される電位差ΔＶは、センサ基板１０の振幅Ｒのみの関数で表される。即ち、振幅Ｒが大きくなるにつれて、電位差ΔＶも大きくなる。表面電位分布計測装置１００では、振幅Ｒを調整（大きく）することによって、計測対象Ｏの表面電位量を高精度で検出することができる。
【0034】
（電気特性計測部５０）
電気特性計測部５０は、各センサ１２を用いて電位を計測する。電気特性計測部５０は、例えば、ロックインアンプ（図示しない）である。電気特性計測部５０は、センサ１２で検出された信号からノイズ等を取り除き、微小な信号を多チャンネルで同時に計測することができることが好ましい。ロックインアンプの時定数は特に限定されないが、０．１ｍ ｓ～１ｓの範囲が好ましい。より好ましいロックインアンプの時定数は、１ｍｓ～３００ｍｓである。電気特性計測部５０は、制御部８０と電気的に接続され、各センサ１２で得られた電位を制御部８０に送る。
電気特性計測部５０は、各センサ１２を用いて電位を計測する。電気特性計測部５０は、例えば、ロックインアンプ（図示しない）である。電気特性計測部５０は、センサ１２で検出された信号からノイズ等を取り除き、微小な信号を多チャンネルで同時に計測することができることが好ましい。ロックインアンプの時定数は特に限定されないが、０．１ｍ ｓ～１ｓの範囲が好ましい。より好ましいロックインアンプの時定数は、１ｍｓ～３００ｍｓである。電気特性計測部５０は、制御部８０と電気的に接続され、各センサ１２で得られた電位を制御部８０に送る。
【0035】
（試料台６０）
試料台６０は、計測対象Ｏを配置可能な台である。試料台６０は、計測対象を配置できれば特に限定されない。試料台６０は、計測対象Ｏの表面とセンサ１２の表面との距離Ｄを調整する機能を備える。
試料台６０は、計測対象Ｏを配置可能な台である。試料台６０は、計測対象を配置できれば特に限定されない。試料台６０は、計測対象Ｏの表面とセンサ１２の表面との距離Ｄを調整する機能を備える。
【0036】
（試料移動部６５）
試料移動部６５は、試料台６０を第１面１１ａに平行な方向に移動させる。平面視において、仮想線Ｌ１上に複数のセンサ１２が一直線上に配置されている場合は、試料移動部６５は、仮想線Ｌ１に垂直な方向に試料台６０を移動させることが好ましい。このように移動させることで、計測対象Ｏの表面電位分布を効率よく計測することができる。試料移動部６５は、例えば、モータによって、Ｘ方向およびＹ方向に移動させることができる。試料移動部６５は制御部８０によって制御される。
試料移動部６５は、試料台６０を第１面１１ａに平行な方向に移動させる。平面視において、仮想線Ｌ１上に複数のセンサ１２が一直線上に配置されている場合は、試料移動部６５は、仮想線Ｌ１に垂直な方向に試料台６０を移動させることが好ましい。このように移動させることで、計測対象Ｏの表面電位分布を効率よく計測することができる。試料移動部６５は、例えば、モータによって、Ｘ方向およびＹ方向に移動させることができる。試料移動部６５は制御部８０によって制御される。
【0037】
（制御部８０）
制御部８０は、振動制御部４５、試料移動部６５を制御することで、センサ基板１０と保持部２０とを振動させながら、計測対象Ｏを移動させる。また、制御部８０は、同時に、電気特性計測部５０を用い、各センサ１２の電位の時間変化（電位の情報）を計測する。また、制御部８０は、センサ基板１０の振動の情報を振動部４０に設けられた図示しない加速度センサを用いて得る。制御部８０は、電位の情報、センサ基板１０の振動の情報、計測対象Ｏの移動量についての情報から、計測対象Ｏの表面電位分布を算出する。得られた計測対象Ｏの表面電位分布は、図示しない記憶部または、図示しない表示部に出力される。
制御部８０は、振動制御部４５、試料移動部６５を制御することで、センサ基板１０と保持部２０とを振動させながら、計測対象Ｏを移動させる。また、制御部８０は、同時に、電気特性計測部５０を用い、各センサ１２の電位の時間変化（電位の情報）を計測する。また、制御部８０は、センサ基板１０の振動の情報を振動部４０に設けられた図示しない加速度センサを用いて得る。制御部８０は、電位の情報、センサ基板１０の振動の情報、計測対象Ｏの移動量についての情報から、計測対象Ｏの表面電位分布を算出する。得られた計測対象Ｏの表面電位分布は、図示しない記憶部または、図示しない表示部に出力される。
【0038】
制御部８０は、例えば、図示しないＣｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ（ＣＰＵ），Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ（ＲＯＭ）、Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ（ＲＡＭ）およびＨａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ（ＨＤＤ）／Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｄｒｉｖｅ（ＳＳＤ）などから構成されていてもよい。この場合、図示しない記憶部は、ＨＤＤまたはＳＤＤとなる。表示部は、例えば、液晶ディスプレイである。上記の制御部８０の動作は、例えば、ＣＰＵにおいて、例えば、所定のプログラムを実行することで実現されてもよい。制御部８０は、専用のハードウェア構成を用いてもよい。
【0039】
（計測対象Ｏ）
計測対象Ｏは特に限定されない。計測対象Ｏの形状としては、例えば矩形状、円柱状やフィルム状が挙げられる。
計測対象Ｏは特に限定されない。計測対象Ｏの形状としては、例えば矩形状、円柱状やフィルム状が挙げられる。
【0040】
以上説明したように、本実施形態に係る表面電位分布計測装置１００を詳述した。本実施形態による表面電位分布計測装置１００は、複数のセンサ１２を備えているので、一度の計測で、計測対象の面内の表面電位の分布を素早く計測することができる。また、センサ基板１０が保持部２０に着脱可能に保持され、かつ、センサ基板１０が電気特性計測部５０と各導電部１４とを着脱可能に接続する接続部１５を備えるので、目的に応じて、容易にセンサ基板１０を交換することができる。そのため、用途に応じて分解能を変更することができる。
【0041】
第1実施形態では、保持部２０は、保持板２１と固定部２２とを備えていたが、センサ基板１０を着脱可能に保持できれば、保持部２０の構成は、この構成に限定されない。
【0042】
第１実施形態では、試料台６０が計測対象Ｏの表面とセンサ１２の表面との距離Ｄを調整する機能を備えていたが、別途図示しない計測対象Ｏの表面とセンサ１２の表面との距離Ｄを調整する距離調整部を設けてもよい。
【0043】
第１実施形態では、基板１１に貫通孔１８を設けていたが、保持部２０で着脱可能にセンサ基板１０を保持できれば、基板１１に貫通孔１８が無くてもよい。
【0044】
＜表面電位分布の計測方法＞
次に、表面電位分布計測装置１００を用いた計測対象Ｏの電位分布の計測方法について説明する。図４は、表面電位分布の計測方法のフローチャートである。
次に、表面電位分布計測装置１００を用いた計測対象Ｏの電位分布の計測方法について説明する。図４は、表面電位分布の計測方法のフローチャートである。
【0045】
まず、計測対象Ｏの表面とセンサ１２の表面との距離Ｄが計測可能な距離である基準距離ＤＳの許容範囲内に設定される（Ｓ１）。具体的には、距離Ｄが基準距離ＤＳに対し、所定の値（許容値）αの範囲内（ＤＳ±α）であれば、センサ１２と対向する計測対象Ｏの部分の電位の変化を精度高く検出できる。基準距離ＤＳに対し、許容値αは例えば０．００５ｍｍ～０．１ｍｍである。計測対象Ｏの表面とセンサ１２の表面との距離Ｄは、第１実施形態では、試料台６０を用いて調整される。
【0046】
次に、振動部４０を駆動（ＯＮ）させる（Ｓ２）。振動部４０内の加速度センサによって振動の振幅Ｒが計測され、得られた振幅Ｒは制御部８０に送信される（Ｓ３）。その後、試料移動部６５によって計測対象ＯがＹ方向に所定量移動すると共に、その移動した距離（移動距離）が制御部８０に送信される（Ｓ４）。ここで、計測対象Ｏが移動する際の１回当たりの移動距離は、センサ１２の大きさおよび必要とする表面電位分布の解像度に応じて自由に定めることができる。移動距離は、計測対象Ｏの移動方向Ｙと同じ方向に沿ったセンサ１２の長さと同じ長さ（０．１ｍｍ～５ｍｍ程度）が好ましい。このような移動距離とすることにより、より正確にかつ素早く計測対象Ｏの表面電位分布を計測することができる。
【0047】
センサ１２と対向する計測対象Ｏの部分の電位の変化を所定時間計測する。各センサ１２の電位の変化の情報は、電気特性計測部５０において取得される。取得された各センサ１２の電位の変化の情報は制御部８０に送られる（Ｓ５）。計測対象Ｏのセンサ１２と対向する側の面の全面積に対し、電位の変化の計測が完了していない場合（Ｓ６ＮＯ）は、再度所定量、測定対象ＯをＹ方向に移動させる（Ｓ４）。
【0048】
計測対象Ｏのセンサ１２と対向する側の面の全面積に対し、電位の変化の計測が完了している場合（Ｓ６ＹＥＳ）、制御部８０は、電気特性計測部５０から送信された電位の変化の情報、計測対象Ｏの１回当たりの移動距離、計測対象Ｏの移動回数、振幅Ｒおよび基準距離から、計測対象Ｏの表面電位分布を算出する（Ｓ７）。そして、算出された計測対象Ｏの表面電位分布は記憶部に記憶、または、図示しない表示部に表示される。
【0049】
具体的には、電位の変化と基準距離と振幅とそれらに対応する表面電位量に関する多数のデータからなるデータベースを予め校正・作成しておき、各センサ１２から得られた電位の変化量と基準距離と振幅Ｒから、表面電位量を算出する。この表面電位量は、電位の変化を検出した時に、当該センサ１２に対向する計測対象Ｏの部分の表面電位量となる。
【0050】
したがって、計測対象Ｏに対する各センサ１２の相対位置を予め計測しておけば、各センサ１２から得られた電位の変化に関する情報（例えば、電位の変化量、電位の周波数、位相のズレ）、計測対象Ｏの１回当たりの移動距離、計測対象Ｏの移動回数、振幅Ｒおよび基準距離より、計測対象Ｏの表面電位分布を、高い精度でかつ素早く計測することができる。
【0051】
以上説明したように、本実施形態に係る表面電位分布の計測方法を詳述した。本実施形態による表面電位分布の計測方法は、複数のセンサを用いて計測するので、一度の計測で、計測対象の面内の表面電位の分布を素早く計測することができる。また、センサ基板１０が保持部２０に着脱可能に保持され、かつ、センサ基板１０が電気特性計測部５０と各導電部１４とを着脱可能に接続する接続部１５を備えるので、目的に応じて、容易にセンサ基板１０を交換することができる。そのため、用途に応じて分解能を変更することができる。
【0052】
また、本実施形態に係る表面電位分布の計測方法では、計測対象Ｏの移動・停止を繰り返しながら電位の変化を検出するようにしたが、本実施形態に係る表面電位分布の計測方法は、これに限定されない。たとえば、計測対象Ｏを一定の速度で移動させながら、所定の移動距離ごとに電位の変化を検出するようにしてもよい。このように動作させることにより、より早く計測対象Ｏの表面電位分布を計測することができる。
【0053】
本実施形態では、試料移動部６５が試料台６０を第１面１１ａに平行な方向に移動させることで、測定を行っていたが、図示しない振動部移動部によって振動部４０を第１面１１ａに平行な方向に移動させて測定してもよい。
【0054】
本実施形態では、計測態様Ｏとセンサ１２の表面との距離Ｄの設定Ｓ１をした後、振動部４０の振動開始Ｓ２および振動部４０の振動計測Ｓ３を行ったが、振動部４０の振動開始Ｓ２および振動部４０の振動計測Ｓ３を行った後、計測態様Ｏとセンサ１２の表面との距離Ｄの設定Ｓ１を行ってもよい。
【0055】
本実施形態では、計測対象Ｏを所定量移動した後（Ｓ４）、電位変化の計測Ｓ５を行ったが、電位変化の計測Ｓ５を行った後、計測態様Ｏを所定量移動してもよい（Ｓ４）。
【0056】
なお、この場合の計測対象Ｏの移動速度は、特に限定されないが、例えば、０．１ｍｍ／ｓ～２００ｍｍ／ｓの範囲である。計測対象Ｏの移動速度は、１～２０ｍｍ／ｓの範囲がより好ましい。また、計測対象Ｏの移動距離も特に限定されない。計測対象Ｏの移動距離は、例えば、０．０１ｍｍ～５ｍｍの範囲である。計測対象Ｏの移動距離は、０．１ｍｍ～１ｍｍの範囲がより好ましい。
【0057】
（第２実施形態）
次に、本発明に係る第２実施形態の表面電位分布計測装置１００Ｂを、図５を参照して説明する。なお、この第２実施形態においては、第１実施形態における構成要素と同一の部分については同一の符号を付し、その説明を省略し、異なる点についてのみ説明する。表面電位分布計測装置１００Ｂは、センサ基板１０、保持部２０、シャフト３０、振動部４０、振動制御部４５、電気特性計測部５０、試料台６０、試料移動部６５Ｂ、制御部８０Ｂ、振動計測部１１０、および距離計測部１２０を備える。第２実施形態に係る表面電位分布計測装置１００Ｂは、センサ基板１０を交換することで空間分解能を変更できる。以下、各部について説明する。
次に、本発明に係る第２実施形態の表面電位分布計測装置１００Ｂを、図５を参照して説明する。なお、この第２実施形態においては、第１実施形態における構成要素と同一の部分については同一の符号を付し、その説明を省略し、異なる点についてのみ説明する。表面電位分布計測装置１００Ｂは、センサ基板１０、保持部２０、シャフト３０、振動部４０、振動制御部４５、電気特性計測部５０、試料台６０、試料移動部６５Ｂ、制御部８０Ｂ、振動計測部１１０、および距離計測部１２０を備える。第２実施形態に係る表面電位分布計測装置１００Ｂは、センサ基板１０を交換することで空間分解能を変更できる。以下、各部について説明する。
【0058】
（振動計測部１１０）
振動計測部１１０は、センサ基板１０の振幅を計測する。振動計測部１１０は、制御部８０Ｂと電気的に接続される。振動計測部１１０は、センサ基板１０の振幅を計測することができれば、特に限定されない。振動計測部１１０としては、例えば、レーザー変位センサである。振動計測部１１０は計測したセンサ基板１０の振動の情報を制御部８０Ｂに送る。
振動計測部１１０は、センサ基板１０の振幅を計測する。振動計測部１１０は、制御部８０Ｂと電気的に接続される。振動計測部１１０は、センサ基板１０の振幅を計測することができれば、特に限定されない。振動計測部１１０としては、例えば、レーザー変位センサである。振動計測部１１０は計測したセンサ基板１０の振動の情報を制御部８０Ｂに送る。
【0059】
（距離計測部１２０）
距離計測部１２０は、センサ１２の表面と計測対象Ｏの表面との距離Ｄを計測する。あらかじめ、距離計測部１２０の位置とセンサ１２の表面の位置関係を計測することで、センサ１２の表面と計測対象Ｏの表面との距離Ｄを計測することができる。距離計測部１２０は、センサ１２の表面と計測対象Ｏの表面との距離Ｄを計測することができれば、特に限定されない。距離計測部１２０としては、例えば、レーザー変位センサである。距離計測部１２０は計測したセンサ１２の表面と計測対象Ｏの表面との距離Ｄを制御部８０Ｂに送る。
距離計測部１２０は、センサ１２の表面と計測対象Ｏの表面との距離Ｄを計測する。あらかじめ、距離計測部１２０の位置とセンサ１２の表面の位置関係を計測することで、センサ１２の表面と計測対象Ｏの表面との距離Ｄを計測することができる。距離計測部１２０は、センサ１２の表面と計測対象Ｏの表面との距離Ｄを計測することができれば、特に限定されない。距離計測部１２０としては、例えば、レーザー変位センサである。距離計測部１２０は計測したセンサ１２の表面と計測対象Ｏの表面との距離Ｄを制御部８０Ｂに送る。
【0060】
（試料移動部６５Ｂ）
試料移動部６５Ｂは、試料台６０を第１面１１ａに平行な方向に移動させる。また、試料移動部６５Ｂは、計測対象Ｏの表面とセンサ１２の表面との距離Ｄを調整する。仮想線Ｌ１上に複数のセンサ１２が平面視において、一直線上に配置されている場合は、試料移動部６５Ｂは、仮想線Ｌ１に垂直な方向に試料台６０を移動させることが好ましい。このように移動させることで、計測対象Ｏの表面電位分布を効率よく計測することができる。試料移動部６５Ｂは、例えば、モータによって、Ｘ方向、Ｙ方向、およびＺ方向に移動させることができる。試料移動部６５Ｂは制御部８０Ｂによって制御される。
試料移動部６５Ｂは、試料台６０を第１面１１ａに平行な方向に移動させる。また、試料移動部６５Ｂは、計測対象Ｏの表面とセンサ１２の表面との距離Ｄを調整する。仮想線Ｌ１上に複数のセンサ１２が平面視において、一直線上に配置されている場合は、試料移動部６５Ｂは、仮想線Ｌ１に垂直な方向に試料台６０を移動させることが好ましい。このように移動させることで、計測対象Ｏの表面電位分布を効率よく計測することができる。試料移動部６５Ｂは、例えば、モータによって、Ｘ方向、Ｙ方向、およびＺ方向に移動させることができる。試料移動部６５Ｂは制御部８０Ｂによって制御される。
【0061】
（制御部８０Ｂ）
制御部８０Ｂは、振動制御部４５、試料移動部６５Ｂを制御することで、センサ基板１０と保持部２０とを振動させながら、計測対象Ｏを移動させる。また、制御部８０Ｂは、同時に、電気特性計測部５０を用い、各センサ１２の電位の時間変化（電位の情報）を計測する。加えて、制御部８０Ｂは、距離計測部１２０で得られた計測対象Ｏの表面とセンサ１２の表面との距離Ｄに基づいて、試料移動部６５Ｂを用いて計測対象ＯのＺ方向の位置を調整する。具体的には、距離Ｄが基準距離ＤＳの許容範囲内（ＤＳ±α）となるように、計測対象Ｏの位置を調整する。
制御部８０Ｂは、振動制御部４５、試料移動部６５Ｂを制御することで、センサ基板１０と保持部２０とを振動させながら、計測対象Ｏを移動させる。また、制御部８０Ｂは、同時に、電気特性計測部５０を用い、各センサ１２の電位の時間変化（電位の情報）を計測する。加えて、制御部８０Ｂは、距離計測部１２０で得られた計測対象Ｏの表面とセンサ１２の表面との距離Ｄに基づいて、試料移動部６５Ｂを用いて計測対象ＯのＺ方向の位置を調整する。具体的には、距離Ｄが基準距離ＤＳの許容範囲内（ＤＳ±α）となるように、計測対象Ｏの位置を調整する。
【0062】
制御部８０Ｂは、センサ基板１０の振動の情報を振動計測部１１０を用いて得る。制御部８０Ｂは、電位の情報、センサ基板１０の振動の情報、計測対象Ｏの移動量の情報から、計測対象Ｏの表面電位分布を算出する。得られた計測対象Ｏの表面電位分布は、図示しない記憶部または、図示しない表示部に出力される。表面電位分布は、例えば、表面電位量分布である。
【0063】
以上説明したように、本実施形態に係る表面電位分布計測装置を詳述した。本実施形態による表面電位分布計測装置１００Ｂは、複数のセンサ１２を備えているので、一度の計測で、計測対象の面内の表面電位の分布を素早く計測することができる。また、センサ基板１０が保持部２０に着脱可能に保持され、かつ、センサ基板１０が電気特性計測部５０と各導電部１４とを着脱可能に接続する接続部１５を備えるので、目的に応じて、容易にセンサ基板１０を交換することができる。そのため、用途に応じて分解能を変更することができる。
【0064】
また、振動計測部１１０を用いて、センサ基板１０の振幅を直接計測するので、より精度高く計測対象Ｏの表面電位分布を算出することができる。また、距離計測部１２０を用いて、計測対象Ｏの表面とセンサ１２の表面との距離Ｄを調整するので、より精度高く計測対象Ｏの表面電位分布を算出することができる。
【0065】
＜表面電位分布の計測方法＞
次に、表面電位分布計測装置１００Ｂを用いた計測対象Ｏの電位分布の計測方法について説明する。図６は、表面電位分布の計測方法のフローチャートである。
次に、表面電位分布計測装置１００Ｂを用いた計測対象Ｏの電位分布の計測方法について説明する。図６は、表面電位分布の計測方法のフローチャートである。
【0066】
まず、計測対象Ｏの表面とセンサ１２の表面との距離Ｄが計測可能な距離である基準距離ＤＳの許容範囲内に設定される（Ｓ１）。具体的には、距離Ｄが基準距離ＤＳに対し、所定の値（許容値）αの範囲内（ＤＳ±α）であれば、センサ１２と対向する計測対象Ｏの部分の電位の変化を精度高く検出できる。基準距離ＤＳに対し、許容値は例えば０．００５ｍｍ～０．１ｍｍである。計測対象Ｏの表面とセンサ１２の表面との距離Ｄは、第２実施形態では、試料移動部６５を用いて調整される。
【0067】
次に、振動部４０を駆動（ＯＮ）させる（Ｓ２）。振動計測部１１０によって振幅Ｒが計測され、得られた振幅Ｒは制御部８０に送信される（Ｓ３Ｂ）。その後、試料移動部６５Ｂによって計測対象ＯがＹ方向に所定量移動すると共に、その移動した距離（移動距離）が制御部８０Ｂに送信される（Ｓ４）。ここで、計測対象Ｏが移動する際の１回当たりの移動距離は、センサ１２の大きさおよび必要とする表面電位分布の解像度に応じて自由に定めることができる。移動距離は、計測対象Ｏの移動方向Ｙと同じ方向に沿ったセンサ１２の長さと同じ長さ（０．１ｍｍ～５ｍｍ程度）が好ましい。このような移動距離とすることにより、より正確にかつ素早く計測対象Ｏの表面電位分布を計測することができる。
【0068】
距離計測部１２０を用い、計測対象Ｏの表面とセンサ１２の表面との距離Ｄを計測する。距離Ｄが所定の範囲（ＤＳ±α）に無い場合、計測対象Ｏの表面とセンサ１２の表面との距離Ｄが所定の範囲に入るように試料移動部６５Ｂを用いて計測対象Ｏの表面とセンサ１２の表面との距離Ｄを調整する（Ｓ８）。
【0069】
計測対象Ｏの表面とセンサ１２の表面との距離Ｄを調整後、センサ１２と対向する計測対象Ｏの部分の電位の変化を所定時間計測する。各センサ１２の電位の変化の情報は、電気特性計測部５０において取得される。取得された各センサ１２の電位の変化の情報は制御部８０に送られる（Ｓ５）。計測対象Ｏのセンサ１２と対向する側の面の全面積に対し、電位の変化の計測が完了していない場合（Ｓ６ＮＯ）は、計測対象ＯをＹ方向に再度所定量移動させる（Ｓ４）。
【0070】
計測対象Ｏのセンサ１２と対向する側の面の全面積に対し、電位の変化の計測が完了している場合（Ｓ６ＹＥＳ）、制御部８０は、電気特性計測部５０から送信された電位の変化の情報、計測対象Ｏの１回当たりの移動距離、計測対象Ｏの移動回数、振幅Ｒおよび基準距離から、計測対象Ｏの表面電位分布を算出する（Ｓ７）。そして、算出された計測対象Ｏの表面電位分布は記憶部に記憶、または、図示しない表示部に表示される。
【0071】
具体的には、電位の変化と基準距離と振幅とそれらに対応する表面電位量に関する多数のデータからなるデータベースを予め校正・作成しておき、各センサ１２から得られた電位の変化量と基準距離と振幅Ｒから、表面電位量を算出する。この表面電位量は、電位の変化を検出した時に、当該センサ１２に対向する計測対象Ｏの部分の表面電位量となる。
【0072】
したがって、計測対象Ｏに対する各センサ１２の相対位置を予め計測しておけば、各センサ１２から得られた電位の変化に関する情報（例えば、電位の変化量・周波数・位相のズレ）、計測対象Ｏの１回当たりの移動距離、計測対象Ｏの移動回数、振幅Ｒおよび基準距離より、計測対象Ｏの表面電位分布を、高い精度でかつ素早く計測することができる。
【0073】
以上説明したように、第２実施形態に係る表面電位分布の計測方法を詳述した。本実施形態による表面電位分布の計測方法は、複数のセンサを用いて計測するので、一度の計測で、計測対象の面内の表面電位の分布を素早く計測することができる。また、センサ基板１０が保持部２０に着脱可能に保持され、かつ、センサ基板１０が電気特性計測部５０と各導電部１４とを着脱可能に接続する接続部１５を備えるので、目的に応じて、容易にセンサ基板１０を交換することができる。そのため、用途に応じて分解能を変更することができる。
【0074】
本実施形態では、試料移動部６５Ｂが試料台６０を第１面１１ａに平行な方向に移動させることで、測定を行っていたが、図示しない振動部移動部によって振動部４０を第１面１１ａに平行な方向に移動させて測定してもよい。
【0075】
本実施形態では、計測態様Ｏとセンサ１２の表面との距離Ｄの設定Ｓ１をした後、振動部４０の振動開始Ｓ２および振動部４０の振動計測Ｓ３Ｂを行ったが、振動部４０の振動開始Ｓ２および振動部４０の振動計測Ｓ３Ｂを行った後、計測態様Ｏとセンサ１２の表面との距離Ｄの設定Ｓ１を行ってもよい。
【0076】
本実施形態では、計測対象Ｏを所定量移動した後（Ｓ４）、計測対象Ｏとセンサ１２との距離の調整Ｓ８および電位変化の計測Ｓ５を行ったが、計測対象Ｏとセンサ１２との距離の調整Ｓ８および電位変化の計測Ｓ５を行った後、計測態様Ｏを所定量移動してもよい（Ｓ４）。測定対象Ｏが平らな場合は距離の調整Ｓ８を省いてもよい。
【0077】
また、振動計測部１１０を用いて、センサ基板１０の振幅を直接計測するので、より精度高く計測対象Ｏの表面電位分布を算出することができる。また、距離計測部１２０を用いて、計測対象Ｏの表面とセンサ１２の表面との距離Ｄを調整するので、より精度高く計測対象Ｏの表面電位分布を算出することができる。
【0078】
（変形例１）
図７は、変形例１のセンサ基板１０Ａのセンサ側表面（第１面）の平面図である。センサ１２の周囲を囲むように、基板１１上に吸収部１７が設けられている。吸収部１７は、電磁気的な影響を低減できるものであれば、特に限定されない。吸収部１７は、例えば金、銅などの金属の薄膜や電磁波吸収シートである。吸収部１７が設けられることで、計測対象Ｏの表面のうち、各センサ１２に対向している部分以外の部分からの電磁気的影響を低減することができる。各センサ１２は、計測対象Ｏの対向している部分からの電位の変化を主に検出することができる。そのため、より正確な表面電位量を計測することができる。その結果、表面電位分布計測装置１００は、より高い空間分解能で電位分布を計測することができる。
図７は、変形例１のセンサ基板１０Ａのセンサ側表面（第１面）の平面図である。センサ１２の周囲を囲むように、基板１１上に吸収部１７が設けられている。吸収部１７は、電磁気的な影響を低減できるものであれば、特に限定されない。吸収部１７は、例えば金、銅などの金属の薄膜や電磁波吸収シートである。吸収部１７が設けられることで、計測対象Ｏの表面のうち、各センサ１２に対向している部分以外の部分からの電磁気的影響を低減することができる。各センサ１２は、計測対象Ｏの対向している部分からの電位の変化を主に検出することができる。そのため、より正確な表面電位量を計測することができる。その結果、表面電位分布計測装置１００は、より高い空間分解能で電位分布を計測することができる。
【0079】
変形例１のセンサ基板１０Ａでは、センサ１２の周囲を囲むように吸収部１７が設けていたが、必ずしもセンサ１２を完全に囲むように吸収部１７を設ける必要はない。センサ１２の周囲の一部だけに吸収部１７を形成してもよい。
【0080】
（変形例２）
図８は、変形例２のセンサ基板１０Ｂのセンサ側表面（第１面）の平面図である。平面視において、センサ１２が仮想線Ｌ１および仮想線Ｌ２上に配列されている。仮想線Ｌ１は、仮想線Ｌ２と略平行である。センサ基板１０Ｂの場合、複数のセンサ１２が２列に配置されているため、例えば、計測対象Ｏの１回の移動距離を一列の場合の倍にすることができる。これによって、一列の場合の半分の時間で、計測対象Ｏの電位分布を計測することができる。
図８は、変形例２のセンサ基板１０Ｂのセンサ側表面（第１面）の平面図である。平面視において、センサ１２が仮想線Ｌ１および仮想線Ｌ２上に配列されている。仮想線Ｌ１は、仮想線Ｌ２と略平行である。センサ基板１０Ｂの場合、複数のセンサ１２が２列に配置されているため、例えば、計測対象Ｏの１回の移動距離を一列の場合の倍にすることができる。これによって、一列の場合の半分の時間で、計測対象Ｏの電位分布を計測することができる。
【0081】
以上、本発明の表面電位分布計測装置について説明した。なお、本発明の技術的範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
その他、本発明の趣旨に逸脱しない範囲で、前記実施形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能であり、また、前記した変形例を適宜組み合わせてもよい。
その他、本発明の趣旨に逸脱しない範囲で、前記実施形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能であり、また、前記した変形例を適宜組み合わせてもよい。
【符号の説明】
【0082】
１０ センサ基板、１１ 基板、１２ センサ、１４ 導電部、１５ 接続部、２０ 保持部、２１ 保持板、２２ 固定部、３０ シャフト、４０ 振動部、４５ 振動制御部、５０ 電気特性計測部、６０ 試料台、６５ 試料移動部、８０ 制御部、１００ 表面電位分布計測装置、１１０ 振動計測部、１２０ 距離計測部
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】