(57)【要約】【課題】表示された倍率と、実倍率とに、矛盾が生じないよう調整する静電潜像測定方法、静電潜像測定装置、画像形成装置、潜像担持体、静電潜像測定プログラム及びコンピュータ読み取り可能な記録媒体を提供する。【解決手段】荷電粒子銃１１、アパーチャ１２、１２Ａ、コンデンサレンズ１３、ビームブランカ１４、ビーム偏向手段１５、対物レンズ１６、荷電粒子ビーム駆動部３１、排気手段３３、コンピュータ４０、第１の光源である半導体レーザ１７、コリメートレンズ１８、アパーチャ１９、「結像レンズ」を構成するレンズ２１、２２、２３、半導体レーザ駆動部３２、荷電粒子捕獲器２４、荷電粒子検出部２５、信号処理部２６、試料載置台２８、試料ＳＰ、除電用の発光素子２９（第２の光源、ＬＥＤ）、ＬＥＤ駆動部３５、試料台駆動部３４を主な構成とし、対物レンズ１６の屈折力、若しくは印加電圧に合わせて倍率を表す表示を変える。【選択図】図１０
2008065182.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
荷電粒子ビームを、表面電位分布を有する試料に対して照射する工程と、
前記荷電粒子ビームは、少なくとも１以上の電子レンズから成る第１の電子レンズ群を通過する工程と、
アパーチャにより前記荷電粒子ビームの通過を制限する工程と、
前記荷電粒子ビームを偏向する工程と、
前記荷電粒子ビームは、少なくとも１以上の電子レンズから成り、前記偏向させた際のビーム偏向中心より前記試料側に主点を有する、第２の電子レンズ群を通過する工程と、
倍率を表示する工程と、を備え、
前記倍率を表示する工程は、表示する倍率を前記第２の電子レンズ群の屈折力に応じて変化させることを特徴とする静電潜像測定方法。
【請求項２】
荷電粒子ビームを、表面電位分布を有する試料に対して照射する工程と、
前記荷電粒子ビームは、少なくとも１以上の電子レンズから成る第１の電子レンズ群を通過する工程と、
アパーチャにより前記荷電粒子ビームの通過を制限する工程と、
前記荷電粒子ビームを偏向する工程と、
前記荷電粒子ビームは、少なくとも１以上の電子レンズから成り、前記偏向させた際のビーム偏向中心より前記試料側に主点を有する、第２の電子レンズ群を通過する工程と、
倍率を表示する工程と、を備え、
前記倍率を表示する工程は、表示する倍率を前記第２の電子レンズ群への印加電圧に応じて変化させることを特徴とする静電潜像測定方法。
【請求項３】
前記印加電圧に応じて変化する倍率は、前記電子レンズ群への印加電圧の３次関数で決定することを特徴とする請求項２記載の静電潜像測定装置。
【請求項４】
荷電粒子ビームを、表面電位分布を有する試料に対して照射する工程と、
前記荷電粒子ビームは、少なくとも１以上の電子レンズから成る第１の電子レンズ群を通過する工程と、
アパーチャにより前記荷電粒子ビームの通過を制限する工程と、
前記荷電粒子ビームを偏向する工程と、
前記荷電粒子ビームは、少なくとも１以上の電子レンズから成り、前記偏向させた際のビーム偏向中心より前記試料側に主点を有する、第２の電子レンズ群を通過する工程と、
倍率を表示する工程と、を備え、
前記ビームを偏向する工程は、偏向角を前記第２の電子レンズ群の屈折力に応じて変化させることを特徴とする静電潜像測定方法。
【請求項５】
荷電粒子ビームを、表面電位分布を有する試料に対して照射する工程と、
前記荷電粒子ビームは、少なくとも１以上の電子レンズから成る第１の電子レンズ群を通過する工程と、
アパーチャにより前記荷電粒子ビームの通過を制限する工程と、
前記荷電粒子ビームを偏向する工程と、
前記荷電粒子ビームは、少なくとも１以上の電子レンズから成り、前記偏向させた際のビーム偏向中心より前記試料側に主点を有する、第２の電子レンズ群を通過する工程と、
倍率を表示する工程と、を備え、
前記ビームを偏向する工程は、偏向角を前記第２の電子レンズ群への印加電圧に応じて変化させることを特徴とする静電潜像測定方法。
【請求項６】
前記印加電圧に応じて変化する偏向角は、前記電子レンズ群への印加電圧の３次関数で決定することを特徴とする請求項５記載の静電潜像測定方法。
【請求項７】
前記第２の電子レンズ群は、電界レンズ群であることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の静電潜像測定方法。
【請求項８】
前記第２の電子レンズ群は、磁界レンズ群であることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の静電潜像測定方法。
【請求項９】
前記第１の電子レンズ群を通過したあと、再度アパーチャにより前記荷電粒子ビームの通過を制限する工程を、更に備えることを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の静電潜像測定方法。
【請求項１０】
荷電粒子ビームを、表面電位分布を有する試料に対して照射する照射手段と、
少なくとも１以上の電子レンズから成る第１の電子レンズ群と、
前記荷電粒子ビームの通過を制限するアパーチャと、
前記荷電粒子ビームを偏向するビーム偏向手段と、
少なくとも１以上の電子レンズから成り、前記ビーム偏向手段のビーム偏向中心より前記試料側に主点を有する、第２の電子レンズ群と、
倍率を表示する倍率表示手段と、を備え、
前記倍率表示手段は、表示する倍率を前記第２の電子レンズ群の屈折力に応じて変化させることを特徴とする静電潜像測定装置。
【請求項１１】
荷電粒子ビームを、表面電位分布を有する試料に対して照射する照射手段と、
少なくとも１以上の電子レンズから成る第１の電子レンズ群と、
前記荷電粒子ビームの通過を制限するアパーチャと、
前記荷電粒子ビームを偏向するビーム偏向手段と、
少なくとも１以上の電子レンズから成り、前記ビーム偏向手段のビーム偏向中心より前記試料側に主点を有する、第２の電子レンズ群と、
倍率を表示する倍率表示手段と、を備え、
前記倍率表示手段は、表示する倍率を前記第２の電子レンズ群への印加電圧に応じて変化させることを特徴とする静電潜像測定装置。
【請求項１２】
前記印加電圧に応じて変化する倍率は、前記電子レンズ群への印加電圧の３次関数で決定することを特徴とする請求項１１記載の静電潜像測定装置。
【請求項１３】
荷電粒子ビームを、表面電位分布を有する試料に対して照射する照射手段と、
少なくとも１以上の電子レンズから成る第１の電子レンズ群と、
前記荷電粒子ビームの通過を制限するアパーチャと、
前記荷電粒子ビームを偏向するビーム偏向手段と、
少なくとも１以上の電子レンズから成り、前記ビーム偏向手段のビーム偏向中心より前記試料側に主点を有する、第２の電子レンズ群と、
倍率を表示する倍率表示手段と、を備え、
前記ビーム偏向手段は、偏向角を前記第２の電子レンズ群の屈折力に応じて変化させることを特徴とする静電潜像測定装置。
【請求項１４】
荷電粒子ビームを、表面電位分布を有する試料に対して照射する照射手段と、
少なくとも１以上の電子レンズから成る第１の電子レンズ群と、
前記荷電粒子ビームの通過を制限するアパーチャと、
前記荷電粒子ビームを偏向するビーム偏向手段と、
少なくとも１以上の電子レンズから成り、前記ビーム偏向手段のビーム偏向中心より前記試料側に主点を有する、第２の電子レンズ群と、
倍率を表示する倍率表示手段と、を備え、
前記ビーム偏向手段は、偏向角を前記第２の電子レンズ群への印加電圧に応じて変化させることを特徴とする静電潜像測定装置。
【請求項１５】
前記印加電圧に応じて変化する偏向角は、前記電子レンズ群への印加電圧の３次関数で決定することを特徴とする請求項１４記載の静電潜像測定装置。
【請求項１６】
前記第２の電子レンズ群は、電界レンズ群であることを特徴とする請求項１０から１５のいずれか１項に記載の静電潜像測定装置。
【請求項１７】
前記第２の電子レンズ群は、磁界レンズ群であることを特徴とする請求項１０から１５のいずれか１項に記載の静電潜像測定装置。
【請求項１８】
前記第１の電子レンズ群を通過したあと、再度前記荷電粒子ビームの通過を制限するアパーチャを、更に備えることを特徴とする請求項１０から１７のいずれか１項に記載の静電潜像測定装置。
【請求項１９】
請求項１から９のいずれか１項に記載の静電潜像測定方法、若しくは請求項１０から１８のいずれか１項に記載の静電潜像測定装置、で評価された試料を用いた潜像担持体を備えることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２０】
書込光源波長が６８０nm以下であり、かつ感光体面でのビームスポット径が６０μm以下であり、感光体面でのビームスポット径をＡとし、形成される潜像径をＢとしたときに、以下の式を満足することを特徴とする請求項１９記載の画像形成装置。
１．０＜Ｂ／Ａ＜２．０
【請求項２１】
感光体の帯電電位の絶対値をＣ［Ｖ］、１ビームスポットの潜像深さをＤ［Ｖ］としたときに、以下の式を満足するように書込光量を設定したことを特徴とする請求項２０記載の画像形成装置。
０．７＜Ｄ／Ｃ＜０．９
【請求項２２】
書込光源波長が６８０nm以下であり、かつ感光体面でのビームスポット径が６０μm以下であり、感光体面でのビームスポット径をＡとし、形成される潜像径をＢとしたときに、以下の式を満足する潜像担持体を備えることを特徴とする画像形成装置。
１．０＜Ｂ／Ａ＜２．０
【請求項２３】
感光体の帯電電位の絶対値をＣ［Ｖ］、１ビームスポットの潜像深さをＤ［Ｖ］としたときに以下の式を満足するように書込光量を設定したことを特徴とする請求項２２記載の画像形成装置。
【請求項２４】
請求項１から３４のいずれか１項に記載の静電潜像測定方法、若しくは請求項１０から１８のいずれか１項に記載の静電潜像測定装置、で評価された試料を用いた潜像担持体。
【請求項２５】
荷電粒子ビームを、表面電位分布を有する試料に対して照射する処理と、
前記荷電粒子ビームは、少なくとも１以上の電子レンズから成る第１の電子レンズ群を通過する処理と、
アパーチャにより前記荷電粒子ビームの通過を制限する処理と、
前記荷電粒子ビームを偏向する処理と、
前記荷電粒子ビームは、少なくとも１以上の電子レンズから成り、前記偏向させた際のビーム偏向中心より前記試料側に主点を有する、第２の電子レンズ群を通過する処理と、
倍率を表示する処理と、をコンピュータに実行させ、
前記倍率を表示する処理は、表示する倍率を前記第２の電子レンズ群の屈折力に応じて変化させることを特徴とする静電潜像測定プログラム。
【請求項２６】
荷電粒子ビームを、表面電位分布を有する試料に対して照射する処理と、
前記荷電粒子ビームは、少なくとも１以上の電子レンズから成る第１の電子レンズ群を通過する処理と、
アパーチャにより前記荷電粒子ビームの通過を制限する処理と、
前記荷電粒子ビームを偏向する処理と、
前記荷電粒子ビームは、少なくとも１以上の電子レンズから成り、前記偏向させた際のビーム偏向中心より前記試料側に主点を有する、第２の電子レンズ群を通過する処理と、
倍率を表示する処理と、をコンピュータに実行させ、
前記倍率を表示する処理は、表示する倍率を前記第２の電子レンズ群への印加電圧に応じて変化させることを特徴とする静電潜像測定プログラム。
【請求項２７】
前記印加電圧に応じて変化する倍率は、前記電子レンズ群への印加電圧の３次関数で決定することを特徴とする請求項２６記載の静電潜像測定プログラム。
【請求項２８】
荷電粒子ビームを、表面電位分布を有する試料に対して照射する処理と、
前記荷電粒子ビームは、少なくとも１以上の電子レンズから成る第１の電子レンズ群を通過する処理と、
アパーチャにより前記荷電粒子ビームの通過を制限する処理と、
前記荷電粒子ビームを偏向する処理と、
前記荷電粒子ビームは、少なくとも１以上の電子レンズから成り、前記偏向させた際のビーム偏向中心より前記試料側に主点を有する、第２の電子レンズ群を通過する処理と、
倍率を表示する処理と、をコンピュータに実行させ、
前記ビームを偏向する処理は、偏向角を前記第２の電子レンズ群の屈折力に応じて変化させることを特徴とする静電潜像測定プログラム。
【請求項２９】
荷電粒子ビームを、表面電位分布を有する試料に対して照射する処理と、
前記荷電粒子ビームは、少なくとも１以上の電子レンズから成る第１の電子レンズ群を通過する処理と、
アパーチャにより前記荷電粒子ビームの通過を制限する処理と、
前記荷電粒子ビームを偏向する処理と、
前記荷電粒子ビームは、少なくとも１以上の電子レンズから成り、前記偏向させた際のビーム偏向中心より前記試料側に主点を有する、第２の電子レンズ群を通過する処理と、
倍率を表示する処理と、をコンピュータに実行させ、
前記ビームを偏向する処理は、偏向角を前記第２の電子レンズ群への印加電圧に応じて変化させることを特徴とする静電潜像測定プログラム。
【請求項３０】
前記印加電圧に応じて変化する偏向角は、前記電子レンズ群への印加電圧の３次関数で決定することを特徴とする請求項２９記載の静電潜像測定プログラム。
【請求項３１】
前記第２の電子レンズ群は、電界レンズ群であることを特徴とする請求項２５から３０のいずれか１項に記載の静電潜像測定プログラム。
【請求項３２】
前記第２の電子レンズ群は、磁界レンズ群であることを特徴とする請求項２５から３０のいずれか１項に記載の静電潜像測定プログラム。
【請求項３３】
前記第１の電子レンズ群を通過したあと、再度アパーチャにより前記荷電粒子ビームの通過を制限する処理を、更にコンピュータに実行させることを特徴とする請求項２５から３２のいずれか１項に記載の静電潜像測定プログラム。
【請求項３４】
請求項２５から３３のいずれか１項に記載のプログラムの処理を記録するコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、静電潜像測定方法、静電潜像測定装置、画像形成装置、潜像担持体、静電潜像測定プログラム及びコンピュータ読み取り可能な記録媒体に関し、特に、試料の表面電位分布測定する静電潜像測定方法、静電潜像測定装置、画像形成装置、潜像担持体、静電潜像測定プログラム及びコンピュータ読み取り可能な記録媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、光導電性の感光体に、帯電と露光とにより形成された静電潜像を測定する表面電荷測定方法および装置が提案されている（特許文献１参照）。静電潜像の測定方法として、物体表面における表面電位分布を、電子ビームの走査により観察若しくは測定する方法が知られている。測定対象としての「表面電位分布」は、試料における実質的な表面すなわち「試料表面及びそのごく近傍（表面から数μｍ程度）の領域」における電位の分布である。表面電位分布を発生させる要因は、試料表面に存在する電荷（イオン等）や、試料の表面層にある程度局在的に存在する電荷（試料表面に撃ち込まれて捕獲されたイオンや、試料表面に撃ち込まれた電子が、材料分子の電子軌道に捕獲され、上記材料分子をマイナスイオン化した状態で表面層部分に溜まっているも）である場合もあるし、試料表面部が導電性であって、この部分に外部から電圧が印加されて試料表面に電位分布を生じている場合もある。
【０００３】
従来から提案されている静電潜像測定装置の構成を図１６に示す。荷電粒子銃１１、アパーチャ１２、１２Ａ、荷電粒子に対するコンデンサレンズ１３、ビームブランカ１４、荷電粒子ビームに対するビーム偏向手段１５、荷電粒子ビームに対する対物レンズ１６、荷電粒子ビーム駆動部３１、排気手段３３、コンピュータ４０、第１の光源である半導体レーザ１７、コリメートレンズ１８、アパーチャ１９、「結像レンズ」を構成するレンズ２１、２２、２３、半導体レーザ駆動部３２、荷電粒子捕獲器２４、荷電粒子検出部２５、信号処理部２６、試料載置台２８、試料ＳＰ（光導電性の感光体）、除電用の発光素子２９（第２の光源、ＬＥＤ）、ＬＥＤ駆動部３５、試料台駆動部３４から構成されている。
【０００４】
荷電粒子銃１１から荷電粒子のビームを放射させると、放射された荷電粒子ビームはアパーチャ１２を通過してビーム径を規制されたのち、コンデンサレンズ１３により集束されつつアパーチャ１２Ａ、ビームブランカ１４を通過する。最終的に荷電粒子ビームは、対物レンズ１６により試料ＳＰの表面（試料面）上に集束され、露光を施して静電潜像を形成する。
【０００５】
試料ＳＰに静電潜像を形成した状態において、試料ＳＰの走査領域を荷電粒子ビームにより２次元的に走査する。この走査により発生する２次電子を、荷電粒子捕獲器２４により検出する。捕獲される２次電子の強度（２次電子数）を「明るさの強弱で表現」すれば、静電潜像の画像部分は暗く、地の部分は明るくコントラストがつき、表面電荷分布に応じた明暗像として表現（出力）することができる。勿論、表面電位分布が分かれば、表面電荷分布も判明する。
【０００６】
ここで、照射電流量を調整するには、コンデンサレンズ１３の屈折力を変化させれば良い。しかしながら、コンデンサレンズ１３の屈折力を変化させると、荷電粒子ビームの収束状態も変わってしまう。そこで、試料ＳＰ表面に焦点を合わせて高解像度を得るためには、対物レンズ１６の屈折力も変化させることが考え得る。
【特許文献１】特開２００４−２５１８００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記のように対物レンズ１６の屈折力を変えると観察倍率まで変化してしまい、実際の倍率（実倍率）と表示された倍率が異なるという問題があった。観察倍率が正確に分かっていないと、静電潜像の絶対的な大きさを知ることが出来ず、被験物の感光体を用いた画像形成装置によって作られる画像を予測することが出来ない。
【０００８】
本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、表示された倍率と、実倍率とに、矛盾が生じないよう調整することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１記載の発明は、荷電粒子ビームを、表面電位分布を有する試料に対して照射する工程と、前記荷電粒子ビームは、少なくとも１以上の電子レンズから成る第１の電子レンズ群を通過する工程と、アパーチャにより前記荷電粒子ビームの通過を制限する工程と、前記荷電粒子ビームを偏向する工程と、前記荷電粒子ビームは、少なくとも１以上の電子レンズから成り、前記偏向させた際のビーム偏向中心より前記試料側に主点を有する、第２の電子レンズ群を通過する工程と、倍率を表示する工程と、を備え、前記倍率を表示する工程は、表示する倍率を前記第２の電子レンズ群の屈折力に応じて変化させることを特徴とする静電潜像測定方法である。
【００１０】
請求項２記載の発明は、荷電粒子ビームを、表面電位分布を有する試料に対して照射する工程と、前記荷電粒子ビームは、少なくとも１以上の電子レンズから成る第１の電子レンズ群を通過する工程と、アパーチャにより前記荷電粒子ビームの通過を制限する工程と、前記荷電粒子ビームを偏向する工程と、前記荷電粒子ビームは、少なくとも１以上の電子レンズから成り、前記偏向させた際のビーム偏向中心より前記試料側に主点を有する、第２の電子レンズ群を通過する工程と、倍率を表示する工程と、を備え、前記倍率を表示する工程は、表示する倍率を前記第２の電子レンズ群への印加電圧に応じて変化させることを特徴とする静電潜像測定方法である。
【００１１】
請求項３記載の発明は、請求項２記載の装置において、前記印加電圧に応じて変化する倍率は、前記電子レンズ群への印加電圧の３次関数で決定することを特徴とする。
【００１２】
請求項４記載の発明は、荷電粒子ビームを、表面電位分布を有する試料に対して照射する工程と、前記荷電粒子ビームは、少なくとも１以上の電子レンズから成る第１の電子レンズ群を通過する工程と、アパーチャにより前記荷電粒子ビームの通過を制限する工程と、前記荷電粒子ビームを偏向する工程と、前記荷電粒子ビームは、少なくとも１以上の電子レンズから成り、前記偏向させた際のビーム偏向中心より前記試料側に主点を有する、第２の電子レンズ群を通過する工程と、倍率を表示する工程と、を備え、前記ビームを偏向する工程は、偏向角を前記第２の電子レンズ群の屈折力に応じて変化させることを特徴とする静電潜像測定方法である。
【００１３】
請求項５記載の発明は、荷電粒子ビームを、表面電位分布を有する試料に対して照射する工程と、前記荷電粒子ビームは、少なくとも１以上の電子レンズから成る第１の電子レンズ群を通過する工程と、アパーチャにより前記荷電粒子ビームの通過を制限する工程と、前記荷電粒子ビームを偏向する工程と、前記荷電粒子ビームは、少なくとも１以上の電子レンズから成り、前記偏向させた際のビーム偏向中心より前記試料側に主点を有する、第２の電子レンズ群を通過する工程と、倍率を表示する工程と、を備え、前記ビームを偏向する工程は、偏向角を前記第２の電子レンズ群への印加電圧に応じて変化させることを特徴とする静電潜像測定方法である。
【００１４】
請求項６記載の発明は、請求項５記載の方法において、前記印加電圧に応じて変化する偏向角は、前記電子レンズ群への印加電圧の３次関数で決定することを特徴とする。
【００１５】
請求項７記載の発明は、請求項１から６のいずれか１項に記載の方法において、前記第２の電子レンズ群は、電界レンズ群であることを特徴とする。
【００１６】
請求項８記載の発明は、請求項１から７のいずれか１項に記載の方法において、前記第２の電子レンズ群は、磁界レンズ群であることを特徴とする。
【００１７】
請求項９記載の発明は、請求項１から８のいずれか１項に記載の方法において、前記第１の電子レンズ群を通過したあと、再度アパーチャにより前記荷電粒子ビームの通過を制限する工程を、更に備えることを特徴とする。
【００１８】
請求項１０記載の発明は、荷電粒子ビームを、表面電位分布を有する試料に対して照射する照射手段と、少なくとも１以上の電子レンズから成る第１の電子レンズ群と、前記荷電粒子ビームの通過を制限するアパーチャと、前記荷電粒子ビームを偏向するビーム偏向手段と、少なくとも１以上の電子レンズから成り、前記ビーム偏向手段のビーム偏向中心より前記試料側に主点を有する、第２の電子レンズ群と、倍率を表示する倍率表示手段と、を備え、前記倍率表示手段は、表示する倍率を前記第２の電子レンズ群の屈折力に応じて変化させることを特徴とする静電潜像測定装置である。
【００１９】
請求項１１記載の発明は、荷電粒子ビームを、表面電位分布を有する試料に対して照射する照射手段と、少なくとも１以上の電子レンズから成る第１の電子レンズ群と、前記荷電粒子ビームの通過を制限するアパーチャと、前記荷電粒子ビームを偏向するビーム偏向手段と、少なくとも１以上の電子レンズから成り、前記ビーム偏向手段のビーム偏向中心より前記試料側に主点を有する、第２の電子レンズ群と、倍率を表示する倍率表示手段と、を備え、前記倍率表示手段は、表示する倍率を前記第２の電子レンズ群への印加電圧に応じて変化させることを特徴とする静電潜像測定装置である。
【００２０】
請求項１２記載の発明は、請求項１１記載の装置において、前記印加電圧に応じて変化する倍率は、前記電子レンズ群への印加電圧の３次関数で決定することを特徴とする。
【００２１】
請求項１３記載の発明は、荷電粒子ビームを、表面電位分布を有する試料に対して照射する照射手段と、少なくとも１以上の電子レンズから成る第１の電子レンズ群と、前記荷電粒子ビームの通過を制限するアパーチャと、前記荷電粒子ビームを偏向するビーム偏向手段と、少なくとも１以上の電子レンズから成り、前記ビーム偏向手段のビーム偏向中心より前記試料側に主点を有する、第２の電子レンズ群と、倍率を表示する倍率表示手段と、を備え、前記ビーム偏向手段は、偏向角を前記第２の電子レンズ群の屈折力に応じて変化させることを特徴とする静電潜像測定装置である。
【００２２】
請求項１４記載の発明は、荷電粒子ビームを、表面電位分布を有する試料に対して照射する照射手段と、少なくとも１以上の電子レンズから成る第１の電子レンズ群と、前記荷電粒子ビームの通過を制限するアパーチャと、前記荷電粒子ビームを偏向するビーム偏向手段と、少なくとも１以上の電子レンズから成り、前記ビーム偏向手段のビーム偏向中心より前記試料側に主点を有する、第２の電子レンズ群と、倍率を表示する倍率表示手段と、を備え、前記ビーム偏向手段は、偏向角を前記第２の電子レンズ群への印加電圧に応じて変化させることを特徴とする静電潜像測定装置である。
【００２３】
請求項１５記載の発明は、請求項１４記載の装置において、前記印加電圧に応じて変化する偏向角は、前記電子レンズ群への印加電圧の３次関数で決定することを特徴とする。
【００２４】
請求項１６記載の発明は、請求項１０から１５のいずれか１項に記載の装置において、前記第２の電子レンズ群は、電界レンズ群であることを特徴とする。
【００２５】
請求項１７記載の発明は、請求項１０から１５のいずれか１項に記載の装置において、前記第２の電子レンズ群は、磁界レンズ群であることを特徴とする。
【００２６】
請求項１８記載の発明は、請求項１０から１７のいずれか１項に記載の装置において、前記第１の電子レンズ群を通過したあと、再度前記荷電粒子ビームの通過を制限するアパーチャを、更に備えることを特徴とする。
【００２７】
請求項１９記載の発明は、請求項１から９のいずれか１項に記載の静電潜像測定方法、若しくは請求項１０から１８のいずれか１項に記載の静電潜像測定装置、で評価された試料を用いた潜像担持体を備えることを特徴とする画像形成装置である。
【００２８】
請求項２０記載の発明は、請求項１９記載の画像形成装置において、書込光源波長が６８０nm以下であり、かつ感光体面でのビームスポット径が６０μm以下であり、感光体面でのビームスポット径をＡとし、形成される潜像径をＢとしたときに、以下の式を満足することを特徴とする。
１．０＜Ｂ／Ａ＜２．０
【００２９】
請求項２１記載の発明は、請求項２０記載の装置において、感光体の帯電電位の絶対値をＣ［Ｖ］、１ビームスポットの潜像深さをＤ［Ｖ］としたときに、以下の式を満足するように書込光量を設定したことを特徴とする。
０．７＜Ｄ／Ｃ＜０．９
【００３０】
請求項２２記載の発明は、書込光源波長が６８０nm以下であり、かつ感光体面でのビームスポット径が６０μm以下であり、感光体面でのビームスポット径をＡとし、形成される潜像径をＢとしたときに、以下の式を満足する潜像担持体を備えることを特徴とする画像形成装置である。
１．０＜Ｂ／Ａ＜２．０
【００３１】
請求項２３記載の発明は、請求項２２記載の装置において、感光体の帯電電位の絶対値をＣ［Ｖ］、１ビームスポットの潜像深さをＤ［Ｖ］としたときに以下の式を満足するように書込光量を設定したことを特徴とする。
【００３２】
請求項２４記載の発明は、請求項１から３４のいずれか１項に記載の静電潜像測定方法、若しくは請求項１０から１８のいずれか１項に記載の静電潜像測定装置、で評価された試料を用いた潜像担持体である。
【００３３】
請求項２５記載の発明は、荷電粒子ビームを、表面電位分布を有する試料に対して照射する処理と、前記荷電粒子ビームは、少なくとも１以上の電子レンズから成る第１の電子レンズ群を通過する処理と、アパーチャにより前記荷電粒子ビームの通過を制限する処理と、前記荷電粒子ビームを偏向する処理と、前記荷電粒子ビームは、少なくとも１以上の電子レンズから成り、前記偏向させた際のビーム偏向中心より前記試料側に主点を有する、第２の電子レンズ群を通過する処理と、倍率を表示する処理と、をコンピュータに実行させ、前記倍率を表示する処理は、表示する倍率を前記第２の電子レンズ群の屈折力に応じて変化させることを特徴とする静電潜像測定プログラムである。
【００３４】
請求項２６記載の発明は、荷電粒子ビームを、表面電位分布を有する試料に対して照射する処理と、前記荷電粒子ビームは、少なくとも１以上の電子レンズから成る第１の電子レンズ群を通過する処理と、アパーチャにより前記荷電粒子ビームの通過を制限する処理と、前記荷電粒子ビームを偏向する処理と、前記荷電粒子ビームは、少なくとも１以上の電子レンズから成り、前記偏向させた際のビーム偏向中心より前記試料側に主点を有する、第２の電子レンズ群を通過する処理と、倍率を表示する処理と、をコンピュータに実行させ、前記倍率を表示する処理は、表示する倍率を前記第２の電子レンズ群への印加電圧に応じて変化させることを特徴とする静電潜像測定プログラムである。
【００３５】
請求項２７記載の発明は、請求項２６記載の装置において、前記印加電圧に応じて変化する倍率は、前記電子レンズ群への印加電圧の３次関数で決定することを特徴とする。
【００３６】
請求項２８記載の発明は、荷電粒子ビームを、表面電位分布を有する試料に対して照射する処理と、前記荷電粒子ビームは、少なくとも１以上の電子レンズから成る第１の電子レンズ群を通過する処理と、アパーチャにより前記荷電粒子ビームの通過を制限する処理と、前記荷電粒子ビームを偏向する処理と、前記荷電粒子ビームは、少なくとも１以上の電子レンズから成り、前記偏向させた際のビーム偏向中心より前記試料側に主点を有する、第２の電子レンズ群を通過する処理と、倍率を表示する処理と、をコンピュータに実行させ、前記ビームを偏向する処理は、偏向角を前記第２の電子レンズ群の屈折力に応じて変化させることを特徴とする静電潜像測定プログラムである。
【００３７】
請求項２９記載の発明は、荷電粒子ビームを、表面電位分布を有する試料に対して照射する処理と、前記荷電粒子ビームは、少なくとも１以上の電子レンズから成る第１の電子レンズ群を通過する処理と、アパーチャにより前記荷電粒子ビームの通過を制限する処理と、前記荷電粒子ビームを偏向する処理と、前記荷電粒子ビームは、少なくとも１以上の電子レンズから成り、前記偏向させた際のビーム偏向中心より前記試料側に主点を有する、第２の電子レンズ群を通過する処理と、倍率を表示する処理と、をコンピュータに実行させ、前記ビームを偏向する処理は、偏向角を前記第２の電子レンズ群への印加電圧に応じて変化させることを特徴とする静電潜像測定プログラムである。
【００３８】
請求項３０記載の発明は、請求項２９記載のプログラムにおいて、前記印加電圧に応じて変化する偏向角は、前記電子レンズ群への印加電圧の３次関数で決定することを特徴とする。
【００３９】
請求項３１記載の発明は、請求項２５から３０のいずれか１項に記載のプログラムにおいて、前記第２の電子レンズ群は、電界レンズ群であることを特徴とする。
【００４０】
請求項３２記載の発明は、請求項２５から３０のいずれか１項に記載のプログラムにおいて、前記第２の電子レンズ群は、磁界レンズ群であることを特徴とする。
【００４１】
請求項３３記載の発明は、請求項２５から３２のいずれか１項に記載のプログラムにおいて、前記第１の電子レンズ群を通過したあと、再度アパーチャにより前記荷電粒子ビームの通過を制限する処理を、更にコンピュータに実行させることを特徴とする。
【００４２】
請求項３４記載の発明は、請求項２５から３３のいずれか１項に記載のプログラムの処理を記録するコンピュータ読み取り可能な記録媒体である。
【発明の効果】
【００４３】
本発明によれば、表示された倍率と、実倍率とに、矛盾が生じないよう調整することが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４４】
以下に、本発明の実施形態に係る静電潜像測定方法等を、図面を用いて詳細に説明する。なお、以下に述べる実施の形態は、本発明の好適な実施の形態であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの態様に限られるものではない。
【００４５】
まず、図１を用いて、本発明の実施形態に係る静電潜像測定装置の構成及び各構成部の働きについて説明する。図１は、本実施形態に係る静電潜像測定装置の概略構成図である。荷電粒子銃１１、アパーチャ１２、１２Ａ、荷電粒子に対するコンデンサレンズ１３、ビームブランカ１４、荷電粒子ビームに対するビーム偏向手段１５、荷電粒子ビームに対する対物レンズ１６、荷電粒子ビーム駆動部３１、排気手段３３（真空ポンプ等）、コンピュータ４０、第１の光源である半導体レーザ１７、コリメートレンズ１８、アパーチャ１９、レンズ２１、２２、２３、半導体レーザ駆動部３２、荷電粒子捕獲器２４、荷電粒子検出部２５、信号処理部２６、試料載置台２８、試料ＳＰ（光導電性の感光体）、除電用の発光素子（第２の光源）２９、ＬＥＤ駆動部３５、試料台駆動部３４から構成されている。レンズ２１、２２、２３は「結像レンズ」を構成する。荷電粒子捕獲器２４、荷電粒子検出部２５、信号処理部２６は、「観測手段」を構成する。
【００４６】
荷電粒子銃１１からは荷電粒子ビームが放射される。荷電粒子ビームとは、電子ビームやイオンビーム等、電界や磁界の影響を受ける粒子のビームをいう。例えば、電子ビームを用いる場合であれば、荷電粒子銃１１としては「電子銃」が用いられ、イオンビームを用いる場合であれば「液体金属イオン銃」等が用いられる。
【００４７】
荷電粒子銃１１、アパーチャ１２、１２Ａ、コンデンサレンズ１３、ビームブランカ１４、ビーム偏向手段１５および対物レンズ１６は、荷電粒子ビーム駆動部３１により、計算機であるコンピュータ４０からの命令に従い、駆動されるようになっている。
【００４８】
コンデンサレンズ１３および対物レンズ１６は、図２に示すような中心に開口のある円盤を３つ（５０ａ、５０ｂ、５０ｃ）重ねた電界レンズである。両端の円盤５０ａ、５０ｃはアースされ（アース線５１）、中央の円盤には、リード線５２から適当な電位が与えられている。この電位を変化させることにより屈折力を調整することが出来る。
【００４９】
第１の光源である半導体レーザ１７、コリメートレンズ１８、アパーチャ１９及び結像レンズを構成するレンズ２１、２２、２３は、「光像照射部」を構成するものであり、半導体レーザ駆動部３２とともに「露光手段」を構成している。半導体レーザ駆動部３２は、コンピュータ４０からの命令に従い、半導体レーザ１７を発光させる。なお、このような露光手段の光学系に、ガルバノミラーやポリゴンミラーを用いたスキャニング機構を付加し、光走査によりラインパターンを露光し、ライン状の静電潜像を形成するようにすることもできる。
【００５０】
試料載置台２８、試料ＳＰは、「除電用の発光素子」を示す。第２の光源２９は、本実施形態では、試料ＳＰが感度を持つ波長領域の光を放射するＬＥＤとする。また、第２の光源２９はコンピュータ４０からの命令に従い、ＬＥＤ駆動部３５により駆動される。なお、半導体レーザ１７も、試料ＳＰが感度を持つ波長領域のレーザ光を放射する。試料載置台２８は接地された金属板である。試料載置台２８は、コンピュータ４０からの命令に従い、試料台駆動部３４により駆動され、試料ＳＰを「適正な測定位置」に位置させる。
【００５１】
荷電粒子銃１１、アパーチャ１２、１２Ａ、コンデンサレンズ１３、ビームブランカ１４、ビーム偏向手段１５、対物レンズ１６、第１の光源である半導体レーザ１７、コリメートレンズ１８、アパーチャ１９、レンズ２１、２２、２３、荷電粒子捕獲器２４、試料載置台２８、試料ＳＰ及び第２の光源２９は、図示の如くケーシング３０内に配設されている。測定の際は、ケーシング３０内部を真空ポンプ等の排気手段３３により高度に減圧し、測定状態とする。即ち、ケーシング３０は「真空チャンバ」としての機能を有している。
【００５２】
試料ＳＰは試料載置台２８に保持されている。試料台駆動部３４は、試料載置台２８を駆動し、適正な測定位置に位置させられる。装置の全体は「計算機」であるコンピュータ４０により制御される。荷電粒子ビーム駆動部３１、信号処理部２６、半導体レーザ駆動部３２、ＬＥＤ駆動部３５等は、コンピュータ４０の機能の一部として設定出来る。
【００５３】
次に、本実施形態に係る静電潜像測定装置を用い静電潜像の表面電荷分布を測定する方法について説明した上で、本実施形態の特徴について述べる。
１．試料ＳＰ表面を荷電粒子ビームで走査し、均一に帯電させる。
試料ＳＰに静電潜像を形成するには、光像による露光に先立ち、その試料ＳＰ表面を均一に帯電する必要がある。試料ＳＰの均一帯電については、帯電を観測装置外で行い、均一帯電された試料ＳＰを試料載置台２８上に載置することも考え得る。しかしながら、観測の際は、ケーシング３０の内部を高度に減圧する必要があるため、試料ＳＰを試料載置台２８上にセットした後ケーシング３０内を減圧する必要がある。
【００５４】
このとき、排気手段３３による排気を相当強力に行わなければ、荷電粒子ビームによる走査が可能になる前に、暗減衰により帯電電位が消滅してしまい、静電潜像を観測できなくなる事態が想定される。従って、試料ＳＰの均一帯電は、ケーシング３０内で高度の減圧を実現した後に行うことが好ましい。帯電を高度の減圧下で行うと、電子写真装置で良く行われるコロナ放電による帯電は実施困難であるが、いわゆる接触式と呼ばれる帯電手段による帯電は可能である。
【００５５】
本実施形態では、荷電粒子銃１１から荷電粒子ビームを放射し、コンデンサレンズ１３および対物レンズ１６で、かかる荷電粒子ビームの焦点を試料ＳＰ上に合わせ、ビーム偏向手段１５で試料ＳＰ表面を走査する。さらに、ビーム偏向手段１５により荷電粒子ビームの向きを偏向させることにより、荷電粒子ビームが集束する位置を試料ＳＰ面上で２次元的（例えば、図面の左右方向と図面に直交する方向）に変位させることができる。
【００５６】
照射される粒子ビームによる衝撃で、例えば電子ビームの場合、試料ＳＰから「２次電子（３次電子等の高次の放出電子を含む）」が発生する。発生する２次電子の放出量（Ｒ２）に対する、荷電粒子ビームとして試料ＳＰに照射される照射電子量（Ｒ１）の比、Ｒ１／Ｒ２が１以上であれば、照射電子量（Ｒ１）が２次電子の放出量（Ｒ２）を上回ることとなり、両者の差の分だけ試料ＳＰに蓄積し、これにより光導電性試料ＳＰが帯電状態となる。
【００５７】
従って、均一帯電させるため、Ｒ１／Ｒ２が１より大きくなるよう、荷電粒子銃１１から放射される電子の量とその加速電圧を調整する。このように、試料ＳＰ表面の帯電電位は、荷電粒子ビームの加速電圧と相関関係があり、加速電圧を適切に選ぶことにより任意の帯電電位が得られる。
【００５８】
なお、放出電子量と加速電圧の調整は、コンピュータ４０が計算を行い、荷電粒子ビーム駆動部３１へ命令を送ることにより行われる。また、荷電粒子ビームの走査に伴う荷電粒子ビームのオン・オフも、コンピュータ４０の命令の下、荷電粒子ビーム駆動部３１によりビームブランカ１４を駆動する。
【００５９】
２．半導体レーザ１７により、試料ＳＰの均一帯電された試料面上にレーザ光を照射し、静電潜像を形成する。
半導体レーザ１７を点灯すると、放射されるレーザ光はコリメートレンズ１８によりコリメートされ、アパーチャ１９で光束径を規制され、結像レンズ２１、２２、２３により試料ＳＰの均一帯電された試料面上に光スポットとして集光される。半導体レーザ１７は、コンピュータ４０からの発光強度や発光時間の命令に従い、半導体レーザ駆動部３２により駆動され、適切な露光時間、露光エネルギを照射する。半導体レーザ１７としては勿論、試料ＳＰが感度を持つ波長領域内に発光波長を持つものが用いられる。また、露光エネルギは、試料ＳＰの面での光パワーの時間積分となるので、半導体レーザ１７の点灯時間を制御することにより、試料ＳＰに所望の露光エネルギによる露光を行うことができる。
【００６０】
試料ＳＰが所望のスポット径、ビームプロファイルを持った光スポットで露光され、この光スポットの光強度分布に応じた静電潜像が形成される。以下図３を参照して静電潜像の形成について詳述する。図３は、試料ＳＰへの静電潜像の形成をモデル的に説明するための図である。本実施形態では、試料ＳＰの一例として、いわゆる機能分離型感光体と呼ばれる、導電層５５上に電荷発生層５６を設け、その上に電荷輸送層５７を形成した試料を用いて説明する。
【００６１】
ａ．帯電
荷電粒子銃１１により照射される粒子ビームが、例えば電子ビームの場合、放射された電子は電荷輸送層５７の表面に撃ち込まれる。撃ち込まれた電子は、電荷輸送層５７の表面にある電荷輸送層材料分子の電子軌道に捕獲され、かかる電荷輸送層材料分子をマイナスイオン化した状態で電荷輸送層５７の表面部に留まる。この状態が、試料ＳＰを帯電させた状態である。
【００６２】
ｂ．光ＬＴを照射
帯電した状態の試料ＳＰに、光ＬＴが照射されると、照射された光ＬＴは電荷輸送層５７を透過して電荷発生層５６に至り、そのエネルギにより電荷発生層５６内に正・負の電荷キャリヤが発生する。
【００６３】
ｃ．静電潜像の形成
発生した正・負の電荷キャリヤのうち、負キャリヤは、電荷輸送層５７の表面の負電荷による反発力の作用で導電層５５（接地電位にある）へ移動し、正キャリヤは電荷輸送層５７を輸送され、電荷輸送層５７の表面部の負電荷（上記電荷輸送層材料分子の電子軌道に捕獲された電子）と相殺し合う。このようにして、光ＬＴで照射された部分は、帯電電荷が減衰し光ＬＴの強度分布に従う表面電荷分布が形成される。かかる表面電荷分布が静電潜像である。
【００６４】
３．静電潜像が形成された試料面（試料ＳＰの表面）を、荷電粒子銃１１から放射される荷電粒子ビームにより２次元的に走査する。
荷電粒子銃１１から放射された荷電粒子ビームはアパーチャ１２を通過してビーム径を規制されたのち、コンデンサレンズ１３により集束されつつアパーチャ１２Ａ、ビームブランカ１４を通過する。最終的に荷電粒子ビームは、対物レンズ１６により試料面上に集束される。
【００６５】
この時、試料ＳＰへ向かう電流量は、荷電粒子ビームの照射により静電潜像が消されてしまう程多くなく、観測可能なコントラストが得られない程少なくない適切な量に調整される必要がある。図５を用いて後述するが、静電潜像の画像部（半導体レーザ１７により光照射された部分）に照射された電子ビームにより発生する２次電子は荷電粒子捕獲器２４に捕獲されない。捕獲されない２次電子は、静電潜像の画像部（半導体レーザ１７により光照射された部分）に蓄積されてしまうため、電子ビームの入射電子量が大きいと、電子ビームの走査により試料ＳＰの表面の電荷分布が消失する。
【００６６】
上記電流量の調整は、コンデンサレンズ１３の屈折力を変化させることにより可能となる。図４は、コンデンサレンズ１３の屈折力の変化により、試料ＳＰへ向かう電流量に違いが出ることを説明するための図である。例えば、図４（ａ）では荷電粒子銃１１から射出した荷電粒子のほとんどが試料ＳＰに到達しているが、図４（ｂ）の様にコンデンサレンズ１３の屈折力を強めることにより、アパーチャ１２Ａで荷電粒子の流れが遮られ、電流量が減る。
【００６７】
従って、適切な電流量を得るためには、本測定前にファラデーカップ等の電流量を測定する治具を試料配置予定位置に置き、コンデンサレンズ１３の屈折力を変化させて電流量を測定し、コンデンサレンズ１３の屈折力と電流量の関係を制御ソフトに組み込んでおくと良い。これにより、本測定時に電流量を指定した際、コンピュータ４０を用いて、指定された電流量が得られるように荷電粒子ビーム駆動部に命令を送り、自動調整することが出来る。
【００６８】
しかしながら、コンデンサレンズ１３の屈折力を変化させると、荷電粒子ビームの焦点位置が試料表面からずれてしまい、鮮明な画像が得られない。そこで対物レンズ１６の屈折力も調整し、荷電粒子ビームの焦点位置を試料表面に合わせる必要がある。
【００６９】
４．荷電粒子ビームにより試料ＳＰ上を走査するとき、荷電粒子捕獲器２４には、所定極性の捕獲電圧を印加し、荷電粒子を捕獲する。
荷電粒子捕獲器２４に、所定極性の捕獲電圧（引き込み電圧）を印加することにより、静電潜像パターンにより電気的影響を受けた荷電粒子を捕獲する。所定極性の捕獲電圧としては、検出の対象である荷電粒子が負極性であるため、正極の電圧を印加する。以下、図５を用いて詳述する。
【００７０】
図５（ａ）は、荷電粒子捕獲器２４と、試料ＳＰとの間の空間における電位分布を、等高線表示で示した図である。試料ＳＰの表面と、荷電粒子捕獲器２４の間の空間部分には、試料ＳＰ表面の電荷（静電潜像を形成する負電荷）と荷電粒子捕獲器２４に印加されている正極性の捕獲電圧とにより、電位勾配が形成されている。試料ＳＰの表面は、光減衰により電位が減衰した部分を除いては負極性に一様に帯電した状態であり、荷電粒子捕獲器２４には正極性の電位が与えられているから、実線で示す電位等高線群においては、試料ＳＰの表面から荷電粒子捕獲器２４に近づくに従い電位が高くなる。
【００７１】
荷電粒子ビームにより試料ＳＰ上を走査した際、２次電子が発生する。これを荷電粒子捕獲器２４により検出する。試料ＳＰにおける負極性に均一帯電している部分である図中のＱ１点やＱ２点で発生した２次電子ｅ１、ｅ２は、荷電粒子捕獲器２４の正電位に引かれ、矢印Ｇ１や矢印Ｇ２で示すように変位し、荷電粒子捕獲器２４に捕獲される。
【００７２】
一方、Ｑ３点は、光照射されて負電位が減衰した部分であり、Ｑ３点近傍では電位等高線の配列は、図中の破線で示す通りである。この部分の電位分布は、Ｑ３点に近いほど電位が高くなっている。換言すると、Ｑ３点の近傍で発生した２次電子ｅ３には、矢印Ｇ３で示すように、試料ＳＰ側に拘束する電気力が作用する。このため２次電子ｅ３は、破線の電位等高線の示す「ポテンシャルの穴」に捕獲され、荷電粒子捕獲器２４に向かって移動することはない。
【００７３】
このように、静電潜像の画像部（半導体レーザ１７により光照射された部分）に照射された電子ビームにより発生する２次電子（ｅ３）は荷電粒子捕獲器２４に捕獲されない。捕獲されない２次電子は、静電潜像の画像部（半導体レーザ１７により光照射された部分）に蓄積され、電子ビームの入射電子量が大きいと、電子ビームの走査により試料ＳＰの表面の電荷分布が消失する。
【００７４】
図５（ｂ）は、上記「ポテンシャルの穴」を模式的に示す図である。荷電粒子捕獲器２４により検出される２次電子の強度（２次電子数、電荷密度）は、強度の大きい部分（密度の高い部分）が「静電潜像の地の部分（均一に負帯電している部分、図５（ａ）の点Ｑ１やＱ２に代表される部分）」に対応し、強度の小さい部分（密度の低い部分）が「静電潜像の画像部（光照射された部分、図５（ａ）の点Ｑ３に代表される部分）」に対応する。
【００７５】
５．荷電粒子捕獲器２４に捕獲された粒子は、荷電粒子検出部２５においてシンチレーション輝度に変換され、さらに検出信号（電気信号）に変換される。
例えば、２次元座標を用いて、走査領域内の捕獲粒子数の分布を測定することが考え得る。試料ＳＰの、荷電粒子ビームにより２次元的に走査される領域をＳとし、２次元座標を用いてＳ（ｘ、ｙ）で表すと、例えば、０ｍｍ≦Ｘ≦１ｍｍ、０ｍｍ≦Ｙ≦１ｍｍである。この領域：Ｓ（ｘ、ｙ）に形成されている静電潜像パターンを、その表面電位分布：Ｖ（ｘ、ｙ）とする。
【００７６】
図６は、表面電位分布の測定を説明するための図である。表面電位分布：Ｖ（ｘ、ｙ）（＜０：試料０を支持する試料載置台２８側の面が接地状態であるときの表面の電位分布）は、中心部（ｘ＝０）で略−５２０Ｖ、中心部を離れるに従いマイナス方向に大きくなり、中心部から０．０１mm以上離れた周辺領域では略−８３０Ｖ程度になっている。
【００７７】
このような表面電位分布：Ｖ（ｘ、ｙ）に対して、加速電圧：Ｖａを−６００Ｖ及び−７４０Ｖとして測定を行ったときの、Ｖ（ｘ、ｙ）＞−６００Ｖの領域：Ｓ６００、及びＶ（ｘ、ｙ）＞−７５０Ｖの領域：Ｓ７５０を示している。これら領域Ｓ６００、Ｓ７５０では検出部２５の検出する電子数は非常に少ない。加速電圧：Ｖａを切り替えるステップを細かくして、測定回数を増やす程、精度の良い測定が可能になる。
【００７８】
荷電粒子ビームによる上記領域の２次元的な走査は所定の条件で行われるので、２次元的な走査の開始から終了に至る時間をＴ０≦Ｔ≦ＴＦとすると、走査が行われているときの時間：Ｔは、走査領域：Ｓ（ｘ、ｙ）内の各走査位置と１：１に対応する。従って、走査領域内の捕獲粒子数の分布が測定できる。これにより、単位時間当たりの捕獲粒子数、即ち強度が検出され、これが検出信号（電気信号）に変換される。
【００７９】
６．荷電粒子検出部２５で得られた検出信号を、信号処理部２６で処理し、静電潜像の表面電荷分布を把握する。
例えば、信号処理部２６によってビデオ信号に変換し、コンピュータ４０で画像処理、記録及び表示可能とすることが考え得る。荷電粒子捕獲器２４に捕獲される荷電粒子は、静電潜像パターンの表面電位分布：Ｖ（ｘ、ｙ）の電気的影響を受けているので、時間：Ｔにおいて捕獲される荷電粒子の強度：Ｆ（Ｔ）は、時間：Ｔをパラメータとした表面電位分布：Ｖ｛Ｘ（Ｔ）、Ｙ（Ｔ）｝と対応関係にある。かかる対応関係は、基準の電位：ＶＮにより影響される荷電粒子の強度を観測することにより知ることができ、このように知られた対応関係に基づき、荷電粒子の強度：Ｆを較正し、強度：Ｆに対応する電位：Ｖを知ることができる。
【００８０】
従って、信号処理部２６において、荷電粒子捕獲器２４から得られる検出信号を、適当な間隔でサンプリングすることにより、サンプリング時刻：Ｔをパラメータとして、表面電位分布（電位コントラスト像）：Ｖ（ｘ、ｙ）をサンプリングに対応した微小領域ごとに特定できる。特定した表面電位分布：Ｖ（ｘ、ｙ）を２次元的な画像データとして構成すれば、静電潜像が可視的な画像として得られる。
【００８１】
例えば、捕獲される荷電粒子の強度を、明るさの強弱で表現すれば、図７に示すように静電潜像の画像部分は暗く、地の部分は明るくコントラストがつき、表面電荷分布に応じた明暗像として表現（出力）することができる。勿論、表面電位分布が分かれば、表面電荷分布も知ることができる。また、暗部の径を測れば潜像径が得られる。
【００８２】
なお、ケーシング３０内にセットされた試料ＳＰが当初、何らかの原因によりその表面が不均一に帯電しているような場合には、このような帯電状態が測定ノイズとなるので、測定における帯電工程に先立ち、コンピュータ４０の命令によりＬＥＤ駆動部３５が除電用の発光素子２９を発光させ、試料ＳＰの光除電を行うのが良い。
【００８３】
以上１〜６の手順により、静電潜像の表面電荷分布を測定する。さらに本実施形態は、上記手順３の「静電潜像が形成された試料面（試料ＳＰの表面）を、荷電粒子銃１１から放射される荷電粒子ビームにより２次元的に走査する」際に、特徴を有する。上述したように、コンデンサレンズ１３の屈折力を変化させることにより電流量を調整するが（図１２、ステップＳ１、Ｓ２及び図４参照）、これにより荷電粒子ビームの焦点位置が試料表面からずれてしまうことがある（ステップＳ３）。
【００８４】
焦点位置が試料表面からずれることを回避するため、対物レンズ１６の屈折力も調整するが（図１２、ステップＳ４）、対物レンズ１６の屈折力を変えると観察倍率まで変化してしまう（図１２、ステップＳ５及び図８参照）。本実施形態では、対物レンズ１６の印加電圧に合わせて倍率を表す表示（スケール表示や倍率表示等）を変えることを特徴とする（図１２、ステップＳ６）。これにより、表示された倍率と、実倍率（実際の倍率）との矛盾が生じず、正確な倍率表示となる。以下倍率について説明する。なお、図１２は、本実施形態に係る制御の流れを説明するフローチャートである。
【００８５】
上述したように、手順３では、試料ＳＰの静電潜像を形成された試料面が、荷電粒子ビームにより２次元的に走査される。走査される領域のサイズは、ビーム偏向手段１５の倍率設定により、変えることが可能である。例えば、５ｍｍ×５ｍｍ程度の低倍率や、１μｍ×１μｍ程度の高倍率等、様々な倍率で走査することができる。走査範囲が狭ければ観察倍率が上がり、広ければ観察倍率が下がることになる。
【００８６】
対物レンズ１６は、荷電粒子ビームを試料表面に収束させる機能を持つ。ここで、対物レンズ１６によって曲げられる直前の荷電粒子ビームの進行方向の延長と、曲げられた直後の進行方向の延長の交点を、主点と呼ぶ。主点が、ビーム偏向手段１５による偏向中心と一致していれば、対物レンズ１６の屈折力によってビーム偏向手段１５による走査範囲は影響を受けない。しかし、本装置の構成の様にビーム偏向手段１５のビーム偏向中心より試料側に対物レンズ１６の主点がある場合には、対物レンズ１６の屈折力を変えると走査範囲、すなわち観察倍率が変わる。これは、荷電粒子ビームがビーム偏向手段１５によって偏向された後に、さらに、対物レンズ１６で収束されることにより偏向方向が変わってしまうためである。
【００８７】
例えば、対物レンズ１６の屈折力を強くすると走査範囲が狭まる（倍率が高くなる）。図８は、対物レンズ１６の屈折力を強くしたため、走査範囲が狭くなった様子を示す図である。図中、実線が対物レンズ１６の屈折力を変化させる前、点線が屈折力を強くした場合の走査範囲である。対物レンズ１６の屈折力は、リード線５２から印加される電圧に応じて変化する。
【００８８】
図１０に、ビーム偏向中心より試料側に第２の電子レンズ群の主点を有するよう配置したときの対物レンズ１６への印加電圧と相対倍率の関係を示す。相対倍率とは、対物レンズ１６への印加電圧が０Ｖ（屈折力０）の際の倍率を１として、倍率を相対的に表したものである。この関係は印加電圧の３次関数で表される。この関係を用いて、対物レンズ１６の印加電圧に合わせて倍率を表す表示（スケール表示や倍率表示等）を変える（図１２、ステップＳ６）。
【００８９】
図１１（ａ）は印加電圧０Ｖ、（ｂ）は印加電圧４．６８ｋＶとした際の一例を示す。両者ともスケール表示と倍率表示の両方がある場合を示しているが、片方だけでも構わない。
【００９０】
上記実施形態により、対物レンズ１６の印加電圧に合わせて、倍率を表す表示（スケール表示や倍率表示等）を変更するため、対物レンズ１６により観察倍率が変わった場合であっても、常に正確な倍率表示が可能になる。
【００９１】
次に、本発明の他の実施形態に係る静電潜像測定方法について説明する。本実施形態に用いる静電潜像電荷分布測定装置の構成は、上記図１に示す構成と同様である。上記実施形態と異なる点は、対物レンズ１６の屈折力を変えたことにより変化してしまった観察倍率を、ビーム偏向手段１５を制御することで変化前の倍率に戻すよう制御する点である（図１３、ステップＳ１６）。走査範囲の幅が広いか狭いかで倍率が変化するためである。なお、図１３は、本実施形態に係る制御の流れを説明するフローチャートである。ステップＳ１１からステップＳ１５は、図１２に示すＳ１からＳ５と同様である。
【００９２】
例えば、図８に示すように、対物レンズ１６の屈折力を強くしたために、走査範囲が狭くなってしまった場合に、図９に示すようにビーム偏向手段１５によりビームを偏向することで、走査範囲を対物レンズ１６の屈折力を強くする前の状態と同範囲とすることが出来る。このとき、ビーム偏向手段１５の制御に関しては、予め求めた３次関数（対物レンズ１６への印加電圧と相対倍率の関係）に基づき、偏向角を決定する。
【００９３】
上記実施形態により、対物レンズ１６の屈折力の変化により、観察倍率が変更した場合であっても、ビーム偏向手段１５の偏向により、走査範囲の変化を調整し、観察倍率を補正するため、常に正確な倍率表示が可能になる。
【００９４】
次に、本発明の他の実施形態に係る静電潜像電荷分布測定方法について説明する。図１４は、本実施形態に係る静電潜像測定装置の構成図である。図１に示す構成と異なる点は、コンデンサレンズ１３’、対物レンズ１６’が磁界レンズである点である。磁界レンズは電磁石の一種であり、コイルが磁性体で囲まれ、コイルに与える印加電圧で屈折力を変える事が出来る。この場合も、対物レンズ１６’の屈折力を変えると倍率が変化してしまう。
【００９５】
そこで、対物レンズ１６’の設定屈折力によって倍率を表す表示（スケール表示や倍率表示等）を変えることが望ましい。図１１（ａ）は印加電圧０Ｖ、（ｂ）は印加電圧４．６８ｋＶとした際の表示例である。図１１はスケール表示と倍率表示との両方を表示している場合を示しているが、片方だけでも構わない。
【００９６】
本発明の他の実施形態に係る静電潜像電荷分布測定方法について説明する。本実施形態に係る静電潜像測定装置の構成は、図１４に示す構成と同様である。上記実施形態と異なる点は、対物レンズ１６’の屈折力を変えたことにより変化してしまった観察倍率を、ビーム偏向手段１５を制御することで変化前の倍率に戻すよう制御する点である。
【００９７】
本発明の他の実施形態に係る画像形成装置について説明する。図１５は、本実施形態に係る画像形成装置の概略構成図である。感光体１、帯電ローラ２、露光部７、現像部３、転写ローラ４、定着部６、クリーニング部５から構成される。８は用紙である。
【００９８】
本画像形成装置は光プリンタであり、感光媒体として円筒状に形成された光導電性の感光体１を有している。感光体１には、本発明の静電潜像測定方法または、静電潜像測定装置で評価された試料と同じ組成を持つ感光体を使っている。
【００９９】
上記実施形態により、感光体１を、本発明の静電潜像測定方法または、静電潜像測定装置で評価するため、潜像形成の過程が定量的に詳細に解析出来るので、露光量を最適化することが出来、感光体に負担のかからない帯電及び露光条件が分かり、省エネルギ、高耐久が実現出来る。
【０１００】
さらに、出力画像の高画質化の為に光学系の最適化および光源波長を６８０nm以下に短波長化することによりビームスポット径を６０μm以下に小径化する試みが行われているが、現在の感光体が短波長の光に対して感度が低いことや小径化ビームでは感光体内での光の散乱及び電荷の拡散の影響を強く受け、潜像径が広がり、潜像の深さも浅くなり、最終出力画像では階調性、鮮鋭性の安定性が得られないという不具合が発生している。ここでのビームスポット径はビームスポット光量分布が最大光量のｅ-2以上である範囲の径で定義している。潜像径は潜像電荷密度分布が光の当たっていない部分の電荷密度を基準として最も電荷密度差が大きい部分の電荷密度差のｅ-2以上である範囲の径で定義している。
【０１０１】
電荷輸送層の組成及び膜厚が光の散乱及び電荷の拡散度合いに、電荷発生層の組成が感度に影響を与えることは知られているが、明確な相関関係が分かっていない。そこで、電荷輸送層の組成及び膜厚、電荷発生層の組成を変えて感光体を作り、本発明の表面電位分布の測定方法または静電潜像測定装置において、画像形成装置で使用する条件と同じ、例えば大電電位８００Ｖ、露光エネルギ４ｍＪ／ｍ2として、光源波長が６８０nm以下、ビームスポット径が６０μm以下の条件で露光し潜像測定を行い、感光体面でのビームスポット径をＡとし、形成される潜像径をＢとしたときに、
１．０＜Ｂ／Ａ＜２．０
を満足する感光体を選定すれば、最終出力画像で階調性、鮮鋭性の安定性が実現出来る。
【０１０２】
ここで、下限の１．０は光の散乱及び電荷の拡散はどんな感光体でも必ず起こるのでこれ以下にはならないという原理的な限界であり、上限の２．０は最終出力画像で階調性、鮮鋭性の安定性を確保する為に必要な限界である。
【０１０３】
さらに、感光体の帯電電位の絶対値をＣ［Ｖ］、１ビームスポットの潜像深さをＤ［Ｖ］としたときに、
０．７＜Ｄ／Ｃ＜０．９
を満足するように書込光量を設定すれば、１ビームスポットの再現性が向上し、かつ感光体の耐久性を損なわないため、望ましい。
【０１０４】
ここで、下限の１ビームスポットが確実に現像される為に必要な潜像深さであり、上限の０．９はこれ以上に潜像深さが深くなるほどの光を当てた場合には感光体の早期劣化が懸念される限界である。そこで、本発明の静電潜像測定装置で潜像径を実際に測定し、感光体を本発明に係る静電潜像測定装置で評価する。
【０１０５】
上記実施形態により、静電潜像が拡散し、潜像の深さが浅くなることを抑制出来る。また、露光量を最適化し、露光過剰による無駄なエネルギ消費を抑えられる。さらに、感光体に負担のかからない帯電及び露光条件がわかり、感光体の早期劣化も抑制出来る。これらにより、感光体の長寿命化が可能になる。また、最終出力画像として高密度でかつ、階調性、鮮鋭性の安定性が実現出来る。
【０１０６】
また、１ビームスポットの再現性が向上し、かつ感光体の耐久性を損なわず、最終出力画像として高密度でかつ、階調性、鮮鋭性の安定性が実現出来る。
【０１０７】
本実施形態に係る感光体１の周辺には、帯電ローラ２（帯電ローラによる接触式のものを示しているが、コロナチャージャや帯電ブラシを用いることもできる）、現像部３、転写ローラ４（転写ローラを示しているがコロナチャージャを用いるものであってもよい）、クリーニング部５を有している。露光部７を有し、帯電ローラ２と現像部３との間で光走査による画像書き込みを行うようになっている。
【０１０８】
画像形成を行うには、感光体１が矢印方向へ等速回転され、その表面が帯電ローラ２により均一帯電され、次いで、露光部７による光走査により画像が書き込まれ、書き込まれた画像に対応する静電潜像が形成される。形成された静電潜像は所謂「ネガ潜像」で画像部が露光されている。
【０１０９】
この静電潜像は、現像部３により反転現像されてトナー画像として可視化される。トナー画像は、転写紙やＯＨＰシート等の用紙８上に転写ローラ４により転写され、定着装置１１６により定着される。
【０１１０】
トナー画像を定着された用紙８は、装置外へ排出され、トナー画像転写後の感光体１はクリーニング部５によりクリーニングされて残留トナーや紙粉が除去される。また、光走査装置に複数の光源を設けてマルチビームとしても良い。また、複数の露光部と感光体を用いて、複数の色のトナー画像を作り、それを重ね合わせてカラー画像を作っても良い。
【０１１１】
なお、ＣＰＵが実行するためのプログラムは、本発明によるプログラムを構成する。このプログラムを記録する記録媒体としては、半導体記憶部や光学的及び／又は磁気的な記憶部等を用いることができる。このようなプログラム及び記録媒体を、前述した各実施形態とは異なる構成のシステム等で用い、そこのＣＰＵで上記プログラムを実行させることにより、本発明と実質的に同じ効果を得ることができる。
【０１１２】
以上、本発明を好適な実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は上記のものに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【０１１３】
【図１】本発明の実施形態に係る静電潜像測定装置の構成図である。
【図２】本発明の実施形態に係る中心に開口のある円盤を３つ重ねた電界レンズを示す図である。
【図３】本発明の実施形態に係る試料ＳＰへの静電潜像の形成をモデル的に説明するための図である。
【図４】本発明の実施形態に係るコンデンサレンズ１３の屈折力の変化により、試料ＳＰへ向かう電流量に違いが出ることを説明するための図である。
【図５】本発明の実施形態に係る電位分布について説明するための図である。
【図６】本発明の実施形態に係る表面電位分布の測定を説明するための図である。
【図７】本発明の実施形態に係る表面電荷分布に応じた明暗像として表現（出力）した図である。
【図８】本発明の実施形態に係る対物レンズ１６の屈折力を強くしたため、走査範囲が狭くなった様子を示す図である。
【図９】本発明の実施形態に係るビーム偏向手段１５によりビームを偏向することで、走査範囲を調整する様子を示す図である。
【図１０】本発明の実施形態に係る対物レンズ１６への印加電圧と相対倍率の関係を示す図である。
【図１１】本発明の実施形態に係る表面電位分布を画像表示した際の一例を示す図である。
【図１２】本発明の実施形態に係る制御の流れを説明するフローチャートである。
【図１３】本発明の実施形態に係る制御の流れを説明するフローチャートである。
【図１４】本発明の実施形態に係る静電潜像測定装置の構成図である。
【図１５】本発明の実施形態に係る画像形成装置の構成図である。
【図１６】従来の静電潜像測定装置の構成図である。
【符号の説明】
【０１１４】
１    感光体
２    帯電ローラ
３    現像部
４    転写ローラ
５    クリーニング部
６    定着部
７    露光部
８    用紙
１１    荷電粒子銃
１２、１２Ａ    アパーチャ
１３、１３’    コンデンサレンズ
１４    ビームブランカ
１５    ビーム偏向手段
１６、１６’    対物レンズ
３１    荷電粒子ビーム駆動部
３３    排気手段
４０    コンピュータ
１７    半導体レーザ（第１の光源）
１８    コリメートレンズ
１９    アパーチャ
２１、２２、２３    レンズ
３２    半導体レーザ駆動部
２４    荷電粒子捕獲器
２５    荷電粒子検出部
２６    信号処理部
２８    試料載置台
２９    除電用の発光素子（第２の光源、ＬＥＤ）
３５    ＬＥＤ駆動部
３４    試料台駆動部
ＳＰ    試料（光導電性の感光体）
ｅ１、ｅ２、ｅ３    電子
【図１】
2008065182.tif 000003
【図２】
2008065182.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2008065182.tif 000009
【図８】
2008065182.tif 000010
【図９】
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【図１０】
2008065182.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
2008065182.tif 000015
【図１４】
2008065182.tif 000016
【図１５】
2008065182.tif 000017
【図１６】
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