(57)【要約】【課題】試料に形成された静電潜像を消失させることなく、その静電潜像を精度良く測定することを目的とする。【解決手段】荷電粒子ビームを照射する荷電粒子ビーム発生手段と、露光光を照射する第１の光源と、除電光を照射する第２の光源と、荷電粒子ビームの照射により試料表面に発生する２次荷電粒子を検出する２次荷電粒子検出手段と、を備えた静電潜像測定装置であって、第２の光源により、試料表面に除電光を照射して試料表面を除電し、荷電粒子ビーム発生手段により、試料表面に荷電粒子ビームを所定の電流量で照射して試料表面を帯電させた後、荷電粒子ビームの電流量を変更して照射して、試料表面を走査し、２次荷電粒子検出手段により検出された２次荷電粒子の検出量の記録を開始し、第１の光源により、試料表面に露光光を照射して試料表面を露光し、荷電粒子検出手段により検出された２次荷電粒子の検出量の記録を終了する。【選択図】図１
2008026496.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光電性の感光体である試料に対して荷電粒子ビームを照射する荷電粒子ビーム発生手段と、
前記試料に対して露光光を照射する第１の光源と、
前記試料に対して除電光を照射する第２の光源と、
前記荷電粒子ビームの照射により前記試料表面に発生する２次荷電粒子を検出する２次荷電粒子検出手段と、を備えた静電潜像測定装置であって、
前記第２の光源により、前記試料表面に前記除電光を所定時間照射して、前記試料表面を除電し、
前記荷電粒子ビーム発生手段により、前記試料表面に前記荷電粒子ビームを所定の電流量で所定時間照射して、前記試料表面を帯電させた後、該荷電粒子ビームの該電流量を変更し、所定の電流量で所定時間照射して、前記試料表面を走査し、
前記２次荷電粒子検出手段により検出された前記２次荷電粒子の検出量の記録を開始し、
前記第１の光源により、前記試料表面に前記露光光を所定時間照射して、前記試料表面を露光し、静電潜像を形成し、
前記荷電粒子検出手段により検出された前記２次荷電粒子の検出量の記録を終了することを特徴とする静電潜像測定装置。
【請求項２】
前記試料の近傍に配置されたグリッドと、
前記グリッドに電圧を印加する電圧印加手段と、をさらに備え、
前記第１の光源により、前記試料表面に前記露光光を所定時間照射して、前記試料表面を露光した後、前記電圧印加手段により、前記グリッドに印加する電圧を段階的に変化させ、その後、前記荷電粒子検出手段により検出された前記２次荷電粒子の検出量の記録を終了することを特徴とする請求項１記載の静電潜像測定装置。
【請求項３】
前記２次荷電粒子の検出量の記録の頻度は可変であることを特徴とする請求項１または２記載の静電潜像測定装置。
【請求項４】
前記荷電粒子ビームによる前記試料表面の走査範囲が変更された場合でも、前記試料の表面における単位面積あたりの照射電流量が一定になるように調整する電流量調整制御を行うことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の静電潜像測定装置。
【請求項５】
前記荷電粒子ビームの照射電流量を測定する照射電流量測定手段を備え、
前記照射電流量測定手段により、前記試料表面の走査範囲を変化に対応させて、前記荷電粒子ビームを屈折させる電子レンズの屈折力を変化させ、照射電流量を予め測定し、
前記予め測定された照射電流量に基づいて前記電流量調整制御を行うことを特徴とする請求項４記載の静電潜像測定装置。
【請求項６】
前記電圧印加手段の電圧変化間隔は、前記２次荷電粒子の検出量の記録の１画面記録時間より長いことを特徴とする請求項２から５のいずれか１項に記載の静電潜像測定装置。
【請求項７】
前記電圧印加手段の電圧変化は、前記１画面記録が終了し、次の画面の記録が開始されるまでの間に行われることを特徴とする請求項６記載の静電潜像測定装置。
【請求項８】
光電性の感光体である試料に対して荷電粒子ビームを照射する荷電粒子ビーム発生手段と、
前記試料に対して露光光を照射する第１の光源と、
前記試料に対して除電光を照射する第２の光源と、
前記荷電粒子ビームの照射により前記試料表面に発生する２次荷電粒子を検出する２次荷電粒子検出手段と、を備えた静電潜像測定装置で行われる静電潜像測定方法であって、
前記静電潜像測定装置は、
前記第２の光源により、前記試料表面に前記除電光を所定時間照射して、前記試料表面を除電する除電ステップと、
前記荷電粒子ビーム発生手段により、前記試料表面に前記荷電粒子ビームを所定の電流量で所定時間照射して、前記試料表面を帯電させた後、該荷電粒子ビームの該電流量を変更し、所定の電流量で所定時間照射して、前記試料表面を走査する帯電・走査ステップと、
前記２次荷電粒子検出手段により検出された前記２次荷電粒子の検出量の記録を開始する記録開始ステップと、
前記第１の光源により、前記試料表面に前記露光光を所定時間照射して、前記試料表面を露光する露光ステップと、
前記荷電粒子検出手段により検出された前記２次荷電粒子の検出量の記録を終了する記録終了ステップと、
を実行することを特徴とする静電潜像測定方法。
【請求項９】
前記静電潜像測定装置が、
前記試料の近傍に配置されたグリッドと、
前記グリッドに電圧を印加する電圧印加手段と、をさらに備えた場合、
前記静電潜像測定装置は、
前記露光ステップの実行後、前記電圧印加手段により、前記グリッドに印加する電圧を段階的に変化させる印加電圧変化ステップを実行し、該印加電圧変化ステップの実行後、前記記録終了ステップを実行することを特徴とする請求項８記載の静電潜像測定方法。
【請求項１０】
前記２次荷電粒子の検出量の記録の頻度は可変であることを特徴とする請求項８または９記載の静電潜像測定方法。
【請求項１１】
前記静電潜像測定装置は、
前記荷電粒子ビームによる前記試料表面の走査範囲が変更された場合でも、前記試料の表面における単位面積あたりの照射電流量が一定になるように調整する電流量調整制御ステップを実行することを特徴とする請求項８から１０のいずれか１項に記載の静電潜像測定方法。
【請求項１２】
前記静電潜像測定装置が、
前記荷電粒子ビームの照射電流量を測定する照射電流量測定手段を備えた場合、
前記静電潜像測定装置は、
前記照射電流量測定手段により、前記試料表面の走査範囲を変化に対応させて、前記荷電粒子ビームを屈折させる電子レンズの屈折力を変化させ、照射電流量を予め測定する照射電流量測定ステップを実行し、
前記照射電流測定ステップで測定された照射電流量に基づいて前記電流量調整制御ステップを実行することを特徴とする請求項１１記載の静電潜像測定方法。
【請求項１３】
前記印加電圧変化ステップにおける前記電圧印加手段の電圧変化間隔は、前記２次荷電粒子の検出量の記録の１画面記録時間より長いことを特徴とする請求項９から１２のいずれか１項に記載の静電潜像測定方法。
【請求項１４】
前記印加電圧変化ステップにおける前記電圧印加手段の電圧変化は、前記１画面記録が終了し、次の画面の記録が開始されるまでの間に行われることを特徴とする請求項１３記載の静電潜像測定方法。
【請求項１５】
光電性の感光体である試料に対して荷電粒子ビームを照射する荷電粒子ビーム発生手段と、
前記試料に対して露光光を照射する第１の光源と、
前記試料に対して除電光を照射する第２の光源と、
前記荷電粒子ビームの照射により前記試料表面に発生する２次荷電粒子を検出する２次荷電粒子検出手段と、を備えた静電潜像測定装置に実行させるためのプログラムであって、
前記静電潜像測定装置に、
前記第２の光源により、前記試料表面に前記除電光を所定時間照射して、前記試料表面を除電する除電処理と、
前記荷電粒子ビーム発生手段により、前記試料表面に前記荷電粒子ビームを所定の電流量で所定時間照射して、前記試料表面を帯電させた後、該荷電粒子ビームの該電流量を変更し、所定の電流量で所定時間照射して、前記試料表面を走査する帯電・走査処理と、
前記２次荷電粒子検出手段により検出された前記２次荷電粒子の検出量の記録を開始する記録開始処理と、
前記第１の光源により、前記試料表面に前記露光光を所定時間照射して、前記試料表面を露光する露光処理と、
前記荷電粒子検出手段により検出された前記２次荷電粒子の検出量の記録を終了する記録終了処理と、
を実行させることを特徴とするプログラム。
【請求項１６】
前記静電潜像測定装置が、
前記試料の近傍に配置されたグリッドと、
前記グリッドに電圧を印加する電圧印加手段と、をさらに備えた場合、
前記静電潜像測定装置に、
前記露光処理の実行後、前記電圧印加手段により、前記グリッドに印加する電圧を段階的に変化させる印加電圧変化処理を実行させ、該印加電圧変化処理の実行後、前記記録終了処理を実行させることを特徴とする請求項１５記載のプログラム。
【請求項１７】
前記２次荷電粒子の検出量の記録の頻度は可変であることを特徴とする請求項１５または１６記載のプログラム。
【請求項１８】
前記静電潜像測定装置に、
前記荷電粒子ビームによる前記試料表面の走査範囲が変更された場合でも、前記試料の表面における単位面積あたりの照射電流量が一定になるように調整する電流量調整制御処理を実行させることを特徴とする請求項１５から１７のいずれか１項に記載のプログラム。
【請求項１９】
前記静電潜像測定装置が、
前記荷電粒子ビームの照射電流量を測定する照射電流量測定手段を備えた場合、
前記静電潜像測定装置に、
前記照射電流量測定手段により、前記試料表面の走査範囲を変化に対応させて、前記荷電粒子ビームを屈折させる電子レンズの屈折力を変化させ、照射電流量を予め測定する照射電流量測定処理を実行させ、
前記照射電流測定処理で測定された照射電流量に基づいて前記電流量調整制御処理を実行させることを特徴とする請求項１８記載のプログラム。
【請求項２０】
前記印加電圧変化処理における前記電圧印加手段の電圧変化間隔は、前記２次荷電粒子の検出量の記録の１画面記録時間より長いことを特徴とする請求項１６から１９のいずれか１項に記載のプログラム。
【請求項２１】
前記印加電圧変化処理における前記電圧印加手段の電圧変化は、前記１画面記録が終了し、次の画面の記録が開始されるまでの間に行われることを特徴とする請求項２０記載のプログラム。
【請求項２２】
請求項１から７のいずれか１項に記載の静電潜像測定装置を含むことを特徴とする潜像径測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光電性の感光体に形成される静電潜像の測定を行う静電潜像測定装置、静電潜像測定方法、プログラムおよび潜像径測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
複写機やレーザプリンタといった電子写真方式の画像形成装置では、画像の出力に際して、通常、以下の作像工程を経る。
〈ａ〉光導電性の感光体を均一に帯電させる帯電工程
〈ｂ〉感光体に光を照射して光導電性により静電潜像を形成する露光工程
〈ｃ〉帯電したトナー粒子を用いて、感光体上に可視画像を形成する現像工程
〈ｄ〉現像された可視画像を紙片等の転写材に転写する転写工程
〈ｅ〉転写された画像を転写材上に融着・固定する定着工程
〈ｆ〉可視画像転写後の感光体上の残留トナーを清掃するクリーニング工程
〈ｇ〉感光体上の残留電荷を除電する除電工程
上記各工程におけるプロセスファクタやプロセスクオリティは、最終的な出力画像の品質に大きく影響を与える。近年は、高画質に加え、高耐久性、高安定性、さらには省エネルギーなど環境に優しい作像プロセスの要求がより高まってきており、各工程のプロセスクオリティの向上が強く求められている。
【０００３】
現像（作像）工程〈ｃ〉において、前工程の帯電・露光により感光体上に形成される静電潜像は「トナー粒子の挙動に直接影響を与えるファクタ」であり、感光体上における静電潜像の品質評価が重要となる。感光体上の静電潜像を観測し、その結果を設計にフィードバックすることにより、帯電工程〈ａ〉や露光工程〈ｂ〉のプロセスクオリティの向上を図ることができ、その結果、画質・耐久性・安定性や省エネルギーのさらなる向上が期待できる。
【０００４】
しかしながら、光導電性の感光体において、帯電と露光とにより形成された静電潜像は測定することが極めて困難である。
【０００５】
電位分布の測定方法として、従来から「カンチレバーなどのセンサヘッドを、電位分布の形成された試料に近づけ、そのときの相互作用として生じる静電引力や誘導電流を計測して電位分布に換算する方式」が知られ、静電引力タイプの観測装置はＳＰＭ（Scanning Probe Microscope）として市販され、誘導電流タイプのものは特許文献１、２等に開示されている。
【０００６】
これらの方法では、センサヘッドを試料に近接させる必要があり、例えば、１０μｍの空間分解能を得るためには、センサと試料との距離は１０μｍ以下にする必要がある。
このような条件での測定は、
・絶対距離計測が必要となる。
・測定に時間がかかり、その間に潜像状態が変化する。
・センサヘッドと試料との間の放電、吸着が起こる。
・センサ自身が電場を乱す。
といった問題があり、実使用上、静電潜像の適正な測定は極めて困難である。
【０００７】
上記方法以外の方法としては、静電潜像を現像してトナー像を形成し、得られるトナー像を紙やテープに転写させ、このトナー像により静電潜像の状態（品質）を測定する方法が考えられるが、この測定方法では、現像・転写のプロセスを経由して静電潜像の状態を間接的に観測することになり、静電潜像自体を測定することにならない。
【０００８】
また、上記方法以外の方法としては、静電潜像の測定方法として、帯電特性、感光特性、暗減衰特性を表面電位計などで測定する方法が特許文献３に開示されている。しかし、特許文献３記載の測定方法では、得られる空間的分解能は、センチメートルあるいはミリメートルのオーダーに過ぎず、６００ｄｐｉ（１ドット：４２μｍ）、１２００ｄｐｉ（１ドット：２１μｍ）といった画像品質本来の要求されるミクロンオーダーの空間分解能に比べて何桁も悪く、静電潜像そのものの評価としては必ずしも十分と言えない。
【０００９】
また、静電潜像や表面電荷分布に電子ビームを照射して静電潜像の測定を行う方法が特許文献４、５に記載されている。しかしながら、特許文献５記載の測定技術では、測定対象となる電荷分布を保持するものがＬＳＩチップのごとき導体試料であり、また、特許文献４に記載された測定技術は、電荷を安定に保持することが可能な誘電体試料に対してしか適用できず、光導電性の試料のように、暗減衰により電荷分布が時間と共に減衰する試料に対しては適用できない。
【００１０】
即ち、通常の誘電体は、電荷を半永久的に保持することができるので、時間をかけて電荷分布の測定を行うことができるが、光導電性の試料は抵抗値が有限であるので表面電荷を長時間保持することができず、暗減衰により時間とともに表面電位が低下してしまう。光導電性の試料が表面電荷を保持できる時間は、暗室内でも高々数十秒である。このため、帯電・露光後に電子顕微鏡（ＳＥＭ）内で観察しようとしても、その準備段階で静電潜像は消失してしまう。
【００１１】
また、電子ビームにより静電潜像（表面電荷分布）を測定する場合、電子ビームの照射により、静電潜像自体を消失させてしまうおそれがある。
【特許文献１】特許第３００９１７９号公報
【特許文献２】特開平１１−１８４１８８号公報
【特許文献３】特開２００２−８２５７２号公報
【特許文献４】特開平３−４９１４３号公報
【特許文献５】特開平３−２９８６７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、光導電性の感光体である試料に荷電粒子ビーム（電界や磁界の影響を受ける荷電粒子のビーム）を照射して１次元もしくは２次元に走査し、この走査により、試料に発生する２次荷電粒子を検出することによって、帯電工程、露光工程を経て光導電性の感光体上に形成された静電潜像を消失させることなく、その静電潜像を精度良く測定することができる静電潜像測定装置、静電潜像測定方法、プログラムおよび潜像径測定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】
【００１３】
かかる目的を達成するために、請求項１記載の発明は、光電性の感光体である試料に対して荷電粒子ビームを照射する荷電粒子ビーム発生手段と、試料に対して露光光を照射する第１の光源と、試料に対して除電光を照射する第２の光源と、荷電粒子ビームの照射により試料表面に発生する２次荷電粒子を検出する２次荷電粒子検出手段と、を備えた静電潜像測定装置であって、第２の光源により、試料表面に除電光を所定時間照射して、試料表面を除電し、荷電粒子ビーム発生手段により、試料表面に荷電粒子ビームを所定の電流量で所定時間照射して、試料表面を帯電させた後、荷電粒子ビームの電流量を変更し、所定の電流量で所定時間照射して、試料表面を走査し、２次荷電粒子検出手段により検出された２次荷電粒子の検出量の記録を開始し、第１の光源により、試料表面に露光光を所定時間照射して、試料表面を露光し、静電潜像を形成し、荷電粒子検出手段により検出された２次荷電粒子の検出量の記録を終了することを特徴とする。
【００１４】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、試料の近傍に配置されたグリッドと、グリッドに電圧を印加する電圧印加手段と、をさらに備え、第１の光源により、試料表面に露光光を所定時間照射して、試料表面を露光した後、電圧印加手段により、グリッドに印加する電圧を段階的に変化させ、その後、荷電粒子検出手段により検出された２次荷電粒子の検出量の記録を終了することを特徴とする。
【００１５】
請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の発明において、２次荷電粒子の検出量の記録の頻度は可変であることを特徴とする。
【００１６】
請求項４記載の発明は、請求項１から３のいずれか１項に記載の発明において、荷電粒子ビームによる試料表面の走査範囲が変更された場合でも、試料の表面における単位面積あたりの照射電流量が一定になるように調整する電流量調整制御を行うことを特徴とする。
【００１７】
請求項５記載の発明は、請求項４記載の発明において、荷電粒子ビームの照射電流量を測定する照射電流量測定手段を備え、照射電流量測定手段により、試料表面の走査範囲を変化に対応させて、荷電粒子ビームを屈折させる電子レンズの屈折力を変化させ、照射電流量を予め測定し、予め測定された照射電流量に基づいて電流量調整制御を行うことを特徴とする。
【００１８】
請求項６記載の発明は、請求項２から５のいずれか１項に記載の発明において、電圧印加手段の電圧変化間隔は、２次荷電粒子の検出量の記録の１画面記録時間より長いことを特徴とする。
【００１９】
請求項７記載の発明は、請求項６記載の発明において、電圧印加手段の電圧変化は、１画面記録が終了し、次の画面の記録が開始されるまでの間に行われることを特徴とする。
【００２０】
請求項８記載の発明は、光電性の感光体である試料に対して荷電粒子ビームを照射する荷電粒子ビーム発生手段と、試料に対して露光光を照射する第１の光源と、試料に対して除電光を照射する第２の光源と、荷電粒子ビームの照射により試料表面に発生する２次荷電粒子を検出する２次荷電粒子検出手段と、を備えた静電潜像測定装置で行われる静電潜像測定方法であって、静電潜像測定装置は、第２の光源により、試料表面に除電光を所定時間照射して、試料表面を除電する除電ステップと、荷電粒子ビーム発生手段により、試料表面に荷電粒子ビームを所定の電流量で所定時間照射して、試料表面を帯電させた後、荷電粒子ビームの電流量を変更し、所定の電流量で所定時間照射して、試料表面を走査する帯電・走査ステップと、２次荷電粒子検出手段により検出された２次荷電粒子の検出量の記録を開始する記録開始ステップと、第１の光源により、試料表面に露光光を所定時間照射して、試料表面を露光する露光ステップと、荷電粒子検出手段により検出された２次荷電粒子の検出量の記録を終了する記録終了ステップと、を実行することを特徴とする。
【００２１】
請求項９記載の発明は、請求項８記載の発明において、静電潜像測定装置が、試料の近傍に配置されたグリッドと、グリッドに電圧を印加する電圧印加手段と、をさらに備えた場合、静電潜像測定装置は、露光ステップの実行後、電圧印加手段により、グリッドに印加する電圧を段階的に変化させる印加電圧変化ステップを実行し、印加電圧変化ステップの実行後、記録終了ステップを実行することを特徴とする。
【００２２】
請求項１０記載の発明は、請求項８または９記載の発明において、２次荷電粒子の検出量の記録の頻度は可変であることを特徴とする。
【００２３】
請求項１１記載の発明は、請求項８から１０のいずれか１項に記載の発明において、静電潜像測定装置は、荷電粒子ビームによる試料表面の走査範囲が変更された場合でも、試料の表面における単位面積あたりの照射電流量が一定になるように調整する電流量調整制御ステップを実行することを特徴とする。
【００２４】
請求項１２記載の発明は、請求項１１記載の発明において、静電潜像測定装置が、荷電粒子ビームの照射電流量を測定する照射電流量測定手段を備えた場合、静電潜像測定装置は、照射電流量測定手段により、試料表面の走査範囲を変化に対応させて、荷電粒子ビームを屈折させる電子レンズの屈折力を変化させ、照射電流量を予め測定する照射電流量測定ステップを実行し、照射電流測定ステップで測定された照射電流量に基づいて電流量調整制御ステップを実行することを特徴とする。
【００２５】
請求項１３記載の発明は、請求項９から１２のいずれか１項に記載の発明において、印加電圧変化ステップにおける電圧印加手段の電圧変化間隔は、２次荷電粒子の検出量の記録の１画面記録時間より長いことを特徴とする。
【００２６】
請求項１４記載の発明は、請求項１３記載の発明において、印加電圧変化ステップにおける電圧印加手段の電圧変化は、１画面記録が終了し、次の画面の記録が開始されるまでの間に行われることを特徴とする。
【００２７】
請求項１５記載の発明は、光電性の感光体である試料に対して荷電粒子ビームを照射する荷電粒子ビーム発生手段と、試料に対して露光光を照射する第１の光源と、試料に対して除電光を照射する第２の光源と、荷電粒子ビームの照射により試料表面に発生する２次荷電粒子を検出する２次荷電粒子検出手段と、を備えた静電潜像測定装置に実行させるためのプログラムであって、静電潜像測定装置に、第２の光源により、試料表面に除電光を所定時間照射して、試料表面を除電する除電処理と、荷電粒子ビーム発生手段により、試料表面に荷電粒子ビームを所定の電流量で所定時間照射して、試料表面を帯電させた後、荷電粒子ビームの電流量を変更し、所定の電流量で所定時間照射して、試料表面を走査する帯電・走査処理と、２次荷電粒子検出手段により検出された２次荷電粒子の検出量の記録を開始する記録開始処理と、第１の光源により、試料表面に露光光を所定時間照射して、試料表面を露光する露光処理と、荷電粒子検出手段により検出された２次荷電粒子の検出量の記録を終了する記録終了処理と、を実行させることを特徴とする。
【００２８】
請求項１６記載の発明は、請求項１５記載の発明において、静電潜像測定装置が、試料の近傍に配置されたグリッドと、グリッドに電圧を印加する電圧印加手段と、をさらに備えた場合、静電潜像測定装置に、露光処理の実行後、電圧印加手段により、グリッドに印加する電圧を段階的に変化させる印加電圧変化処理を実行させ、印加電圧変化処理の実行後、記録終了処理を実行させることを特徴とする。
【００２９】
請求項１７記載の発明は、請求項１５または１６記載の発明において、２次荷電粒子の検出量の記録の頻度は可変であることを特徴とする。
【００３０】
請求項１８記載の発明は、請求項１５から１７のいずれか１項に記載の発明において、静電潜像測定装置に、荷電粒子ビームによる試料表面の走査範囲が変更された場合でも、試料の表面における単位面積あたりの照射電流量が一定になるように調整する電流量調整制御処理を実行させることを特徴とする。
【００３１】
請求項１９記載の発明は、請求項１８記載の発明において、静電潜像測定装置が、荷電粒子ビームの照射電流量を測定する照射電流量測定手段を備えた場合、静電潜像測定装置に、照射電流量測定手段により、試料表面の走査範囲を変化に対応させて、荷電粒子ビームを屈折させる電子レンズの屈折力を変化させ、照射電流量を予め測定する照射電流量測定処理を実行させ、照射電流測定処理で測定された照射電流量に基づいて電流量調整制御処理を実行させることを特徴とする。
【００３２】
請求項２０記載の発明は、請求項１６から１９のいずれか１項に記載の発明において、印加電圧変化処理における電圧印加手段の電圧変化間隔は、２次荷電粒子の検出量の記録の１画面記録時間より長いことを特徴とする。
【００３３】
請求項２１記載の発明は、請求項２０記載の発明において、印加電圧変化処理における電圧印加手段の電圧変化は、１画面記録が終了し、次の画面の記録が開始されるまでの間に行われることを特徴とする。
【００３４】
請求項２２記載の発明は、請求項１から７のいずれか１項に記載の静電潜像測定装置を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００３５】
本発明によれば、帯電工程、露光工程を経て光導電性の感光体上に形成された静電潜像を消失させることなく、その静電潜像を精度良く測定することができる。よって、本発明で得られた測定結果を設計にフィードバックすることにより、電子写真プロセスによる画像形成方法のうち帯電工程や露光工程のプロセスクオリティの向上を図ることができ、その結果、画質・耐久性・安定性や省エネルギー化のさらなる向上が期待できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３６】
以下、本発明を実施するための最良の形態について添付図面を参照して詳細に説明する。
【００３７】
〔第１の実施形態〕
図１は、本発明の静電潜像測定装置の第１の実施形態を示す図である。
符号１１は荷電粒子銃、符号１２、１２Ａはアパーチャ、符号１３は荷電粒子に対するコンデンサレンズ、符号１４はビームブランカ、符号１５は荷電粒子ビームに対するビーム偏向手段である走査レンズ、符号１６は荷電粒子ビームに対する対物レンズを、それぞれ示す。なお、「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荷電粒子のビームをいう。
【００３８】
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、走査レンズ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。なお、コンピュータ４０は、静電潜像測定装置の各手段（各部）を制御するための制御用ソフト、及び、静電潜像測定装置の各手段（各部）を制御して画像処理を行うための画像処理ソフトの制御により、以下に説明する制御動作を実行する。
【００３９】
符号１７は「第１の光源」である半導体レーザ、符号１８はコリメートレンズ、符号１９はアパーチャ、符号２１、２２、２３は「結像レンズ」を構成するレンズを示している。これらは「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。
【００４０】
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。
【００４１】
符号２４は荷電粒子捕獲器、符号２５は２次電子検出部、符号２６は信号処理部を示している。荷電粒子捕獲器２４、２次電子検出部２５、信号処理部２６は「観測手段」を構成する。
【００４２】
符号２８は試料載置台、符号ＳＰは試料、符号２９は第２の光源である「除電用の発光素子」を示す。試料ＳＰは「光導電性の感光体」である。除電用の発光素子２９は、本実施形態において、試料ＳＰが感度を持つ波長領域の光を放射するＬＥＤであり、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。上記半導体レーザ１７も勿論、試料ＳＰが感度を持つ波長領域のレーザ光を放射する。
【００４３】
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。
【００４４】
上記各部は図示の如くケーシング３０内に配設され、ケーシング３０内部は吸引手段３３により高度に減圧できるようになっている。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。
【００４５】
試料ＳＰは試料載置台２８に保持され、試料台駆動部３４により適正な測定位置に位置させられ、ケーシング３０内部が真空ポンプ等の吸引手段３３で高度に減圧されることにより「測定状態」となる。
【００４６】
また、図示の如く、装置の全体は「計算機」であるコンピュータ４０により制御されるようになっている。図１における、荷電粒子ビーム制御部３１や信号処理部２６、半導体レーザ駆動部３２、ＬＥＤ制御部３５等は、コンピュータ４０の機能の一部として設定できる。
【００４７】
図１に示す状態において、表面を均一に帯電された試料ＳＰは試料載置台２８上に載置され、ケーシング３０内部は高度に減圧されている。この状態で半導体レーザ１７を点灯すると、放射されるレーザ個はコリメートレンズ１７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。
【００４８】
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、露光エネルギーを照射できる。即ち、試料ＳＰに「所望の光ビーム」を照射することができる。
【００４９】
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】
上記の如くして、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、即ち、表面電荷分布が形成される。
【００５１】
このように静電潜像が形成された試料面を、荷電粒子ビームにより２次元的に走査する。即ち、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。
【００５２】
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）上に集束される。この時、試料ＳＰへ向かう電流量は、コンデンサレンズ１３の屈折力を変化させることにより、変化させることができる。例えば図１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３のよう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。コンデンサレンズ１３の屈折力を多段階で変化させれば試料へ向かう電流量も多段階で変化する。
【００５３】
コンデンサレンズ１３の屈折力と電流量の関係は、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、その関係を制御ソフトに組み込み、測定時には電流量を指定するとコンピュータ４０がその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で調整されることが望ましい。
【００５４】
さらに、走査レンズ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。
【００５５】
このようにして、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。走査される領域は、走査レンズの倍率設定により、走査領域のサイズを変えることが可能であり、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。
【００５６】
ここで、走査領域のサイズを変えると単位時間当たりの試料に向かう電流量が同じでも、試料単位面積当たりの照射電流量が異なってしまう。試料到達電流量に差があると試料に与える影響も異なる。例えば、試料への電荷蓄積増加率が異なるため、照射時間と電荷蓄積の関係も変わってしまう。
【００５７】
従って、倍率を変え、その他は同じ条件で測定を行いたい場合には試料単位面積当たりの照射電流量が一定になるように、倍率と連動して上記の方法により試料へ向かう電流量調整されることが望ましい。制御ソフトにより、倍率を変えると自動的に試料到達電流量が一定になるように調整がなされるモードがあると、さらに望ましい。
【００５８】
上記走査が行われるとき、荷電粒子捕獲器２４には、所定極性の捕獲電圧が印加されている。そしてこの捕獲電圧の作用により「静電潜像パターンによる電気的影響を受けた荷電粒子」が荷電粒子捕獲器２４に捕獲され、その強度（単位時間当たりの捕獲粒子数）が検出され、電気信号に変換される。
【００５９】
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：Ｓ」を、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。
【００６０】
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。この情報は信号処理部２６によってビデオ信号に変換され、コンピュータ４０で画像処理、記録及び表示がなされる。
【００６１】
信号処理部２６からはコンピュータ４０へ画像信号が次々に送られてくるが、これを全て記録すると大量のメモリ及び記録媒体容量を必要とし、コストアップとなる。従って、露光直後の様な急激に状態が変わるシーンでは画像信号のほとんどを記録し、その後起こる暗減衰の様な状態変化が緩やかなシーンでは画像信号を間引いて記録するように記録間隔を可変にするのが望ましい。
【００６２】
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。この対応関係は、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もとづき、荷電粒子の強度：Ｆを較正することにより、強度：Ｆに対応する電位：Ｖを知ることができる。
【００６３】
上記の荷電粒子ビームは、先にも述べたように、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であり、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。
【００６４】
図１に示す本実施形態では、荷電粒子銃１１は「電子銃」であるので、以下、荷電粒子ビームとして電子ビームを用いる場合につき具体的に説明する。このとき、試料ＳＰの「静電潜像の形成された試料面」は、電子ビームにより２次元的に走査される。
【００６５】
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上に載置するようにしても良いが、前述したように、ケーシング３０の内部は高度に減圧する必要があり、試料ＳＰをセットからケーシング３０内を減圧すると、吸引手段３３による吸気を相当強力に行わないと、電子ビームによる走査が可能になるまでに暗減衰により帯電電位が消滅し、静電潜像を観測できなくなる場合もある。この観点からして、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ことになると、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。
【００６６】
図１に示す本実施形態においては、荷電粒子ビーム走査手段（電子銃１１）を用いて、電子ビームによる帯電を行う。電子ビームを試料ＳＰに照射すると、照射される電子による衝撃で、試料ＳＰから「２次電子（先に説明したように３次電子等の高次の放出電子を含む）」が発生する。電子ビームとして試料ＳＰに照射される電子量と発生する２次電子の量との収支において、２次電子の放出量：Ｒ２に対する照射電子量：Ｒ１の比：Ｒ１／Ｒ２が１以上であれば、差し引きで照射される電子の量が２次電子量を上回り、両者の差が試料ＳＰに蓄積して光導電性試料ＳＰを帯電させる。
【００６７】
従って、電子銃１１から放射される電子の量とその加速電圧を調整し、「比：Ｒ１／Ｒ２が１より大きくなる条件」を設定して電子ビームを２次元的に走査することにより、試料ＳＰを均一帯電させることができる。このような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、電子ビームの走査に伴う電子ビームのオン・オフもコンピュータ４０の命令により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。
【００６８】
図４は、試料ＳＰの表面を上記の如く電子ビームにより帯電させた状態を模型的に示している。試料ＳＰとして図４に示すのは、所謂「機能分離型感光体」と呼ばれるものであり、導電層１上に電荷発生層２を設け、その上に電荷輸送層３を形成したものである。
【００６９】
電子銃１１により照射される電子は、電荷輸送層３の表面に撃ち込まれ、電荷輸送層３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、上記分子をマイナスイオン化した状態で電荷輸送層３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。
【００７０】
このように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３を透過して電荷発生層２に至り、そのエネルギーにより電荷発生層２内に正・負の電荷キャリヤを発生させる。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３の表面の負電荷による反発力の作用で導電層１（接地電位にある）へ移動し、正キャリヤは電荷輸送層３を輸送されて同層３の表面部の負電荷（捕獲された電子）と相殺しあう。
【００７１】
このようにして、試料ＳＰにおいて光ＬＴで照射された部分で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。この表面電荷分布が静電潜像に他ならない。つまり、本実施形態では、測定の対象を「静電潜像」としているが、静電潜像は表面電位や表面近傍の電界の分布として現れるので、本実施形態における測定対象は、表面電位（電荷）分布、あるいは、表面近傍の電界分布であると言うこともできる。
【００７２】
上記の如く均一に帯電された試料ＳＰに対して光ビームによる露光を施して静電潜像を形成する。この露光は、前述の「露光手段」により行う。即ち、半導体レーザ１７を点灯し、コリメートされた光ビームを結像レンズ２１、２２、２３の作用により試料ＳＰの表面に集光させる。
【００７３】
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、露光エネルギーは、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ーによる露光を行うことができる。
【００７４】
図１に戻って、上記の如くして試料ＳＰに静電潜像を形成した状態において、試料ＳＰの走査領域を電子ビームにより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。検出の対象が２次電子で負極性であるので、荷電粒子捕獲器２４は２次電子捕獲用に正電圧（引き込み電圧）を印加し、電子ビームの走査に伴って発生する２次電子を正電圧により吸引して捕獲する。捕獲された電子は、２次電子検出器２５においてシンチレーション輝度に変換され、さらに電気信号（検出信号）に変換される。
【００７５】
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。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、等高線表示で説明図的に示したものである。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。
【００７６】
従って、試料ＳＰにおける「負極性に均一帯電している部分」である図のＱ１点やＱ２点で発生した２次電子ｅｌ１、ｅｌ２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。
【００７７】
一方、図５（ａ）において、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「破線で示す如く」であり、この部分電位分布では「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ｅｌ３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ｅｌ３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に向かって移動しない。
【００７８】
図５（ｂ）は、上記「ポテンシャルの穴」を模式的に示している。即ち、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）は、強度の大きい部分が「静電潜像の地の部分（均一に負帯電している部分図３（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）」に対応することになる。
【００７９】
従って、２次荷電粒子検出部２５で得られる電気信号を、信号処理部２６で適当なサンプリング時間でサンプリングすれば、前述の如く、サンプリング時刻：Ｔをパラメータとして、表面電位分布：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、信号処理部２６により上記表面電位分布（電位コントラスト像）：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。
【００８０】
例えば、捕獲される２次電子の強度を「明るさの強弱で表現」すれば、図６の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、表面電位分布が知れれば、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。
【００８１】
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。
【００８２】
上記の如く、試料ＳＰに形成された静電潜像の画像部（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。従って、静電潜像の画像部では、照射される電子ビームの「入射電子量相当分」が外部からの電荷として蓄積される。
【００８３】
従って、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してしまう。これを避けるためには、電子ビームの照射量である「照射電流」を、帯電時より、上述の方法で少なくすることが望ましい。
以上が、本発明の第１の実施形態である静電潜像測定装置の構成である。
【００８４】
以下に、計算機であるコンピュータ４０に内蔵される制御ソフトによって実行されるシーケンスを説明する。このシーケンスのフローチャートを図１０に示す。
【００８５】
図１０の（１）において、第２の光源である除電用発光素子（ＬＥＤ）２９の点灯（発光）時間を計算し（ステップＳ１）、その時間に基づいてＬＥＤ２９を発光させる（ステップＳ２）。これにより「光導電性の感光体」である試料ＳＰは導電体となり、試料ＳＰ上にあった電荷がアースへ逃げ、試料ＳＰ上に電荷が無い状態（除電された状態）になる。ここで発光時間が短すぎると電荷がアースへ逃げきれず、試料ＳＰ上に電荷が残ってしまい、測定の正確さを損なうことになる。完全に試料ＳＰ上に電荷が無い状態にする為に必要な発光時間は、ＬＥＤの輝度、感光体の感度及び感光体内での電荷移動速度等に依存する。そこで、制御ソフト内にＬＥＤ及び感光体毎の特性を感光体特性情報として持っておき、この感光体特性情報に基づいて最適な点灯時間を算出し、その結果がコンピュータ４０からＬＥＤ駆動部３５に送られることが望ましい。
【００８６】
図１０の（２）において、帯電用の照射電流量を計算し（ステップＳ３）、その電流量（第１の電流量）に基づいて電子銃１１から第１の電流量の荷電粒子ビームを発生させる（ステップＳ４）。そして、第１の電流量の荷電粒子ビームで試料ＳＰを任意の時間走査する。これにより、試料ＳＰを帯電させる。この時の帯電量によって感光体の帯電電位が決まる。ここで、試料に与える電流量が少な過ぎると必要な帯電電位が得られず、多過ぎると試料の損傷が懸念される。そこで、制御ソフト内に感光体毎の特性を感光体特性情報として持って置き、最適な走査時間がコンピュータ４０から荷電粒子ビーム駆動部３１に送られることが望ましい。また、倍率を変えて走査範囲が変化した場合に、試料に向かう電流量が変わらないと試料単位面積当たりの照射量が変化してしまい、倍率以外の条件も変わってしまう。そこで倍率を変えると自動的に試料単位面積当たりの照射電流量が一定になるように調整がなされるモードがあることが望ましい。
【００８７】
図１０の（３）において、第２の電流量の荷電粒子ビームでの試料の走査及び前記荷電粒子検出方法により検出された検出量の記録を開始する（ステップＳ７）。なお、（２）の段階では感光体（試料ＳＰ）を帯電させる為に多量の荷電粒子ビームを当てていたが、ステップＳ７の前に、観察用の照射電流量を計算し（ステップＳ５）、その電流量（第２の電流量）に基づいて荷電粒子ビームの照射量を変更し、電流量を制限し（ステップＳ６）、電子銃１１から第２の電流量の荷電粒子ビームを発生させる。なぜなら、多量の荷電粒子ビームに曝されている状態では、潜像ができてもすぐに荷電粒子で埋まってしまい、測定ができないからである。また、倍率を変えて走査範囲が変化した場合に、試料に向かう電流量が変わらないと試料単位面積当たりの照射量が変化してしまい、倍率以外の条件も変わってしまう。そこで倍率を変えると自動的に試料単位面積当たりの照射電流量が一定になるように調整がなされるモードがあることが望ましい。
【００８８】
図１０の（４）において、第１の光源である半導体レーザ１７の点灯時間を計算し（ステップＳ８）、その点灯時間に基づいて半導体レーザ１７を点灯させる（ステップＳ９）。つまり、露光エネルギーは、試料ＳＰの面での「光パワーの時間積分」となるので、コンピュータ４０の制御ソフトにより所望の露光エネルギーが得られる点灯時間を計算し、半導体レーザ駆動部３２へ制御命令を送り、半導体レーザ１７を点灯させることにより、試料ＳＰに所望の露光エネルギーによる露光を行うことができる。
【００８９】
なお、上記ステップＳ９の後、倍率変更の有無を判断する（ステップＳ１０）。倍率変更があった場合は（ステップＳ１０／ＹＥＳ）、再度、観察用の照射電流量を計算し（ステップＳ１１）、その電流量に基づいて荷電粒子ビームの照射量を変更し（ステップＳ１２）、測定を終了するか否かを判断する（ステップＳ１３）。倍率変更がない場合は（ステップＳ１０／ＮＯ）、そのまま測定を終了するか否かを判断する（ステップＳ１３）。測定を終了する場合は（ステップＳ１３／ＹＥＳ）、ステップＳ１４へ進み、測定を続ける場合は（ステップＳ１３／ＮＯ）、ステップＳ１０へ戻る。
【００９０】
図１０の（５）において、上記荷電粒子検出方法により検出された検出量の記録を終了する（ステップＳ１４）。これで測定終了である。
【００９１】
〔第２の実施形態〕
図２は、本発明の静電潜像測定装置の第２の実施形態を示す図である。繁雑を避けるため、混同のおそれが無いと思われるものについては、図１におけると同一の符号を付した。即ち第１の実施形態との装置構成上の差異は、電界強度可変手段として、グリッド４５と、このグリッド４５に電圧を印加する電圧印加手段４４とがあることである。
【００９２】
図２に示す第２の実施形態では「検出信号量を変える」ために、試料面に生じる電界強度を変える電界強度可変手段４４、４５を有する。電界強度可変手段４４、４５のうち、符号４５で示すのは導電性部材からなるグリッドであり、電圧印加手段４４から電圧を印加できるようになっている。
【００９３】
図２に示すように、グリッドメッシュ４５は試料ＳＰの試料面上方に配置され、電圧印加手段４４により電圧が印加されるようになっている。電源印加手段４４は十数ＫＶまでの高電圧発生可能な電源で、グリッドメッシュ４５への印加電圧値を任意に設定可能である。
【００９４】
図８に、試料ＳＰ近傍の様子を模式的に示す。グリッド４５は導電性の材料（Ａｕ、Ｃｕ、Ｎｉ等が好適である）によりメッシュ状に形成され（図７参照）、電圧印加手段４４から印加される印加電圧値に応じ、電子ビームの試料ＳＰへの照射を遮ることなく、試料面近傍の電界分布を「均一にバイアス的にレベルシフト」させる。グリッドメッシュ４５のピッチや形は、試料の測定領域や測定倍率により適切に設定できる。
【００９５】
グリッド４５に電圧が印可されると、グリッドメッシュ４５のより形成される均一な電界が、試料面上の電荷分布が形成する電界に重畳され、試料面上の電界強度のバイアス成分となって上記電界強度の分布をシフトさせる。
【００９６】
例えば、２×１０６ Ｖ／ｍの電界強度を「バイアス成分としてシフト」させるためには、試料面の１ｍｍ上方に２０００Ｖの電圧を印可すればよい。
図６のグリッド４５を０Ｖとした場合に対して図９はグリッド４５に電圧を印加させ、試料表面の電界強度のバイアス成分をＥｂだけシフトさせた状態を示している。このシフトにより電界強度：０のレベルは、図６の状態から上方へシフトする。即ち、（ａ）の状態での電界強度：Ｅ＝Ｅｂの部分が、バイアスシフトによりＥ＝０となる。
【００９７】
この様に、グリッド４５の印加電圧を段階的に変化させ、像を観察すれば、潜像を複数電位の高さで輪切りにした潜像の径が測定でき、繋ぎ合わせると潜像の電界強度（電位）プロファイルが測定できる。印加電圧を変化させる時間間隔は荷電粒子検出手段信号の１画面記録時間より長く、かつ、印加電圧を変化させるタイミングを１画面の記録が終了し、次の画面の記録が開始されるまでの間に行えば、１画面毎に印加電圧を変化させた画像が記録でき、望ましい。１画面途中に印加電圧を変化させると印加電圧の異なる状態が１画面に重奏してしまい正確な測定ができない。
【００９８】
次に、計算機であるコンピュータ４０に内蔵される制御ソフトによって実行されるシーケンスを説明する。このシーケンスのフローチャートを図１１に示す。
【００９９】
本実施形態の制御シーケンスは、図１１の（４）において、ステップＳ１０の判断で倍率変更がない場合に（ステップＳ１０／ＮＯ）、「グリッド４５の印加電圧を段階的に変化させる」シーケンスとして、「１画面保存」（ステップＳ１１’）および「印加電圧変更」（ステップＳ１２’）を挿入した形となる。図１１中のその他の各シーケンスについては、上記第１の実施形態で説明した図１０の各シーケンスと同じであるので、ここでの説明は省略する。
【０１００】
以上、本発明の実施形態１，２について説明したが、上記各実施形態の記載に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の変形が可能である。
また、上記実施形態１，２の静電潜像形成装置を備えた潜像径測定装置を実現することができる。
【産業上の利用可能性】
【０１０１】
本発明は、静電潜像を形成可能な装置全般に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【０１０２】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の第２の実施形態に係る構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係るコンデンサレンズの動作例を示すブロック図である。
【図４】試料の一例である光導電性感光体の一例を説明するための図である。
【図５】測定原理を説明するための図である。
【図６】静電潜像による電界強度分布と、２値化されたコントラスト像を説明するための図である。
【図７】電界強度可変手段として、電圧を印加するための導電性部材であるグリッドメッシュを示す図である。
【図８】本発明の第２の実施形態における試料近傍の様子を模式的に示す図である。
【図９】電界強度可変手段による電界強度変化の作用を説明するための図である。
【図１０】本発明の第１の実施形態に係る動作を示すフローチャートである。
【図１１】本発明の第２の実施形態に係る動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【０１０３】
１    導電性
２    電荷発生層
３    電荷輸送層
１１    荷電粒子銃（電子銃、荷電粒子ビーム発生手段）
１２、１２Ａ    アパーチャ
１３    コンデンサレンズ
１４    ビームブランカ
１５    走査レンズ（ビーム偏向手段）
１６    対物レンズ
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    結像レンズ
２４    荷電粒子捕獲器
２５    ２次荷電粒子検出部
２６    信号処理部
２８    試料載置台
２９    除電用発光素子（第２の光源）
３０    ケーシング
３１    荷電粒子ビーム駆動部
３２    半導体レーザ駆動部
３３    吸引手段
３４    試料台駆動部
３５    ＬＥＤ駆動部
４０    コンピュータ（計算機）
４４    電圧印加手段（電界強度可変手段）
４５    グリッド（電界強度可変手段）
ＳＰ    試料
ＬＴ    光
【図１】
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【図２】
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【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】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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