(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
荷電粒子ビームを走査して試料の表面電位の分布状態を測定する表面電位分布測定装置であって、
前記荷電粒子ビームを発生するビーム発生手段と；
前記ビーム発生手段と試料との間に配置され、前記ビーム発生手段からの荷電粒子ビームを前記試料表面に集束する光学系と；
前記試料近傍に配置され、前記試料を介した荷電粒子の少なくとも一部が衝突し、衝突した荷電粒子の数に応じた数の荷電粒子を放出する粒子放出部材と；
前記粒子放出部材から放出された荷電粒子の少なくとも一部が取り込まれる検出手段と；
前記検出手段の検出結果に基づいて、前記試料の表面電位の分布状態を求める処理手段と；を備え、
前記粒子放出部材は、前記荷電粒子ビームが通過可能な直径が２ｍｍ以下の開口部を有し、前記光学系と前記試料との間に配置されている表面電位分布測定装置。
【請求項２】
前記粒子放出部材における前記試料を介した荷電粒子の少なくとも一部が衝突する面は、金めっき処理が施されていることを特徴とする請求項１に記載の表面電位分布測定装置。
【請求項３】
前記粒子放出部材は、導電性を有していることを特徴とする請求項１又は２に記載の表面電位分布測定装置。
【請求項４】
前記粒子放出部材の形状は、円盤形状であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の表面電位分布測定装置。
【請求項５】
前記粒子放出部材における前記試料を介した荷電粒子の少なくとも一部が衝突する面は、平滑面であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の表面電位分布測定装置。
【請求項６】
前記粒子放出部材における前記試料を介した荷電粒子の少なくとも一部が衝突する面と反対側の面には、導電膜が形成されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の表面電位分布測定装置。
【請求項７】
前記粒子放出部材は、荷電粒子が衝突すると二次電子を放出し、その二次電子放出比が０．５以上且つ２以下であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の表面電位分布測定装置。
【請求項８】
前記粒子放出部材は、荷電粒子が衝突すると二次電子を放出し、前記粒子放出部材における前記試料を介した荷電粒子の少なくとも一部が衝突する面は、前記荷電粒子ビームの加速電圧が２ｋｅＶのときに、二次電子放出比が０．８以上且つ２以下となるような材料で被覆されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の表面電位分布測定装置。
【請求項９】
前記粒子放出部材に電圧を印加し、その二次電子放出比を最適化するための電圧印加手段を、更に備えることを特徴とする請求項７又は８に記載の表面電位分布測定装置。
【請求項１０】
前記試料を介した荷電粒子は、前記試料表面に到達する前に前記試料表面近傍で反発された荷電粒子であることを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載の表面電位分布測定装置。
【請求項１１】
前記試料表面に潜像を形成する潜像形成手段を更に備えることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一項に記載の表面電位分布測定装置。
【請求項１２】
請求項１〜１１のいずれか一項に記載の表面電位分布測定装置で表面電位分布が測定され、その測定結果から得られた耐絶縁性が予め設定されている条件を満足している潜像担持体。
【請求項１３】
前記予め設定されている条件は、前記試料の厚さ方向にかかる電界強度が１０Ｖ／μｍのときに、５μｍ以上の大きさの電荷リークが検出されないこと、であることを特徴とする請求項１２に記載の潜像担持体。
【請求項１４】
前記予め設定されている条件は、前記試料の厚さ方向にかかる電界強度を３０Ｖ／μｍ以上かつ４０Ｖ／μｍ以下とし、前記試料に少なくとも電荷を１×１０-8クーロン／ｍｍ2照射したときに、９９％以上の耐絶縁領域が存在すること、であることを特徴とする請求項１２に記載の潜像担持体。
【請求項１５】
請求項１〜１１のいずれか一項に記載の表面電位分布測定装置で表面電位分布が測定され、その測定結果から得られた潜像の解像度が予め設定されている条件を満足している潜像担持体。
【請求項１６】
請求項１２〜１５のいずれか一項に記載の潜像担持体と；
前記潜像担持体に対して光を走査する光走査装置と；
前記潜像担持体に形成された像を転写対象物に転写する転写手段と；を備える画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表面電位分布測定装置、潜像担持体及び画像形成装置に係り、更に詳しくは、荷電粒子ビームを走査して試料の表面電位分布を測定する表面電位分布測定装置、該表面電位分布測定装置によって評価された潜像担持体、及び該潜像担持体を備える画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
レーザプリンタやデジタル複写機などの電子写真方式の画像形成装置では、画像情報に応じて変調された光源からの光を走査光学系などを介して感光体上に集光させるとともに、所定の方向（主走査方向）に走査させ、感光体上に静電潜像を形成している。そして、その静電潜像にトナーを付着させ、該トナーを紙などに転写して出力画像としている。
【０００３】
感光体上に形成される静電潜像は、出力画像の品質に大きく影響する。そこで、感光体上に形成された静電潜像を評価する方法及び装置が種々提案されている。そして、その評価結果を画像形成装置の設計にフィードバックすることにより、出力画像の品質向上を図っている。
【０００４】
例えば、特許文献１には、試料面を電子ビームで走査し、該走査で放出される二次電子を用いて静電潜像を観察する方法が提案されている。しかしながら、特許文献１に開示されている方法では、観察の準備に時間を要するため、試料が通常の誘電体のように電荷を半永久的に保持することができるものであれば観察可能であるが、通常の感光体では、電荷を長時間保持することができないため、例えば、観察の準備段階で静電潜像が消失してしまい、正確な観察は不可能である。
【０００５】
そこで、出願人は、電荷を長時間保持することができない感光体であっても静電潜像を測定する方式を提案した(例えば、特許文献２〜特許文献５参照)。
【０００６】
ところで、近年、画像情報のデジタル化が急速に進み、画像形成装置の出力画像の更なる高品質化への要求が年々高くなっている。これに伴い、静電潜像の評価精度の更なる向上が望まれている。
【０００７】
【特許文献１】特開平３−４９１４３号公報
【特許文献２】特開２００３−２９５６９６号公報
【特許文献３】特開２００３−３０５８８１号公報
【特許文献４】特開２００４−２５１８００号公報
【特許文献５】特開２００４−２３３２６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、かかる事情の下になされたもので、その第１の目的は、試料の表面電位分布を精度良く測定することができる表面電位分布測定装置を提供することにある。
【０００９】
また、本発明の第２の目的は、静電潜像を精度良く担持することができる潜像担持体を提供することにある。
【００１０】
また、本発明の第３の目的は、高品質の画像を形成することができる画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、第１の観点からすると、荷電粒子ビームを走査して試料の表面電位の分布状態を測定する表面電位分布測定装置であって、前記荷電粒子ビームを発生するビーム発生手段と；前記ビーム発生手段と試料との間に配置され、前記ビーム発生手段からの荷電粒子ビームを前記試料表面に集束する光学系と；前記試料近傍に配置され、前記試料を介した荷電粒子の少なくとも一部が衝突し、衝突した荷電粒子の数に応じた数の荷電粒子を放出する粒子放出部材と；前記粒子放出部材から放出された荷電粒子の少なくとも一部が取り込まれる検出手段と；前記検出手段の検出結果に基づいて、前記試料の表面電位の分布状態を求める処理手段と；を備え、前記粒子放出部材は、前記荷電粒子ビームが通過可能な直径が２ｍｍ以下の開口部を有し、前記光学系と前記試料との間に配置されている表面電位分布測定装置である。
【００１２】
これによれば、試料の表面電位分布を精度良く測定することが可能となる。
【００１３】
本発明は、第２の観点からすると、本発明の表面電位分布測定装置で表面電位分布が測定され、その測定結果から得られた耐絶縁性又は解像度が予め設定されている条件を満足している潜像担持体である。
【００１４】
これによれば、耐絶縁性又は解像度が予め設定されている条件を満足しているため、静電潜像を精度良く担持することが可能となる。
【００１５】
本発明は、第３の観点からすると、本発明のの潜像担持体と；前記潜像担持体に対して光を走査する光走査装置と；前記潜像担持体に形成された像を転写対象物に転写する転写手段と；を備える画像形成装置である。
【００１６】
これによれば、本発明の潜像担持体を備えているため、高品質の画像を形成することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
《表面電位分布測定装置》
以下、本発明の一実施形態を図１〜図９（Ｃ）に基づいて説明する。図１には、本発明の一実施形態に係る表面電位分布測定装置１００の概略構成が示されている。
【００１８】
図１に示される表面電位分布測定装置１００は、電子銃１０、筐体３０、コンデンサレンズ（静電レンズ）３５、ビームブランキング電極３７、アパーチャ５１、スティグメータ５３、走査レンズ（偏向電極）５５、対物レンズ５７、試料台８１、検出器９１、電子放出板９３、制御系３、排出系８３及び駆動用電源（図示省略）などを備えている。なお、本明細書では、各レンズの光軸方向をＺ軸方向とし、Ｚ軸方向に垂直な面内における互いに直交する２つの方向をＸ軸方向及びＹ軸方向として説明する。
【００１９】
前記電子銃１０は、電子ビームを放出する。この電子銃１０は、エミッタ１１、引き出し電極３１、及び加速電極３３などを有している。
【００２０】
引き出し電極３１は、エミッタ１１の−Ｚ側に配置され、エミッタ１１に強電界を発生させるための電圧が印加される。これにより、エミッタ１１の先端から電子ビームが放出される。なお、本実施形態では、−Ｚ方向に向けて電子ビームが放出されるものとする。
【００２１】
加速電極３３は、引き出し電極３１の−Ｚ側に配置され、エミッタ１１から放出された電子ビームに所望のエネルギを与えるための電圧（加速電圧Ｖaccとする。）が印加される。
【００２２】
前記コンデンサレンズ３５は、加速電極３３の−Ｚ側に配置され、電子ビームを細く絞る。
【００２３】
前記ビームブランキング電極３７は、コンデンサレンズ３５の−Ｚ側に配置され、電子ビームをオン／オフする。
【００２４】
前記アパーチャ５１は、ビームブランキング電極３７の−Ｚ側に配置され、ビームブランキング電極３７からの電子ビームのビーム径を規定する。
【００２５】
前記スティグメータ５３は、アパーチャ５１の−Ｚ側に配置され、非点収差を補正する。
【００２６】
前記走査レンズ５５は、スティグメータ５３の−Ｚ側に配置され、スティグメータ５３からの電子ビームを偏向する。
【００２７】
前記対物レンズ５７は、走査レンズ５５の−Ｚ側に配置され、走査レンズ５５からの電子ビームをビーム射出開口部６１を介して試料７１の表面に集束する。
【００２８】
以下では、コンデンサレンズ３５、ビームブランキング電極３７、アパーチャ５１、スティグメータ５３、走査レンズ５５、及び対物レンズ５７を含む光学系を電子ビーム光学系５ともいう。
【００２９】
前記試料台８１は、その上に試料７１が載置され、不図示の駆動機構によりＸＹ面内で２次元的に移動可能である。この試料台８１は導電性を有しており、接地されている。試料７１の表面形状は、平面であっても曲面であっても良い。
【００３０】
前記電子放出板９３は、検出器９１と反対方向に進行し、検出器９１に引き込まれない検出対象の電子の少なくとも一部が、その表面に衝突するように、電子ビーム光学系５の光軸を挟んで、検出器９１に対向する位置に配置され、その表面に電子が衝突すると、二次電子を放出する。その二次電子は、低エネルギであるため、検出器９１の引き込み電圧により、検出器９１に到達することができる。この電子放出板９３は導電性を有し、接地されている。これにより、電荷の蓄積が抑制されるとともに、二次電子のエネルギーが低く抑えられ、検出器９１への二次電子の引き込みが容易となる。なお、電子放出板９３からの放出電子は、入射電子が当たれば二次電子、二次電子が当たれば三次電子、三次電子が当たれば四次電子となるので、本明細書ではｎ次電子を含めて二次電子と呼ぶことにする。
【００３１】
ここでは、検出対象の電子が検出器９１に直接到達する場合の検出結果と、電子放出板９３を介して検出器９１に到達する場合の検出結果とに大きな差が生じないように、電子放出板９３の二次電子放出比は０．５以上且つ２以下であることが望ましい。一例として、Ａｌ（アルミニウム）、Ｃｕ（銅）、Ａｇ（銀）、Ａｕ（金）、及びＳｉ（シリコン）における二次電子放出比が図２に示されている。二次電子放出比は、入射電子のエネルギーに依存する。この入射電子のエネルギーは、ここでは、試料の表面電位と電子放出板９３の表面電位（ここでは、０Ｖ）との電位差（絶対値）と考えても良い。例えば試料の表面電位が−１０００Ｖであれば、電位差は１０００Ｖとなり、検出対象の電子は１ｋｅＶのエネルギーで電子放出板９３に入射する。このときの二次電子放出比は、Ａｌで１．５、Ｃｕで１．２、Ａｇで１．４、Ａｕで１．６、Ｓｉで１．０であり、特にＣｕ及びＳｉが適している。また、電位差が２０００Ｖであれば、検出対象の電子は２ｋｅＶのエネルギーで電子放出板９３に入射する。このときの二次電子放出比は、Ａｌで０．９５、Ｃｕで０．８、Ａｇで１．０、Ａｕで１．２５、Ｓｉで０．６５であり、特にＡｇが適している。また、電位差が６００Ｖであれば、検出対象の電子は０．６ｋｅＶのエネルギーで電子放出板９３に入射する。このときの二次電子放出比は、Ａｌで２．３、Ｃｕで１．７、Ａｇで１．７５、Ａｕで１．７、Ｓｉで１．２５であり、Ａｌは不適である。
【００３２】
なお、一例として図３に示されるように、電子放出板９３に電圧を印加する電源９５を更に設け、二次電子放出比を最適化しても良い。例えば、電子放出板９３がＣｕでできており、二次電子放出比が１となる入射電子エネルギが７５０ｅＶの場合に、試料７１の表面電位が−１０００Ｖであれば、電子放出板９３に−２５０Ｖの電圧を印加することにより、二次電子放出比が１となり、好適な画像コントラストを得ることができる。
【００３３】
図１に戻り、前記検出器９１は、試料７１の近傍に配置され、試料７１の表面に到達する前に、試料７１の表面近傍で反発された電子（本明細書では、「一次反発電子」ともいう）の一部、及び電子放出板９３から放出された二次電子を取り込む。すなわち、本実施形態では、一例として一次反発電子が検出対象の電子である。この検出器９１としては、シンチレータ、光電子増倍管などが用いられる。また、検出器９１には、検出感度を高めるため、正の電圧（例えば１０ｋＶ）が印加されている。
【００３４】
上記電子銃１０、電子ビーム光学系５、電子放出板９３、試料台８１及び検出器９１は、筐体３０内に収容されている。なお、この筐体３０は、電子銃１０と電子ビーム光学系５が収容されている鏡筒と、電子放出板９３と試料台８１と検出器９１が収容されている真空チャンバとから構成されている。
【００３５】
前記排気系８３は、複数の排気装置から構成され、筐体３０内を高真空状態にする。ここでは、筐体３０の下方（−Ｚ側）から排気しているが、これに限定されるものではない。また、複数個所から排気しても良い。
【００３６】
前記制御系３は、コンピュータ、入力装置、表示装置及びプリンタ装置などを有している。そして、コンピュータは、あらかじめインストールされているプログラムにしたがって、電子銃１０、電子ビーム光学系５、試料台８１、及び排気系８３などをそれぞれ制御するとともに、検出器９１の出力信号に基づいて試料７１の表面電位分布を求める。なお、本実施形態では、一例として試料７１の表面電位ポテンシャルは負であるものとする。
【００３７】
ここで、試料７１に照射される電子（以下、「入射電子」ともいう。）の加速電圧Ｖaccと試料７１の表面電位ポテンシャルとの関係について図４（Ａ）及び図４（Ｂ）を用いて説明する。図４（Ａ）及び図４（Ｂ）は、わかりやすくするために簡略化されている。ここでは、試料７１の表面における入射電子が照射される位置での表面電位ポテンシャルをＶp（＜０）とする。そこで、Ｂ地点と試料７１の表面との間に電圧Ｖpが印加されているとみなすことができる。また、図４（Ａ）及び図４（Ｂ）では、電位を単位電荷が持つ電気的な位置エネルギーとして図示している。
【００３８】
入射電子は、電位ポテンシャルが０（Ｖ）の区間（ＡＢ間）では、表面電位ポテンシャルＶpの影響を受けることなく、加速電圧Ｖaccに対応する速度で試料７１の表面に向かう方向（−Ｚ方向）に移動する。そして、Ｂ地点を過ぎると、入射電子は表面電位ポテンシャルＶpの影響を受けるようになる。
【００３９】
入射電子に対する表面電位ポテンシャルＶpの影響は、加速電圧Ｖaccと表面電位ポテンシャルＶpとの大小関係によって大きく異なっている。
【００４０】
（１）｜Ｖacc｜＞｜Ｖp｜の場合
この場合には、図４（Ａ）に示されるように、入射電子は、Ｂ地点を過ぎるとその速度は徐々に減速されるものの、ほとんどの入射電子は試料７１の表面に到達する。従って、一例として図５（Ａ）に示されるように、検出器９１では、一次反発電子は検出されない。
【００４１】
（２）｜Ｖacc｜＞｜Ｖp｜の場合
この場合には、図４（Ｂ）に示されるように、入射電子は、Ｂ地点を過ぎるとその速度は徐々に減速され、試料７１の表面に到達する前に０となる。そして、そこを起点として、試料７１の表面から離れる方向（＋Ｚ方向）に進む。すなわち、入射電子のＺ軸方向の速度ベクトルが、試料７１の表面に到達する前に反転し、入射電子は試料７１の表面に到達せずに戻ることとなる。この試料７１の表面に到達しなかった入射電子の一部が、一例として図５（Ｂ）に示されるように、一次反発電子として検出器９１で検出される。また、電子放出板９３に向かう一次反発電子は、電子放出板９３に衝突して二次電子を放出させ、該二次電子が検出器９１で検出される。
【００４２】
なお、例えば走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）などで観察や分析などに利用されている「反射電子」は、「試料最表面や少し内部で散乱し、そのうちの一部の電子が空間に脱出したもの」であり（日本表面科学会編「表面分析辞典」ｐ２３５、共立出版株式会社、１９８６年発行）、本明細書における「一次反発電子」とは全く異なるものである。
【００４３】
次に、前述のように構成される表面電位分布測定装置１００を用いて、試料７１の表面電位分布を測定する方法について図６〜図８（Ｃ）を用いて説明する。図６のフローチャートは、オペレータによって行われる処理であり、図７のフローチャートは、制御系３のコンピュータによって行われる処理である。なお、試料７１の表面はＸＹ面内を２次元的に走査されるものとする。
【００４４】
最初のステップ４０１では、試料台８１に潜像が形成されている試料７１を載置する。
【００４５】
次のステップ４０３では、排気系８３を稼動させ、筐体３０内を高真空状態とする。
【００４６】
次のステップ４０５では、制御系３を構成するコンピュータに表面電位分布の測定を指示する。そして、オペレータによって行われる処理は終了する。
【００４７】
制御系３を構成するコンピュータは、表面電位分布の測定の指示を受けると、最初のステップ５０１では、繰り返し回数が格納されるカウンタｉに初期値１をセットする。
【００４８】
次のステップ５０３では、加速電圧Ｖaccを予め設定されている初期値にセットする。
【００４９】
次のステップ５０５では、コントラスト像を取り込む（図８（Ａ）及び図８（Ｂ）参照）。コントラスト像における白い領域は検出器９１での検出量が多い領域であり、黒い領域は検出器９１での検出量が少ない領域を示している。そして、白い領域と黒い領域との境界は、検出器９１の出力信号が大きく変化するところである。Ｖacc＝−７５０Ｖの場合（図８（Ｂ）参照）には、Ｖacc＝−６００Ｖの場合（図８（Ａ）参照）に比べて入射電子の速度が速いため、入射電子が反転する領域が減少し、黒い領域が増えている。
【００５０】
次のステップ５０７では、コントラスト像に対して２値化処理を行い、２値化データを取得する。例えばＸ軸方向及びＹ軸方向についての表面電位の分布状態を測定する場合には、Ｘ軸方向及びＹ軸方向について２値化データを取得する。
【００５１】
次のステップ５０９では、２値化データに基づいて潜像の径を算出する。例えばＸ軸方向及びＹ軸方向についての表面電位の分布状態を測定する場合には、Ｘ軸方向及びＹ軸方向について潜像の径を算出する。ここで算出された潜像の径は、加速電圧Ｖaccに対応付けて不図示のメモリに保存する。
【００５２】
次のステップ５１１では、カウンタｉの値が予め設定されている値Ｎ（２以上の整数）と等しいか否かを判断する。カウンタｉの値がＮと等しくなければ、ここでの判断は否定され、ステップ５１３に移行する。
【００５３】
このステップ５１３では、カウンタｉの値に１を加算する。
【００５４】
次のステップ５１５では、現在の加速電圧Ｖaccの値に予め設定されている増分（Δｖとする）を加算する。そして、上記ステップ５０５に戻る。
【００５５】
以下、ステップ５１１での判断が肯定されるまで、ステップ５０５〜ステップ５１５の処理を繰り返し行う。
【００５６】
そして、カウンタｉの値がＮと等しくなると、上記ステップ５１１での判断は肯定され、ステップ５２１に移行する。
【００５７】
このステップ５２１では、前記メモリに保存されている表面電位分布を示すデータ（加速電圧Ｖacc毎の潜像の径）に基づいて、一例として図８（Ｃ）に示されるように、表面電位分布プロファイルを算出する。
【００５８】
次のステップ５２３では、算出結果を表示装置に表示する。そして、表面電位分布の取得処理を終了する。なお、図８（Ｃ）にはＸ軸方向における電位分布プロファイルが示されている。この場合には、潜像の中心（ｘ＝０）の電位は約−５２０Ｖであり、外側に向かうにつれて電位がマイナス方向に大きくなり、｜ｘ｜＝０．１ｍｍ以上の周辺部では約−８３０Ｖ程度になっていることがわかる。また、ここでは、表示装置に表示される電位分布プロファイルの方向について、オペレータが指示することができる。そして、電位分布プロファイルを３次元的に表示することも可能である。さらに、算出結果をプリンタ装置で印刷することもできる。
【００５９】
また、オペレータの要求により、更に上記測定結果に基づいて、試料７１の表面電荷分布、及び表面電荷分布プロファイルを求めても良い。
【００６０】
ここで、試料７１としての感光体が用いられる場合に、該感光体の表面に静電潜像を形成する方法の一例について説明する。感光体は、一例として図９（Ａ）に示されるように、導電性支持体の上に下引き層（以下、「ＵＬ」という。)、電荷発生層（以下、「ＣＧＬ」という。)、電荷輸送層(以下、「ＣＴＬ」という。)が、順に積層されている。感光体表面が帯電され電荷（以下、「帯電電荷」ともいう。）が存在する状態で露光されると、一例として図９（Ｂ）に示されるように、ＣＧＬの電荷発生材料によって光が吸収され、正負両極性のチャージキャリアが発生する。このキャリアは、電界によって、一方はＣＴＬに、他方は導電性支持体に注入される。ＣＴＬに注入されたキャリアは、ＣＴＬ中を電界によってＣＴＬ表面にまで移動し、感光体表面の電荷と結合して消滅する（図９（Ｃ）参照）。なお、ＵＬは、いわゆるホールブロック層であり、導電性支持体からの電荷注入を阻止する働きがある。これにより、感光体表面に電荷分布すなわち静電潜像が形成される。
【００６１】
以上の説明から明らかなように、本実施形態に係る表面電位分布測定装置１００では、制御系３を構成するコンピュータ及び該コンピュータにて実行されるプログラムとによって、処理手段が実現されている。なお、コンピュータによるプログラムに従う処理によって実現した処理手段の少なくとも一部をハードウェアによって構成することとしても良いし、あるいは全てをハードウェアによって構成することとしても良い。
【００６２】
また、本実施形態では、電子銃１０によってビーム発生手段が構成され、電子ビーム光学系５によって光学系が構成され、電子放出板９３によって電子放出部材が構成され、検出器９１によって検出手段が構成されている。
【００６３】
以上説明したように、本実施形態に係る表面電位分布測定装置１００によると、電子ビームを発生する電子銃１０と、該電子銃１０と試料７１との間に配置され、電子銃１０からの電子ビームを試料７１表面に集束する電子ビーム光学系５と、試料７１近傍に配置され、試料７１を介した電子に応じて二次電子を放出する電子放出板９３と、試料７１近傍に配置され、電子放出板９３から放出された二次電子を検出する検出器９１と、該検出器９１の検出結果に基づいて試料７１の表面電位の分布状態を求める制御系３とを備える。ここでは、試料７１の表面は、種々の加速電圧について、加速電圧毎に電子銃１０から放出される電子ビームで走査される。そして、試料７１の表面に到達する前に試料７１の表面近傍で反発された電子である一次反発電子だけでなく、一次反発電子が電子放出板９３に衝突し、該電子放出板９３から放出された二次電子も検出器９１で検出している。これにより、表面電位分布を求めるのに用いられる情報量が増加するため、検出器９１の出力信号のＳ／Ｎ比が向上し、コントラスト像における濃度むらが抑制され、その結果として、試料７１の表面電位分布、及び表面電荷分布をいずれも精度良く測定することが可能となる。特に、静電潜像をミクロンオーダーで測定することが可能となる。
【００６４】
また、本実施形態に係る表面電位分布測定装置１００によると、一次反発電子を検出対象の電子としているため、電位深さの定量的な計測が可能となり、電位分布を高精度に測定することが可能となる。
【００６５】
また、本実施形態に係る表面電位分布測定装置１００によると、電子放出板９３の二次電子放出比を、０．５以上且つ２以下としているため、好適な画像コントラストを得ることが可能となる。
【００６６】
なお、上記実施形態では、電子放出板９３が検出器９１に対向して配置される場合について説明したが、本発明がこれに限定されるものではない。例えば、図１０及び図１１に示されるように、電子放出板９３は、入射電子が通過可能な開口部を有し、電子ビーム光学系５と試料７１との間であって、試料７１に対向して配置されても良い。
【００６７】
この場合に、一例として図１２（Ａ）及び図１２（Ｂ）に示されるように、電子放出板９３を放出粒子発生部材９３ａと取り付け部（取り付けねじ）９３ｂとから構成し、放出粒子発生部材９３ａを薄い円盤形状とすることにより、その配置スペースを筐体３０の真空チャンバ内に容易に確保することができるとともに、角部が少ないことで、検出器９１と放出粒子発生部材９３ａ間の放電を抑制することができる。なお、図１２（Ａ）では、制御系が省略されている。
【００６８】
また、この場合に、電子放出板９３の開口部の直径（以下、便宜上「開口径」ともいう）を２ｍｍ以下とすることにより、本来検出器９１に到達すべき一次反発電子がビーム射出開口部６１に戻ることを抑制でき、検出器９１の出力信号のＳ／Ｎ比を向上させることが可能となる。なお、開口径は、小さい方がビーム射出開口部６１への放出電子（ここでは、二次電子）の進入を抑制することができるが、小さすぎると入射荷電粒子（ここでは、入射電子）の走査領域に対して制限を受ける。このため、最小限の走査領域を確保するためには、開口径は、０．１ｍｍ以上であることが望ましい。ところで、ビーム射出開口部６１は、通常５ｍｍ以上の開口径を有している。
【００６９】
また、この場合に、放出粒子発生部材９３ａは、荷電粒子（ここでは、一次反発電子）が衝突する側の表面が、平滑性の高いフラットな表面形状であると良い。仮に放出粒子発生部材９３ａの表面に凹凸があるとそこから発生する二次電子量にばらつきが生じ、コントラスト像に影響を及ぼす。表面を研磨して表面精度を上げることにより、二次電子量が均等になり、画像ノイズを低減させることができる。表面精度としては、表面粗さＲａ０．８μｍ以下であることが望ましい。表面の平滑性を上げるためには、表面を研磨して鏡面仕上げにすることが望ましく、この場合、材質としては、銅やアルミニウムなどが良い。銅やアルミニウムは、表面を研磨して平滑性を上げるには適しているが、二次電子の放出量が不足している。二次電子放出比は０．８以上であることが望ましく、１以上であればさらに良い。入射電子のエネルギと二次電子放出比の関係が図１３に示されている。測定時に用いる加速電圧が２ｋＶ程度であれば、そのときの二次電子放出比が０．８以上である材料で表面処理（被覆）をすると良い。但し、あまり二次電子放出比が高いと放出した電子が再び放出粒子発生部材９３ａに到達する現象が起きた際に、二次電子放出量が増幅されてしまうため、二次電子放出比は２以下であることが望ましい。金めっきなどは好適である。また、銀めっきは、金めっきよりは二次電子放出比が下がるものの好適といえる。これにより、一次反発電子が直接検出器９１に到達したときの信号と、一度放出粒子発生部材９３ａに衝突して発生した二次電子による信号とをそろえることが可能となり、高画質な画像を得ることができる。
【００７０】
また、この場合に、一次反発電子が到達しない放出粒子発生部材９３ａの背面（一次反発電子が衝突する面と反対の面）側にも注意を払う必要がある。放出粒子発生部材９３ａの材質をアルミニウムにすると、酸化により絶縁膜が形成され、放出粒子発生部材９３ａに電荷が蓄積される可能性がある。この場合には、入射電子の軌道が影響を受けて、画像がゆがむだけでなく、放電を起こす可能性がある。従って、背面であっても導電膜を形成する表面処理を施すと良い。表面処理としては、耐腐食性にも優れた無電解ニッケルめっきなどが望ましい。これにより、放出粒子発生部材９３ａにおける電荷の蓄積が防止でき、入射電子の軌道の曲がりによる画像ゆがみや放電の発生が抑制され、常に良好な状態を維持することができる。
【００７１】
また、この場合に、図１０及び図１１に示されるように、放出粒子発生部材９３ａは、接地されていることが望ましい。また、一例として図１４に示されるように、ビーム射出開口部６１と電子放出板９３の開口部が、共通であっても良い。また、電子が発生易い専用の導電部材を配置しても良い。また、放出電子（ここでは、二次電子）が、検出器９１に到達しやすいように、放出粒子発生部材９３ａを検出器９１側に傾けても良い。
【００７２】
そして、この場合に、電子放出板９３を電子ビーム光学系５と試料７１との間であって、電子ビーム光学系５の光軸に対して３０度以上の見込み角をカバーするように、試料７１に対向して配置すると、多くの一次反発電子が電子放出板９３に衝突するため、測定領域全体の感度を均一に保つことができる。また、電子ビーム光学系５の光軸に対して見込み角が対称であるため、画像品質を向上させることができる。
【００７３】
さらに、この場合に、一例として図１５に示されるように、電子放出板９３は、磁性体のシャフトを有していても良い。これにより、外部磁場の影響を抑えて入射電子の曲がりを抑制することができる。また、電子放出板９３が試料７１に近づく構成となるため、同一面積であっても見込み角を広げることができる。
【００７４】
また、一例として図１６に示されるように、大きな角度で反発される一次反発電子が衝突するように、試料７１の近傍に、前記電子放出板９３と同等の電子放出板９４を更に配置しても良い。これにより、ほぼ真横に反発される一次反発電子も検出可能となり、極めて広い範囲を測定対象とすることができる。
【００７５】
また、一例として図１７に示されるように、試料７１のほぼ全域を覆い、入射電子の通過領域と検出器７１へ到達するところのみ開口部を設ける構成であっても良い。これにより、一次反発電子のほぼ全てを二次電子に変換して検出することが可能となるので、Ｓ／Ｎ比を更に向上させることができる。
【００７６】
また、上記実施形態では、加速電圧Ｖaccを変化させる場合について説明したが、本発明がこれに限定されるものではない。例えば、試料７１にバイアス電圧（Ｖsubとする）が印加されるようにし、加速電圧Ｖaccを一定として、バイアス電圧Ｖsubを変化させても良い。具体的には、一例として図１８に示されるように、試料台８１上に電極８５を形成し、該電極８５にＶsubを印加する電源８６を更に設けても良い。これにより、例えば、Ｖacc＝−１８００Ｖ、Ｖsub＝−１２５０Ｖのときには、上記実施形態におけるＶacc＝−６５０Ｖのときとほぼ同じコントラスト像が得られる。また、Ｖacc＝−１８００Ｖ、Ｖsub＝−１１００Ｖのときには、上記実施形態におけるＶacc＝−７００Ｖのときとほぼ同じコントラスト像が得られる。
【００７７】
また、上記実施形態では、潜像が形成された試料を表面電位分布測定装置にセットする場合について説明したが、表面電位分布測定装置内で試料に潜像を形成しても良い。この場合には、表面電位分布測定装置が潜像を形成する機能を有することとなる。これにより、リアルタイムでの表面電位分布測定が可能となる。
【００７８】
一例として、図１９に潜像を形成する機能を有する表面電位分布測定装置２００が示されている。この表面電位分布測定装置２００は、試料７１の表面に光を照射し、潜像のパターンを形成するパターン形成装置２２０が、上記実施形態における表面電位分布測定装置１００に付加されたものである。なお、図１９では、制御系が省略されている。
【００７９】
図１９におけるパターン形成装置２２０は、試料７１に関して感度を持つ波長の光を出射する半導体レーザ２０１、コリメートレンズ２０３、アパーチャ２０５、及び３つのレンズ（２０７、２０９、２１１）からなる結像レンズなどを備えている。また、試料７１の近傍には、試料表面を除電するためのＬＥＤ２１３が配置されている。このパターン形成装置２２０及びＬＥＤ２１３は、不図示の制御系によって制御される。なお、パターン形成装置２２０の光学系は、所望のビーム径及びビームプロファイルを形成するように調整されている。
【００８０】
表面電位分布測定装置２００における潜像の形成方法について簡単に説明する。
【００８１】
（１）ＬＥＤ２１３を点灯させ、試料７１の表面を除電する。
【００８２】
（２）電子銃１０から放出される電子ビームを用いて、試料７１の表面を均一に帯電する。ここでは、加速電圧を、二次電子放出比が1となる電圧より高い電圧に設定することにより、入射電子量が、放出二次電子量を上回るため電子が試料７１に蓄積され、チャージアップを起こす。この結果、試料７１はマイナスに帯電することとなる。なお、加速電圧と照射時間とを制御することにより、所望の電位に帯電させることができる。試料７１の表面が帯電されている状態で、表面電位分布を測定したときのコントラスト像の一例が図２０に示されている。別の帯電手段として、接触帯電や注入帯電及びイオン照射帯電でも良い。
【００８３】
（３）半導体レーザ２０１を発光させる。半導体レーザ２０１からのレーザ光は、コリメートレンズ２０３で略平行光となり、アパーチャ２０５で規定のビーム径とされた後、結像レンズで試料表面に集光される。これにより、試料表面に潜像が形成される。
【００８４】
従って、表面電位分布測定装置２００では、電子銃１０、電子ビーム光学系５、パターン形成装置２２０及びＬＥＤ２１３によって潜像形成手段が構成されている。
【００８５】
なお、パターン形成装置２２０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けても良い。スキャニング機構を付けることにより、ラインパターンを含めた任意の潜像パターンを形成することが可能となる。
【００８６】
ところで、感光体には、耐絶縁性が要求される。上記表面電位分布測定装置２００を用いて、試料７１が静電破壊を起こしているか否かを評価することができる。そして、静電破壊を起こしている場合に、どこで発生しているかを特定することもできる。すなわち、試料７１の耐絶縁性を評価することが可能である。
【００８７】
前記ＵＬが感光体の厚さ方向にかかる電界強度に耐えられなくなると、最も弱いところから電荷リークが発生し、ホール（正孔）が表面にまで達する。そうすると感光体表面のマイナス電荷と相殺されて、表面に電荷分布が生じることとなる（図２１参照）。そこで、帯電された感光体を電子ビームで走査し、一次反発電子及び二次電子を検出することにより、静電破壊を起こしているか否か、及び静電破壊を起こしている場合に、どこで電荷リークが発生しているかをミクロンオーダーで特定することができる。
【００８８】
トナーの大きさは小さくても５μｍ程度であるため、５μｍ以上の電荷リークの発生がなければ、電荷リークの発生はないと考えて良い。そこで、画像形成装置に用いられる感光体では、その厚さ方向にかかる電界強度が１０Ｖ／μｍ以下のときに、５μｍ以上の電荷リークの発生がないことが、少なくとも必要である。
【００８９】
また、出力画像における地汚れを発生させないために、感光体の厚さ方向にかかる電界強度を３０Ｖ／μｍ以上かつ４０Ｖ／μｍ以下として、電荷を約１×１０-8クーロン／ｍｍ2照射したときに、９９％以上の耐絶縁領域が存在することが必要である。
【００９０】
そこで、表面電位分布測定装置２００を用いて感光体の絶縁耐圧性能を評価する方法について図２２のフローチャートを用いて説明する。図２２のフローチャートは、制御系３を構成するコンピュータによって行われる処理である。制御系３を構成するコンピュータは、オペレータから感光体の絶縁耐圧性能の評価の指示を受けると、図２２のフローチャートに対応するプログラムの先頭アドレスをプログラムカウンタにセットする。
【００９１】
最初のステップ６０１では、感光体に電子ビームを照射し、帯電させる。ここでは、照射電流が１×１０-９Ａ、照射面積が１．４７ｍｍ2、照射時間が４分間という条件で、感光体を帯電させる。すなわち、総電荷量は、１．６×１０-７クーロン／ｍｍ2である。
【００９２】
次のステップ６０３では、感光体の表面を電子ビームで走査する。そして、走査中に検出器９１から出力される信号を不図示の作業用メモリに格納する。
【００９３】
次のステップ６０５では、走査が終了すると、作業用メモリに格納されている検出器９１の出力信号に基づいて、二次元画像マッピングを行う。
【００９４】
次のステップ６０７では、二次元画像マップに対して２値化処理を行う。
【００９５】
次のステップ６０９では、電荷リーク箇所を特定する。
【００９６】
次のステップ６１１では、電荷リーク面積を算出する。
【００９７】
次のステップ６１３では、算出結果を表示装置に表示する。そして、絶縁耐圧性能の評価処理を終了する。
【００９８】
電荷リークが発生している領域の面積率が小さいほど、耐絶縁性が高いといえる。一例として図２３に示される二次元画像マップの場合には、電荷リーク面積比は１．２％すなわち耐絶縁領域が８８．８％であり、地汚れが発生しやすい感光体であると評価できる。一方、一例として図２４に示される二次元画像マップの場合には、電荷リーク面積比は０．４％すなわち耐絶縁領域が９９．６％であり、耐絶縁性に優れた感光体であると評価できる。
【００９９】
このように、電荷リークの発生を評価することにより、設計にフィードバックすることができ、各工程のプロセスクォリティが向上するため、高画質、高耐久、高安定、省エネルギ化に優れた感光体を提供することができる。また、電荷リーク箇所を測定することにより、従来は、きわめて困難であった感光体の地汚れの発生や要因を解析することが可能となる。そして、電荷リーク箇所を特定して、品質を評価することにより、高耐久かつ高画質を実現する感光体を提供することができる。
【０１００】
また、表面電位分布測定装置２００のパターン形成装置２２０を、図２５に示されるように、一部変更し、パターン形成装置２２０´とすることにより、感光体の解像度を評価することも可能である。このパターン形成装置２２０´は、半導体レーザ２０１、コリメートレンズ２０３、アパーチャ２０５、及び結像レンズ２０６などを備えている。そして、アパーチャ２０５と結像レンズ２０６との間の光路上にマスクＭがセットされる。結像レンズ２０６におけるマスクＭの物体距離をＬ１、像距離をＬ２とすると、結像レンズ２０６の光軸に垂直な方向の結像倍率はＬ２／Ｌ１であり、この倍率に応じたマスクＭのパターン（以下、「マスクパターン」ともいう。）の像が試料７１の表面に結像される。すなわち、Ｌ１＝Ｌ２であれば、等倍である。また、結像レンズ２０６の光軸に対する試料７１の表面の傾き角をθ、結像レンズ２０６の光軸に対するマスクＭの傾き角をαとすると、Ｌ１×ｔａｎα＝Ｌ２×ｔａｎθの関係が成り立つ。
【０１０１】
ここでは、マスクパターンは、一例として図２６に示されるように、３つの同一の長方形が所定ピッチで並列した基本パターンを、長方形の長手方向が互いに直交するように対とし、その対における長方形の大きさ及びピッチをそれぞれ段階的に異ならせた５組の基本パターン対（Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４、Ｐ５）から構成されている。図２６において、白部は光透過部であり、黒部は遮光部である。
【０１０２】
そして、同じ条件で帯電された２種類の感光体（感光体Ａ、感光体Ｂ）を試料として、それぞれ同じ条件でマスクパターンを各感光体に転写し、それぞれの電位コントラスト像を得た。感光体Ａから得られた電位コントラスト像の例（以下、「コントラスト像Ａ」とする。）が図２７（Ａ）に示され、感光体Ｂから得られた電位コントラスト像の例（以下、「コントラスト像Ｂ」とする。）が図２７（Ｂ）に示されている。このコントラスト像Ｂでは、基本パターン対Ｐ１及び基本パターン対Ｐ２の転写像において、いずれも長方形に対応する部分が互いに繋がり、分離されていない。従って、感光体Ｂの解像度は基本パターン対Ｐ３のレベルである。一方、コントラスト像Ａでは、パターンピッチの最も小さい基本パターン対Ｐ１の転写像において、各長方形に対応する部分が分離している。従って、感光体Ａの解像度は基本パターン対Ｐ１のレベル以上である。
【０１０３】
このように、互いにピッチの異なる複数の基本パターン対を感光体に転写し、得られた電位コントラスト像から、感光体の解像度を識別・評価することができる。また、マスクパターンのサイズ、ピッチ及び形状等を適切に選択することにより、感光体に形成される静電潜像の特性を評価することが可能となる。
【０１０４】
例えば、書き込み密度６００dpiの画像形成装置であれば、感光体の必要解像度４２．３μｍ（２５．４ｍｍ／６００）の解像度が必要であり、１２００dpiの画像形成装置であれば２１．２μｍの解像度が必要となる。従って、白黒のペアで４２．３μｍの２倍のパターンピッチを転写し、得られた電位コントラスト像においてパターンピッチを識別できれば、それが感光体の解像度と判断することができる。そこで、図２６において、Ｐ１の感光体上での幅を２１．２μｍ、Ｐ２の感光体上での幅を４２．３μｍとすれば、感光体Ａは、１２００dpiの画像形成装置に対応可能な解像度を有しているが、感光体Ｂは、６００dpiの画像形成装置に対応可能な解像度を有していないことがわかる。このように、解像度を把握して、設計にフィードバックすることにより、高密度書き込みが可能な感光体を得ることができる。
【０１０５】
また、上記実施形態では、試料が板状の場合について説明したが、本発明がこれに限定されるものではなく、例えば試料が円筒形状であっても良い。また、この場合に、一例として図２８に示される表面電位分布測定装置２５０のように、潜像形成装置を備えていても良い。この表面電位分布測定装置２５０は、上記実施形態における表面電位分布測定装置１００に潜像形成装置が付加されたものである。この潜像形成装置は、帯電部７５、露光部７６、及び除電部７７を有している。ここでは、試料７１の表面は、帯電部７５により帯電され、露光部７６により潜像が形成される。表面電位分布の測定後は、試料７１の表面は、除電部７７で除電される。この場合に、試料がレーザプリンタやデジタル複写機などの電子写真方式の画像形成装置に用いられる感光ドラムであれば、表面電位分布の測定結果を画像形成装置の設計にフィードバックすることにより、画像形成に関する各工程のプロセスクォリティが向上し、高画質化、高耐久性、高安定性、及び省エネルギー化が実現できる。なお、図２８では、制御系が省略されている。
【０１０６】
また、この場合に、露光部７６は、一例として図２９に示されるように、半導体レーザ１１０、コリメートレンズ１１１、アパーチャ１１２、シリンダレンズ１１３、２つの折り返しミラー（１１４、１１８）、ポリゴンミラー１１５、及び２つの走査レンズ（１１６、１１７）などを備えていても良い。
【０１０７】
半導体レーザ１１０は、露光用のレーザ光を出射する。コリメートレンズ１１１は、半導体レーザ１１０から出射されたレーザ光を略平行光とする。アパーチャ１１２は、コリメートレンズ１１１からの光のビーム径を規定する。ここでは、アパーチャ１１２の大きさを替えることで、２０μｍ〜２００μｍの範囲で任意のビーム径とすることが可能である。シリンダレンズ１１３は、アパーチャ１１２を透過した光を整形する。折り返しミラー１１４は、シリンダレンズ１１３からの光の光路をポリゴンミラー１１５の方向に折り曲げる。ポリゴンミラー１１５は、複数の偏向面を有し、折り返しミラー１１４からの光を所定角度範囲で等角速度的に偏向する。
【０１０８】
この露光部７６の動作について簡単に説明する。半導体レーザ１１０から出射された光は、コリメートレンズ１１１、アパーチャ１１２、シリンダレンズ１１３、及び折り返しミラー１１４を介して、ポリゴンミラー１１５の偏向面近傍に一旦結像される。ポリゴンミラー１１５は、不図示のポリゴンモータによって一定の速度で図２９中の矢印方向に回転しており、その回転に伴って偏向面近傍に結像された光は等角速度的に偏向される。この偏向された光は、２つの走査レンズ（１１６、１１７）及び折り返しミラー１１８を介して、試料７１の表面を走査する。すなわち、光スポットが試料７１の長手方向に移動する。
【０１０９】
また、上記実施形態では、荷電粒子ビームとして電子ビームを用いる場合について説明したが、これに限らず、イオンビームを用いても良い。この場合には、前記電子銃に代えてイオン銃が用いられる。そして、例えばイオン銃としてガリウム（Ｇａ）液体金属イオン銃が用いられる場合には、加速電圧は正の電圧となり、試料７１には、表面電位が正となるようにバイアス電圧が付加される。
【０１１０】
また、上記実施形態では、試料の表面電位ポテンシャルが負の場合について説明したが、試料の表面電位ポテンシャルが正であっても良い。すなわち、表面の電荷が正電荷であっても良い。この場合には、ガリウムなど正のイオンビームを試料に照射すれば良い。
【０１１１】
なお、上記実施形態では、一次反発電子に基づいて表面電位分布を求める場合について説明したが、これに限らず、例えば、試料の材質や表面形状の影響を受けるおそれがない場合には、試料から放出された二次電子に基づいて表面電位分布を求めても良い。そして、この場合には、試料からの二次電子と、試料からの二次電子が電子放出板９３に衝突し、それによって電子放出板９３から放出された二次電子と、が検出器９１で検出されることとなる。
【０１１２】
試料表面に電荷分布があると、空間に表面電荷分布に応じた電界分布が形成される。このため、入射電子によって発生した二次電子はこの電界によって押し戻され、検出器に到達する量が減少する。従って、電荷リーク箇所は、露光部が黒、非露光部が白となり、表面電荷分布に応じたコントラスト像を得ることができる。図３０（Ａ）は、検出器９１と試料との間の空間における電位分布を等高線で示したものである。試料の表面は、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、検出器９１には正の電位が与えられているので、実線で示された電位等高線群においては、試料の表面から検出器９１に近づくにつれて電位が高くなる。従って、試料における負に均一帯電している部分である図３０（Ａ）におけるＱ１点やＱ２点で発生した二次電子ｅｌ１、ｅｌ２は、検出器９１の正電位に引かれ、矢印Ｇ１や矢印Ｇ２で示されるように変位し、検出器９１に捕獲される。
【０１１３】
一方、図３０（Ａ）において、Ｑ３点は光照射によっ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されるようになる。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二次電子ｅｌ３には、矢印Ｇ３で示されるように、試料側に拘束する電気力が作用する。このため二次電子ｅｌ３は、破線の電位等高線で示されるポテンシャルの穴に捕獲され、検出器９１に向って移動しない。図３０（Ｂ）には、上記ポテンシャルの穴が模式的に示されている。すなわち、検出器９１により検出される二次電子の強度（二次電子数）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３０（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３０（Ａ）の点Ｑ３に代表される部分）に対応することになる。
【０１１４】
従って、検出器９１の出力信号を適当なサンプリング時間でサンプリングすれば、サンプリング時刻をパラメータとして、表面電位分布をサンプリングに対応した微小領域毎に特定できる。そして、例えば、捕獲される二次電子の強度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。さらに、表面電位分布から表面電荷分布を知ることができる。
【０１１５】
また、上記実施形態では、電子放出板９３から放出される二次電子を検出器９１に引き込む場合について説明したが、これに限らず、例えば、電子放出板９３から放出されるイオンを検出器９１に引き込んでも良い。この場合には、検出器９１にマイナスの引き込み電圧が与えられる。
【０１１６】
《画像形成装置》
また、図３１には、本発明の一実施形態に係る画像形成装置としてのレーザプリンタ５００の概略構成が示されている。
【０１１７】
このレーザプリンタ５００は、感光体ドラム５１１、帯電ローラ５１２、現像装置５１３、転写ローラ５１４、クリーニング装置５１５、定着装置５１６、光走査装置５１７、カセット５１８、レジストローラ対５１９、給紙コロ５２０、排紙ローラ対５２２、及びトレイ５２３などを備えている。
【０１１８】
上記帯電ローラ５１２、現像装置５１３、転写ローラ５１４及びクリーニング装置５１５は、それぞれ感光体ドラム５１１の表面近傍に配置されている。そして、感光体ドラム５１１の回転方向に沿って、帯電ローラ５１２→現像装置５１３→転写ローラ５１４→クリーニング装置５１５の順に配置されている。
【０１１９】
前記感光体ドラム５１１は、上記のようにして十分な絶縁耐圧性能及び対応可能な解像度を有することが評価された潜像担持体であり、その表面には光導電性を有する感光層が形成されている。ここでは、感光体ドラム５１１は、画像形成が行われる際には、図３１における面内で時計回り（矢印方向）に等速回転するようになっている。
【０１２０】
前記帯電ローラ５１２は、感光体ドラム５１１の表面を均一に帯電させる帯電手段である。帯電手段としては「コロナチャージャ」を用いることもできる。
【０１２１】
前記光走査装置５１７は、帯電ローラ５１２で帯電された感光体ドラム５１１の表面に、上位装置（例えばパソコン）からの画像情報に基づいて変調された光ＬＢを照射し、光書込による露光を行う。これにより、感光体ドラム５１１の表面では、光が照射された部分だけ電荷が消失し、画像情報に対応した潜像（静電潜像）が感光体ドラム５１１の表面に形成される。ここで形成された潜像は、いわゆるネガ潜像であり、感光体ドラム５１１の回転に伴って前記現像装置５１３の方向に移動する。なお、感光体ドラム５１１の長手方向（回転軸に沿った方向）は「主走査方向」と呼ばれ、感光体ドラム５１１の回転方向は「副走査方向」と呼ばれている。
【０１２２】
前記現像装置５１３は、トナーが格納されているトナーカートリッジを有しており、感光体ドラム５１１の表面の光が照射された部分にだけトナーを付着させる。すなわち、現像装置５１３は、感光体ドラム５１１の表面に形成された潜像にトナーを付着させて画像情報を顕像化させる。ここでトナーが付着された潜像（以下、「トナー画像」ともいう）は、感光体ドラム５１１の回転に伴って前記転写ローラ５１４の方向に移動する。
【０１２３】
前記カセット５１８は、レーザプリンタ５００の本体に脱着可能であり、その中には転写対象物としての転写紙Ｐが収納されている。このカセット５１８の近傍には前記給紙コロ５２０が配置されており、該給紙コロ５２０は、カセット５１８に収納されている転写紙Ｐの最上位の１枚を取り出す。
【０１２４】
前記レジストローラ対５１９は、転写ローラ５１４の近傍に配置され、給紙コロ５２０により取り出された転写紙の先端部を捕捉する。そして、レジストローラ対５１９は、感光体ドラム５１１上のトナー画像が転写位置へ移動するタイミングに合わせて、転写紙を転写ローラ５１４と感光体ドラム５１１との間隙へ送り込む。送り込まれた転写紙は、転写ローラ５１４によりトナー画像と重ね合わされ、トナー画像が静電転写される。
【０１２５】
トナー画像が転写された転写紙は、定着装置５１６へ送られ、定着装置５１６においてトナー画像が定着され、搬送路５２１を通り、排紙ローラ対５２２によりトレイ５２３上に排出される。
【０１２６】
トナー画像が転写された後の感光体ドラム５１１の表面は、クリーニング装置５１５によりクリーニングされ、残留トナーや紙粉等が除去される。
【０１２７】
以上説明したように、本実施形態に係るレーザプリンタ５００によると、十分な絶縁耐圧性能及び対応可能な解像度を有することが評価された感光体ドラム５１１を備えているため、高品質の画像を形成することが可能となる。そして、解像力に優れて高精細、かつ高耐久で信頼性の高い画像形成装置を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【０１２８】
【図１】本発明の一実施形態に係る表面電位分布測定装置を説明するための図である。
【図２】各物質の二次電子放出比を説明するための図である。
【図３】図１における電子放出板に電圧を印加する場合を説明するための図である。
【図４】図４（Ａ）及び図４（Ｂ）は、それぞれ加速電圧と試料表面の電位ポテンシャルとの関係を説明するための図である。
【図５】図５（Ａ）及び図５（Ｂ）は、それぞれ加速電圧による入射電子の挙動を説明するための図である。
【図６】表面電位分布の測定方法を説明するためのフローチャート（その１）である。
【図７】表面電位分布の測定方法を説明するためのフローチャート（その２）である。
【図８】図８（Ａ）及び図８（Ｂ）は、それぞれコントラスト像を説明するための図であり、図８（Ｃ）は、電位分布プロファイルを説明するための図である。
【図９】図９（Ａ）は、感光体の構造を説明するための図であり、図９（Ｂ）及び図９（Ｃ）は、それぞれ電位分布の形成を説明するための図である。
【図１０】図１における電子放出板の変形例１を説明するための図である。
【図１１】図１０の一部を抽出した図である。
【図１２】図１２（Ａ）及び図１２（Ｂ）は、それぞれ図１０における電子放出板を説明するための図である。
【図１３】各物質の二次電子放出比と加速電圧との関係を説明するための図である。
【図１４】ビーム射出開口部と電子放出板の開口部を共通とした表面電位分布測定装置を説明するための図である。
【図１５】図１における電子放出板の変形例２を説明するための図である。
【図１６】図１における電子放出板の変形例３を説明するための図である。
【図１７】図１における電子放出板の変形例４を説明するための図である。
【図１８】試料に印加されるバイアス電圧を説明するための図である。
【図１９】図１の表面電位分布測定装置の変形例１を説明するための図である。
【図２０】帯電された試料のコントラスト像の一例である。
【図２１】電荷リークを説明するための図である。
【図２２】絶縁耐圧性能の評価方法を説明するためのフローチャートである。
【図２３】絶縁耐圧性能の評価において得られるコントラスト像を説明するための図（その１）である。
【図２４】絶縁耐圧性能の評価において得られるコントラスト像を説明するための図（その２）である。
【図２５】感光体の解像度を評価するのに適したパターン形成装置の光学系を説明するための図である。
【図２６】感光体の解像度を評価するのに用いたマスクパターンを説明するための図である。
【図２７】図２７（Ａ）及び図２７（Ｂ）は、それぞれ図２６のマスクパターンが転写された感光体から得られたコントラスト像を説明するための図である。
【図２８】図１の表面電位分布測定装置の変形例２を説明するための図である。
【図２９】図２８における露光部を説明するための図である。
【図３０】図３０（Ａ）及び図３０（Ｂ）は、それぞれ二次電子を用いた表面電位分布の測定を説明するための図である。
【図３１】絶縁耐圧性能及び解像度が評価された感光体を備えるレーザプリンタを説明するための図である。
【符号の説明】
【０１２９】
３…制御系（処理手段）、５…電子ビーム光学系（光学系）、１０…電子銃（ビーム発生手段）、７６…露光部（潜像形成手段）、９１…検出器（検出手段）、９３…電子放出板（電子放出部材）、９５…電源（電圧印加手段）、１００…表面電位分布測定装置、２００…表面電位分布測定装置、２２０…パターン形成装置（潜像形成手段）、２５０…表面電位分布測定装置、５１１…感光体ドラム（潜像担持体）、５１７…光走査装置、５１４…転写ローラ（転写手段）、Ｐ…転写紙（転写対象物）。
【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９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図８】
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【図２０】
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