(57)【要約】【課題】感光体試料上の帯電電荷によって生じる電界の向きを制御でき、計測領域内で生じる２次電子の検出条件の違いを改善して計測精度を高めることができ、よって実機（画像形成装置）の高画質化に寄与できる静電潜像計測方法を提供する。【解決手段】感光体試料上の静電潜像計測領域ａ１の外部に、電子軌道制御帯電領域ａ２を形成する。電子ビームの照射により感光体試料から発生した２次電子は、帯電電荷により生じる電界の影響を受けて上部に移動する。また、同様に電界の影響を受けてX方向（図中左右方向）では、帯電中心から遠ざかる方向へ移動する。計測領域外部に電子軌道制御帯電領域を形成したとき、帯電電荷により生じる電界分布は、従来の場合に比べて試料内位置を緩やかに変化し、試料内各位置で発生した二次電子は、上部に設置している２次電子捕獲部材にぶつかりやすくなる。【選択図】図１５
2013057729.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
感光体の表面に形成される静電潜像を計測する静電潜像計測方法であって、
前記感光体の表面に荷電粒子ビームを照射し前記感光体を帯電させる帯電工程と、
光源からの光束を２次元的に走査して前記感光体上に潜像パターンを形成する露光工程と、
帯電された前記感光体の静電潜像計測領域から発生する２次電子を検出する検出工程と、
を備え、
前記感光体に前記静電潜像計測領域を領域内に含んだ電子軌道制御帯電領域を形成して静電潜像計測を行うことを特徴とする静電潜像計測方法。
【請求項２】
請求項１に記載の静電潜像計測方法において、
前記電子軌道制御帯電領域と前記静電潜像計測領域の中心位置が異なることを特徴とする静電潜像計測方法。
【請求項３】
請求項２に記載の静電潜像計測方法において、
前記２次電子を検出する検出器から前記感光体の帯電領域中心までの距離をLC、前記検出器から前記静電潜像計測領域中心までの距離をLMとしたとき、LC＜LMが満たされるように電子軌道制御帯電領域を形成することを特徴とする静電潜像計測方法。
【請求項４】
請求項１に記載の静電潜像計測方法において、
前記電子軌道制御帯電領域が前記静電潜像計測領域の２倍以上の面積を有していることを特徴とする静電潜像計測方法。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１つに記載の静電潜像計測方法において、
前記帯電工程では、前記感光体が２次元的に周回移動することで前記電子軌道制御帯電領域が形成されることを特徴とする静電潜像計測方法。
【請求項６】
請求項５に記載の静電潜像計測方法において、
２軸駆動が可能な試料ステージに前記感光体を載置して、前記感光体の２次元的な周回移動を行うことを特徴とする静電潜像計測方法。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１つに記載の静電潜像計測方法において、
帯電時の電子ビーム走査領域と潜像計測時の電子ビーム走査領域とを異ならせることにより前記電子軌道制御帯電領域を形成することを特徴とする静電潜像計測方法
【請求項８】
感光体の表面に形成される静電潜像を計測する静電潜像計測装置であって、
前記感光体の表面に荷電粒子ビームを照射し前記感光体を帯電させる帯電手段と、
光源からの光束を２次元的に走査して潜像パターンを形成する露光手段と、
帯電された前記感光体から発生する２次電子を検出する検出手段と、
２次電子軌道を制御するために静電潜像計測領域を領域内に含んだ帯電領域を形成する電子軌道制御帯電領域形成手段と、
を備えることを特徴とする静電潜像計測装置。
【請求項９】
請求項８に記載の静電潜像計測装置において、
前記電子軌道制御帯電領域を形成するために、前記感光体の２次元的な周回移動を行う２軸駆動が可能な試料ステージを有することを特徴とする静電潜像計測装置。
【請求項１０】
請求項８に記載の静電潜像計測装置において、
帯電時の電子ビーム走査領域と潜像計測時の電子ビーム走査領域とを異ならせるための走査レンズ制御部を有することを特徴とする静電潜像計測装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、静電潜像計測方法及び静電潜像計測装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
昨今、多色画像形成装置に対する画像形成の高速化への要求が高まるとともに、画像形成装置がオンデマンドプリンティングシステムとして簡易印刷に用いられるようになり、画像の高品質化、高精度化が求められている。
電子写真方式の画像形成装置では、帯電、露光、現像、転写、定着の各工程におけるプロセスクオリティが、最終的に出力される画像の品質に大きく影響を与える。中でも、露光プロセスにより感光体上に生じる静電潜像の状態は、トナー粒子の挙動に直接影響を及ぼす重要なファクターである。そのため、露光後の静電潜像の状態を高精度に計測して静電潜像の品質を正しく評価することは、高品質の画像を得ることができる画像形成装置を実現するうえで極めて重要であり、ミクロンスケールでの高精度の計測が要求される。
【０００３】
ミクロンスケールで被測定物の帯電電位を算出する方法として、カンチレバーなどのセンサヘッドを、電位分布を有する試料に近づけ、そのとき静電潜像とカンチレバーなどとの間に相互作用として起こる静電引力や誘導電流を計測し、これを電位分布に変換する方法が知られている。
しかしながら、この方式を用いるためには、センサヘッドを試料に近接させる必要があり、放電や吸着の発生、センサ自身が磁場を乱す等の問題がある。
また、この方式では原理的に数ミリ程度の分解能であるため、静電潜像特性を評価するのに適していない。
【０００４】
特許文献１等に記されているように、電子ビームを用いた静電潜像の測定方法が存在するが、試料としては、ＬＳＩチップや静電潜像を記憶、保持できる試料に限定されている。
すなわち、暗減衰を生じる通常の感光体は、測定することができない。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、電荷分布を形成後、時間をかけて測定を行っても、測定結果に影響を与えることはない。
しかしながら、感光体の場合は、抵抗値が無限大ではないので、電荷を長時間保持できず、暗減衰が生じ、時間とともに表面電位が低下してしまう。感光体が電荷を保持できる時間は、暗室であってもせいぜい数十秒である。従って、帯電、露光後に電子顕微鏡（ＳＥＭ）内で静電潜像を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。
【０００５】
この問題に対処すべく、本発明者らは、暗減衰を有する感光体試料であっても静電潜像を計測することのできる方法及び装置を発明した（特許文献２〜４参照）。
さらに、露光ビームを２次元的に走査することで、より実機に近い条件で静電潜像を計測可能な静電潜像計測方法及び静電潜像計測装置を提案した。
露光ビームの２次元走査は、露光光学系にガルバノスキャナやポリゴンスキャナなどの反射手段による偏向手段を用いることに加え、音響光学偏向素子の回折を利用し、ポリゴンスキャナなどによる走査方向に対し垂直の方向へ偏向を行う偏向手段を用いることで実現できる。このとき、ポリゴンスキャナなどによる走査方向を主走査方向、音響光学偏向素子による走査方向を副走査方向とする。このような機構を用いることで、感光体試料上に２次元的に静電潜像のパターンを形成することが可能となる。
【０００６】
特許文献５には、感光体試料に形成された静電潜像を計測する目的で、電子ビーム照射により帯電した感光体試料に対して露光を行うことで静電潜像を形成し、感光体上に形成された静電潜像に電子ビーム照射を行ったときの２次電子信号を検出することで静電潜像を計測する計測手法が開示されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、従来の静電潜像計測方法を用いて２次元静電潜像の計測を行うと、１次反転荷電粒子や２次電子などを検出する検出部が非対称的に配置されていることが起因して、計測領域内において２次電子の検出条件が保たれず、計測領域内での潜像形成位置によって２次電子の検出条件が異なり、同じ露光条件で潜像を形成したとしても、得られる潜像情報が異なるという問題点が生じる。
これは、狭い領域での潜像計測ならば影響が小さいが、例えば1mm×1mmの範囲で２次元潜像を計測する場合など、観察領域が広がるほどその影響は大きくなり、本発明のような２次元潜像パターンを形成する際は無視できない問題となる。
特許文献５に記載の計測手法では、ポリゴンスキャナを用いた１次元走査機構による潜像形成及び計測を行っているが、より広い計測領域が必要とされる２次元潜像パターン計測で生じるような計測領域内での検出条件の偏りに対する認識はなく、当然ながらその改善手段にも触れていない。
【０００８】
本発明は、上記のような事情に鑑みてなされたもので、感光体試料上の帯電電荷によって生じる電界の向きを制御でき、計測領域内で生じる２次電子の検出条件の違いを改善して計測精度を高めることができ、よって実機（画像形成装置）の高画質化に寄与できる静電潜像計測方法の提供を、その主な目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明は、感光体の表面に形成される静電潜像を計測する静電潜像計測方法であって、前記感光体の表面に荷電粒子ビームを照射し前記感光体を帯電させる帯電工程と、光源からの光束を２次元的に走査して前記感光体上に潜像パターンを形成する露光工程と、帯電された前記感光体の静電潜像計測領域から発生する２次電子を検出する検出工程と、を備え、前記感光体に前記静電潜像計測領域を領域内に含んだ電子軌道制御帯電領域を形成して静電潜像計測を行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、計測領域外部に電子軌道制御帯電領域を形成することで、試料上の帯電電荷によって生じる電界の向きを制御できる。これにより、計測領域内で生じる２次電子の検出条件の違いを改善して計測精度を高めることができ、ひいては画像形成装置の高画質化に寄与できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る静電潜像計測装置の概要構成図である。
【図２】感光体試料、検出器と２次電子捕獲部材との関係を示す図である。
【図３】２次元走査を行う光走査装置の概要構成を示す斜視図である。
【図４】光走査装置の光源の種類を示す図である。
【図５】音響光学偏光素子の構成と、入力電圧、出力周波数との関係とを示す図である。
【図６】真空チャンバ装置と露光光学系の結合部分を示す断面図である。
【図７】加速電圧と２次電子放出比との関係を示す特性図である。
【図８】電子ビーム照射時間と帯電電位との関係を示す特性図である。
【図９】電子ビームを一定時間照射したときの加速電圧と帯電電位との関係を示す特性図である。
【図１０】潜像画像の各パターンを示す模式図である。
【図１１】２次電子による電荷分布と電位分布検出の原理モデル図である。
【図１２】２次元潜像計測のフローチャートである。
【図１３】計測領域内の位置における検出条件の偏りを説明するための図である。
【図１４】計測領域内の位置における潜像径の偏りを説明するための図である。
【図１５】電子軌道制御帯電領域と計測領域の位置関係を示す図である。
【図１６】電子軌道制御帯電領域を形成したときの２次電子軌道を示す模式図である。
【図１７】従来の計測環境における２次電子軌道を示す模式図である。
【図１８】ドット状潜像を形成したときの試料電界を示す図である。
【図１９】電子軌道制御帯電領域を検出器側に広く形成したときの計測領域との位置関係を示す図である。
【図２０】電子軌道制御帯電領域を検出器側に広く形成したときの２次電子軌道を示す模式図である。
【図２１】電子軌道制御帯電領域を検出器側に広く形成したときの計測領域との位置関係を示す他例の図である。
【図２２】電子軌道制御帯電領域の効果を説明するための図である。
【図２３】２軸可動試料ステージの概要構成図である。
【図２４】試料ステージによる感光体試料の周回移動を示す図である。
【図２５】２次元潜像計測のフローチャートである。
【図２６】第２の実施形態において、電子ビームの走査範囲により電子軌道制御帯電領域を形成したときの計測領域との位置関係を示す図である。
【図２７】２次元潜像計測のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態を図を参照して説明する。
図１乃至図２５に基づいて第１の実施形態を説明する。まず、図１を用いて本実施形態に係る静電潜像計測装置の構成について説明する。静電潜像計測装置は、大きく分けて荷電粒子ビームを照射する荷電粒子照射部１０、露光光学系２２、感光体試料（以下、単に「試料」ともいう）２３を載置する試料設置部ＧＮＤおよび１次反転荷電粒子や２次電子などを検出する検出手段としての検出器２４およびＬＥＤ２５を備えている。
ここでいう荷電粒子とは、電子ビームあるいはイオンビームなど電界や磁界の影響を受ける粒子を指す。
【００１３】
電子軌道制御帯電領域形成手段としての荷電粒子照射部１０は、所定の真空チャンバ４０内に上から順に以下のように配置された各部材を備えている。すなわち、荷電粒子照射部１０は、電子ビームを発生させるための電子銃１１、電子ビームを制御するためのサプレッサ電極（引き出し電極）１２、電子ビームのエネルギーを制御するための加速電極１３、電子銃から発生された電子ビームを集束させるためのコンデンサレンズ１４、電子ビームをＯＮ／ＯＦＦさせるためのビームブランカ１５、仕切り板１６、可動絞り１７、非点補正部（スティングメータ）１８、ビームブランカ１５を通過した電子ビームを走査させるための走査レンズ１９、走査レンズ１９を通過した電子ビームを再び収束させるための対物レンズ２０およびビーム射出開口部２１を備えている。
【００１４】
それぞれのレンズ等には、図示しない駆動用電源が接続されている。なお、イオンビームの場合には、電子銃の代わりに液体金属イオン銃などを用いる。２次電子検出器２４には、シンチレータや光電子増倍管などを用いている。
ビーム照射開口部２１には、図２に示すように、２次電子捕獲部材２６が取り付けられている。これは、表面に金などが蒸着された金属板であり、感光体試料に電子ビームを照射することで生じた２次電子が検出器に到達せず抜けていくことを防ぐためのものである。
２次電子を２次電子捕獲部材２６にぶつけることでエネルギーを減らし、その後正極性を持つ検出器へ到達させる。形状は円形や正方形など、任意の形状であってよい。
【００１５】
静電潜像計測装置はホストコンピュータ２００を備えている。ホストコンピュータ２００は各部の動作を制御し、また、検出器２４の検出信号に基づいて信号処理を行うようになっている。この静電潜像計測装置の制御および信号処理系統は以下のように構成されている。
ホストコンピュータ２００は、荷電粒子制御部２１０を介して、加速レンズ制御部２１１、走査レンズ制御部２１２、対物レンズ制御部２１３を制御するようになっている。これらの制御部により、加速電極１３、走査レンズ１９、対物レンズ２０が制御されて、感光体試料２３の表面に電子ビームが適正に照射され、感光体試料２３表面が均一に帯電される。
【００１６】
ホストコンピュータ２００は、ＬＤ制御部・２次元走査制御部２０５を介して、露光光学系２２の、後で具体的に説明する光源としてのＬＤ（レーザダイオード）１００を制御し、また、音響光学偏向素子１０３、光偏向器１０５を制御するようになっている。音響光学偏向素子１０３、光偏向器１０５の制御により、感光体試料２３の表面がレーザ光で２次元走査され、感光体試料２３の表面に所望のパターンの静電潜像が形成されるようになっている。
ホストコンピュータ２００はまた、検出器２４の出力信号によって感光体試料２３からの放出電子を検出する電子検出部２０１、この電子検出部２０１からの検出信号を処理する信号処理部２０２、処理された信号から測定結果を出力する測定結果出力部２０３、この測定結果出力部２０３からの出力信号から画像信号に変換する画像処理部２０４を制御するようになっている。ホストコンピュータ２００は、試料台制御部２０６を介して試料台ＧＮＤの位置や高さなどを制御し、さらにＬＥＤ制御部２０７を介して、測定後の感光体試料２３の残留電荷を消去するようになっている。
【００１７】
露光光学系２２は、図３に示すように、感光体に関して感度を持つ波長の光源であるＬＤ１００、コリメートレンズ１０１、アパーチャ１０２、音響光学偏向素子１０３、シリンダレンズ１０４、光偏向器１０５、走査結像レンズ１０６、同期検知用ミラー１０７、同期検知手段１０８などを備え、感光体試料２３上に所望のビーム径のビームプロファイルを生成することが可能となっている。
また、ＬＤ制御手段により適切な露光時間で、適切な露光エネルギーを感光体試料２３に照射できるようになっている。光源は、ＬＤ１００に代えて、図４（ａ）に示すような、複数の発光点が一直線状に並んだマルチビーム光源８０１、図４（ｂ）に示すような、ＶＣＳＥＬ（面発光レーザ）８０２等を用いてもよい。
【００１８】
露光光学系２２は、光学系にガルバノスキャナやポリゴンスキャナなどによる光偏向器１０５を用いることで、感光体試料２３の表面にライン状のパターンを形成することができる。このライン方向を主走査方向とする。
また、図３に示すように、ポリゴンスキャナなどによる走査方向（主走査方向）に対し直交する方向（この方向を副走査方向とする）に光束を走査するための音響光学偏向素子１０３が配置されている。図３では、感光体試料２３が、画像形成装置に用いられるドラム形状のものとして描かれているが、図１に示す静電潜像計測装置における被検体としての感光体試料２３は、実際に使用される感光体の一部又は同じ特性の平板状のものが用いられている。
静電潜像計測装置の仕様によっては、実際の画像形成装置に用いられる態様の感光体を試料とすることも可能である。
【００１９】
副走査偏光による偏向角制御手段としての音響光学偏向素子１０３の一例を図５（ａ）に示す。音響光学偏向素子１０３は、光学媒体の中に超音波を発生させて、進行するレーザ光を回折させる素子で、入力信号を周波数変調してこれを音響光学偏向素子１０３に加えると、加えられる信号の周波数に応じてレーザ光の回折度合いが変わり、角度変調を行うことができる。音響光学偏向素子１０３には機械的可動部がないため、これを用いることで高速な走査を実現することができる。
音響光学偏向素子１０３の動作原理について説明する。図５（ａ）に示すように、二酸化テルル（ＴｅＯ２）やモリブデン酸鉛（ＰｂＭｏＯ４）などの単結晶またはガラスからなる音響光学媒体（音響光学偏向素子１０３の本体）に圧電素子などの超音波トランスデューサ９４が接着されている。この超音波トランスデューサ９４に外部から電気信号を与えて超音波を発生させ、超音波を媒体中に伝播させると、光学素子内に周期的な屈折率の粗密を形成することができる。
図５（ａ）において符号９５は、入力電圧信号に対応した周波数の信号に変換する周波数変換器、符号９６はＲＦアンプを示している。
【００２０】
周波数変換器９５は一種のオシレータで、例えば、周波数制御発振器（ＶＣＯ）で構成することができる。以下、周波数変換器のことを「ＶＣＯ」という。ＶＣＯで生成された信号はＲＦアンプ９６を経て超音波トランスデューサ９４に加えられ、上記のようにレーザ光の角度変調が行われる。
上記音響光学媒体中を通るレーザ光はブラッグ回折により回折し、入射光は、０次光の他に±１、２…の回折光を生じる。０次回折光と１次回折光との角度θ０１は、空気中の光波長をλ、音響波基本周波数をｆａ、音響波速度をＶａとすると、以下の式で表される。
θ０１＝λ・ｆａ／Ｖａ
偏向角をΔθだけ変化させるためには、基本周波数ｆａを音響波周波数変調Δｆａ分だけシフトさせるとよい。この場合、Δθは以下の式で表される。
Δθ＝λ・Δｆａ／Ｖａ
音響光学偏向素子１０３を、ＶＣＯ９５、ＲＦアンプ９６を用いて任意の駆動周波数で駆動することで、レーザ光を副走査方向に走査することができる。
【００２１】
図５（ｂ）は、ＶＣＯ９５に入力する電圧信号とＶＣＯ９５の出力周波数との関係を示す。図５（ｂ）からわかるように、ＶＣＯ９５に適切な電圧信号を入力することで、所望の方向に光束を偏向させることができる。
具体的には、音響光学偏向素子１０３本体の素材がＴｅＯ２の場合、ＴｅＯ２の音響波速度Ｖａが６５０ｍ／ｓで、音響波基本周波数ｆａが５０Ｍｈｚ、光波長λが６５５ｎｍとすると、
θ０１＝６５５×１０−９×５０×１０６／６５０＝５０．３８（ｍｒａｄ）
となる。
【００２２】
ところで、音響光学偏向素子１０３は、変調信号を与えてから所定の光学特性を得るためには、ディレイすなわち時間遅れが生じる。この時間遅れを応答時間（アクセスタイム）Ｔｒｅｓとすると、ビームサイズをＤとしたとき、Ｔｒｅｓは、以下の式で表すことができる。
Ｔｒｅｓ＝Ｄ／Ｖａ
具体例として、Ｄが５ｍｍ、Ｖａが６５０ｍ／ｓの場合、
Ｔｒｅｓ＝５／６５０＝７．７（μｓ）
となる。
このため、応答時間Ｔｒｅｓは、反射による光偏向器の走査周波数をｆｖとしたとき、
Ｄ／Ｖａ＜１／ｆｖ
とすればよい。すなわち、ポリゴンミラーの回転数（ｒｐｍ）をＲｍ、ポリゴンミラーの面数をＮとすれば、ポリゴンスキャナの走査周波数ｆｖは、
ｆｖ＝（Ｒｍ／６０）×Ｎ
と表すことができ、Ｖａは
Ｖａ＞Ｄ×ｆｖ
でなければならない。具体例として、Ｄ＝７ｍｍ、ｆｖ＝６ｋＨｚの場合、
Ｖａ＞４２ｍ／ｓ
となる特性を有する音響光学偏向素子を用いる必要がある。
【００２３】
露光光学系２２に用いられている光偏向器１０５が駆動モータで回転駆動されることにより生じる振動や電磁波が電子ビームの軌道に影響を与えないように、露光光学系２２を真空チャンバ４０の外に配置するとよい。
これによって、露光光学系２２を電子ビームの軌道から遠ざけることができ、測定結果に及ぼす外乱の影響を抑制することができる。この場合、露光ビームは、真空チャンバ４０の外壁に設けられた透明な入射窓より入射させることが望ましい。
【００２４】
図６は、真空チャンバ装置と露光光学系２２の結合部分の具体例を示す断面図である。図６に示すように、真空チャンバ４０の鉛直軸に対して４５°の角度で、外部の露光光学系２２から真空チャンバ４０内部に向かって光ビームを入射可能な入射窓６８が配置された構成となっている。
図６において、露光光学系２２は、図示されない光源、音響光学偏向素子１０３、光偏向器１０５、走査レンズ１０６、光ビームの光路を曲げるミラー７２を有している。また、図６には描かれていないが、前記コリメートレンズ、アパーチャ、同期検知手段などを有している。
露光光学系２２を保持するハウジング７１は、露光光学系２２全体をカバーで覆い、以下に述べるように、真空チャンバ４０内部へ入射する外光（有害光）を遮光する構成にするとよい。
【００２５】
露光光学系２２の主要部は光学ハウジング６９の上に配置され、上部は上記カバー７１で覆われて遮光されている。光学ハウジング６９は水平方向の平行移動台８３の上に取り付けられ、平行移動台８３は柱状の複数本の構造体８２を介して除振台８１の上に取り付けられている。
走査ビーム７７は上記ミラー７２でほぼ４５°の角度で斜め下方に折り曲げられ、この走査ビーム７７の進路の周りは、外部遮光筒７３、内部遮光筒７５、これら内外の遮光筒の接続部に介在するラビリンス部７４によって遮光されている。
上記除振台８１の上に真空チャンバ４０が固定されている。真空チャンバ４０内に前記試料載置台としての試料ステージ７８が水平面内において直交２軸方向に移動可能に取り付けられている。試料ステージ７８には被検体としての感光体試料２３を載置することができ、この感光体試料２３に対し真上から荷電粒子ビームを照射する前記荷電粒子照射装置１０が真空チャンバ４０内に取り付けられている。荷電粒子照射装置１０の内部も真空チャンバ４０と連通していて真空に保たれている。真空チャンバ４０内には、感光体試料２３に静電潜像を形成した後、感光体試料２３に荷電粒子ビームを照射することによって放出される電子ビームを検出する検出器２４の検出端が感光体試料２３に向かって伸びている。
【００２６】
ポリゴンスキャナ等の光偏向器１０５を有する露光光学系２２は、真空チャンバ４０に対して離れて配置されているので、ポリゴンスキャナ等の光偏向器１０５をモータ６５によって回転駆動する際に生じる振動は、真空チャンバ４０に直接伝播されることはなく、上記振動が感光体試料２３の静電潜像測定に与える影響は少ない。さらに、図６では示していないが、構造体８２と除振台８１との間にダンパを挿入すれば、防振効果を更に高めることができる。
このように、露光光学系２２を構成することにより、感光体試料２３に対して、２次元の潜像パターンを形成することができる。なお、試料の形状は、平面であっても曲面であってもよい。
【００２７】
次に、以上のように構成されている本実施形態の静電潜像計測装置の動作および静電潜像計測方法について説明する。
まず、荷電粒子照射装置１０により感光体試料２３に電子ビームを照射させることで、感光体試料２３の表面を均一に帯電させる。
このときの加速電圧と２次電子放出比δとの関係を図７に示す。加速電圧Ｅ１は、これを２次電子放出比δが１となる加速電圧Ｅ０よりも高い加速電圧に設定する。これにより、入射電子量が放出電子量より上回るため電子が試料３０に蓄積され、チャージアップを起こす。
この結果、試料３０はマイナスの一様帯電を生じることができる。加速電圧と照射時間を適切に設定することにより、所望の帯電電位を形成することができる。帯電電位が形成されたら、静電潜像が観察できるように入射電子量を1/100〜1/1000に下げる。
【００２８】
ここで、２次電子放出比δは、
２次電子放出比δ＝放出電子／入射電子
と表されるが、より厳密にいうと、透過電子と反射電子を考慮する必要があるので、
放出電子＝透過電子＋反射電子＋２次電子
とするとよい。
２次電子放出比δは、電子ビームのエネルギー、すなわち加速電圧に依存し、一般的に図７に示すような関係になっている。δ＝１となるような加速電圧Ｅ１では帯電が起きず、平衡状態を保っている。加速電圧Ｅ１＞Ｅ０の場合は、δ＜１となり、入射電子数に比べて放出電子数が少ないため、負帯電となっている。
【００２９】
照射時間に対する帯電電位の関係を、加速電圧ごとに示したのが図８である。図８からわかるように、電子ビーム照射直後は、急激に電荷が蓄積されていくが、時間の経過に従い、試料の負帯電電位の影響で入射電子が減速される。帯電電位Ｖｓ（＜０）における、電子の試料表面到達時の速度をＶ、電子の質量、電荷量をそれぞれｍ、ｅとすると、Ｖ＝｛２ｅ（Ｅ１−（−Ｖｓ））｝１／２と表すことできる。これは、相対的に加速電圧Ｅ１が小さくなっていることを意味する。
これにより、単位時間あたりの電荷蓄積量が減少し、Ｅ１−（−Ｖｓ）＝Ｅ０に相当する帯電電位になると、飽和帯電電位に達し平衡安定する。このため、図８に示すように電子ビーム照射直後は急激に立ち上がり、時間の経過につれ次第に変化が小さくなり飽和することになる。
【００３０】
電子ビームの加速電圧Ｅ１と飽和帯電電位Ｖｓには、近似的に以下の関係式（１）が成立する。
飽和帯電電位＝−｛（電子ビームの加速電圧Ｅ１）−（δ＝１となる電子ビームの加速電圧Ｅ０）｝・・・・（１）
Ｅ０は、試料の特性によって異なってくる場合があるが、以下の手順で求めることができる。
【００３１】
図９は、電子ビームを一定時間照射したときの加速電圧と帯電電位の関係を示す。ほぼ直線的に変化していると見なすことができるので、近似直線より
加速電圧Ｅ１＝０．９１５ｋＶのときＶｓ＝０であるため、この試料でのＥ０＝０．９１５ｋＶと求めることができる。
式（１）によれば、上記試料を−８００Ｖに帯電させようとした場合、電子ビームの加速電圧が１．５ｋＶ以下では、飽和帯電電位でも−５８５Ｖであり、−８００Ｖの帯電電位には達しない。最低でも次の式（２）
｜Ｅ１−Ｅ０｜≧｜Ｖｓ｜・・・・（２）
より、１．７１５ｋＶ以上の加速電圧が必要である。
加速電圧が大きくなると目標とする帯電電位に到達する時間が短くなるので、制御することが難しくなるだけでなく、試料へのダメージも無視できなくなる。従って、なるべく小さい加速電圧で、所望の帯電電位を形成できる条件が望ましい。すなわち、
｜Ｖｓ｜≦｜Ｅ１−Ｅ０｜≦｜Ｖｓ｜＋２ｋＶ・・・・（３）
が適切である。
【００３２】
今回の試料で例えば−８００Ｖに帯電させるために、１．７〜３．７ｋＶ程度が適当と考える。そのときの電子ビーム照射時間は、２分以下程度である。短い時間で帯電させるためには、電子ビームの電流密度を大きくすればよい。
【００３３】
前述の所望の帯電電位が形成されたら、次に、露光光学系２２を用いた２次元走査により、感光体試料２３を露光する。露光光学系２２は、感光体試料２３の表面に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。
必要な露光エネルギーは感光体試料２３の特性によって決まるファクターであるが、通常、２〜１０ｍＪ／ｍ２程度である。感度が低い感光体試料２３では、必要露光エネルギーは十数ｍＪ／ｍ２となることもある。帯電電位や必要露光エネルギーは、感光体特性やプロセス条件に合わせて設定するとよい。
【００３４】
また、ビームスポット径、デューティ、画周波数、書込密度、画像パターン等の条件設定を任意に行うことで、様々な条件での潜像を形成しこれを計測することが可能となる。画像パターンとしては、図１０に示すような、１ｂｙ１（図１０（ａ））、２ｂｙ２（図１０（ｂ））、１ドット格子（図１０（ｃ））、副走査１ドットライン（図１０（ｄ））や副走査ピッチむらのある１ドットライン（図１０（ｅ））などがあり、これらのパターンの一つを意図的に発生させたラインのほか、様々なパターンを形成することができる。
このように、帯電と露光により、感光体試料２３に所望するパターンの静電潜像を形成することができる。この露光プロセスは、ホストコンピュータ２００が、ＬＤ制御部・２次元走査制御部２０５を制御することによって実行される。
【００３５】
次に、静電潜像計測を行う。上記のようにして静電潜像が形成された感光体試料２３を電子ビームで走査し、放出される２次電子を検出器（シンチレータ）２４で検出し、これを電子検出部２０１で電気信号に変換してコントラスト像を観察する。
このようにすると、帯電部の２次電子検出量が多く、露光部の２次電子検出量が少ない明暗のコントラスト像が生じる。暗の部分を露光による潜像部とみなすことができるので、ビームを走査させることなくスポット露光した場合の明暗の境界を潜像径とすることができる。
試料表面に電荷分布があると、感光体試料２３の上方に位置する空間に、表面電荷分布に応じた電界分布が形成される。入射電子によって発生した２次電子は、この電界によって押し戻され、検出器２４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測定することができる。
【００３６】
図１１（ａ）は、荷電粒子を捕獲する検出器２４と、感光体試料２３との間の空間における電位分布を、等高線で説明図的に示したものである。感光体試料２３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２４には正極性の電位が与えられている。
そのため、実線で示す電位等高線群においては、感光体試料２３の表面から検出器２４に近づくに従い電位が高くなる。従って、感光体試料２３の、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、検出器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、検出器２４に捕獲される。
一方、図１１（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ように、Ｑ３点を中心とした半円形の波紋状に広がる。この波紋状の電位分布では、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、感光体試料２３側に拘束する電気力が作用する。このため、２次電子ｅｌ３は、破線の電位等高線で示すポテンシャルの穴に捕獲され、検出器２４に向かって移動することができない。
【００３７】
図１１（ｂ）は、上記ポテンシャルの穴を模式的に示している。すなわち、検出器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１１（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１１（ａ）の点Ｑ３に代表される部分）」に対応することになる。
従って、２次電子の検出部２４で得られる電気信号を、信号処理部２０２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（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。そして、信号処理部２０２により上記表面電位分布Ｖ（Ｘ，Ｙ）を２次元的な画像データとして構成し、これを測定結果出力部２０３、画像処理部２０４を経て、ディスプレイやプリンタなどのアウトプット装置で出力すれば、静電潜像が可視的な画像として得られる。
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、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。もちろん、表面電位分布を知ることができれば、表面電荷分布も知ることができる。
【００３８】
上述の構成によれば、表面電荷分布を有する試料に荷電粒子ビームを照射して得られる検出信号により、試料の電荷分布の状態を測定する方法において、露光条件を変えたときの潜像の状態を計測することにより、感光体の静電特性を把握することができる。
最後に、ＬＥＤ２５（図１参照）を点灯して感光体試料２３の表面に光を照射し、感光体試料２３の除電を行う。感光体試料２３上に生成された帯電電荷は光を照射することで消失し、次の測定に備えることができる。
【００３９】
以上のプロセスを行うことで、所望の条件で形成された静電潜像を計測することができる。これらの潜像形成に係る一連の動作を図１２にフロー図として示し、各ステップの説明を以下に記述する。
まず、ステップＳ１において、上述の電子ビームによる帯電により、感光体試料に帯電電荷を生成する。感光体試料の帯電を行った後は、静電潜像が観察できるように入射電子量を1/100〜1/1000に下げる。
次に、ステップＳ２において、上述の露光光学系を用いて、所望の２次元露光パターンが形成されるように露光し、感光体試料上に潜像パターンを形成する。
次に、ステップＳ３において、潜像パターンが形成された試料に対して、電子ビームを照射し、試料から放出される２次電子を検出することで静電潜像計測を行う。
次に、ステップＳ４において、ＬＥＤを用いて感光体試料の除電を行い、次の測定に備える。
【００４０】
ところで、上述の構成を持った静電潜像計測装置を用いて静電潜像計測を行う際、１次反転荷電粒子や２次電子などを検出する検出器２４が非対称的に配置されていることが起因して、計測領域（静電潜像計測領域）内において２次電子の検出条件が保たれず、図１３に示すように検出器２４に近い位置では出力輝度が高く、遠ざかるほど出力輝度が低くなるような輝度の偏りが生じる。
このような条件下において、同じ露光条件を用いてドット状の静電潜像を形成しすると、図１４に示すように、各ドットにおいて２次電子の検出条件が異なるために、検出器側では静電潜像の画像部分が小さく、遠ざかるほど画像部分が大きくなり、計測領域内において計測ばらつきが生じることになる。このような現象は、露光ビームの一次元走査での潜像評価など潜像形成範囲が狭い領域で行われる場合では影響が小さいが、例えば主走査方向1mm、副走査方向1mmの範囲内で任意の２次元潜像パターンを形成して評価を行う場合には影響が大きくなる。
【００４１】
我々は、これらの現象が試料より生じた２次電子が検出器へと到達する軌道が計測領域内で異なるためであることを見いだし、試料上の帯電電荷によって生じる電界の向きを制御することで計測領域内での検出条件の偏りを改善する計測手法を創案した。
従来の潜像計測では、感光体試料の帯電領域と潜像を形成して計測を行う計測領域の位置関係などには特に制限を設けず潜像評価を行うことが一般的であった。
これに対し、計測領域外部に帯電領域を形成することで、試料上の帯電電荷によって生じる電界の向きを制御することができ、検出条件の偏りに対する改善効果が得られる。今後、この計測領域外部に形成する帯電領域を「電子軌道制御帯電領域」と呼ぶ。
【００４２】
本発明の実施例として、計測領域ａ１の外部に電子軌道制御帯電領域ａ２を形成したときのそれぞれの関係を図１５に、そのときの２次電子軌道の模式図を図１６に示す。また、従来例として、帯電領域と計測領域がほぼ等しく、試料上の同じ領域に設定されたときの２次電子軌道の模式図を図１７に示す。
電子ビームの照射により感光体試料から発生した２次電子は、帯電電荷により生じる電界の影響を受けて上部に移動する。また、同様に電界の影響を受けてX方向では、帯電中心から遠ざかる方向へ移動する。
図１６に示すように、計測領域外部に電子軌道制御帯電領域を形成したとき、帯電電荷により生じる電界分布は、従来例の図１７の場合に比べて試料内位置を緩やかに変化する。
これにより、試料表面の電界の向きは従来例に比べて垂直方向に近づき、二次電子が帯電中心から遠ざかる力が弱まる。その結果、試料内各位置で発生した二次電子は、上部に設置している２次電子捕獲部材にぶつかりやすくなる。
【００４３】
例えば、e2の場所で発生した２次電子は、図１７に示す従来例では、帯電電荷による電界や検出器の正電位の影響を受けて矢印Ge2の軌道で動き、直接検出器に到達していたが、本発明を実施することで、軌道が垂直方向に近づき２次電子捕獲部材を通じて検出器に到達する。
直接検出器に到達する２次電子は、２次電子捕獲部材を通じて検出器に到達したものに比べエネルギーが高く、２次電子の強度を明るさの強弱で表現した場合明るい像が出力される。このような場所においてドット状の静電潜像を形成したとき、図１８に示すようなコントラスト像の明暗の境界に対応する電界の極性が変化する位置において検出される微弱な２次電子でもコントラストの輝度が高まり、他の場所で形成された静電潜像と比べて、コントラストの暗い部分が狭まる。
これより、図１４に示すような計測領域内での計測ばらつきが生じることになる。
【００４４】
本発明を実施した場合は、検出器側で生じた２次電子が捕獲部材にぶつかりやすくなることで検出器側の２次電子の検出効率は下がるが、計測領域内での検出条件の偏りが改善され、図１４に示すような計測ばらつきを従来例に比べて抑えることができる。
図１５に示すように計測領域外部に計測領域中心から対称的に電子軌道制御帯電領域を形成する場合は、帯電領域中心と計測領域中心が一致する条件において、感光体試料の帯電時における電子ビームの観察倍率MCと潜像計測時の電子ビームの観察倍率MMが、
MC＜MM
であればよい。
1mm×1mm程度の領域内に形成した静電潜像を計測する際、低倍率ほど計測分解能は下がり、高倍率では電子ビームが静電潜像に与えるダメージが大きくなる。そのため、潜像計測の倍率はある範囲で限定することが望ましく、この場合は、
500≦MM≦1500
の範囲が適切である。
【００４５】
また、潜像計測上、計測領域内で任意の位置に形成された潜像径のPV値(max/min)は3.0％以下であることが望ましく、この場合、帯電領域（電子軌道制御帯電領域）は最低でも計測領域の面積の２倍以上であることが適切である。これより、帯電時倍率MCは、
250≦MM≦750
の範囲が適切である。
電子ビームの倍率条件はホストコンピュータから与えられるため、帯電、計測のプロセスにおいてそれぞれの条件ファイルを用いることで実現できる。
電子軌道制御帯電領域を最低でも計測領域の２倍以上形成することで、計測領域内での２次電子軌道の検出条件の偏り改善効果が得られる。
【００４６】
図１５では、電子軌道制御帯電領域を計測領域中心から対称的に形成した場合を考えたが、電子軌道制御帯電領域を検出器側に広く形成し、計測領域中心から非対称的に形成することで、計測領域内での検出条件の偏り改善に対して更なる効果が得られる。
なお、ここで計測領域内に静電潜像を形成するため、計測領域は帯電領域内に含まれていなければいけない。
本発明の一実施例として、計測領域外部に帯電領域中心が位置するように電子軌道制御帯電領域を検出器側に広く形成した場合を考える。このときの計測領域と帯電領域の関係を図１９に、２次電子軌道の模式図を図２０に示す。
【００４７】
図２０に示すように、このような場合では、帯電領域中心が計測領域外に存在するため、帯電電荷の電界の向きは、計測領域内のいずれの位置においても帯電領域中心から遠ざかる方向へと向く。
これより、計測領域内で発生した２次電子は、いずれの位置においても検出器から遠ざかる方向へと移動する。この結果、前述の図１６のe1に代表されるような直接検出器に到達していた二次電子であっても、上部に設置している２次電子捕獲部材を通じて検出器に到達する。
これより、上述のように電子軌道制御帯電領域を検出器側に広く形成するような場合、電子軌道制御帯電領域を計測領域中心から対称的に形成した場合と比較して、計測領域内での検出条件の偏りをより改善することができる。
【００４８】
なお、ここでは、帯電領域中心を計測領域外に設定した実施例を用いたが、例えば、図２１に示すような実施例のように、計測領域内に設定されていても帯電領域中心を検出器側に設定することで、帯電電荷による電界が従来例と比べて垂直方向に働き、同様の改善効果が得られる。
図１９や図２１に示す例では、電子軌道制御帯電領域を検出器側に広く形成し、帯電領域中心を計測領域中心より検出側に設定することで計測領域内における検出条件の偏り改善効果を得ることができる。
すなわち、図１９（ｂ）に示すように検出器から帯電領域中心までの距離をLC、検出器から計測領域中心までの距離をLMとしたとき、帯電領域内に計測領域が含まれ、かつ、
LC＜LM
の関係が満たされるような位置関係を実現すればよい。なお、ここでは検出器と帯電領域中心の延長線上に計測領域中心が位置している例を用いたが、計測領域中心は必ずしも延長線上に位置していなくてもよい。
電子軌道制御帯電領域と計測領域の中心位置を異ならせることで、計測領域中心に対して対称的に電子軌道制御帯電領域を設定していたときに比べ、計測領域内での２次電子軌道の検出条件の偏りを更に改善させることができる。
LC＜LMという関係を満たす電子軌道制御帯電領域を形成することで、検出器側に広く帯電領域を形成することができ、計測領域中心に対して対称的に電子軌道制御帯電領域を設定していたときに比べ、計測領域内での２次電子軌道の検出条件の偏りを更に改善させることができる。
【００４９】
図２２は、計測領域外部に電子軌道制御帯電領域を形成したときの一実施例における検出条件の偏りの改善効果を示すものである。図２２(a)に示すように感光体試料の対角線上に同じ露光条件でドット上の潜像を形成し、その時に得られる潜像径と潜像形成位置の関係を図２２(b)に示す。図中の直線は近似直線を示す。
図２２に示す実施例では電子ビームの潜像計測倍率MM＝1000の条件であり、その時の潜像計測範囲は、X方向で1.10mm、Y方向で0.83mmに設定されている。これに対して電子軌道制御帯電領域をX方向で3.15mm、Y方向で2.46mm設け、LM -LC=0.3mm程度となるように各領域を設定した。
このとき、帯電領域と計測領域がほぼ等しく試料上の同じ領域に設定された従来の場合では、a〜dの位置に形成された潜像径のPV値(max/min)は6.7％であるが、上述の本発明の実施例の場合では1.84%であり、計測領域内での潜像径の傾きが改善されたことに伴い計測領域内ばらつきが改善されたことがわかる。
【００５０】
図１９や図２１に示すように、電子軌道制御帯電領域を検出器側に広く形成するには、帯電用の電子ビームを照射しながら図２３に示すような２軸駆動が可能な試料ステージ３０に感光体試料を載置し、２次元的に移動することで実現できる。
試料ステージ３０は、試料載置部３１と、調整ネジ３２を有し、試料載置部３１をｘ方向に移動させるネジ送り機構３３と、調整ネジ３４を有し、試料載置部３１をｙ方向に移動させるネジ送り機構３５とを有している。
感光体試料が所望の帯電電位に達するには一定時間の電子ビーム照射が必要となるため、図２４に示すような２次元的な移動を周回的に一定時間行う必要がある。ステージの駆動は、ホストコンピュータから試料台制御部に制御信号を送り、ステッピングモータなどを用いて電気的な制御を行えばよい。
また、手動でステージの駆動を行う場合は、真空チャンバ外部に試料ステージの駆動を行うマイクロメータヘッドなどを出し、それを操作すればよい。この方法を用いれば簡易なシステム構成で検出条件の偏り改善を実現可能である。
【００５１】
前述の実施例では、電子ビームの潜像計測倍率MM＝1000の条件で潜像計測範囲がX方向で1.10mm、Y方向で0.83mmに設定されていた。ここで、帯電時の電子ビームの倍率を400倍に設定して帯電領域を計測領域に比べて広く設定し、さらに、帯電用の電子ビームを照射しながら、感光体試料が配置された試料ステージをX方向に-0.4mm、Y方向に+0.4mmの移動量で２次元的に可動することで、電子軌道制御帯電領域をX方向で3.15mm、Y方向で2.46mm、LM -LC=0.3mmという条件を実現できる。
また、ここでは帯電用の電子ビームを照射しながら、感光体試料が配置された試料ステージを２次元的に可動したが、例えばY方向のみの１次元的な駆動でも改善効果は得られる。
感光体試料を２次元的に周回移動することで、計測領域外部に電子軌道制御帯電領域を形成することができる。
【００５２】
以上の手順及び構成を用いることで、電子軌道制御帯電領域を検出器側に広く形成することができ、計測領域内での検出条件の偏りを改善することができる。これらの一連の動作を図２５にフロー図として示し、各ステップの説明を以下に記述する。
まず、ステップＳ１において上述の電子ビームによる帯電を行うため、帯電用の条件で電子ビームの走査を行い、感光体試料に帯電電荷を生成する。
次に、ステップＳ２において、帯電用の電子ビームを照射しながら、感光体試料を載置した２軸駆動が可能な試料ステージで２次元的に周回駆動し、LC＜LMの関係を満たすように電子軌道制御帯電領域を検出器側に広く形成する。感光体試料の帯電を行った後は、静電潜像が観察できるように入射電子量を1/100〜1/1000に下げる。
次に、ステップＳ３において、上述の露光光学系を用いて、所望の２次元露光パターンが形成されるように露光し、感光体試料上に潜像パターンを形成する。
次に、ステップＳ４において、潜像パターンが形成された試料に対して、電子ビームを照射し、試料から放出される２次電子を検出することで静電潜像計測を行う。
次に、ステップＳ５において、ＬＥＤを用いて感光体試料の除電を行い、次の測定に備える。
【００５３】
図２６及び図２７に基づいて第２の実施形態を説明する。なお、上記実施形態と同一部分は同一符号で示し、特に必要がない限り既にした構成上及び機能上の説明は省略して要部のみ説明する。
上記実施形態では、電子軌道制御帯電領域を検出器側に広く形成するために帯電用の電子ビームを照射しながら感光体試料が載置された試料ステージを２次元的に周回移動していたが、ステージ移動により帯電領域を広げずとも、電子ビームによる帯電時の走査中心と、潜像計測時の走査中心をずらすことでも同様の効果が得られる。図２６を用いて説明する。
【００５４】
電子ビームによる感光体試料の帯電および計測は、走査レンズ１９を用いて所定の範囲を走査することで行われている。このとき、帯電時の走査中心と計測時の走査中心は一致していることが一般的であるが、前述したように帯電領域内に計測領域が含まれ、かつ、
LC＜LM
の関係が満たされるように予め設定した計測領域に対して電子軌道制御帯電領域を形成すればよい。これは、帯電時の走査中心と計測時の走査中心をずらすことで実現でき、図２６のように帯電領域中心を計測領域中心から検出器に近づけることができる。
ここで、帯電時と計測時の走査中心をずらしても計測領域が帯電領域に収まるために、MC＜MMとなるように設定する。なお、ここでは検出器と帯電領域中心の延長線上に計測領域中心が位置している例を用いたが、計測領域中心は必ずしも延長線上に位置していなくてもよい。
【００５５】
それぞれの電子ビームの走査条件はホストコンピュータから与えられるため、帯電領域中心が計測領域中心より検出器に近づくような走査条件を予め求めておけば、帯電、計測のプロセスにおいて、それぞれの条件ファイルを用いて走査条件を指定することで、検出条件の偏りの改善を実現することができる。
前述のステージを用いた実施例では、帯電領域が広がる分、帯電領域全体の帯電電位が安定するまでの時間がステージ駆動をしないときに比べて長くなってしまう。つまり、帯電から計測までに至る潜像計測に必要な時間が長くなってしまう。これに対し、本実施例ではステージ駆動をしないため、潜像計測に必要な時間が前述の方法に比べて短く、効率的な測定を行うことができる。
【００５６】
以上の手順を用いることで、電子軌道制御帯電領域を検出器側に広く形成することができ、計測領域内での検出条件の偏りを改善することができる。これらの一連の動作を図２７にフロー図として示し、各ステップの説明を以下に記述する。
まず、ステップＳ１において、上述の電子ビームによる帯電を行うため、帯電用の条件で電子ビームの走査を行い、感光体試料に帯電電荷を生成する。このとき、電子軌道制御帯電領域を検出器側に広く形成するために、予め設定された計測領域が帯電領域内に含まれ、かつ、LC＜LMの関係が満たされるようさ走査条件で電子ビームの照射を行う。
次に、ステップＳ２において、潜像計測用の電子ビーム照射を行い、潜像形成及び潜像計測に備える。ここで、潜像計測条件では、帯電条件に比べて入射電子量を1/100〜1/1000に下げる。
次に、ステップＳ３において、上述の露光光学系を用いて、所望の２次元露光パターンが形成されるように露光し、感光体試料上に潜像パターンを形成する。
次に、ステップＳ４において、潜像パターンが形成された試料に対して、電子ビームを照射し、試料から放出される２次電子を検出することで静電潜像計測を行う。
次に、ステップＳ５において、ＬＥＤを用いて感光体試料の除電を行い、次の測定に備える。
【符号の説明】
【００５７】
１０  帯電手段としての荷電粒子照射部
２２  露光手段としての露光光学系
２４  検出手段
１００  光源
ａ１  静電潜像計測領域
ａ２  電子軌道制御帯電領域
【先行技術文献】
【特許文献】
【００５８】
【特許文献１】特開平０３−０４９１４３号公報
【特許文献２】特開２００３−２９５６９６号公報
【特許文献３】特開２００４−２５１８００号公報
【特許文献４】特開２００８−２３３３７６号公報
【特許文献５】特許第４３４４９０９号公報
【図１】
2013057729.tif 000003
【図２】
2013057729.tif 000004
【図３】
2013057729.tif 000005
【図４】
2013057729.tif 000006
【図５】
2013057729.tif 000007
【図６】
2013057729.tif 000008
【図７】
2013057729.tif 000009
【図８】
2013057729.tif 000010
【図９】
2013057729.tif 000011
【図１０】
2013057729.tif 000012
【図１１】
2013057729.tif 000013
【図１２】
2013057729.tif 000014
【図１３】
2013057729.tif 000015
【図１４】
2013057729.tif 000016
【図１５】
2013057729.tif 000017
【図１６】
2013057729.tif 000018
【図１７】
2013057729.tif 000019
【図１８】
2013057729.tif 000020
【図１９】
2013057729.tif 000021
【図２０】
2013057729.tif 000022
【図２１】
2013057729.tif 000023
【図２２】
2013057729.tif 000024
【図２３】
2013057729.tif 000025
【図２４】
2013057729.tif 000026
【図２５】
2013057729.tif 000027
【図２６】
2013057729.tif 000028
【図２７】
2013057729.tif 000029