JP5116134B2 - Surface potential distribution measuring apparatus, latent image carrier and image forming apparatus - Google Patents

Description

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。   The present invention relates to a surface potential distribution measuring apparatus, a latent image carrier, and an image forming apparatus. More specifically, the present invention relates to a surface potential distribution measuring apparatus that measures a surface potential distribution of a sample by scanning a charged particle beam, and the surface potential distribution. The present invention relates to a latent image carrier evaluated by a measuring device, and an image forming apparatus including the latent image carrier.

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。   In an electrophotographic image forming apparatus such as a laser printer or a digital copying machine, light from a light source modulated in accordance with image information is condensed on a photoconductor via a scanning optical system, and a predetermined direction ( In the main scanning direction, an electrostatic latent image is formed on the photosensitive member. Then, toner is attached to the electrostatic latent image, and the toner is transferred onto paper or the like to form an output image.

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。   The electrostatic latent image formed on the photoconductor greatly affects the quality of the output image. Therefore, various methods and apparatuses for evaluating the electrostatic latent image formed on the photoreceptor have been proposed. The quality of the output image is improved by feeding back the evaluation result to the design of the image forming apparatus.

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。   For example, Patent Document 1 proposes a method of observing an electrostatic latent image by scanning a sample surface with an electron beam and using secondary electrons emitted by the scanning. However, in the method disclosed in Patent Document 1, since preparation for observation takes time, observation is possible if the sample can hold a charge semi-permanently like a normal dielectric. In ordinary photoconductors, since the charge cannot be held for a long time, for example, the electrostatic latent image disappears in the observation preparation stage, and accurate observation is impossible.

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)。   Therefore, the applicant has proposed a method for measuring an electrostatic latent image even for a photoconductor that cannot hold charge for a long time (see, for example, Patent Documents 2 to 5).

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。   By the way, in recent years, digitization of image information has progressed rapidly, and the demand for further quality improvement of the output image of the image forming apparatus is increasing year by year. Along with this, further improvement in the evaluation accuracy of electrostatic latent images is desired.

特開平３−４９１４３号公報Japanese Patent Laid-Open No. 3-49143 特開２００３−２９５６９６号公報JP 2003-295696 A 特開２００３−３０５８８１号公報JP 2003-305881 A 特開２００４−２５１８００号公報JP 2004-251800 A 特開２００４−２３３２６１号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-233261

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。   The present invention has been made under such circumstances, and a first object of the invention is to provide a surface potential distribution measuring apparatus capable of measuring the surface potential distribution of a sample with high accuracy.

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。   A second object of the present invention is to provide a latent image carrier capable of carrying an electrostatic latent image with high accuracy.

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。   A third object of the present invention is to provide an image forming apparatus capable of forming a high quality image.

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。 From a first aspect, the present invention is a surface potential distribution measuring apparatus that measures a distribution state of a surface potential of a sample by scanning a charged particle beam, the beam generating means for generating the charged particle beam; An optical system arranged between the beam generating means and the sample and focusing the charged particle beam from the beam generating means on the sample surface; at least a part of the charged particles arranged near the sample and passing through the sample A particle emitting member that emits a number of charged particles corresponding to the number of charged particles that have collided, a detection means that captures at least a part of the charged particles emitted from the particle emission member; based on the detection result, and processing means for determining the distribution of the surface potential of the sample; wherein the particles release components, the charged particle beam opening diameter is less 2mm passable And a surface potential distribution measuring apparatus is arranged between the sample and the optical system.

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。 According to this, it becomes possible to accurately measure the surface potential distribution of the specimen.

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。   From the second point of view, the present invention satisfies the condition that the surface potential distribution is measured by the surface potential distribution measuring apparatus of the present invention, and the insulation resistance or resolution obtained from the measurement result is set in advance. Latent image carrier.

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。   According to this, since the insulation resistance or the resolution satisfies the preset conditions, the electrostatic latent image can be carried with high accuracy.

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。   From a third aspect, the present invention relates to the latent image carrier of the present invention; an optical scanning device that scans the latent image carrier; and an image formed on the latent image carrier. An image forming apparatus comprising: a transfer unit that transfers to an object.

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。   According to this, since the latent image carrier of the present invention is provided, it is possible to form a high-quality image.

《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。 <Surface potential distribution measuring device>
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 shows a schematic configuration of a surface potential distribution measuring apparatus 100 according to an embodiment of the present invention.

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。   A surface potential distribution measuring apparatus 100 shown in FIG. 1 includes an electron gun 10, a housing 30, a condenser lens (electrostatic lens) 35, a beam blanking electrode 37, an aperture 51, a stigmator 53, and a scanning lens (deflection electrode) 55. , An objective lens 57, a sample stage 81, a detector 91, an electron emission plate 93, a control system 3, a discharge system 83, a driving power source (not shown), and the like. In the present specification, the optical axis direction of each lens is referred to as a Z-axis direction, and two directions perpendicular to each other in a plane perpendicular to the Z-axis direction are described as an X-axis direction and a Y-axis direction.

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。   The electron gun 10 emits an electron beam. The electron gun 10 includes an emitter 11, an extraction electrode 31, an acceleration electrode 33, and the like.

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。   The extraction electrode 31 is disposed on the −Z side of the emitter 11, and a voltage for generating a strong electric field is applied to the emitter 11. Thereby, an electron beam is emitted from the tip of the emitter 11. In this embodiment, it is assumed that an electron beam is emitted in the −Z direction.

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。   The acceleration electrode 33 is disposed on the −Z side of the extraction electrode 31 and is applied with a voltage (referred to as an acceleration voltage Vacc) for applying desired energy to the electron beam emitted from the emitter 11.

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。   The condenser lens 35 is disposed on the −Z side of the acceleration electrode 33 and narrows the electron beam.

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。   The beam blanking electrode 37 is disposed on the −Z side of the condenser lens 35 and turns on / off the electron beam.

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。   The aperture 51 is arranged on the −Z side of the beam blanking electrode 37 and defines the beam diameter of the electron beam from the beam blanking electrode 37.

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。   The stigmator 53 is disposed on the −Z side of the aperture 51 and corrects astigmatism.

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。   The scanning lens 55 is disposed on the −Z side of the stigmator 53 and deflects the electron beam from the stigmator 53.

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。   The objective lens 57 is disposed on the −Z side of the scanning lens 55 and focuses the electron beam from the scanning lens 55 on the surface of the sample 71 through the beam emission opening 61.

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。   Hereinafter, an optical system including the condenser lens 35, the beam blanking electrode 37, the aperture 51, the stigmator 53, the scanning lens 55, and the objective lens 57 is also referred to as an electron beam optical system 5.

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。   A sample 71 is placed on the sample table 81 and can be moved two-dimensionally in the XY plane by a drive mechanism (not shown). The sample stage 81 has conductivity and is grounded. The surface shape of the sample 71 may be a flat surface or a curved surface.

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。   The electron emission plate 93 travels in the opposite direction to the detector 91 and the optical axis of the electron beam optical system 5 so that at least a part of the electrons to be detected that are not drawn into the detector 91 collide with the surface. When the electrons collide with the surface of the detector 91, the secondary electrons are emitted. Since the secondary electrons have low energy, the secondary electrons can reach the detector 91 by the pull-in voltage of the detector 91. The electron emission plate 93 has conductivity and is grounded. As a result, charge accumulation is suppressed, the energy of secondary electrons is suppressed low, and the secondary electrons are easily drawn into the detector 91. The emitted electrons from the electron emission plate 93 are secondary electrons when the incident electrons hit, tertiary electrons when the secondary electrons hit, and quaternary electrons when the tertiary electrons hit. These are called secondary electrons.

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。   Here, electron emission is performed so that a large difference does not occur between the detection result when the detection target electrons reach the detector 91 directly and the detection result when the electrons reach the detector 91 via the electron emission plate 93. The secondary electron emission ratio of the plate 93 is desirably 0.5 or more and 2 or less. As an example, the secondary electron emission ratio in Al (aluminum), Cu (copper), Ag (silver), Au (gold), and Si (silicon) is shown in FIG. The secondary electron emission ratio depends on the energy of incident electrons. Here, the energy of the incident electrons may be considered as a potential difference (absolute value) between the surface potential of the sample and the surface potential of the electron emission plate 93 (here, 0 V). For example, if the surface potential of the sample is −1000 V, the potential difference is 1000 V, and the detection target electrons enter the electron emission plate 93 with an energy of 1 keV. The secondary electron emission ratio at this time is 1.5 for Al, 1.2 for Cu, 1.4 for Ag, 1.6 for Au, and 1.0 for Si, and Cu and Si are particularly suitable. . If the potential difference is 2000V, the detection target electrons enter the electron emission plate 93 with energy of 2 keV. The secondary electron emission ratio at this time is 0.95 for Al, 0.8 for Cu, 1.0 for Ag, 1.25 for Au, and 0.65 for Si, and Ag is particularly suitable. If the potential difference is 600 V, the detection target electrons enter the electron emission plate 93 with an energy of 0.6 keV. The secondary electron emission ratio at this time is 2.3 for Al, 1.7 for Cu, 1.75 for Ag, 1.7 for Au, and 1.25 for Si, and Al is not suitable.

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。   As an example, as shown in FIG. 3, a power source 95 for applying a voltage to the electron emission plate 93 may be further provided to optimize the secondary electron emission ratio. For example, when the electron emission plate 93 is made of Cu and the incident electron energy at which the secondary electron emission ratio is 1 is 750 eV, and the surface potential of the sample 71 is −1000 V, the electron emission plate 93 is −250 V. By applying this voltage, the secondary electron emission ratio becomes 1, and a suitable image contrast can be obtained.

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。   Returning to FIG. 1, the detector 91 is arranged in the vicinity of the sample 71 and repels electrons near the surface of the sample 71 before reaching the surface of the sample 71 (in this specification, “primary repulsive electrons”). A part of the secondary electrons emitted from the electron emission plate 93. That is, in the present embodiment, as an example, primary repulsive electrons are detection target electrons. As the detector 91, a scintillator, a photomultiplier tube, or the like is used. Further, a positive voltage (for example, 10 kV) is applied to the detector 91 in order to increase detection sensitivity.

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。   The electron gun 10, the electron beam optical system 5, the electron emission plate 93, the sample table 81, and the detector 91 are accommodated in the housing 30. The housing 30 is composed of a lens barrel in which the electron gun 10 and the electron beam optical system 5 are accommodated, and a vacuum chamber in which the electron emission plate 93, the sample stage 81, and the detector 91 are accommodated. Yes.

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。   The exhaust system 83 is composed of a plurality of exhaust devices and places the inside of the housing 30 in a high vacuum state. Here, air is exhausted from below the housing 30 (−Z side), but is not limited thereto. Moreover, you may exhaust from several places.

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。   The control system 3 includes a computer, an input device, a display device, a printer device, and the like. The computer controls the electron gun 10, the electron beam optical system 5, the sample stage 81, the exhaust system 83, and the like according to a preinstalled program, and the sample 71 based on the output signal of the detector 91. The surface potential distribution is obtained. In the present embodiment, as an example, the surface potential of the sample 71 is assumed to be negative.

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。   Here, the relationship between the acceleration voltage Vacc of electrons irradiated to the sample 71 (hereinafter also referred to as “incident electrons”) and the surface potential potential of the sample 71 is described with reference to FIGS. 4A and 4B. explain. 4A and 4B are simplified for the sake of clarity. Here, the surface potential potential at the position irradiated with the incident electrons on the surface of the sample 71 is Vp (<0). Therefore, it can be considered that the voltage Vp is applied between the point B and the surface of the sample 71. In FIGS. 4A and 4B, the potential is illustrated as electrical potential energy of the unit charge.

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。   The incident electrons are not affected by the surface potential potential Vp in a section where the potential potential is 0 (V) (between AB), and are directed toward the surface of the sample 71 at a speed corresponding to the acceleration voltage Vacc (−Z direction). Move to. After the point B, the incident electrons are affected by the surface potential potential Vp.

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。   The influence of the surface potential potential Vp on the incident electrons is greatly different depending on the magnitude relationship between the acceleration voltage Vacc and the surface potential potential Vp.

（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。 (1) In the case of | Vacc |> | Vp | In this case, as shown in FIG. 4 (A), although the speed of the incident electrons gradually decreases after passing the point B, most of the incident electrons are incident. The electrons reach the surface of the sample 71. Therefore, as shown in FIG. 5A as an example, the detector 91 does not detect primary repulsive electrons.

（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。 (2) In the case of | Vacc |> | Vp | In this case, as shown in FIG. 4 (B), the incident electrons are gradually decelerated after passing point B, 0 before reaching. Then, starting from that point, the process proceeds in the direction away from the surface of the sample 71 (+ Z direction). That is, the velocity vector of the incident electrons in the Z-axis direction is reversed before reaching the surface of the sample 71, and the incident electrons return without reaching the surface of the sample 71. A part of the incident electrons that have not reached the surface of the sample 71 are detected by the detector 91 as primary repulsive electrons as shown in FIG. 5B as an example. Further, the primary repulsive electrons traveling toward the electron emission plate 93 collide with the electron emission plate 93 to emit secondary electrons, and the secondary electrons are detected by the detector 91.

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。   For example, “reflected electrons” used for observation and analysis in a scanning electron microscope (SEM), etc. are “scattered inside the sample surface or a little inside, and some of these electrons escaped into space. ("Surface analysis dictionary" p235 edited by the Surface Science Society of Japan, Kyoritsu Publishing Co., Ltd., published in 1986), which is completely different from "primary repulsion electron" in this specification.

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。   Next, a method for measuring the surface potential distribution of the sample 71 using the surface potential distribution measuring apparatus 100 configured as described above will be described with reference to FIGS. 6 to 8C. The flowchart in FIG. 6 is a process performed by an operator, and the flowchart in FIG. 7 is a process performed by a computer of the control system 3. It is assumed that the surface of the sample 71 is scanned two-dimensionally in the XY plane.

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。   In the first step 401, the sample 71 on which a latent image is formed is placed on the sample table 81.

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。   In the next step 403, the exhaust system 83 is operated and the inside of the housing 30 is brought into a high vacuum state.

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。   In the next step 405, the computer constituting the control system 3 is instructed to measure the surface potential distribution. Then, the process performed by the operator ends.

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。   When the computer constituting the control system 3 receives an instruction to measure the surface potential distribution, in the first step 501, the computer sets an initial value 1 to a counter i in which the number of repetitions is stored.

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。   In the next step 503, the acceleration voltage Vacc is set to a preset initial value.

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。   In the next step 505, a contrast image is captured (see FIGS. 8A and 8B). The white area in the contrast image is an area where the detection amount by the detector 91 is large, and the black area is an area where the detection amount by the detector 91 is small. The boundary between the white area and the black area is where the output signal of the detector 91 changes greatly. In the case of Vacc = −750V (see FIG. 8B), since the velocity of incident electrons is faster than in the case of Vacc = −600V (see FIG. 8A), the region where the incident electrons are inverted is reduced. And the black area is increasing.

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。   In the next step 507, the contrast image is binarized to obtain binarized data. For example, when measuring the distribution state of the surface potential in the X-axis direction and the Y-axis direction, binarized data is acquired in the X-axis direction and the Y-axis direction.

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。   In the next step 509, the diameter of the latent image is calculated based on the binarized data. For example, when measuring the distribution state of the surface potential in the X-axis direction and the Y-axis direction, the diameter of the latent image is calculated in the X-axis direction and the Y-axis direction. The diameter of the latent image calculated here is stored in a memory (not shown) in association with the acceleration voltage Vacc.

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。   In the next step 511, it is determined whether or not the value of the counter i is equal to a preset value N (an integer greater than or equal to 2). If the value of the counter i is not equal to N, the determination here is denied and the routine proceeds to step 513.

このステップ５１３では、カウンタｉの値に１を加算する。   In this step 513, 1 is added to the value of the counter i.

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。   In the next step 515, a preset increment (referred to as Δv) is added to the current value of the acceleration voltage Vacc. Then, the process returns to step 505.

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。   Thereafter, the processes in steps 505 to 515 are repeated until the determination in step 511 is affirmed.

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。   When the value of the counter i becomes equal to N, the determination at step 511 is affirmed, and the routine proceeds to step 521.

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。   In this step 521, as shown in FIG. 8C as an example, based on the data indicating the surface potential distribution stored in the memory (the diameter of the latent image for each acceleration voltage Vacc), the surface potential distribution profile. Is calculated.

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。   In the next step 523, the calculation result is displayed on the display device. And the acquisition process of surface potential distribution is complete | finished. FIG. 8C shows a potential distribution profile in the X-axis direction. In this case, the potential of the center (x = 0) of the latent image is about −520V, and the potential increases in the negative direction toward the outside. In the peripheral portion where | x | = 0.1 mm or more, about −830V. It turns out that it is about. Here, the operator can instruct the direction of the potential distribution profile displayed on the display device. It is also possible to display the potential distribution profile three-dimensionally. Furthermore, the calculation result can be printed by a printer.

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。   Further, according to the request of the operator, the surface charge distribution and the surface charge distribution profile of the sample 71 may be obtained based on the measurement result.

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。   Here, an example of a method for forming an electrostatic latent image on the surface of the photoconductor when the photoconductor as the sample 71 is used will be described. For example, as shown in FIG. 9A, the photoreceptor is an undercoat layer (hereinafter referred to as “UL”), a charge generation layer (hereinafter referred to as “CGL”), a conductive support, and the like. A charge transport layer (hereinafter referred to as “CTL”) is sequentially stacked. When the surface of the photoreceptor is charged and exposed in the presence of charges (hereinafter also referred to as “charged charges”), light is absorbed by the CGL charge generating material as shown in FIG. 9B as an example. Then, positive and negative charge carriers are generated. One of these carriers is injected into the CTL and the other into the conductive support by an electric field. Carriers injected into the CTL move to the surface of the CTL by an electric field in the CTL, and are combined with charges on the surface of the photoreceptor to disappear (see FIG. 9C). Note that UL is a so-called hole block layer and has a function of preventing charge injection from the conductive support. Thereby, a charge distribution, that is, an electrostatic latent image is formed on the surface of the photoreceptor.

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。   As is clear from the above description, in the surface potential distribution measuring apparatus 100 according to the present embodiment, the processing means is realized by the computer constituting the control system 3 and the program executed by the computer. It should be noted that at least a part of processing means realized by processing according to a program by a computer may be configured by hardware, or all may be configured by hardware.

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。   In this embodiment, the electron gun 10 constitutes a beam generating means, the electron beam optical system 5 constitutes an optical system, the electron emission plate 93 constitutes an electron emitting member, and the detector 91 constitutes a detecting means. Has been.

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。   As described above, according to the surface potential distribution measuring apparatus 100 according to the present embodiment, the electron gun 10 that generates an electron beam and the electron gun 10 disposed between the electron gun 10 and the sample 71 are arranged to emit electrons from the electron gun 10. An electron beam optical system 5 that focuses the beam on the surface of the sample 71, an electron emission plate 93 that is disposed in the vicinity of the sample 71 and emits secondary electrons in response to electrons via the sample 71, and is disposed in the vicinity of the sample 71. A detector 91 for detecting secondary electrons emitted from the electron emission plate 93 and a control system 3 for obtaining a distribution state of the surface potential of the sample 71 based on the detection result of the detector 91 are provided. Here, the surface of the sample 71 is scanned with an electron beam emitted from the electron gun 10 for each acceleration voltage for various acceleration voltages. Then, not only the primary repelled electrons that are repelled in the vicinity of the surface of the sample 71 before reaching the surface of the sample 71, but also the primary repelled electrons collide with the electron emitting plate 93 and are emitted from the electron emitting plate 93. Secondary electrons are also detected by the detector 91. As a result, the amount of information used to determine the surface potential distribution is increased, so that the S / N ratio of the output signal of the detector 91 is improved and density unevenness in the contrast image is suppressed. Both surface potential distribution and surface charge distribution can be accurately measured. In particular, it is possible to measure an electrostatic latent image on the order of microns.

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。   Further, according to the surface potential distribution measuring apparatus 100 according to the present embodiment, since the primary repulsive electrons are the detection target electrons, the potential depth can be quantitatively measured, and the potential distribution can be measured with high accuracy. It becomes possible.

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。   Further, according to the surface potential distribution measuring apparatus 100 according to the present embodiment, since the secondary electron emission ratio of the electron emission plate 93 is 0.5 or more and 2 or less, a suitable image contrast can be obtained. .

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。   In the above embodiment, the case where the electron emission plate 93 is disposed to face the detector 91 has been described, but the present invention is not limited to this. For example, as shown in FIGS. 10 and 11, the electron emission plate 93 has an opening through which incident electrons can pass, and is between the electron beam optical system 5 and the sample 71 and faces the sample 71. May be arranged.

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。   In this case, as shown in FIG. 12 (A) and FIG. 12 (B) as an example, the electron emission plate 93 includes an emission particle generating member 93a and an attachment portion (attachment screw) 93b. By making 93a into a thin disk shape, the arrangement space can be easily secured in the vacuum chamber of the housing 30, and the discharge between the detector 91 and the emitted particle generating member 93a can be achieved by reducing the number of corners. Can be suppressed. In FIG. 12A, the control system is omitted.

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。   In this case, the diameter of the opening of the electron emission plate 93 (hereinafter also referred to as “opening diameter” for convenience) is set to 2 mm or less, so that the primary repulsive electrons that should originally reach the detector 91 become the beam emission opening. Returning to 61 can be suppressed, and the S / N ratio of the output signal of the detector 91 can be improved. A smaller aperture diameter can suppress the entry of emitted electrons (secondary electrons in this case) into the beam exit opening 61, but if it is too small, the incident charged particles (here incident electrons) are suppressed. Limited to scanning area. For this reason, in order to ensure the minimum scanning area, it is desirable that the opening diameter is 0.1 mm or more. Incidentally, the beam emission opening 61 usually has an opening diameter of 5 mm or more.

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。   In this case, the emitted particle generating member 93a preferably has a flat surface shape with high smoothness on the surface on which charged particles (here, primary repulsive electrons) collide. If there are irregularities on the surface of the emitted particle generating member 93a, the amount of secondary electrons generated therefrom will vary, affecting the contrast image. By polishing the surface and increasing the surface accuracy, the amount of secondary electrons becomes uniform, and image noise can be reduced. The surface accuracy is desirably a surface roughness Ra of 0.8 μm or less. In order to improve the smoothness of the surface, it is desirable to polish the surface to give a mirror finish. In this case, the material is preferably copper or aluminum. Copper and aluminum are suitable for polishing the surface to increase the smoothness, but the amount of secondary electrons emitted is insufficient. The secondary electron emission ratio is preferably 0.8 or more, and more preferably 1 or more. The relationship between the incident electron energy and the secondary electron emission ratio is shown in FIG. If the acceleration voltage used for measurement is about 2 kV, the surface treatment (coating) is preferably performed with a material having a secondary electron emission ratio of 0.8 or more. However, if the secondary electron emission ratio is too high, the amount of secondary electron emission is amplified when a phenomenon occurs in which the emitted electrons reach the emission particle generating member 93a again. Therefore, the secondary electron emission ratio is 2 The following is desirable. Gold plating or the like is suitable. Silver plating is preferable although the secondary electron emission ratio is lower than gold plating. As a result, it is possible to align the signal when the primary repulsive electrons directly reach the detector 91 and the signal due to the secondary electrons generated once by colliding with the emitted particle generating member 93a, thereby obtaining a high-quality image. be able to.

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。   In this case, it is necessary to pay attention to the back surface (the surface opposite to the surface on which the primary repulsive electrons collide) of the emitted particle generating member 93a to which the primary repulsive electrons do not reach. If the material of the emitted particle generating member 93a is aluminum, an insulating film is formed by oxidation, and charges may be accumulated in the emitted particle generating member 93a. In this case, the trajectory of the incident electrons is affected, and not only the image is distorted but also discharge may occur. Accordingly, surface treatment for forming a conductive film is preferably performed even on the back surface. As the surface treatment, electroless nickel plating having excellent corrosion resistance is desirable. Thereby, accumulation of electric charges in the emitted particle generating member 93a can be prevented, and image distortion and discharge due to the bending of the trajectory of incident electrons can be suppressed, and a good state can always be maintained.

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。   In this case, as shown in FIGS. 10 and 11, it is desirable that the emitted particle generating member 93a is grounded. As an example, as shown in FIG. 14, the beam emission opening 61 and the opening of the electron emission plate 93 may be common. In addition, a dedicated conductive member that easily generates electrons may be disposed. Further, the emitted particle generating member 93a may be tilted toward the detector 91 so that emitted electrons (here, secondary electrons) can easily reach the detector 91.

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。   In this case, the electron emission plate 93 is placed between the electron beam optical system 5 and the sample 71 and covers a prospective angle of 30 degrees or more with respect to the optical axis of the electron beam optical system 5. When arranged opposite to 71, many primary repulsive electrons collide with the electron emission plate 93, so that the sensitivity of the entire measurement region can be kept uniform. Further, since the prospective angle is symmetric with respect to the optical axis of the electron beam optical system 5, the image quality can be improved.

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。   Further, in this case, as shown in FIG. 15 as an example, the electron emission plate 93 may have a magnetic shaft. Thereby, the influence of an external magnetic field can be suppressed and the bending of incident electrons can be suppressed. In addition, since the electron emission plate 93 is close to the sample 71, the angle of view can be widened even in the same area.

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。   Further, as shown in FIG. 16 as an example, an electron emission plate 94 equivalent to the electron emission plate 93 is further arranged in the vicinity of the sample 71 so that primary repulsive electrons repelled at a large angle collide. Also good. This makes it possible to detect primary repulsive electrons repelled almost directly, and a very wide range can be measured.

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。   As an example, as shown in FIG. 17, a configuration may be adopted in which substantially the entire area of the sample 71 is covered and an opening is provided only in a region where incident electrons pass and reach the detector 71. As a result, almost all of the primary repulsive electrons can be converted into secondary electrons and detected, so that the S / N ratio can be further improved.

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。   Moreover, although the said embodiment demonstrated the case where the acceleration voltage Vacc was changed, this invention is not limited to this. For example, the bias voltage (Vsub) may be applied to the sample 71, the acceleration voltage Vacc may be constant, and the bias voltage Vsub may be changed. Specifically, as shown in FIG. 18 as an example, an electrode 85 may be formed on the sample stage 81, and a power source 86 for applying Vsub to the electrode 85 may be further provided. Thereby, for example, when Vacc = −1800 V and Vsub = −1250 V, the same contrast image as that obtained when Vacc = −650 V in the above embodiment is obtained. When Vacc = −1800V and Vsub = −1100V, the same contrast image as that obtained when Vacc = −700V in the above embodiment is obtained.

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。   In the above embodiment, the case where the sample on which the latent image is formed is set in the surface potential distribution measuring apparatus has been described. However, the latent image may be formed on the sample in the surface potential distribution measuring apparatus. In this case, the surface potential distribution measuring device has a function of forming a latent image. Thereby, surface potential distribution measurement in real time becomes possible.

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。   As an example, FIG. 19 shows a surface potential distribution measuring apparatus 200 having a function of forming a latent image. In this surface potential distribution measuring apparatus 200, a pattern forming apparatus 220 for irradiating the surface of a sample 71 to form a latent image pattern is added to the surface potential distribution measuring apparatus 100 in the above embodiment. In FIG. 19, the control system is omitted.

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。   A pattern forming apparatus 220 in FIG. 19 includes a semiconductor laser 201 that emits light of a wavelength having sensitivity with respect to the sample 71, a collimating lens 203, an aperture 205, and an imaging lens including three lenses (207, 209, and 211). I have. Further, in the vicinity of the sample 71, an LED 213 for discharging the surface of the sample is disposed. The pattern forming device 220 and the LED 213 are controlled by a control system (not shown). Note that the optical system of the pattern forming apparatus 220 is adjusted so as to form a desired beam diameter and beam profile.

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。   A method for forming a latent image in the surface potential distribution measuring apparatus 200 will be briefly described.

（１）ＬＥＤ２１３を点灯させ、試料７１の表面を除電する。 (1) The LED 213 is turned on, and the surface of the sample 71 is neutralized.

（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。 (2) The surface of the sample 71 is uniformly charged using an electron beam emitted from the electron gun 10. Here, by setting the acceleration voltage to a voltage higher than the voltage at which the secondary electron emission ratio becomes 1, the amount of incident electrons exceeds the amount of emitted secondary electrons, so that electrons are accumulated in the sample 71 and charge up is performed. Wake up. As a result, the sample 71 is negatively charged. In addition, it can be charged to a desired potential by controlling the acceleration voltage and the irradiation time. FIG. 20 shows an example of a contrast image when the surface potential distribution is measured while the surface of the sample 71 is charged. As another charging means, contact charging, injection charging, or ion irradiation charging may be used.

（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。 (3) The semiconductor laser 201 is caused to emit light. Laser light from the semiconductor laser 201 becomes substantially parallel light by the collimator lens 203, is made a prescribed beam diameter by the aperture 205, and is then condensed on the sample surface by the imaging lens. Thereby, a latent image is formed on the sample surface.

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。   Therefore, in the surface potential distribution measuring apparatus 200, the electron gun 10, the electron beam optical system 5, the pattern forming apparatus 220, and the LED 213 constitute a latent image forming means.

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。   Note that a scanning mechanism using a galvano mirror or a polygon mirror may be attached to the optical system of the pattern forming apparatus 220. By adding a scanning mechanism, an arbitrary latent image pattern including a line pattern can be formed.

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。   Incidentally, the photoreceptor is required to have insulation resistance. Using the surface potential distribution measuring apparatus 200, it can be evaluated whether or not the sample 71 is causing electrostatic breakdown. And when the electrostatic breakdown has occurred, it can also identify where it has occurred. That is, the insulation resistance of the sample 71 can be evaluated.

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。   When the UL cannot withstand the electric field strength applied in the thickness direction of the photoreceptor, charge leakage occurs from the weakest point, and holes reach the surface. As a result, the negative charge on the surface of the photosensitive member is offset and a charge distribution is generated on the surface (see FIG. 21). Therefore, by scanning the charged photoconductor with an electron beam and detecting primary repulsive electrons and secondary electrons, whether or not electrostatic breakdown has occurred and where the electrostatic breakdown has occurred, Whether a leak has occurred can be specified on the micron order.

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。   Since the size of the toner is about 5 μm even if it is small, it can be considered that no charge leakage occurs if there is no charge leakage of 5 μm or more. Therefore, at least the photoreceptor required for the image forming apparatus is required to have no charge leakage of 5 μm or more when the electric field strength in the thickness direction is 10 V / μm or less.

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。 In order to prevent background stains in the output image, when the electric field intensity applied in the thickness direction of the photoconductor is 30 V / μm to 40 V / μm and the electric charge is applied at about 1 × 10 ⁻⁸ coulomb / mm ² In addition, it is necessary that at least 99% of the insulating region be present.

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。   A method for evaluating the withstand voltage performance of the photoreceptor using the surface potential distribution measuring apparatus 200 will be described with reference to the flowchart of FIG. The flowchart in FIG. 22 is a process performed by a computer constituting the control system 3. When the computer constituting the control system 3 receives an instruction for evaluating the withstand voltage performance of the photoreceptor from the operator, it sets the start address of the program corresponding to the flowchart of FIG. 22 in the program counter.

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。 In the first step 601, the photosensitive member is irradiated with an electron beam and charged. Here, the photosensitive member is charged under the conditions that the irradiation current is 1 × 10 ⁻⁹ A, the irradiation area is 1.47 mm ² , and the irradiation time is 4 minutes. That is, the total charge amount is 1.6 × 10 ⁻⁷ coulomb / mm ² .

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。   In the next step 603, the surface of the photoreceptor is scanned with an electron beam. Then, a signal output from the detector 91 during scanning is stored in a working memory (not shown).

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。   In the next step 605, when scanning is completed, two-dimensional image mapping is performed based on the output signal of the detector 91 stored in the working memory.

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。   In the next step 607, binarization processing is performed on the two-dimensional image map.

次のステップ６０９では、電荷リーク箇所を特定する。   In the next step 609, a charge leak point is specified.

次のステップ６１１では、電荷リーク面積を算出する。   In the next step 611, the charge leak area is calculated.

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。   In the next step 613, the calculation result is displayed on the display device. Then, the withstand voltage performance evaluation process ends.

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。   It can be said that the smaller the area ratio of the region where charge leakage occurs, the higher the insulation resistance. As an example, in the case of the two-dimensional image map shown in FIG. 23, the charge leak area ratio is 1.2%, that is, the insulation resistance region is 88.8%, and it can be evaluated that the photoconductor is likely to cause scumming. . On the other hand, in the case of the two-dimensional image map shown in FIG. 24 as an example, the charge leakage area ratio is 0.4%, that is, the insulation resistance region is 99.6%, and the photoreceptor is excellent in insulation resistance. Can be evaluated.

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。   In this way, by evaluating the occurrence of charge leakage, it can be fed back to the design and the process quality of each process is improved, so that a photoconductor excellent in high image quality, high durability, high stability, and energy saving can be obtained. Can be provided. Further, by measuring the location of the charge leak, it is possible to analyze the occurrence and factors of the background contamination of the photoreceptor, which has been extremely difficult in the past. Then, by identifying the charge leak location and evaluating the quality, it is possible to provide a photoreceptor that achieves high durability and high image quality.

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。   Further, it is also possible to evaluate the resolution of the photosensitive member by partially changing the pattern forming device 220 of the surface potential distribution measuring device 200 as shown in FIG. 25 to be a pattern forming device 220 ′. . The pattern forming apparatus 220 ′ includes a semiconductor laser 201, a collimating lens 203, an aperture 205, an imaging lens 206, and the like. Then, a mask M is set on the optical path between the aperture 205 and the imaging lens 206. When the object distance of the mask M in the imaging lens 206 is L1 and the image distance is L2, the imaging magnification in the direction perpendicular to the optical axis of the imaging lens 206 is L2 / L1, and the mask M corresponding to this magnification An image of a pattern (hereinafter also referred to as “mask pattern”) is formed on the surface of the sample 71. That is, if L1 = L2, it is the same magnification. Further, if the inclination angle of the surface of the sample 71 with respect to the optical axis of the imaging lens 206 is θ and the inclination angle of the mask M with respect to the optical axis of the imaging lens 206 is α, the relationship L1 × tan α = L2 × tan θ is established.

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。   Here, as shown in FIG. 26 as an example, the mask pattern is a pair of basic patterns in which three identical rectangles are arranged at a predetermined pitch so that the longitudinal directions of the rectangles are orthogonal to each other. It consists of five basic pattern pairs (P1, P2, P3, P4, and P5), each of which has a size and a pitch that differ in stages. In FIG. 26, the white part is a light transmission part, and the black part is a light shielding part.

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。   Then, using two types of photosensitive members (photosensitive member A and photosensitive member B) charged under the same conditions as samples, the mask patterns were transferred to the respective photosensitive members under the same conditions to obtain respective potential contrast images. An example of a potential contrast image obtained from the photoreceptor A (hereinafter referred to as “contrast image A”) is shown in FIG. 27A, and an example of a potential contrast image obtained from the photoreceptor B (hereinafter referred to as “contrast image A”). FIG. 27B shows a contrast image B ”. In this contrast image B, in the transferred images of the basic pattern pair P1 and the basic pattern pair P2, the portions corresponding to the rectangles are connected to each other and are not separated. Therefore, the resolution of the photoreceptor B is at the level of the basic pattern pair P3. On the other hand, in the contrast image A, the portions corresponding to the rectangles are separated in the transfer image of the basic pattern pair P1 having the smallest pattern pitch. Therefore, the resolution of the photoreceptor A is equal to or higher than the level of the basic pattern pair P1.

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。   In this manner, a plurality of basic pattern pairs having different pitches can be transferred to the photoconductor, and the resolution of the photoconductor can be identified and evaluated from the obtained potential contrast image. In addition, by appropriately selecting the size, pitch, shape and the like of the mask pattern, it is possible to evaluate the characteristics of the electrostatic latent image formed on the photoconductor.

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。   For example, if the image forming apparatus has a writing density of 600 dpi, the required resolution of the photosensitive member is 42.3 μm (25.4 mm / 600), and if it is a 1200 dpi image forming apparatus, the resolution is 21.2 μm. It becomes. Therefore, if a pattern pitch twice 42.3 μm is transferred as a black and white pair and the pattern pitch can be identified in the obtained potential contrast image, it can be determined that the resolution of the photosensitive member. Therefore, in FIG. 26, if the width on the P1 photoconductor is 21.2 μm and the width on the P2 photoconductor is 42.3 μm, the photoconductor A has a resolution compatible with an image forming apparatus of 1200 dpi. However, it can be seen that Photoreceptor B does not have a resolution compatible with an image forming apparatus of 600 dpi. In this way, a photoreceptor capable of high-density writing can be obtained by grasping the resolution and feeding back to the design.

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。   Moreover, although the said embodiment demonstrated the case where a sample was plate shape, this invention is not limited to this, For example, a sample may be cylindrical. In this case, as an example, a latent image forming device may be provided like a surface potential distribution measuring device 250 shown in FIG. This surface potential distribution measuring apparatus 250 is obtained by adding a latent image forming apparatus to the surface potential distribution measuring apparatus 100 in the above embodiment. The latent image forming apparatus includes a charging unit 75, an exposure unit 76, and a charge removal unit 77. Here, the surface of the sample 71 is charged by the charging unit 75, and a latent image is formed by the exposure unit 76. After the surface potential distribution is measured, the surface of the sample 71 is neutralized by the neutralization unit 77. In this case, if the sample is a photosensitive drum used in an electrophotographic image forming apparatus such as a laser printer or a digital copying machine, image formation is performed by feeding back the measurement result of the surface potential distribution to the design of the image forming apparatus. The process quality of each process is improved, and high image quality, high durability, high stability, and energy saving can be realized. In FIG. 28, the control system is omitted.

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。   In this case, as shown in FIG. 29 as an example, the exposure unit 76 includes a semiconductor laser 110, a collimating lens 111, an aperture 112, a cylinder lens 113, two folding mirrors (114, 118), a polygon mirror 115, And two scanning lenses (116, 117) may be provided.

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。   The semiconductor laser 110 emits laser light for exposure. The collimating lens 111 makes the laser light emitted from the semiconductor laser 110 substantially parallel light. The aperture 112 defines the beam diameter of the light from the collimating lens 111. Here, by changing the size of the aperture 112, it is possible to set an arbitrary beam diameter in the range of 20 μm to 200 μm. The cylinder lens 113 shapes the light transmitted through the aperture 112. The folding mirror 114 bends the optical path of the light from the cylinder lens 113 in the direction of the polygon mirror 115. The polygon mirror 115 has a plurality of deflection surfaces, and deflects light from the folding mirror 114 at a constant angular velocity within a predetermined angle range.

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。   The operation of the exposure unit 76 will be briefly described. The light emitted from the semiconductor laser 110 is once imaged near the deflection surface of the polygon mirror 115 via the collimating lens 111, the aperture 112, the cylinder lens 113, and the folding mirror 114. The polygon mirror 115 is rotated in the direction of the arrow in FIG. 29 at a constant speed by a polygon motor (not shown), and the light imaged in the vicinity of the deflection surface is deflected at a constant angular velocity with the rotation. The deflected light scans the surface of the sample 71 via the two scanning lenses (116, 117) and the folding mirror 118. That is, the light spot moves in the longitudinal direction of the sample 71.

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。   Moreover, although the case where an electron beam was used as a charged particle beam was demonstrated in the said embodiment, not only this but an ion beam may be used. In this case, an ion gun is used instead of the electron gun. For example, when a gallium (Ga) liquid metal ion gun is used as the ion gun, the acceleration voltage is a positive voltage, and a bias voltage is applied to the sample 71 so that the surface potential is positive.

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。   In the above embodiment, the case where the surface potential of the sample is negative has been described. However, the surface potential of the sample may be positive. That is, the surface charge may be a positive charge. In this case, the sample may be irradiated with a positive ion beam such as gallium.

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。   In the above embodiment, the case where the surface potential distribution is obtained based on the primary repulsive electrons has been described. However, the present invention is not limited to this. For example, when there is no possibility of being affected by the material or surface shape of the sample, The surface potential distribution may be obtained based on the emitted secondary electrons. In this case, the secondary electrons from the sample and the secondary electrons from the sample collide with the electron emission plate 93, and thereby secondary electrons emitted from the electron emission plate 93 are detected by the detector 91. Will be detected.

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。   If there is a charge distribution on the sample surface, an electric field distribution corresponding to the surface charge distribution is formed in the space. For this reason, the secondary electrons generated by the incident electrons are pushed back by this electric field, and the amount reaching the detector is reduced. Accordingly, the exposed portion of the charge leak is black in the exposed portion and white in the non-exposed portion, and a contrast image corresponding to the surface charge distribution can be obtained. FIG. 30A shows the potential distribution in the space between the detector 91 and the sample with contour lines. The surface of the sample is in a state of being uniformly charged negatively except for the portion where the potential is attenuated due to light attenuation, and a positive potential is applied to the detector 91. Therefore, the potential indicated by the solid line In the contour line group, the potential increases as it approaches the detector 91 from the surface of the sample. Therefore, the secondary electrons el1 and el2 generated at the points Q1 and Q2 in FIG. 30A, which are negatively and uniformly charged portions in the sample, are drawn to the positive potential of the detector 91, and the arrows G1 and It is displaced as indicated by G2, and is captured by the detector 91.

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。   On the other hand, in FIG. 30A, the point Q3 is a portion where the negative potential is attenuated by light irradiation, and the arrangement of the potential contour lines is indicated by a broken line near the point Q3. In this partial potential distribution, the closer to Q3 point, the higher the potential. In other words, the secondary electron el3 generated in the vicinity of the point Q3 is subjected to an electric force constrained on the sample side as indicated by the arrow G3. For this reason, the secondary electron el3 is trapped in a potential hole indicated by a broken line potential contour and does not move toward the detector 91. FIG. 30B schematically shows the potential holes. That is, the intensity of secondary electrons (number of secondary electrons) detected by the detector 91 is such that the portion where the intensity is high is the ground portion of the electrostatic latent image (the portion that is uniformly negatively charged, FIG. 30A). Of the electrostatic latent image corresponds to the image portion of the electrostatic latent image (the portion irradiated with light, the portion represented by point Q3 in FIG. 30A). Will do.

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。   Therefore, if the output signal of the detector 91 is sampled at an appropriate sampling time, the surface potential distribution can be specified for each minute region corresponding to the sampling using the sampling time as a parameter. And, for example, if the intensity of the captured secondary electrons is expressed in terms of brightness, the image part of the electrostatic latent image is dark, the ground part is bright and contrasted, and as a bright and dark image according to the surface charge distribution It can be expressed (output). Furthermore, the surface charge distribution can be known from the surface potential distribution.

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。   Moreover, although the said embodiment demonstrated the case where the secondary electron discharge | released from the electron emission plate 93 was drawn in to the detector 91, it is not restricted to this, For example, the ion discharge | released from the electron emission plate 93 is detected by the detector 91. You may be drawn into. In this case, a negative pull-in voltage is applied to the detector 91.

《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。 <Image forming apparatus>
FIG. 31 shows a schematic configuration of a laser printer 500 as an image forming apparatus according to an embodiment of the present invention.

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。   The laser printer 500 includes a photosensitive drum 511, a charging roller 512, a developing device 513, a transfer roller 514, a cleaning device 515, a fixing device 516, an optical scanning device 517, a cassette 518, a registration roller pair 519, a paper feed roller 520, a discharge roller. A paper roller pair 522 and a tray 523 are provided.

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。   The charging roller 512, the developing device 513, the transfer roller 514, and the cleaning device 515 are disposed in the vicinity of the surface of the photosensitive drum 511, respectively. The charging roller 512, the developing device 513, the transfer roller 514, and the cleaning device 515 are arranged in this order along the rotation direction of the photosensitive drum 511.

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。   The photosensitive drum 511 is a latent image carrier that has been evaluated to have sufficient withstand voltage performance and compatible resolution as described above, and a photoconductive layer is formed on the surface thereof. ing. Here, the photosensitive drum 511 rotates at a constant speed clockwise (in the direction of the arrow) within the plane in FIG. 31 when image formation is performed.

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。   The charging roller 512 is a charging unit that uniformly charges the surface of the photosensitive drum 511. A “corona charger” can also be used as the charging means.

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。   The optical scanning device 517 irradiates the surface of the photosensitive drum 511 charged by the charging roller 512 with light LB modulated based on image information from a host device (for example, a personal computer), and performs exposure by optical writing. Do. As a result, on the surface of the photosensitive drum 511, the charge is lost only in the portion irradiated with light, and a latent image (electrostatic latent image) corresponding to the image information is formed on the surface of the photosensitive drum 511. The latent image formed here is a so-called negative latent image and moves in the direction of the developing device 513 as the photosensitive drum 511 rotates. The longitudinal direction (direction along the rotation axis) of the photosensitive drum 511 is referred to as “main scanning direction”, and the rotational direction of the photosensitive drum 511 is referred to as “sub-scanning direction”.

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。   The developing device 513 includes a toner cartridge in which toner is stored, and attaches toner only to a portion of the surface of the photosensitive drum 511 irradiated with light. That is, the developing device 513 makes the image information visible by attaching toner to the latent image formed on the surface of the photosensitive drum 511. Here, the latent image to which the toner is attached (hereinafter also referred to as “toner image”) moves in the direction of the transfer roller 514 as the photosensitive drum 511 rotates.

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。   The cassette 518 is detachable from the main body of the laser printer 500, and a transfer paper P as a transfer object is accommodated therein. The paper feed roller 520 is disposed in the vicinity of the cassette 518, and the paper feed roller 520 takes out the uppermost sheet of the transfer paper P stored in the cassette 518.

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。   The registration roller pair 519 is disposed in the vicinity of the transfer roller 514 and captures the leading end portion of the transfer paper taken out by the paper feed roller 520. The registration roller pair 519 feeds the transfer paper into the gap between the transfer roller 514 and the photosensitive drum 511 in accordance with the timing at which the toner image on the photosensitive drum 511 moves to the transfer position. The transferred transfer paper is superimposed on the toner image by the transfer roller 514, and the toner image is electrostatically transferred.

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。   The transfer paper onto which the toner image has been transferred is sent to the fixing device 516 where the toner image is fixed in the fixing device 516, passes through the conveyance path 521, and is discharged onto the tray 523 by the paper discharge roller pair 522.

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。   The surface of the photosensitive drum 511 after the toner image is transferred is cleaned by a cleaning device 515 to remove residual toner, paper dust, and the like.

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。   As described above, the laser printer 500 according to the present embodiment includes the photosensitive drum 511 that is evaluated to have a sufficient withstand voltage performance and a resolution that can be dealt with, so that a high-quality image is formed. It becomes possible to do. In addition, it is possible to realize an image forming apparatus that has excellent resolution and high definition, high durability, and high reliability.

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。It is a figure for demonstrating the surface potential distribution measuring apparatus which concerns on one Embodiment of this invention. 各物質の二次電子放出比を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the secondary electron emission ratio of each substance. 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。It is a figure for demonstrating the case where a voltage is applied to the electron emission board in FIG. 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。4A and 4B are diagrams for explaining the relationship between the acceleration voltage and the potential of the sample surface, respectively. 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。FIG. 5A and FIG. 5B are diagrams for explaining the behavior of incident electrons by the acceleration voltage. 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。It is a flowchart (the 1) for demonstrating the measuring method of surface potential distribution. 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。It is a flowchart (the 2) for demonstrating the measuring method of surface potential distribution. 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。8A and 8B are diagrams for explaining a contrast image, and FIG. 8C is a diagram for explaining a potential distribution profile. 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。FIG. 9A is a diagram for explaining the structure of the photoconductor, and FIGS. 9B and 9C are diagrams for explaining the formation of the potential distribution, respectively. 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。It is a figure for demonstrating the modification 1 of the electron emission board in FIG. 図１０の一部を抽出した図である。It is the figure which extracted a part of FIG. 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。FIGS. 12A and 12B are diagrams for explaining the electron-emitting plate in FIG. 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。It is a figure for demonstrating the relationship between the secondary electron emission ratio and acceleration voltage of each substance. 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。It is a figure for demonstrating the surface potential distribution measuring apparatus which made the beam emission opening part and the opening part of an electron emission plate common. 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。It is a figure for demonstrating the modification 2 of the electron emission board in FIG. 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。It is a figure for demonstrating the modification 3 of the electron emission board in FIG. 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。It is a figure for demonstrating the modification 4 of the electron emission board in FIG. 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。It is a figure for demonstrating the bias voltage applied to a sample. 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。It is a figure for demonstrating the modification 1 of the surface potential distribution measuring apparatus of FIG. 帯電された試料のコントラスト像の一例である。It is an example of the contrast image of the charged sample. 電荷リークを説明するための図である。It is a figure for demonstrating an electric charge leak. 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。It is a flowchart for demonstrating the evaluation method of a dielectric strength performance. 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。It is FIG. (1) for demonstrating the contrast image obtained in evaluation of withstand voltage performance. 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。It is FIG. (2) for demonstrating the contrast image obtained in evaluation of withstand voltage performance. 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。It is a figure for demonstrating the optical system of the pattern formation apparatus suitable for evaluating the resolution of a photoreceptor. 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。It is a figure for demonstrating the mask pattern used in evaluating the resolution of a photoreceptor. 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。FIGS. 27A and 27B are diagrams for explaining a contrast image obtained from the photoconductor to which the mask pattern of FIG. 26 is transferred. 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。It is a figure for demonstrating the modification 2 of the surface potential distribution measuring apparatus of FIG. 図２８における露光部を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the exposure part in FIG. 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。FIG. 30A and FIG. 30B are diagrams for explaining measurement of surface potential distribution using secondary electrons, respectively. 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。It is a figure for demonstrating a laser printer provided with the photoreceptor to which the withstand voltage performance and the resolution were evaluated.

符号の説明Explanation of symbols

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）。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 3 ... Control system (processing means), 5 ... Electron beam optical system (optical system), 10 ... Electron gun (beam generation means), 76 ... Exposure part (latent image formation means), 91 ... Detector (detection means), 93 ... Electron emission plate (electron emission member), 95 ... Power source (voltage applying means), 100 ... Surface potential distribution measuring device, 200 ... Surface potential distribution measuring device, 220 ... Pattern forming device (latent image forming means), 250 ... Surface potential distribution measuring device, 511, photosensitive drum (latent image carrier), 517, optical scanning device, 514, transfer roller (transfer means), P, transfer paper (transfer object).

Claims (16)

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。 A surface potential distribution measuring apparatus that measures a distribution state of a surface potential of a sample by scanning a charged particle beam,
Beam generating means for generating the charged particle beam;
An optical system disposed between the beam generating means and the sample and focusing the charged particle beam from the beam generating means on the sample surface;
A particle emitting member disposed in the vicinity of the sample, wherein at least some of the charged particles that have passed through the sample collide, and emit a number of charged particles according to the number of charged particles that have collided;
Detection means for capturing at least part of the charged particles emitted from the particle emitting member;
Comprising a,; based on the detection result of said detecting means, and processing means for obtaining the distribution state of the surface potential of the sample
The particle emitting member has an opening having a diameter of 2 mm or less through which the charged particle beam can pass, and is a surface potential distribution measuring device disposed between the optical system and the sample . 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。 The surface potential distribution measuring apparatus according to claim 1 , wherein a surface of the particle emitting member on which at least a part of charged particles through the sample collides is subjected to a gold plating process. 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。 The particle-emitting member, the surface potential distribution measuring apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that it has a conductivity. 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。 The shape of the particle-emitting member, the surface potential distribution measuring apparatus according to any one of claims 1 to 3, characterized in that a disk shape. 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。 At least a portion collides surface, the surface potential distribution measuring apparatus according to any one of claims 1 to 4, characterized in that a smooth surface of the charged particles through the sample in the particle-emitting member. 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。 The conductive film is formed in the surface on the opposite side to the surface where at least one part of the charged particle through the said sample collides in the said particle | grain discharge | release member, The conductive film is formed in any one of Claims 1-5 characterized by the above-mentioned. The surface potential distribution measuring apparatus according to 1. 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。 The said particle | grain discharge | release member discharge | releases a secondary electron, when a charged particle collides, The secondary electron emission ratio is 0.5 or more and 2 or less, The any one of Claims 1-6 characterized by the above-mentioned. The surface potential distribution measuring apparatus described. 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。 The particle emitting member emits secondary electrons when charged particles collide, and the surface of the particle emitting member on which at least a part of charged particles through the sample collides has an acceleration voltage of the charged particle beam of 2 keV. The surface potential distribution measuring apparatus according to any one of claims 1 to 6 , wherein the surface potential distribution measuring apparatus is coated with a material having a secondary electron emission ratio of 0.8 or more and 2 or less. 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。 9. The surface potential distribution measuring apparatus according to claim 7 , further comprising a voltage applying unit for applying a voltage to the particle emitting member and optimizing a secondary electron emission ratio thereof. 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。 The surface potential distribution according to any one of claims 1 to 9 , wherein the charged particles passing through the sample are charged particles repelled in the vicinity of the sample surface before reaching the sample surface. measuring device. 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。 Surface potential distribution measuring apparatus according to any one of claims 1 to 10, further comprising a latent image forming means for forming a latent image on the surface of the sample. 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。 A surface potential distribution is measured by the surface potential distribution measuring device according to any one of claims 1 to 11 , and a latent image satisfying a preset condition for insulation resistance obtained from the measurement result. Carrier. 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。 Conditions wherein is previously set, according to claim 12 where the electric field intensity applied in the thickness direction of the sample is at the 10V / [mu] m, charge leakage over size 5μm is characterized in that it is a, not detected The latent image carrier described in 1. 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。 The preset condition is that the electric field strength applied in the thickness direction of the sample is 30 V / μm or more and 40 V / μm or less, and the sample is irradiated with at least 1 × 10 ⁻⁸ coulomb / mm ^2. The latent image bearing member according to claim 12 , wherein 99% or more of an insulation-resistant region exists. 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。 A surface potential distribution is measured by the surface potential distribution measuring device according to any one of claims 1 to 11 , and a latent image obtained from the measurement result satisfies a preset condition. Image carrier. 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。 A latent image carrier according to any one of claims 12 to 15 ;
An optical scanning device for scanning the latent image carrier with light;
An image forming apparatus comprising: transfer means for transferring an image formed on the latent image carrier to a transfer object.