Deprecated: The each() function is deprecated. This message will be suppressed on further calls in /home/zhenxiangba/zhenxiangba.com/public_html/phproxy-improved-master/index.php on line 456
JP4344909B2 - Electrostatic latent image measuring apparatus and electrostatic latent image measuring method - Google Patents
[go: Go Back, main page]

JP4344909B2 - Electrostatic latent image measuring apparatus and electrostatic latent image measuring method - Google Patents

Electrostatic latent image measuring apparatus and electrostatic latent image measuring method Download PDF

Info

Publication number
JP4344909B2
JP4344909B2 JP2002109282A JP2002109282A JP4344909B2 JP 4344909 B2 JP4344909 B2 JP 4344909B2 JP 2002109282 A JP2002109282 A JP 2002109282A JP 2002109282 A JP2002109282 A JP 2002109282A JP 4344909 B2 JP4344909 B2 JP 4344909B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
sample
latent image
electrostatic latent
charge
measuring
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP2002109282A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2003305881A (en
Inventor
浩之 須原
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ricoh Co Ltd
Original Assignee
Ricoh Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ricoh Co Ltd filed Critical Ricoh Co Ltd
Priority to JP2002109282A priority Critical patent/JP4344909B2/en
Publication of JP2003305881A publication Critical patent/JP2003305881A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4344909B2 publication Critical patent/JP4344909B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Laser Beam Printer (AREA)
  • Cleaning In Electrography (AREA)

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真プロセルにおける帯電装置、静電潜像の形成装置および静電潜像の測定装置に関するもので、試料表面の電位分布、試料表面の電荷分布などの測定に適用可能なものである。
【0002】
【従来の技術】
複写機やレーザープリンタといった電子写真方式画像形成装置において出力画像を得るためには、通常、以下のプロセスを経ている。なお、各プロセスを実行して出力画像を得る電子写真装置の例を図3に示す。以下、図3を参照しながら説明する。
1.帯電:電子写真感光体を均一に帯電させる。
2.露光:上記感光体に光を照射し、画像に対応して部分的に電荷を逃がし、静電潜像を形成する。
3.現像:帯電した微粒子(以下「トナー」という)で、上記静電潜像上に可視画像を形成する。
4.転写:現像され可視化されたトナー画像を紙または他の転写材に移動させる。
5.定着:転写画像を形成しているトナーを融着して、転写材上に画像を固定する。
6.クリーニング:感光体上の残留トナーを清掃する。
7.除電:感光体上の残留電荷を消す。
【0003】
上記の工程それぞれでのプロセスファクターやプロセスクオリティは、最終的な出力画像品質に大きく影響を与える。近年では高画質の要求に加えて、高耐久性、高安定性の要求があり、さらに、省エネルギー化など環境に優しい作像プロセス実現の要求が高まり、各工程のクオリティを向上させることが望まれている。作像プロセスにとっては、露光に伴う感光体表面の静電潜像が、トナー粒子の挙動に直接影響を与えるファクターであり、その挙動を把握することが必要である。このため、感光体表面の静電潜像の品質を評価することはきわめて重要である。
感光体の静電潜像を測定してこれを設計にフィードバックすることができれば、各作像プロセスのプロセスクオリティが向上する。その結果として、高画質、高耐久性、高安定性、さらに省エネルギー化の実現を期待できる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、静電潜像は、測定することが極めて困難であり、実際の使用上全く測定できていないのが現状である。
よく知られている静電潜像の測定方法は、カンチレバーなどのセンサヘッドを、電位分布を有する試料に近づけ、そのとき静電潜像とカンチレバーなどとの間に相互作用として起こる、静電引力や誘導電流を計測し、これを電位分布に換算する方式である。静電引力タイプはSPM(scanning probe microscope)として市販されており、また誘導電流タイプは、特許第3009179号、特願平11−184188号公報などに記載されている。
【0005】
しかしながら、これらの方式を用いるためには、センサヘッドを試料に近接させる必要がある。例えば、10μmの空間分解能を得るためには、センサと試料との距離は10μm以下にする必要がある。このような条件では、
・絶対距離計測が必要となる。
・測定に時間がかかり、その間に潜像の状態が変化する。
・放電、吸着が起こる。
・センサ自身が電場を乱す。
といった大きな問題点を有しており、他の用途には使うことができても、実使用上静電潜像を測定することはできない。
【0006】
このため現実的な測定方法として、静電潜像を可視化して測定する方法が一般にとられている。すなわち、着色微粉末であるトナーに電荷を与え、この電荷を持ったトナーと静電潜像との間に働くクーロン力によって現像を行い、さらにこのトナー像を紙やテープに転写させることによって静電潜像の品質を判定するのである。しかしながら、これでは、現像と転写のプロセスを経ているので、静電潜像そのものを計測したことにはならない。
【0007】
一方、電子ビームを用いた電位パターンの測定方法が知られている。これは、LSIの故障解析のために、既に実用化されている。この測定方法は試料が導体の場合であり、本発明が対象としている感光体のような誘電体とは全く異質のものが測定対象であり、感光体のような誘電体の測定には適応できない。測定対象が導体であれば、これに定電流を流すことにより電位分布を長時間保持することができ、また、電位量は高々0〜5Vの狭い範囲であり、チャージアップの現象も起きない。電子ビームの照射によって、電位状態が変わることもない。
【0008】
電子ビームによる静電潜像の観察方法としては、特開平03−49143号公報記載のものなどがあるが、試料としては、LSIチップや静電潜像を記憶・保持できる試料に限定されている。すなわち、暗減衰を生じる通常の感光体は、測定することができない。
通常の誘電体は電荷を半永久的に保持することができるので、電荷分布を形成後、時間をかけて測定を行っても、測定結果に影響を与えることはない。しかしながら、感光体の場合は、抵抗値が無限大ではないので、電荷を長時間保持できず、暗減衰が生じ、時間とともに表面電位が低下してしまう。感光体が電荷を保持できる時間は、暗室であってもせいぜい数十秒である。従って、帯電・露光後に電子顕微鏡(SEM)内で観察しようとしても、その準備段階で静電潜像は消失してしまう。
【0009】
本発明は以上のような従来技術の問題点を解消するためになされたもので、測定を行う装置内で試料に対して荷電粒子ビームを照射して試料に帯電電荷を生成させ、さらに、静電潜像を形成する手段を持ち、潜像形成後の短い時間内に測定を行うことにより、静電潜像分布を測定することができる、帯電装置、静電潜像の形成装置および静電潜像の測定装置を提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】
請求項1記載の発明は、電荷を長時間保持することができず暗減衰が生じる電子写真用感光体試料に対して電子ビームを照射することで、試料上に帯電電荷を生成させる帯電装置帯電装置で帯電された上記試料の面を露光して試料に電荷分布を生成させ静電潜像を形成するための光学系と、静電潜像が形成された上記試料面を電子ビームで走査することによって試料面の静電潜像を測定する測定手段と、上記感光体試料をチャンバ内に設置するための設置部と、を備え、チャンバ内を真空とした状態で上記感光体試料に対して帯電電荷の生成、静電線像の形成、静電線像の測定を行うために、上記帯電装置、光学系、測定手段はチャンバ内に配置され、上記帯電装置は、加速電圧の増加に伴い試料が正帯電から負帯電に切り換わる際の2次電子放出比が1となる電子の加速電圧をE0としたとき、試料を電位Vsに帯電させるために、一定時間照射する電子ビームの加速電圧と飽和帯電電位の関係が直線近似できる範囲において、
|E1−E0|≧|Vs|
の式を満たす加速電圧E1で、上記感光体試料に対して電子を照射することを特徴とする。
【0011】
請求項2記載の発明は、請求項1記載の発明において、試料に対して、
|Vs|≦|E1−E0|≦|Vs|+2kV
の条件を満たす電子の加速電圧E1で照射することにより、試料を電位Vsに帯電させる手段を有することを特徴とする。
【0014】
請求項記載の発明は、請求項記載の発明において、試料からの2次電子を検出することを特徴とする。
請求項記載の発明は、請求項1または2記載の発明において、露光光源として、半導体レーザーを用いることを特徴とする。
請求項記載の発明は、請求項1乃至3のいずれかに記載の発明において、前記測定手段で測定した後に、前記光学系で形成した静電潜像を除去する電荷除去手段を有することを特徴とする。
請求項5乃至8記載の発明は、発明のカテゴリーが「静電潜像の測定方法」であって、技術思想としては請求項1乃至4にそれぞれ対応する。
【0015】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明にかかる帯電装置、静電潜像の形成装置および静電潜像の測定装置の実施形態について説明する。
図1は、本発明にかかる帯電装置、静電潜像の形成装置および静電潜像測定装置の1実施形態を示す。この帯電装置、静電潜像の形成装置および静電潜像測定装置は、荷電粒子ビームを照射する荷電粒子照射部10と、露光部20と、試料設置部16と、2次電子の検出部18とを有してなる。これらはすべて同一のチャンバ内に配置され、チャンバ内は真空になっている。
ここでいう、荷電粒子とは、電子ビームあるいはイオンビームなど、電界や磁界の影響を受ける粒子を指す。
【0016】
以下、荷電粒子照射部は、電子ビーム照射部からなる実施形態として説明する。
電子ビーム照射部10は電子ビームを発生させるための電子銃11と、電子銃11から発射された電子ビームを集束させるためのコンデンサレンズ12と、電子ビームをON/OFFさせるためのビームブランカ13と、ビームブランカ13を通過した電子ビームを走査させるための走査レンズ14と、走査レンズ14を通過した電子ビームを再び集光させるための対物レンズ15とを有してなる。上記走査レンズ14はいわゆる偏向コイルである。他のそれぞれのレンズ等には、図示しない駆動用電源が接続されている。
なお、イオンビームの場合には、電子銃の代わりに液体金属イオン銃などを用いる。
2次電子検出部18には、シンチレータや光電子増倍管などを用いている。
【0017】
露光部20は、後述のように構成される感光体に関して感度を持つ波長の光源21、コリーメートレンズ22、アパーチャ23、結像レンズ25などを有してなり、試料設置部16に載置された試料30上に、所望のビーム径、ビームプロファイルを生成することが可能となっている。上記光源21としては、半導体レーザー(以下「LD」という)などを用いることができる。また、LD制御手段などにより光源21を制御し、適切な露光時間、露光エネルギーを照射できるようになっている。試料30上に静電潜像からなるラインのパターンを形成するために、露光部20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設けても良い。
【0018】
試料30の実態をなす感光体の構成は、主に図4に示すように、導電性支持体の上に電荷発生層(CGL)、電荷輸送層(CTL)が形成されてなる。表面に電荷が帯電している状態で露光されると、電荷発生層CGLの電荷発生材料(CGM)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、電荷輸送層CTLに、他方は導電性支持体に注入される。電荷輸送層CTLに注入されたキャリアは、電荷輸送層CTL中を、電界によって電荷輸送層CTLの表面にまで移動し、感光体表面の電荷と結合して消滅する。これにより、感光体表面に電荷分布を形成する。すなわち、静電潜像を形成する。
【0019】
次に、図1に示す実施形態の動作とともに試料表面への帯電方法、静電潜像形成方法、静電潜像の測定方法について説明する。
まず、感光体試料30に荷電粒子ビーム照射部10によって電子ビームを照射させる。このときの加速電圧と2次電子放出比δとの関係を図2に示す。加速電圧E1は、これを2次電子放出比δが1となる加速電圧E0よりも高い加速電圧に設定する。これにより、入射電子量が放出電子量より上回るため電子が試料30に蓄積され、チャージアップを起こす。この結果、試料30はマイナスの一様帯電を生じることができる。加速電圧と照射時間を適切に設定することにより、所望の帯電電位を形成することができる。
帯電電位が形成されたら、一旦、電子ビームをOFFにする。
【0020】
ここで、2次電子放出比δは、
2次電子放出比δ=放出電子/入射電子
と表されるが、より厳密にいうと、透過電子と反射電子を考慮する必要があるので、
放出電子=透過電子+反射電子+2次電子
とするとよい。
【0021】
2次電子放出比δは、電子ビームのエネルギー、すなわち加速電圧に依存し、一般的に図2に示すような関係になっている。図2に示すように、δ=1となるような加速電圧E1では帯電が起きず、平衡状態を保っている。加速電圧E1>E0の場合は、δ<1となり、入射電子数に比べて放出電子数が少ないため、負帯電となっている。
【0022】
照射時間に対する帯電電位の関係を、加速電圧ごとに示したのが図7である。図7からわかるように、電子ビーム照射直後は、急激に電荷が蓄積されていくが、時間の経過に従い、試料の負帯電電位の影響で入射電子が減速される。帯電電位Vs(<0)における、電子の試料表面到達時の速度をV、電子の質量、電荷量をそれぞれm、eとすると、V={2e(E1−(−Vs))}1/2と表すことできる。これは、相対的に加速電圧E1が小さくなっていることを意味する。これにより、単位時間あたりの電荷蓄積量が減少し、E1−(−Vs)=E0に相当する帯電電位になると、飽和帯電電位に達し平衡安定する。このため、図7に示すように電子ビーム照射直後は急激に立ち上がり、時間の経過につれ次第に変化が小さくなり飽和することになる。
【0023】
電子ビームの加速電圧E1と飽和帯電電位Vsには、近似的に以下の関係式が成立する。
飽和帯電電位=−{(電子ビームの加速電圧E1)−(δ=1となる電子ビームの加速電圧E0)}・・・・(1)
E0は、試料の特性によって異なってくる場合があるが、以下の手順で求めることができる。
【0024】
図8は、電子ビームを一定時間照射したときの加速電圧と帯電電位の関係を示す。ほぼ直線的に変化していると見なすことができるので、近似直線より
加速電圧E1=0.915kVのときVs=0
であるため、この試料でのE0=0.915kVと求めることができる。
(1)式によれば、上記試料を−800Vに帯電させようとした場合、電子ビームの加速電圧が1.5kV以下では、飽和帯電電位でも−585Vであり、−800Vの帯電電位には達しない。最低でも次の(2)式
|E1−E0|≧|Vs|・・・・(2)
より、1.715kV以上の加速電圧が必要である。
【0025】
加速電圧が大きくなると目標とする帯電電位に到達する時間が短くなるので、制御することが難しくなるだけでなく、試料へのダメージも無視できなくなる。従って、なるべく小さい加速電圧で、所望の帯電電位を形成できる条件が望ましい。すなわち、
|Vs|≦|E1−E0|≦|Vs|+2kV・・・・(3)
が適切である。
【0026】
今回の試料で例えば−800Vに帯電させるために、1.7〜3.7kV程度が適当と考える。そのときの電子ビーム照射時間は、2分以下程度である。短い時間で帯電させるためには、電子ビームの電流密度を大きくすればよい。
【0027】
前述の所望の帯電電位が形成されたら、次に、露光部20の光学系を介して感光体試料30に露光を行う。光学系は、所望のビーム径およ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。LD制御手段により光源21を制御することにより、適切な露光時間で適切な露光エネルギーを照射することができるようになっている。また、例えば、ポリゴンミラーを用いたスキャニング機構を設けることにより、感光体試料30の母線方向に対して、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できる。
【0028】
静電潜像を形成した後、観察モードに変更する。観察モードでは、感光体試料30を電子ビームで走査し、放出される2次電子を、シンチレータ、光電子増倍管などからなる2次電子検出部18で検出し、これを電気信号に変換して電位コントラスト像を観察する。
【0029】
電位コントラスト像から電位に変換するためには、予め電位と信号強度の相関関係を表す変換テーブルを用意しておき、それをもとに、信号強度から電位を算出してもよい。また、電子ビームスキャン領域内に既知となる参照電位を配置し、2次電子信号強度を参照電位と比較することにより、電位分布を算出する方法を用いても良い。
参照電位を配置する方法としては、図5に示すように、絶縁体33上に複数の導電性基板34を配置し、それぞれの導電性基板34に基準となる電位を設定する方法がある。具体的には、基準電圧源の電圧を抵抗で分圧し、導電性基板34ごとに基準となる電位をそれぞれ印加するようになっている。一般的に電位が高い部分よりも低い部分の方が、2次電子の放出量が多くなるので明るくなる。図5では、相対的に電位の低い部分を白、電位の高い部分を黒で表示している。図5において、符号30は試料を、31は静電潜像を、32は電子ビームスキャン領域をそれぞれ示している。試料30の表面を電子ビームでスキャンしながら前記検出器18で2次電子を検出する。そのときの、検出信号強度の変化の様子を図5の下部に示す。
【0030】
検出器18上での信号強度は、設定条件により変化する場合には補正しても良い。また、事前にキャリブレーションしてもよい。
測定終了後は、図1に示す光源17、例えばLEDなど用いて、試料30の面全体に光を照射することにより、試料30の残留電荷を除去することができる。
【0031】
図6に、上記実施形態の制御部の例を示す。図6において、光源21を制御するLD制御部36、走査レンズ14を制御する荷電粒子制御部37、残留電荷除去用の光源17を制御するLED制御部38、試料台16の移動を制御する試料台制御部39を有していて、これらLD制御部36、荷電粒子制御部37、LED制御部38、試料台制御部39は、ホストコンピュータ35によって制御される。また、検出器18の出力は2次電子検出器41で検出され、この検出信号は信号処理部42で処理されて測定結果出力部43から2次電子測定結果が出力されるように構成されている。
【0032】
正帯電にしたい場合には、図2に示すような、2次電子放出比が1以上となる加速電圧で照射させると良い。通常のSEMによる試料観察では、チャージアップの影響を避けるためδ=1の条件下で観察することが一般的で、それ以外の加速電圧を用いないことが知られている。この実施形態では、意図的にチャージアップさせて帯電電位を形成するようになっていることが特徴の一つである。
【0033】
なお、上記方式では、帯電電位形成後に、一旦電子ビームをOFFにすると述べたが、OFFにすることなく、参照電流密度を変えて、チャージアップの起きない観察条件とし、その状態で露光させる方式でも良い。
【0034】
次に、本発明の別の実施形態について図9を参照しながら説明する。この実施形態は、円筒状の感光体試料を、実機に近い条件で測定することを可能にしたもので、感光体試料に静電潜像を形成した後の短い時間内に、静電潜像分布の測定を可能にするとともに、感光体試料を非破壊で測定することを可能にしたものである。
なお、前述の実施形態と同じ構成部分には共通の符号を付してある。
【0035】
図9において、一つの筐体内には、電子ビーム照射部10、円筒状の感光体からなる試料30と、試料30の表面に電荷分布を形成するための静電潜像形成部、2次電子検出器18が配置されている。電子ビーム照射部10は、電子ビームを発生させるための電子銃11と、電子銃11から発射された電子ビームを集束させるためのコンデンサレンズ12と、電子ビームをON/OFFさせるためのビームブランカ13と、ビームブランカ13を通過した電子ビームを走査させるための走査レンズ(偏向コイル)14と、走査レンズ14を通過した電子ビームを再び集束させるための対物レンズ15とを有してなる。それぞれのレンズ等には、図示しない駆動用電源が接続されている。検出器18には、シンチレータや光電子増倍管などを用いている。
【0036】
上記静電潜像形成部は、円筒形状の感光体試料30の周辺に配置された、帯電部45、露光部46、除電部47を有してなる。上記帯電部45は、試料30の表面に電荷を照射して一様に帯電させるもの、露光部46は、一様に帯電した試料30の表面を所定にパターンで露光して電荷分布を形成させるためのもの、除電部47は、電荷を消去するためのものである。感光体30には、感光体中心軸に駆動手段が取り付けられ、駆動手段によって感光体30が回転駆動されるようになっている。駆動手段としては、ステッピングモータ、DCサーボモータなどを用いることができる。帯電部45としては、電子ビーム照射による帯電や、接触帯電、電荷注入帯電などの方式がある。除電部47は、感光体30の表面全体に光を照射するLEDなどで構成することができる。
【0037】
図9に示す実施形態の動作ないしは測定方法は、次のとおりである。
1.感光体30を回転させる。
2.帯電部45において、感光体30表面が所望の電位となるように感光体30を均一に帯電させる。
3.露光部46において、感光体30表面に光を照射して、部分的に電荷を逃がし、静電潜像を形成する。
4.測定部18において、2次電子放出比が1となるように、電子ビーム照射部10の加速電圧を設定する。感光体試料30の表面を電子ビームで走査し、放出される2次電子をシンチレータなどからなる検出器18で検出し、電気信号に変換して電位コントラスト像を観察する。
5.除電部47において、LEDなどから感光体30の表面に光を照射することにより、感光体30上の残留電荷を消す。
このような方法を用いることにより、感光体30の静電潜像を動的に測定することが可能である。
【0038】
また、上記回転駆動機構は、感光体30を1回転駆動させる手段であっても良い。1回転回動可能な駆動手段が取り付けられることにより、感光体30全周にわたって、静電潜像を動的に測定することが可能である。
感光体30の経時的な変化を評価する場合には、感光体30を連続的に回転させ、上記1から5までの動作を繰り返し行い、測定すると良い。
この実施形態によれば、試料としての感光体30は、電子写真装置に用いられている円筒状の感光体と同じであるため、実機に使用する、あるいは、実機に使用した感光体をそのまま、すなわち破壊することなく試料として測定することができる。したがって、年月を経て使用された感光体も、容易に測定することができる。
【0039】
図10は、露光装置の別の例を示す。この露光装置は、前に述べた一般的な走査光学系と同様に構成されている。図10において、円筒状の感光体30に関して感度を持つ波長の、LDなどからなる光源61、コリーメートレンズ62、シリンダレンズ63、アパーチャ、偏向器としてのポリゴンミラー65、走査レンズ66,67などからなる。試料としての感光体30の表面上に所望のビーム径、ビームプロファイルの光束を照射して、静電潜像を生成することが可能となっている。符号64,68はミラーを示す。光源61は、図示されないLD制御手段により制御され、適切な露光時間、露光エネルギーを感光体30に照射できるようになっている。このように、ポリゴンミラー65を用いたスキャニング機構を付けることにより、感光体30の母線方向に対して、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できる。
【0040】
【発明の効果】
請求項1記載の発明によれば、電荷を長時間保持することができず暗減衰が生じる感光体試料を真空のチャンバ内に配置し、この感光体試料に対してチャンバ内に配置された電子ビームによる帯電装置により電子を照射、加速電圧の増加に伴い試料が正帯電から負帯電に切り換わる際の2次電子放出比が1となる電子の加速電圧をE0としたときに、試料を電位Vsに帯電させるために、電子ビームを一定時間照射した際の照射する電子ビームの加速電圧と飽和帯電電位の関係が直線近似できる範囲において、
|E1−E0|≧|Vs|
の式を満たす加速電圧E1で、試料に対して電子を照射することにより、所望の負帯電電位を形成することが可能となる。
また、帯電された試料の面を露光して試料に電荷分布を生成させ静電潜像を形成するための光学系を真空のチャンバ内に有することにより、環境変動の影響を受けにくく、安定した静電潜像を形成することができる。
【0042】
請求項記載の発明によれば、請求項1記載の発明において、試料に対して、|Vs|≦|E1−E0|≦|Vs|+2kVの条件を満たす電子の加速電圧E1で照射することにより、試料を電位Vsに帯電させる手段を有することで、効率よく、試料を所望の電位に帯電させることができる。
【0044】
請求項記載の発明によれば、請求項記載の発明において、試料からの2次電子を検出することにより、感光体試料の電位分布に応じた信号を検出することができる。また、リアルタイム測定が可能となる。
【0045】
請求項記載の発明によれば、請求項1または2記載の発明において、露光光源として半導体レーザーを用いることにより、限られた設置スペース内に効率よく収納することができる。また、露光時間の制御が容易である。
【0046】
請求項記載の発明によれば、請求項1乃至3のいずれかに記載の発明において、試料の残留電荷を除去する手段を有することにより、残留電荷を効率よく除去することができ、繰り返し測定をすることが容易である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明にかかる帯電装置、静電潜像の形成装置および静電潜像の測定装置の実施形態を示す光学配置図である。
【図2】上記実施形態の荷電粒子ビーム照射部における加速電圧と2次電子放出比δとの関係を示すグラフである。
【図3】本発明の測定対象である感光体が用いられる画像形成装置の例を概略的に示す正面図である。
【図4】本発明の測定対象である感光体の構造を拡大して示す断面図である。
【図5】本発明による測定例と電子ビームスキャン領域内に既知となる参照電位を配置した例を示す平面図である。
【図6】上記本発明の実施形態に適用される各部制御系統の例を示すブロック図である。
【図7】感光体試料における照射時間に対する帯電電位の関係を加速電圧ごとに示すグラフである。
【図8】感光体試料に電子ビームを一定時間照射したときの加速電圧と帯電電位の関係を示すグラフである
【図9】本発明にかかる帯電装置、静電潜像の形成装置および静電潜像の測定装置の別の実施形態を示す光学配置図である。
【図10】上記実施形態に用いることができる露光光学系の例を示す正面図である。
【符号の説明】
10 電子ビーム照射部
11 電子銃
12 コンデンサレンズ
13 ビームブランカ
14 走査レンズ
16 試料設置部
18 検出器
20 露光部
30 試料(感光体)
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a charging device, an electrostatic latent image forming device, and an electrostatic latent image measuring device in an electrophotographic process, and is applicable to measurement of a sample surface potential distribution, a sample surface charge distribution, and the like. is there.
[0002]
[Prior art]
In order to obtain an output image in an electrophotographic image forming apparatus such as a copying machine or a laser printer, the following processes are usually performed. An example of an electrophotographic apparatus that obtains an output image by executing each process is shown in FIG. Hereinafter, a description will be given with reference to FIG.
1. Charging: The electrophotographic photosensitive member is uniformly charged.
2. Exposure: The photosensitive member is irradiated with light, and charges are partially released corresponding to the image to form an electrostatic latent image.
3. Development: A visible image is formed on the electrostatic latent image with charged fine particles (hereinafter referred to as “toner”).
4). Transfer: Move the developed and visualized toner image to paper or other transfer material.
5). Fixing: The toner forming the transfer image is fused to fix the image on the transfer material.
6). Cleaning: Cleans residual toner on the photoreceptor.
7. Static elimination: Eliminates residual charge on the photoreceptor.
[0003]
The process factor and process quality in each of the above steps greatly affect the final output image quality. In recent years, in addition to the demand for high image quality, there is a demand for high durability and high stability. Furthermore, there is a growing demand for the realization of environmentally friendly imaging processes such as energy saving, and it is desirable to improve the quality of each process. ing. For the image forming process, the electrostatic latent image on the surface of the photoreceptor accompanying exposure is a factor that directly affects the behavior of the toner particles, and it is necessary to grasp the behavior. For this reason, it is extremely important to evaluate the quality of the electrostatic latent image on the surface of the photoreceptor.
If the electrostatic latent image of the photoreceptor can be measured and fed back to the design, the process quality of each image forming process can be improved. As a result, high image quality, high durability, high stability, and energy saving can be expected.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, it is extremely difficult to measure an electrostatic latent image, and the actual situation is that it cannot be measured at all in actual use.
A well-known method for measuring an electrostatic latent image is to bring a sensor head such as a cantilever close to a sample having a potential distribution, and at that time, an electrostatic attractive force that occurs as an interaction between the electrostatic latent image and the cantilever or the like. Or an induced current is measured and converted into a potential distribution. The electrostatic attraction type is commercially available as SPM (scanning probe microscope), and the induced current type is described in Japanese Patent No. 3009179, Japanese Patent Application No. 11-184188, and the like.
[0005]
However, in order to use these methods, it is necessary to bring the sensor head close to the sample. For example, in order to obtain a spatial resolution of 10 μm, the distance between the sensor and the sample needs to be 10 μm or less. Under these conditions,
・ Absolute distance measurement is required.
• Measurement takes time, and the state of the latent image changes during that time.
・ Discharge and adsorption occur.
・ The sensor itself disturbs the electric field.
Even if it can be used for other purposes, an electrostatic latent image cannot be measured in actual use.
[0006]
Therefore, as a practical measurement method, a method of visualizing and measuring an electrostatic latent image is generally used. In other words, the toner, which is a colored fine powder, is charged, developed by a Coulomb force acting between the charged toner and the electrostatic latent image, and further transferred to a paper or a tape. The quality of the electrostatic latent image is determined. However, in this case, the electrostatic latent image itself is not measured because the development and transfer processes are performed.
[0007]
On the other hand, a method for measuring a potential pattern using an electron beam is known. This has already been put to practical use for LSI failure analysis. This measurement method is a case where the sample is a conductor, and a measurement object is completely different from a dielectric material such as a photoconductor intended by the present invention, and cannot be applied to measurement of a dielectric material such as a photoconductor. . If the object to be measured is a conductor, the potential distribution can be maintained for a long time by passing a constant current through the conductor, and the potential amount is a narrow range of 0 to 5 V at most, so that no charge-up phenomenon occurs. The potential state does not change by irradiation with the electron beam.
[0008]
  As an observation method of electrostatic latent image by electron beam,JPAlthough there are those described in Japanese Patent Laid-Open No. 03-49143, samples are limited to samples that can store and hold LSI chips and electrostatic latent images. That is, a normal photoconductor that causes dark decay cannot be measured.
  Since a normal dielectric can hold a charge semipermanently, even if measurement is performed over time after forming a charge distribution, the measurement result is not affected. However, in the case of a photoconductor, since the resistance value is not infinite, the charge cannot be held for a long time, dark decay occurs, and the surface potential decreases with time. The time that the photoconductor can hold the charge is at most several tens of seconds even in the dark room. Therefore, even if an attempt is made to observe in an electron microscope (SEM) after charging and exposure, the electrostatic latent image disappears at the preparation stage.
[0009]
The present invention has been made to solve the above-described problems of the prior art. In the measurement apparatus, the charged particle beam is irradiated to the sample to generate a charged charge on the sample, and further, the static charge is generated. A charging device, an electrostatic latent image forming device, and an electrostatic device, which have a means for forming an electrostatic latent image and can measure the electrostatic latent image distribution by performing measurement within a short time after the latent image is formed. An object of the present invention is to provide a latent image measuring device.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
  According to the first aspect of the present invention, the charge cannot be held for a long time and dark decay occurs.For electrophotographyElectrons for photoconductor samplesbeamTo generate a charged charge on the sampleElectrificationapparatusWhen,An optical system for exposing the surface of the sample charged by the charging device to generate a charge distribution on the sample and forming an electrostatic latent image, and scanning the sample surface on which the electrostatic latent image is formed with an electron beam Measuring means for measuring the electrostatic latent image on the sample surface, and an installation part for installing the photoconductor sample in the chamber, and with respect to the photoconductor sample in a vacuum state in the chamber In order to generate a charged charge, form an electrostatic ray image, and measure an electrostatic ray image, the charging device, the optical system, and the measuring unit are arranged in a chamber.In order to charge the sample to the potential Vs when the acceleration voltage of the electron whose secondary electron emission ratio becomes 1 when the sample is switched from the positive charge to the negative charge as the acceleration voltage increases is E0.,oneFixed timeShootIn a range where the relationship between the acceleration voltage of the electron beam and the saturated charging potential can be linearly approximated,
  | E1-E0 | ≧ | Vs |
With an acceleration voltage E1 satisfying the following equation:The above photoreceptorIrradiate the sample with electronsRukoAnd features.
[0011]
  Claim 2In the invention described in claim 1, the invention described in claim 1,
  | Vs | ≦ | E1-E0 | ≦ | Vs | +2 kV
It is characterized by having means for charging the sample to the potential Vs by irradiating with the electron acceleration voltage E1 satisfying the above condition.
[0014]
  Claim2The described invention is claimed.1In the described invention, secondary electrons from a sample are detected.
  Claim3The described invention is claimed.1 or 2In the described invention, a semiconductor laser is used as an exposure light source.
  Claim4The described invention is claimed.1 to 3The invention described in the above is characterized in that it has a charge removing means for removing the electrostatic latent image formed by the optical system after the measurement by the measuring means.
  The inventions according to claims 5 to 8 correspond to claims 1 to 4 respectively as a technical idea, wherein the category of the invention is “electrostatic latent image measuring method”.
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of a charging device, an electrostatic latent image forming device, and an electrostatic latent image measuring device according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 shows an embodiment of a charging device, an electrostatic latent image forming device, and an electrostatic latent image measuring device according to the present invention. The charging device, the electrostatic latent image forming device, and the electrostatic latent image measuring device include a charged particle irradiation unit 10 that irradiates a charged particle beam, an exposure unit 20, a sample setting unit 16, and a secondary electron detection unit. 18. These are all placed in the same chamber, and the inside of the chamber is evacuated.
Here, the charged particles refer to particles that are affected by an electric field or a magnetic field, such as an electron beam or an ion beam.
[0016]
Hereinafter, the charged particle irradiation unit will be described as an embodiment including an electron beam irradiation unit.
The electron beam irradiation unit 10 includes an electron gun 11 for generating an electron beam, a condenser lens 12 for focusing the electron beam emitted from the electron gun 11, and a beam blanker 13 for turning on / off the electron beam. The scanning lens 14 for scanning the electron beam that has passed through the beam blanker 13 and the objective lens 15 for condensing the electron beam that has passed through the scanning lens 14 are provided. The scanning lens 14 is a so-called deflection coil. A driving power source (not shown) is connected to each of the other lenses.
In the case of an ion beam, a liquid metal ion gun or the like is used instead of an electron gun.
The secondary electron detector 18 uses a scintillator, a photomultiplier tube, or the like.
[0017]
The exposure unit 20 includes a light source 21 of a wavelength having sensitivity with respect to a photoconductor configured as described below, a collimate lens 22, an aperture 23, an imaging lens 25, and the like, and is placed on the sample setting unit 16. A desired beam diameter and beam profile can be generated on the sample 30. As the light source 21, a semiconductor laser (hereinafter referred to as “LD”) or the like can be used. Further, the light source 21 is controlled by LD control means or the like so that an appropriate exposure time and exposure energy can be irradiated. In order to form a line pattern composed of an electrostatic latent image on the sample 30, a scanning mechanism using a galvano mirror or a polygon mirror may be provided in the optical system of the exposure unit 20.
[0018]
As shown in FIG. 4, the structure of the photoconductor that is the actual condition of the sample 30 is formed by forming a charge generation layer (CGL) and a charge transport layer (CTL) on a conductive support. When the surface is exposed in a charged state, light is absorbed by the charge generation material (CGM) of the charge generation layer CGL, and positive and negative charge carriers are generated. One of the carriers is injected into the charge transport layer CTL and the other into the conductive support by an electric field. The carriers injected into the charge transport layer CTL move in the charge transport layer CTL to the surface of the charge transport layer CTL by an electric field, and are combined with charges on the surface of the photoreceptor to disappear. Thereby, a charge distribution is formed on the surface of the photoreceptor. That is, an electrostatic latent image is formed.
[0019]
Next, a method for charging a sample surface, a method for forming an electrostatic latent image, and a method for measuring an electrostatic latent image will be described together with the operation of the embodiment shown in FIG.
First, the charged particle beam irradiation unit 10 irradiates the photoconductor sample 30 with an electron beam. The relationship between the acceleration voltage and the secondary electron emission ratio δ at this time is shown in FIG. The acceleration voltage E1 is set to an acceleration voltage higher than the acceleration voltage E0 at which the secondary electron emission ratio δ is 1. Thereby, since the amount of incident electrons exceeds the amount of emitted electrons, electrons are accumulated in the sample 30 and charge up occurs. As a result, the sample 30 can be negatively charged uniformly. A desired charging potential can be formed by appropriately setting the acceleration voltage and the irradiation time.
Once the charged potential is formed, the electron beam is once turned off.
[0020]
Here, the secondary electron emission ratio δ is
Secondary electron emission ratio δ = emitted electron / incident electron
However, more strictly speaking, it is necessary to consider transmission electrons and reflection electrons,
Emission electron = transmission electron + reflection electron + secondary electron
It is good to do.
[0021]
The secondary electron emission ratio δ depends on the energy of the electron beam, that is, the acceleration voltage, and generally has a relationship as shown in FIG. As shown in FIG. 2, at the acceleration voltage E1 at which δ = 1, charging does not occur and the equilibrium state is maintained. In the case of the acceleration voltage E1> E0, δ <1, and the number of emitted electrons is smaller than the number of incident electrons, so that the charge is negative.
[0022]
FIG. 7 shows the relationship of the charging potential to the irradiation time for each acceleration voltage. As can be seen from FIG. 7, immediately after the electron beam irradiation, charges are rapidly accumulated, but incident electrons are decelerated due to the influence of the negatively charged potential of the sample as time elapses. V = {2e (E1-(− Vs))} where V is the velocity of electrons reaching the sample surface at the charging potential Vs (<0), m is the mass of the electrons, and m is the charge amount.1/2Can be expressed as This means that the acceleration voltage E1 is relatively small. As a result, the charge accumulation amount per unit time decreases, and when the charging potential corresponding to E1 − (− Vs) = E0 is reached, the saturation charging potential is reached and the equilibrium is stabilized. For this reason, as shown in FIG. 7, immediately after electron beam irradiation, it rises rapidly, and as time passes, the change gradually decreases and becomes saturated.
[0023]
The following relational expression is approximately established between the acceleration voltage E1 of the electron beam and the saturated charging potential Vs.
Saturation charging potential = − {(acceleration voltage E1 of electron beam) − (acceleration voltage E0 of electron beam at which δ = 1)} (1)
Although E0 may vary depending on the characteristics of the sample, it can be obtained by the following procedure.
[0024]
FIG. 8 shows the relationship between the acceleration voltage and the charging potential when the electron beam is irradiated for a certain time. Since it can be regarded as changing almost linearly,
When acceleration voltage E1 = 0.915 kV, Vs = 0
Therefore, E0 = 0.915 kV in this sample can be obtained.
According to the equation (1), when the sample is charged to −800 V, the saturation charging potential is −585 V when the acceleration voltage of the electron beam is 1.5 kV or less, and the charging potential reaches −800 V. do not do. At least the following formula (2)
| E1-E0 | ≧ | Vs | (2)
Therefore, an acceleration voltage of 1.715 kV or more is necessary.
[0025]
When the acceleration voltage is increased, the time to reach the target charged potential is shortened, so that it becomes difficult to control and damage to the sample cannot be ignored. Accordingly, it is desirable to have a condition that can form a desired charging potential with as small an acceleration voltage as possible. That is,
| Vs | ≦ | E1-E0 | ≦ | Vs | +2 kV (3)
Is appropriate.
[0026]
For example, in order to charge the sample to −800 V, for example, about 1.7 to 3.7 kV is considered appropriate. The electron beam irradiation time at that time is about 2 minutes or less. In order to charge in a short time, the current density of the electron beam may be increased.
[0027]
After the desired charging potential is formed, the photosensitive member sample 30 is exposed through the optical system of the exposure unit 20. The optical system is adjusted to form a desired beam diameter and beam profile. By controlling the light source 21 by the LD control means, it is possible to irradiate with appropriate exposure energy with an appropriate exposure time. Further, for example, by providing a scanning mechanism using a polygon mirror, an arbitrary latent image pattern including a line pattern can be formed in the generatrix direction of the photoconductor sample 30.
[0028]
After forming the electrostatic latent image, the mode is changed to the observation mode. In the observation mode, the photoconductor sample 30 is scanned with an electron beam, and the emitted secondary electrons are detected by the secondary electron detector 18 including a scintillator, a photomultiplier tube, etc., and converted into an electrical signal. Observe the potential contrast image.
[0029]
In order to convert a potential contrast image into a potential, a conversion table representing the correlation between the potential and the signal intensity may be prepared in advance, and the potential may be calculated from the signal intensity based on the conversion table. Further, a method of calculating a potential distribution by arranging a known reference potential in the electron beam scan region and comparing the secondary electron signal intensity with the reference potential may be used.
As a method of arranging the reference potential, as shown in FIG. 5, there is a method of arranging a plurality of conductive substrates 34 on an insulator 33 and setting a reference potential to each of the conductive substrates 34. Specifically, the voltage of the reference voltage source is divided by a resistor, and a reference potential is applied to each conductive substrate 34. In general, a portion having a lower potential than a portion having a high potential becomes brighter because the amount of secondary electrons emitted increases. In FIG. 5, a portion having a relatively low potential is displayed in white, and a portion having a high potential is displayed in black. In FIG. 5, reference numeral 30 denotes a sample, 31 denotes an electrostatic latent image, and 32 denotes an electron beam scan area. Secondary electrons are detected by the detector 18 while scanning the surface of the sample 30 with an electron beam. The state of change in the detection signal intensity at that time is shown in the lower part of FIG.
[0030]
The signal intensity on the detector 18 may be corrected when it changes depending on the setting conditions. Further, calibration may be performed in advance.
After the measurement is completed, the residual charge of the sample 30 can be removed by irradiating the entire surface of the sample 30 with light using the light source 17 shown in FIG.
[0031]
FIG. 6 shows an example of the control unit of the above embodiment. In FIG. 6, an LD control unit 36 that controls the light source 21, a charged particle control unit 37 that controls the scanning lens 14, an LED control unit 38 that controls the light source 17 for residual charge removal, and a sample that controls the movement of the sample stage 16. A table control unit 39 is provided, and the LD control unit 36, charged particle control unit 37, LED control unit 38, and sample table control unit 39 are controlled by the host computer 35. Further, the output of the detector 18 is detected by the secondary electron detector 41, and this detection signal is processed by the signal processing unit 42 so that the measurement result output unit 43 outputs the secondary electron measurement result. Yes.
[0032]
When positive charging is desired, irradiation with an accelerating voltage with a secondary electron emission ratio of 1 or more as shown in FIG. In general sample observation by SEM, it is known that observation is performed under the condition of δ = 1 in order to avoid the influence of charge-up, and other acceleration voltages are not used. One of the features of this embodiment is that the charged potential is formed by intentionally charging up.
[0033]
In the above method, it has been described that the electron beam is once turned off after the charged potential is formed. However, the reference current density is changed without turning it off, and the observation conditions are set so that charge-up does not occur, and exposure is performed in that state. But it ’s okay.
[0034]
Next, another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In this embodiment, a cylindrical photoconductor sample can be measured under conditions close to those of an actual machine. An electrostatic latent image is formed within a short time after an electrostatic latent image is formed on the photoconductor sample. This makes it possible to measure the distribution and to measure the photoreceptor sample in a non-destructive manner.
In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same component as the above-mentioned embodiment.
[0035]
In FIG. 9, an electron beam irradiation unit 10, a sample 30 made of a cylindrical photoconductor, an electrostatic latent image forming unit for forming a charge distribution on the surface of the sample 30, and secondary electrons are included in one housing. A detector 18 is arranged. The electron beam irradiation unit 10 includes an electron gun 11 for generating an electron beam, a condenser lens 12 for focusing the electron beam emitted from the electron gun 11, and a beam blanker 13 for turning the electron beam on / off. And a scanning lens (deflection coil) 14 for scanning the electron beam that has passed through the beam blanker 13 and an objective lens 15 for refocusing the electron beam that has passed through the scanning lens 14. A driving power source (not shown) is connected to each lens. The detector 18 is a scintillator, a photomultiplier tube, or the like.
[0036]
The electrostatic latent image forming unit includes a charging unit 45, an exposure unit 46, and a charge removal unit 47 disposed around the cylindrical photoconductor sample 30. The charging unit 45 irradiates the surface of the sample 30 with an electric charge to uniformly charge, and the exposure unit 46 exposes the uniformly charged surface of the sample 30 with a predetermined pattern to form a charge distribution. The charge eliminating portion 47 is for erasing charges. The photosensitive member 30 is provided with a driving unit attached to the central axis of the photosensitive member, and the photosensitive member 30 is rotationally driven by the driving unit. As the driving means, a stepping motor, a DC servo motor, or the like can be used. Examples of the charging unit 45 include charging by electron beam irradiation, contact charging, and charge injection charging. The neutralization unit 47 can be configured by an LED or the like that irradiates light on the entire surface of the photoreceptor 30.
[0037]
The operation or measuring method of the embodiment shown in FIG. 9 is as follows.
1. The photoreceptor 30 is rotated.
2. In the charging unit 45, the photosensitive member 30 is uniformly charged so that the surface of the photosensitive member 30 has a desired potential.
3. In the exposure unit 46, the surface of the photoconductor 30 is irradiated with light to partially release the charges and form an electrostatic latent image.
4). In the measurement unit 18, the acceleration voltage of the electron beam irradiation unit 10 is set so that the secondary electron emission ratio is 1. The surface of the photoconductor sample 30 is scanned with an electron beam, and the emitted secondary electrons are detected by a detector 18 such as a scintillator and converted into an electric signal to observe a potential contrast image.
5). In the static eliminating unit 47, the residual charge on the photoconductor 30 is erased by irradiating light onto the surface of the photoconductor 30 from an LED or the like.
By using such a method, it is possible to dynamically measure the electrostatic latent image on the photoreceptor 30.
[0038]
The rotation driving mechanism may be a means for driving the photosensitive member 30 once. By attaching driving means capable of rotating once, it is possible to dynamically measure the electrostatic latent image over the entire circumference of the photoreceptor 30.
When evaluating the change of the photoconductor 30 over time, the photoconductor 30 may be continuously rotated, and the above operations 1 to 5 may be repeated and measured.
According to this embodiment, since the photoconductor 30 as a sample is the same as the cylindrical photoconductor used in the electrophotographic apparatus, the photoconductor used in the actual machine or the photoconductor used in the actual machine is used as it is. That is, it can be measured as a sample without destruction. Therefore, a photoconductor used over the years can also be easily measured.
[0039]
FIG. 10 shows another example of the exposure apparatus. This exposure apparatus is configured in the same manner as the general scanning optical system described above. In FIG. 10, from a light source 61 composed of an LD or the like having a sensitivity with respect to the cylindrical photosensitive member 30, a collimate lens 62, a cylinder lens 63, an aperture, a polygon mirror 65 as a deflector, scanning lenses 66 and 67, and the like. Become. An electrostatic latent image can be generated by irradiating the surface of the photoreceptor 30 as a sample with a light beam having a desired beam diameter and beam profile. Reference numerals 64 and 68 denote mirrors. The light source 61 is controlled by LD control means (not shown) so that the photoconductor 30 can be irradiated with an appropriate exposure time and exposure energy. In this manner, by adding a scanning mechanism using the polygon mirror 65, an arbitrary latent image pattern including a line pattern can be formed with respect to the generatrix direction of the photoreceptor 30.
[0040]
【The invention's effect】
  According to the first aspect of the present invention, there is provided a photosensitive member sample in which the charge cannot be held for a long time and dark decay occurs.Place this photoconductor sample in a vacuum chamberAgainstBy an electron beam charging device placed in the chamberElectron irradiationShiIn order to charge the sample to the electric potential Vs when the acceleration voltage of the electron whose secondary electron emission ratio becomes 1 when the sample is switched from the positive charge to the negative charge as the acceleration voltage increases is E0, In a range where the relationship between the acceleration voltage of the electron beam irradiated when the beam is irradiated for a certain period of time and the relationship between the saturated charging potential can be linearly approximated
  | E1-E0 | ≧ | Vs |
The sample is irradiated with electrons at an acceleration voltage E1 satisfying the equationRukoThus, a desired negative charging potential can be formed.
  In addition, by having an optical system in the vacuum chamber that exposes the surface of the charged sample to form a charge distribution on the sample and forms an electrostatic latent image, it is less susceptible to environmental fluctuations and is stable. An electrostatic latent image can be formed.
[0042]
  Claim2According to the invention described in claim 1, in the invention according to claim 1, the sample is irradiated with the acceleration voltage E1 of electrons satisfying the condition of | Vs | ≦ | E1−E0 | ≦ | Vs | +2 kV. By having a means for charging to a potential Vs, the sample can be efficiently charged to a desired potential.
[0044]
  Claim2According to the described invention, the claims1In the described invention, a signal corresponding to the potential distribution of the photoreceptor sample can be detected by detecting secondary electrons from the sample. In addition, real-time measurement is possible.
[0045]
  Claim3According to the described invention, the claims1 or 2In the described invention, by using a semiconductor laser as an exposure light source, it can be efficiently stored in a limited installation space. Also, the exposure time can be easily controlled.
[0046]
  Claim4According to the described invention, the claims1 to 3In the described invention, by having a means for removing the residual charge of the sample, the residual charge can be efficiently removed, and repeated measurement is easy.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an optical layout diagram showing an embodiment of a charging device, an electrostatic latent image forming device, and an electrostatic latent image measuring device according to the present invention.
FIG. 2 is a graph showing a relationship between an acceleration voltage and a secondary electron emission ratio δ in the charged particle beam irradiation unit of the embodiment.
FIG. 3 is a front view schematically showing an example of an image forming apparatus using a photoconductor as a measurement object of the present invention.
FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view showing the structure of a photoconductor that is a measurement target of the present invention.
FIG. 5 is a plan view showing a measurement example according to the present invention and an example in which a known reference potential is arranged in an electron beam scan region.
FIG. 6 is a block diagram showing an example of each part control system applied to the embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a graph showing the relationship of the charging potential with respect to the irradiation time in the photosensitive member sample for each acceleration voltage.
FIG. 8 is a graph showing a relationship between an acceleration voltage and a charging potential when a photoconductor sample is irradiated with an electron beam for a certain period of time.
FIG. 9 is an optical layout diagram showing another embodiment of the charging device, the electrostatic latent image forming device, and the electrostatic latent image measuring device according to the present invention.
FIG. 10 is a front view showing an example of an exposure optical system that can be used in the embodiment.
[Explanation of symbols]
10 Electron beam irradiation unit
11 Electron gun
12 condenser lens
13 Beam Blanker
14 Scanning lens
16 Sample installation part
18 Detector
20 exposure area
30 samples (photoconductor)

Claims (8)

電荷を長時間保持することができず暗減衰が生じる電子写真用感光体試料に対して電子ビームを照射することで、試料上に帯電電荷を生成させる帯電装置
帯電装置で帯電された上記試料の面を露光して試料に電荷分布を生成させ静電潜像を形成するための光学系と、
静電潜像が形成された上記試料面を電子ビームで走査することによって試料面の静電潜像を測定する測定手段と、
上記感光体試料をチャンバ内に設置するための設置部と、を備え、
チャンバ内を真空とした状態で上記感光体試料に対して帯電電荷の生成、静電潜像の形成、静電潜像の測定を行うために、上記帯電装置、光学系、測定手段はチャンバ内に配置され、
上記帯電装置は、加速電圧の増加に伴い試料が正帯電から負帯電に切り換わる際の2次電子放出比が1となる電子の加速電圧をE0としたとき、試料を電位Vsに帯電させるために、一定時間照射する電子ビームの加速電圧と飽和帯電電位の関係が直線近似できる範囲において、
|E1−E0|≧|Vs|
の式を満たす加速電圧E1で、上記感光体試料に対して電子を照射することを特徴とする静電潜像の測定装置。
By irradiating an electron beam to an electrophotographic photoreceptor sample is dark decay can not occur to hold a long time charges, a charging device for generating a charge on the specimen,
An optical system for exposing the surface of the sample charged by the charging device to generate a charge distribution on the sample and forming an electrostatic latent image;
Measuring means for measuring the electrostatic latent image on the sample surface by scanning the sample surface on which the electrostatic latent image is formed with an electron beam;
An installation unit for installing the photoconductor sample in the chamber;
The charging device, the optical system, and the measuring means are disposed in the chamber in order to generate a charged charge, form an electrostatic latent image, and measure an electrostatic latent image on the photoconductor sample in a vacuum state in the chamber. Placed in
The charging device charges the sample to the potential Vs when the acceleration voltage of the electrons with which the secondary electron emission ratio becomes 1 when the sample is switched from the positive charge to the negative charge as the acceleration voltage increases is E0. to the extent that the relationship can be linearly approximated acceleration voltage and the charge acceptance of the electron beam that shines one scheduled HazamaTeru,
| E1-E0 | ≧ | Vs |
At an acceleration voltage E1 which satisfies the equation, the measurement apparatus of an electrostatic latent image, wherein the benzalkonium be irradiated electrons to the photoreceptor sample.
請求項1記載の帯電装置を有する静電潜像の測定装置であって、測定手段は、試料からの2次電子を検出することを特徴とする静電潜像の測定装置。A measuring apparatus of an electrostatic latent image having a charging device according to claim 1, wherein the measuring means, the measuring apparatus of the electrostatic latent image and detecting secondary electrons from the sample. 露光光源は、半導体レーザーであることを特徴とする請求項1または2記載の静電潜像の測定装置。 3. The apparatus for measuring an electrostatic latent image according to claim 1 , wherein the exposure light source is a semiconductor laser . 前記測定手段で測定した後に、前記光学系で形成した静電潜像を除去する電荷除去手段を有することを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の静電潜像の測定装置。 Wherein after measuring with measuring means, the measuring apparatus of the electrostatic latent image according to any one of claims 1 to 3, characterized in that a charge removing means for removing an electrostatic latent image formed by the optical system. 電荷を長時間保持することができず暗減衰が生じる感光体試料を真空のチャンバ内に配置し、A photoconductor sample that cannot hold charge for a long time and causes dark decay is placed in a vacuum chamber,
上記真空のチャンバ内で上記感光体試料に対して電子ビームを照射することで、上記試料上に帯電電荷を生成させ、By irradiating the photoreceptor sample with an electron beam in the vacuum chamber, a charged charge is generated on the sample,
帯電された上記試料の面を露光して試料に電荷分布を生成させ静電潜像を形成し、The surface of the charged sample is exposed to generate a charge distribution on the sample to form an electrostatic latent image,
上記真空のチャンバ内で上記試料面を電子ビーム走査することによって試料面の静電潜像を測定する静電潜像の測定方法であって、An electrostatic latent image measurement method for measuring an electrostatic latent image on a sample surface by scanning the sample surface with an electron beam in the vacuum chamber,
上記帯電装置は、加速電圧の増加に伴い上記試料が正帯電から負帯電に切り換わる際の2次電子放出比が1となる電子の加速電圧をE0としたとき、試料を電位Vsに帯電させるために、一定時間照射する電子ビームの加速電圧と飽和帯電電位の関係が直線近似できる範囲において、The charging device charges the sample to the electric potential Vs when the acceleration voltage of the electrons at which the secondary electron emission ratio becomes 1 when the sample is switched from the positive charge to the negative charge as the acceleration voltage increases is E0. Therefore, in a range where the relationship between the acceleration voltage of the electron beam irradiated for a certain time and the saturated charging potential can be linearly approximated,
|E1−E0|≧|Vs|| E1-E0 | ≧ | Vs |
の式を満たす加速電圧E1で、試料に対して電子を照射することを特徴とする静電潜像の測定方法。A method for measuring an electrostatic latent image, comprising irradiating a sample with electrons at an acceleration voltage E1 satisfying the formula:
請求項5記載の帯電装置を有する静電潜像の測定方法であって、測定手段は、試料からの2次電子を検出することを特徴とする静電潜像の測定方法。6. A method for measuring an electrostatic latent image comprising the charging device according to claim 5, wherein the measuring means detects secondary electrons from the sample. 露光光源は、半導体レーザーであることを特徴とする請求項6または7記載の静電潜像の測定方法。8. The method for measuring an electrostatic latent image according to claim 6, wherein the exposure light source is a semiconductor laser. 前記測定手段で測定した後に、前記光学系で形成した静電潜像を除去する電荷除去手段を有することを特徴とする請求項6または7記載の静電潜像の測定方法。8. The method for measuring an electrostatic latent image according to claim 6, further comprising charge removing means for removing the electrostatic latent image formed by the optical system after measurement by the measuring means.
JP2002109282A 2002-04-11 2002-04-11 Electrostatic latent image measuring apparatus and electrostatic latent image measuring method Expired - Lifetime JP4344909B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2002109282A JP4344909B2 (en) 2002-04-11 2002-04-11 Electrostatic latent image measuring apparatus and electrostatic latent image measuring method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2002109282A JP4344909B2 (en) 2002-04-11 2002-04-11 Electrostatic latent image measuring apparatus and electrostatic latent image measuring method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2003305881A JP2003305881A (en) 2003-10-28
JP4344909B2 true JP4344909B2 (en) 2009-10-14

Family

ID=29392790

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2002109282A Expired - Lifetime JP4344909B2 (en) 2002-04-11 2002-04-11 Electrostatic latent image measuring apparatus and electrostatic latent image measuring method

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4344909B2 (en)

Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4559063B2 (en) * 2003-12-04 2010-10-06 株式会社リコー Method for measuring surface potential distribution and apparatus for measuring surface potential distribution
JP4608272B2 (en) * 2004-09-17 2011-01-12 株式会社リコー Insulation resistance measuring method and apparatus, and latent image carrier evaluation method
US7239148B2 (en) 2003-12-04 2007-07-03 Ricoh Company, Ltd. Method and device for measuring surface potential distribution
JP4963366B2 (en) * 2006-03-10 2012-06-27 株式会社リコー Vacuum chamber apparatus, electrostatic latent image forming apparatus, and electrostatic latent image measuring apparatus
US7612570B2 (en) 2006-08-30 2009-11-03 Ricoh Company, Limited Surface-potential distribution measuring apparatus, image carrier, and image forming apparatus
JP5069516B2 (en) * 2007-08-10 2012-11-07 株式会社リコー Electrostatic latent image evaluation method and electrostatic latent image evaluation apparatus
JP5072081B2 (en) * 2007-09-05 2012-11-14 株式会社リコー Photoconductor electrostatic latent image measuring device, image forming apparatus, and photoconductor electrostatic latent image measuring method
US8143603B2 (en) 2008-02-28 2012-03-27 Ricoh Company, Ltd. Electrostatic latent image measuring device
JP4931846B2 (en) * 2008-03-18 2012-05-16 株式会社リコー Electrostatic latent image evaluation method and electrostatic latent image evaluation apparatus
JP5262322B2 (en) 2008-06-10 2013-08-14 株式会社リコー Electrostatic latent image evaluation apparatus, electrostatic latent image evaluation method, electrophotographic photosensitive member, and image forming apparatus
JP5369571B2 (en) * 2008-09-17 2013-12-18 株式会社リコー Electrostatic latent image evaluation method and electrostatic latent image evaluation apparatus
JP5454099B2 (en) * 2009-11-20 2014-03-26 株式会社リコー Evaluation method of electrostatic latent image
JP5742101B2 (en) * 2010-03-11 2015-07-01 株式会社リコー Method and apparatus for measuring electrostatic latent image
JP5884523B2 (en) 2012-02-02 2016-03-15 株式会社リコー Method for measuring total latent image charge, measuring device for total latent image charge, image forming method and image forming apparatus
JP5673866B2 (en) * 2014-01-08 2015-02-18 株式会社リコー Evaluation method of electrostatic latent image

Also Published As

Publication number Publication date
JP2003305881A (en) 2003-10-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7400839B2 (en) Method and device for measuring surface potential distribution, method and device for measuring insulation resistance, electrostatic latent image measurement device, and charging device
JP4344909B2 (en) Electrostatic latent image measuring apparatus and electrostatic latent image measuring method
JP5262322B2 (en) Electrostatic latent image evaluation apparatus, electrostatic latent image evaluation method, electrophotographic photosensitive member, and image forming apparatus
JP2003295696A (en) Electrostatic latent image forming method and apparatus, electrostatic latent image measuring method and measuring apparatus
JP4559063B2 (en) Method for measuring surface potential distribution and apparatus for measuring surface potential distribution
JP2004251800A (en) Method and apparatus for measuring surface charge distribution
JP5176328B2 (en) Electrostatic characteristic measuring method and electrostatic characteristic measuring apparatus
JP4438439B2 (en) Surface charge distribution measuring method and apparatus, and photoreceptor electrostatic latent image distribution measuring method and apparatus
US8507857B2 (en) Charged particle beam inspection apparatus and inspection method using charged particle beam
JP2004233261A (en) Electrostatic latent image observation method and apparatus
JP4478491B2 (en) Charging device, electrostatic latent image forming device, image forming device, electrostatic latent image measuring device, charging method, electrostatic latent image forming method, image forming method, and electrostatic latent image measuring method
JP2008076100A (en) Method for measuring surface charge distribution or surface potential distribution, measuring apparatus, and image forming apparatus
JP5091081B2 (en) Method and apparatus for measuring surface charge distribution
JP4443459B2 (en) Vacuum chamber apparatus, electrostatic latent image forming apparatus, and electrostatic latent image measuring apparatus
JP4404724B2 (en) Electrostatic latent image measuring apparatus and method and apparatus for evaluating latent image carrier
JP5374816B2 (en) Electrostatic latent image measuring device, latent image carrier, and image forming apparatus
JP2008275608A (en) Electrostatic latent image measuring apparatus and electrostatic latent image measuring method
JP2008096971A (en) Vacuum chamber apparatus, electrostatic latent image forming apparatus, electrostatic latent image measuring apparatus, and image forming apparatus
JP2005085518A (en) Sample transfer method, sample transfer device, electrostatic latent image measuring device
JP5369369B2 (en) Surface potential distribution measuring method, surface potential measuring device, photoconductor electrostatic latent image measuring device, latent image carrier, and image forming apparatus
Suhara Measurement of Electrostatic Latent Image on Photoconductors by Use of Electron Beam Probe
JP2006172790A (en) Method and apparatus for measuring surface charge distribution or surface potential distribution
JP5089067B2 (en) Sample mounting device and electrostatic latent image measuring device
JP5089865B2 (en) Surface potential distribution measuring method and surface potential distribution measuring apparatus
JP4963366B2 (en) Vacuum chamber apparatus, electrostatic latent image forming apparatus, and electrostatic latent image measuring apparatus

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20041105

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20070522

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20070720

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20071023

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20071220

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20081008

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20081204

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20090630

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20090630

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Ref document number: 4344909

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120724

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120724

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130724

Year of fee payment: 4

EXPY Cancellation because of completion of term