(57)【要約】【課題】同じ感光体の同じ場所で帯電像と帯電特性とを測定するものであり、感光体の任意の位置で、帯電像（電荷リーク）と帯電特性とを計測し、その相関を求める感光体の評価方法を提供する。【解決手段】荷電粒子の加速電圧の変化に応じた帯電像における特徴量の変化及び帯電特性の変化から、特徴量の変化及び帯電特性の相関関係を評価するために、サンプルホルダ２０内に保持された感光体サンプルの観察領域内に、可変の加速電圧で荷電粒子を照射する電子銃３１によって感光体サンプル上に形成された帯電像を検出し、感光体サンプルの帯電特性を計測する際に、荷電粒子の照射位置が一致するように、サンプルホルダ２０内に突き当て部を設け、感光体サンプルの挿入方向の位置を規制した状態で、サンプルホルダ２０を装置内で位置調整が可能な試料ステージ３６上に載置するように構成した。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
感光体の特性を評価する感光体評価装置において、
サンプルホルダ内に保持された感光体サンプルの観察領域内に、可変の加速電圧で荷電粒子を照射する荷電粒子発生手段と、
前記感光体サンプル上に形成される帯電像を検出する帯電像検出手段と、
前記感光体サンプルの帯電特性を計測する帯電特性計測手段と、
前記荷電粒子の加速電圧の変化に応じた、前記帯電像における特徴量の変化及び前記帯電特性の変化から前記特徴量の変化及び前記帯電特性の相関関係を評価する評価手段と、を備え、
前記帯電像検出手段と、前記帯電特性計測手段よる計測時に、前記荷電粒子の照射位置が一致するように、前記サンプルホルダ内に突き当て部を設け、前記感光体サンプルの挿入方向の位置を規制した状態で、前記サンプルホルダを当該感光体評価装置内で位置調整が可能な試料ステージ上に載置するように構成したことを特徴とする感光体評価装置。
【請求項２】
請求項１に記載の感光体評価装置において、
前記評価手段は、前記感光体サンプルの帯電特性と前記特徴量の変化から近似関数を求めることを特徴とする感光体評価装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の感光体評価装置において、
前記帯電像の特徴量は、前記観察領域と、電荷リークの面積比であることを特徴とする感光体評価装置。
【請求項４】
請求項１乃至３の何れか一項に記載の感光体評価装置において、
前記感光体サンプルの帯電特性は、帯電電位であることを特徴とする感光体評価装置。
【請求項５】
請求項１乃至３の何れか一項に記載の感光体評価装置において、
前記感光体サンプルの帯電特性は、電界強度であることを特徴とする感光体評価装置。
【請求項６】
感光体の特性を評価する感光体評価方法において、
感光体サンプルの観察領域内に、荷電粒子発生手段により可変の加速電圧で荷電粒子を照射して、前記感光体サンプル上に形成される帯電像を検出し、前記感光体サンプルの帯電特性を計測し、前記荷電粒子の加速電圧の変化に応じた、前記帯電像における特徴量の変化及び前記帯電特性の変化から前記特徴量の変化及び前記帯電特性の相関関係を評価する際に、
前記帯電像検出手段と、前記帯電特性計測手段よる計測時に、前記荷電粒子の照射位置が一致するように、前記サンプルホルダ内に突き当て部を設け、前記感光体サンプルの挿入方向の位置を規制した状態で、前記サンプルホルダを当該感光体評価装置内で位置調整が可能な試料ステージ上に載置することを特徴とする感光体評価方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真に用いられる感光体の評価方法及び評価装置に関し、特に帯電像の観察及び帯電特性の計測に関する。
【背景技術】
【０００２】
感光体は帯電させた後、ＬＤ（Laser Diode）を光源に用いた光走査光学系、或いはＬＥＤ（Light Emitting Diode）配列などにより光を照射して、静電潜像を形成する。これにより電荷分布が生じ、トナーの付着の有無が決まる。しかし、感光体の仕様、或いは欠陥により、光を照射しなくても、電荷分布が生じることがある。これは感光体が層構成をしており、帯電した際に、電荷が自然にリークしてしまうことによる。これを電荷リークと呼ぶことにする。観察すると電荷リークも静電潜像と同様の見え方をする。しかし、静電潜像が暗減衰により時間とともに消失していくのに対して、電荷リークは時間が経っても消失しない。電荷リークの空間的大きさは、光照射により形成した静電潜像よりも小さい場合が多い（６００ｄｐｉで約４２μｍ以下）。しかし、電荷リークといえども、電荷分布は生じており、ここにトナーが付着することがある。これは、出力画像（紙にトナーを付着させ、文字、画像を形成の意）において、本来トナーの付着しない白地部分にトナーが付着することになり、地汚れ等と呼ばれ、劣化画像の例である。
帯電リークは、層構成の感光体の耐絶縁性と関係している。絶縁性が高ければ電荷リークは発生し難くい。
【０００３】
従って、感光体の帯電像において、このような電荷リークを評価することは、感光体の品質管理、画像の高品位化において重要である。
感光体の帯電像、静電潜像の観察、計測方法に関しては、例えば特許文献１に開示されている。所望の加速電圧で電子などの荷電粒子を感光体に照射して帯電させ、次に、加速電圧は同じで電流値の小さい荷電粒子で、感光体の帯電像を観察するものである。かかる方法によっては、帯電像、静電潜像をμｍオーダの高分解能で計測することが可能である。なお、荷電粒子を用いるため、帯電及び観察は、真空槽中で行う。
また感光体の帯電電位、電位分布の計測方法に関しては、特許文献２に開示されている。感光体サンプルにバイアス電圧を印加して、サンプルから放出される二次電子だけでなく、反射電子の検出を行い、表面電位分布の計測を行う。
また、帯電電位を計測する方法・装置として、表面電位計がある。かかる装置は市販されているものであり（例えば、トレック・ジャパン株式会社のＭｏｄｅｌ３４４）、帯電させた感光体の表面電位も簡便に計測することができる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１、２において、感光体上の帯電像と帯電特性の両者を個別に測定している。しかしながら、感光体上の任意の位置で、感光体の帯電像の観察とその帯電特性とを精度良く、位置的に対応させて測定することは出来なかった。すなわち、同じ感光体の同じ場所の微小な領域で、帯電像と帯電電位とを高精度に計測できていない。
また、表面電位計においても、測定領域が数ｍｍ2と大きく、それ以下の微小な領域の表面電気を計測することはできない。複写機の解像度は例えば６００ｄｐｉ（dot per inch）である。一ドットは約４２μｍの大きさであり、これを最小単位として静電潜像を形成した領域にトナーを付着させ、文字、画像のパターンを形成する。従って、少なくとも数十μｍ単位の領域の電位を計測できることが好ましいからである。さらに高解像度になると一ドットのサイズも小さくなる。また表面電位計では、帯電像の観察を行うことはできない。
感光体には場所により、膜厚、組成の均一性など、製造バラツキが僅かにあり、これが帯電にばらつきを与える原因の一つになる。
従って、同じ感光体の同じ場所で帯電像と帯電特性を測定する必要が生じる。多数の場所で計測を行えば統計的に対応が取れるであろうが、一回の測定で、帯電像と帯電特性で一対一の対応がとれることが、作業の効率化の観点から、好ましい。
本発明は、同じ感光体の同じ場所で帯電像と帯電特性とを測定するものであり、感光体の任意の位置で、帯電像（電荷リーク）と帯電特性とを計測し、その相関を求める感光体の評価方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記の課題を解決するために、請求項１の発明は、感光体の特性を評価する感光体評価装置において、サンプルホルダ内に保持された感光体サンプルの観察領域内に、可変の加速電圧で荷電粒子を照射する荷電粒子発生手段と、前記感光体サンプル上に形成される帯電像を検出する帯電像検出手段と、前記感光体サンプルの帯電特性を計測する帯電特性計測手段と、前記荷電粒子の加速電圧の変化に応じた、前記帯電像における特徴量の変化及び前記帯電特性の変化から前記特徴量の変化及び前記帯電特性の相関関係を評価する評価手段と、を備え、前記帯電像検出手段と、前記帯電特性計測手段よる計測時に、前記荷電粒子の照射位置が一致するように、前記サンプルホルダ内に突き当て部を設け、前記感光体サンプルの挿入方向の位置を規制した状態で、前記サンプルホルダを当該感光体評価装置内で位置調整が可能な試料ステージ上に載置するように構成した感光体評価装置を特徴とする。
また、請求項２の発明は、請求項１に記載の感光体評価装置において、前記評価手段は、前記感光体サンプルの帯電特性と前記特徴量の変化から近似関数を求める感光体評価装置を特徴とする。
また、請求項３の発明は、請求項１又は２に記載の感光体評価装置において、前記帯電像の特徴量は、前記観察領域と、電荷リークの面積比である感光体評価装置を特徴とする。
【０００６】
また、請求項４の発明は、請求項１乃至３の何れか一項に記載の感光体評価装置において、前記感光体サンプルの帯電特性は、帯電電位であることを特徴とする感光体評価装置。
また、請求項５の発明は、請求項１乃至３の何れか一項に記載の感光体評価装置において、前記感光体サンプルの帯電特性は、電界強度である感光体評価装置を特徴とする。
また、請求項６の発明は、感光体の特性を評価する感光体評価方法において、感光体サンプルの観察領域内に、荷電粒子発生手段により可変の加速電圧で荷電粒子を照射して、前記感光体サンプル上に形成される帯電像を検出し、前記感光体サンプルの帯電特性を計測し、前記荷電粒子の加速電圧の変化に応じた、前記帯電像における特徴量の変化及び前記帯電特性の変化から前記特徴量の変化及び前記帯電特性の相関関係を評価する際に、前記帯電像検出手段と、前記帯電特性計測手段よる計測時に、前記荷電粒子の照射位置が一致するように、前記サンプルホルダ内に突き当て部を設け、前記感光体サンプルの挿入方向の位置を規制した状態で、前記サンプルホルダを当該感光体評価装置内で位置調整が可能な試料ステージ上に載置する感光体評価方法を特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、感光体上の同じ位置で帯電像の観察と帯電特性とを高精度に計測することにより、帯電像と帯電特性（帯電電位）との相関を求めることができる感光体の評価装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の感光体評価の基本的な原理を示す図。
【図２】本発明における帯電像の観察の流れを示す図。
【図３】本発明における帯電電位の観察の流れを示す図。
【図４】本発明の感光体評価装置を示す模式図。
【図５】電子計算機の構成及び機能ブロックを示す図。
【図６】感光体上に形成された帯電画像に含まれる電荷リークを示した図。
【図７】帯電電位の計測における、観察装置内の電気的な接続を示す図。
【図８】本発明の評価装置による測定結果をグラフに示す図。
【図９】３種類の感光体について計測した、帯電特性とリーク面積比の関係を示す図。
【図１０】帯電電位と電荷リーク面積比との関係をグラフで示した図。
【図１１】帯電電位を各膜厚で除した電界強度と電荷リークの面積比との関係をグラフで示した図。
【図１２】一般的な電子写真プロセスについて概要を説明する図。
【図１３】感光体の層構成及び帯電、光照射の様子を模式的に示す図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下に、図面を参照して、本発明の実施の形態を詳細に説明する。
まず、本発明の感光体評価方法を説明する前に、感光体の構成及び感光体上に静電潜像が形成される仕組み、及び感光体を用いた画像形成装置の基本的な構成を説明する。
図１２は、一般的な電子写真プロセスについて概要を説明する図である。
プロセスは（１）帯電、（２）露光、（３）現像、（４）転写、（５）クリーニング、（６）定着、からなる。（１）現像：暗所において帯電器を用いて光導電体である感光体の表面を帯電させる。（２）露光：帯電させた感光体に光照射を行い、光が照射された部分の電荷が除去され、これにより静電潜像を形成する。現在、デジタル機器においてはネガが主流である。（３）現像：静電潜像と逆極性に帯電させた微小な粒子、トナーを、静電潜像に静電的に付着させる。（４）記録媒体である紙を現像後のトナー像に重ね、紙の裏側の帯電器で、トナーの帯電極性とは逆極性の電荷を紙に与え、静電力により、トナーを紙に転写する。（５）クリーニング：転写されずに感光体に残った残留トナーをブレード、磁気ブラシ等のクリーナを用いて除去する。（６）定着：転写紙に付着したトナーは熱ローラ定着機に送られ、熱及び圧力で定着される。
【００１０】
図１２において、感光体（ＯＰＣ）１０１、帯電チャージャー１０２、露光（用光源）１０３、トナー１０４、紙１０５、転写チャージャー１０６、定着ローラ１０７、クリーニングブレード１０８、除電用光源１０９である。上記のプロセスと対応させると（１）感光体の帯電が帯電チャージャー１０２により行われ、（２）露光が露光用光源１０３により行われ、（３）現像がトナー１０４を静電的に感光体に付着させることにより行われ、（４）転写が転写チャージャー１０６により感光体上のトナーを紙に転写することにより行われ、（５）クリーニングがクリーニングブレード１０８により感光体上に残ったトナーを取り除くことにより行われ、（６）定着が定着ローラ１０７により紙の上のトナーを定着させることにより行われる。また除電用の光源１０９から光を照射して、感光体に残った電荷を除電する。
上記（３）の現像には幾つかの方式があり、方式からトナー・現像剤を分類する。まず乾式と湿式があり、高速性の上で乾式が主流である。乾式には、一成分現像剤と二成分現像剤がある。また一成分現像剤には非磁性トナー、磁性トナーがある。二成分現像剤はトナーとキャリアとからなる。このトナーには非磁性トナー、磁性トナーがある。トナーは大部分ポリマーから成り、着色剤等が含まれる。大きさは数μｍから１０数μｍ。キャリアは鉄粉などの金属系材料であり、数１０から数１００μｍの大きさを有する。
感光体は光導電材料（Photoconductor）である。現在、低コスト、加工性容易の点から有機電子写真感光体（ＯＰＣ：Organic Photo Conductor）が主として使われている。一般的にＯＰＣは層構成で作られている。導電性支持体（導電層）の上に、中間層を設け、電荷発生層（ＣＧＬ：Charge Generation Layer）が、さらに電荷輸送層（ＣＴＬ：Charge Transfer Layer）が積層されている。この構成（順層構成）では負帯電方式になる。またＣＧＬとＣＴＬとの積層順を逆にした構成では正帯電となる。また、電荷発生と電荷輸送とを混合させた材料を用いた単層感光体もある。中間層は、電荷リークなどの防止ために設けられる。除電は、白色光源、或いはＬＥＤ（Light Emitted Diode）等を用いる。
【００１１】
図１３は、感光体の層構成及び帯電、光照射の様子を模式的に示す図である。
順層構成の場合である図１２において、導電層（導電性支持体）１２１、電荷発生層（ＣＧＬ）１２２、電荷輸送層（ＣＴＬ）１２３、照射光１２４、電子１２５、ホール１２６、ホールの電荷輸送層中の移動方向１２７をそれぞれ表す。
表面を帯電させたＯＰＣに光を照射すると、ＣＧＬ１２２において、光が吸収され正負電荷が発生する。この正負の電荷は表面の電界により、一方の電荷がＣＴＬ１２３に、他方の電荷が導電性支持体１２１に注入される。ＣＴＬ１２３に注入された電荷は、ＣＴＬ１２３を通り感光体表面に到達し、表面にある電荷を打ち消す。
照射する光を二次元的に走査させ、文字、画像のパターンを形成する。このパターンに応じて、上記の電荷発生、移動が起り、表面の電荷が打ち消される。これが静電潜像である。一般的にＣＧＬの厚みはサブμｍ程度である。またＣＴＬは数十μｍである。静電潜像は文字、画像であるが、最小単位はドットである。
また上記電子写真プロセスの（６）では、トナーは主として紙に定着されるが、オーバーヘッドプロジェクタ（ＯＨＰ）シート等の高分子材料もある。
【００１２】
以下に、本発明の感光体評価方法の詳細を説明する。
図１は、本発明の感光体評価の基本的な原理を示す図である。
まず感光体１上に測定領域２を設定する。感光体１はドラム状で、例えば直径が６０ｍｍ、長さが３０ｃｍといった大きさである。もちろんこのサイズに限定されるものではない。また感光体は、ドラム状でなくともシート状でも良く、さらにはドラム状感光体から切り出した小片であってもよい。小片の場合、大きさは数ｃｍ×数ｃｍあれば良い。これに対して測定領域は、最大数ｍｍ×数ｍｍであり、通常数１０μｍ×数１０μｍ乃至数１００μｍ×数１００μｍの大きさである。なお、図１において、感光体の大きさと測定領域との大きさは互いに誇張して描いてある。
この測定領域２に対して、帯電像の観察と、帯電特性、即ち帯電電位の計測を行う。このとき、感光体１、あるいは感光体から切り出した小片の同じ位置で帯電像の観察と帯電電位の計測を行うことが重要である。帯電像の観察と帯電特性の計測との順序はどちらが先であっても構わない。また、帯電領域の観察領域と帯電電位の測定領域の大きさは、同じである必要はなく、一方が他方に含まれても良い。例えば、図１において、測定領域２において、帯電領域の観察領域３は、測定領域２と同じであるが、帯電電位の測定領域４は、測定領域２内に含まれるより小さな領域となっている。
【００１３】
帯電像の観察と帯電電位の計測の詳細は以下で記すが、個別に測定する必要がある。例えば、帯電像の観察を終えた後、帯電電位の計測を行うとして、帯電像の観察後、評価装置からサンプル（感光体）を取り出し、再配置する必要があった。このときに、位置ずれが生じる可能性があった。
帯電像は図１においては電荷リークのある像として表されている。感光体によっては電荷リークが無く、全面均一に帯電するもの、あるいは、さらに電荷リークの多いものなど多様である。また帯電条件によっても電荷リークの多少は変る。
複写機、レーザプリンタの中で、感光体の帯電電位は、用いる荷電粒子の電荷が負であれば、マイナス数百〜千数百ボルト（Ｖ）の値を取る。下記では荷電粒子として電子を中心に説明を行う。従って、電位はマイナスである。また、マイナス側に大きいほど、帯電電位が高い（大きい）と表現することにする。また、以下では負号をつけずにＶと表す（絶対値）。
帯電像と帯電電位との間には、例えば、帯電電位が高い程電荷リークが多いなどの、相関が考えられる。
【００１４】
図１２で説明したように、一般的に感光体は層構成で作られている。導電性支持体（導電層）の上に、中間層を設け、電荷発生層（ＣＧＬ：Charge Generation Layer）、さらに電荷輸送層（ＣＴＬ：Charge Transfer Layer）が積層されている。帯電特性に最も影響を及ぼすのは電荷輸送層ＣＴＬと考えられている。従って電界強度を求めるには、帯電電位ＶをＣＴＬの膜厚ｔで除した値（＝Ｖ／ｔ）が、妥当であると考えられる。例えば帯電電位が１，０００Ｖで、膜厚が３０μｍであった場合、電界強度は、３３．３（Ｖ／μｍ）となる。
現在、多種多様の感光体が研究開発、生産されているが、これらの多数の感光体において、ＣＴＬの化学組成が異なるのは当然のことであり、膜厚が異なっている。化学組成の差異は、感光体の個性として残し、より公平に異なる感光体の評価を行うには、電界強度を用いるのが有効である。これは、膜厚で規格化していることに相当するからである。
帯電電位を感光体のＣＴＬの厚みで除した電界強度を用いることにより、感光体種間の差異を配し公平な感光体の評価方法を提供できる。
【００１５】
以下に、本発明における感光体評価方法を詳細に説明する。
図２は、帯電像の観察の流れを示す図である。
ここでは、感光体１の小片２１を用いた観察を説明する。
帯電像の観察においては、図２（ａ）に示すようなサンプルホルダ２０を用いる。
感光体の小片１１をサンプルホルダ２０の挿入口２１から挿入する。サンプルホルダ２０内の、挿入口の反対側を壁として、感光体の小片を突き当てれば、挿入方向の位置精度は確保できる。ここで感光体の小片２１は板状に描いてあるが、シート状でも良く、またドラム状の感光体から切り出した曲面を有するものであってもよい。大きさは２ｃｍ×２ｃｍ程度あれば良い。サンプルホルダ２０には導電性材料を用いる。帯電像の観察においては、感光体の表面が観察できれば良く、観察において特に留意することはない。この状態で、図２（ｂ）に示したように注目する領域２３の観察を行う。図２（ｂ）では観察領域２３を点状で表しているが、実際には、図１に示したように、例えば矩形の領域である。
【００１６】
図３は、帯電電位の観察の流れを示す図である。
一方、帯電電位の計測においては、精度が要求されるため、感光体表面、或いはその近傍に等電界強度分布を形成する必要があり、グリッドを用いる必要がある。また導電板も用いることが好ましい。従来、帯電電位計測用のサンプルホルダを別途準備し、感光体を移し変えて、帯電電位を計測していたが、このとき、位置ずれが生じる問題があった。サンプルホルダ、或いは感光体の小片の切り出しなど機械的な加工精度によることと、及びサンプルホルダと感光体との間には多少の遊びが必要だからである。感光体が小さい場合には、帯電像の観察位置と帯電電位の計測位置が大きくずれる問題があった。
本発明では、図３（ｃ）に示したように、感光体の小片１１をサンプルホルダ２０に挿入した後、感光体の小片は動かさず固定として、サンプルホルダ２０にグリッド２５、導電板２６を付ける。
導電板２６は筒状である。各々を近接させ、図３（ｄ）のようにして、帯電電位を計測する。グリッド２５は感光体表面から僅かに離して設置するのが良い。例えば０．５〜１ｍｍである。テフロン（登録商標）などの絶縁性のスペーサを感光体１１とグリッド２５の間に設ければこの精度は容易に確保できる。
【００１７】
次に、本発明の感光体評価方法において、実際に感光体の評価を行うための評価装置について説明する。
図４は、本発明の感光体評価装置を示す模式図である。図４に示す感光体評価装置は、感光体観察装置３０及び情報処理部としての電子計算機（コンピュータ）４０から構成されている。
感光体観察装置３０は、感光体を帯電させるための荷電粒子を発生させる荷重粒子発生手段としての電子銃３１、コンデンサレンズ３２、走査レンズ３３及び対物レンズ３４、電子検出器３７、サンプルホルダ２０を載置するための試料ステージ３６、装置内を真空にするための真空ポンプ３８から構成されている。
また、感光体観察装置３０は、インターフェイス３９を介してコンピュータ４０に接続され、コンピュータ４０により制御される。
【００１８】
電子銃３１は、例えば走査電子顕微鏡（ＳＥＭ：Scanning Electron Microscope）で用いられているものでよい。電子銃には熱フィラメント、フィールドエミッションなどがあり、いずれであっても構わない。
電子銃３１を用いて電子で感光体を帯電させることを考えると、電子銃３１及び感光体他を真空中に置く必要がある。これは、本装置に固有のことではなく、ＳＥＭと同様である。このため真空ポンプ３８を用いて装置の全体を真空にする。
図４では真空ポンプ３８は便宜的に一つのみ描いてあるが、達成させる真空度に応じて、ロータリーポンプ、ターボ分子ポンプ、イオンスパッタポンプ等複数を併用する。
荷電粒子は負の極性を持つ電子が一般的である。しかし、ＦＩＢ（Focused ion Beam）で用いられているイオン銃ようにイオンであっても良い。例えばＧａ+などのイオン種である。
コンデンサレンズ３２、走査レンズ３３、対物レンズ３４はいずれも磁界レンズ、或いは静電レンズである。走査レンズ３３により荷電粒子ビームをサンプルホルダ２０内の試料（感光体の小片）上で二次元的に走査する。その結果、感光体上に帯電像（静電潜像）３５が形成される。これは最終的にコンピュータ４０を通して人が観察できるようになる。
【００１９】
ところで、感光体の帯電に、好適には電子を用いる。電子を用いた場合、感光体表面の帯電電位は、主として、電子の加速電圧と照射時間による。電子の加速電圧が高いほど、感光体表面の帯電電位は高くなる。本発明においては、電子写真と同等の条件にする必要があり、その条件は、加速電圧（Ｖａｃｃ）は１．０〜数ｋＶ程度であり、時間は数十秒から数十分程度である。帯電電位は例えば汎用の表面電位計を用いて測定すると６００〜１，０００Ｖ程度の値が得られる。実際の複写機、プリンタと同等の帯電電位となる。
また加速電圧Ｖａを変える代りに、感光体にバイアス電圧を掛けるなどして、帯電電位を調整しても良い。
試料ステージ３６はｘ、ｙ、ｚの三次元的に移動できるものである。試料ステージ３６は装置３０内で可動できるが、装置外には取り出すことはできない。この試料ステージにサンプルホルダ２０の取り付け、取り外しを行う。
実験開始時に、サンプルホルダ２０を試料ステージ３６に取り付けたときは、試料ステージ３６が装置３０内の常に同じ位置に来るように装置を調整する。これはｘ、ｙ軸の調整、設定により容易に行える。ｘ、ｙはステッピングモータ或いはピエゾ素子などにより高精度に制御できる。また、ｚはＳＥＭで言えば作動距離（ワーキングディスタンス）に相当する。
【００２０】
静電潜像３５を観察するには、好適には、電子を用いる。その際、帯電用に用いた電子銃３１を用いる。ただし、電流値を弱くする必要がある。例えば、帯電の際の電流値が数ｎＡであったとして、観察時の電流値は数ｐＡと、千分の一程度にする。これは静電潜像３５が電子の照射により、再度帯電し消えてしまうのを防ぐためである。強い電流値の電子線を照射する程、静電潜像は速く消失するためである。
電子検出器３７は二次電子検出器である。観察用の電子は感光体に到達し、感光体から二次電子を放出させる。静電潜像が測定できる原理は、静電潜像が形成されている所から二次電子はあまり放出されず、静電潜像が形成されていない所から二次電子は良く放出されることによる。二次電子の検出は、二次電子検出器３７行う。二次電子検出器３７は、電子が照射されることにより光を放出する蛍光体、導光路、放出された光を増倍する光電子増倍などから成る。またこれは、走査型の検出器であるが、電子線の感光体上の走査に追随する。
静電潜像が形成されると、次に、この静電潜像を観察する。図３に示すように、コンピュータ４０のディスプレイに静電潜像が出力され、汎用の画像処理、計算ソフトウェアを用いて評価を容易に行うことができる。
なお、電子銃３１、コンデンサレンズ３２、走査レンズ３３、対物レンズ３４、電子検出器３７が帯電像検出手段、帯電特性検出手段を構成するものとする。
【００２１】
次に、図５は、電子計算機４０の構成を説明する図であり、（ａ）は、主なハードウェア構成、（ｂ）は、ソフトウェアの機能ブロックを示す図である。
（ａ）に示すように、コンピュータ４０は、各種プログラムを実行し、感光体観察装置３０の制御を行う演算処理装置（ＣＰＵ:Central Processing Unit）４１、観察結果等を表示するための表示装置４２、プログラムを展開し、処理のためのデータを一時的に格納するＲＡＭ(Random Access Memory)４３、プログラムやデータを格納するＨＤＤ(Hard Disk Drive)４４、感光体観察装置３０と接続するインターフェイス３９から構成されている。
また、（ｂ）は、ＣＰＵ４０によって実行されるプログラムの機能ブロックを示すものであり、加速電圧Ｖａを調整するために電子銃３１を制御する電子銃制御部４５、感光体へのバイアス電圧を制御するバイアス電圧制御部４７、試料ステージ３６の位置調整のための試料ステージ制御部４６、観察倍率の制御を行う観察倍率制御部４９から構成されている。また、感光体観察装置３０における観察結果から、後述する感光体の評価を行う評価部４８を有している。
感光体観察装置におけるその他の処理も、ＣＰＵ４１の制御により行うものである。
【００２２】
次に、観察された静電潜像３５から、電荷リークを定量的に評価する方法を説明する。
図６は、感光体上に形成された帯電画像（静電画像）に含まれる電荷リークを示した図である。
電荷リークは図４に示したように孔が空いたように見える（これは二次電子の検出量の多少による）。この電荷リークの定量的な評価方法として、個数、面積等を用いる方法が挙げられる。
図４の電荷リークを含む画像が得られたとして、ＪＰＥＧ（Joint Photographic Experts Group）、評価部４８としてＴＩＦＦ（Tagged Image File Format）など汎用の画像の電子ファイルとして取得すれば、市販の画像処理ソフトを用いて、自動認識により、コンピュータ４０によって容易に個数、面積を求めることができる。
【００２３】
今、面積に注目する。個々の電荷リークの面積をｓｉ（ｉ＝１からｎ）として、観察領域内での、電荷リークの総面積Ｓ１として、Ｓ１＝Σｓｉである（和はｉ＝１からｎについて取る）。また、電荷リークを含む測定領域の面積をＳｏとすると、帯電画像観察領域３が矩形であり、その二辺をｘ、ｙとして、Ｓｏ＝ｘ×ｙである。また、Ｓｏ≧Ｓ１であり、比を取るとＳｏ／Ｓ１（電荷リーク面積比と呼ぶことにする）であり、これは１以下である。
帯電電位、観察倍率などの実験条件によりＳｏは変り得る。また、単位となる面積（基準）がなければＳ１の絶対値も意味を成さなくなる。そこで、上記のように、Ｓ１をＳｏで除しておけば、面積で規格化したことになり、実験条件が変化しても、電荷リークの定量的な値を求めることが可能となる。
電荷リークの総面積を、観察領域の面積で除した電荷リーク面積比を用いることにより、より定量的な電荷リークを用いた感光体の評価方法を提供できる。
【００２４】
次に、感光体における帯電電位の計測について詳述する。
帯電画像の観察と同様に、図４の装置を用いて計測を行うことができる。この場合、図３で説明したように、サンプルホルダ２０にメッシュ２５、導電板２６を付け、感光体にバイアス電圧（Ｖｓｕｂ）をかければ、帯電電位の計測を行うことができる。
上記したように、サンプルホルダ２０を試料ステージ３６に取り付けたときは、試料ステージ３６が装置内の常に同じ位置に来るように装置を調整することができるため、観察装置３０内では、サンプルホルダ２０は常に同じ位置に設置される。従って、帯電像を観察した位置と同じ位置で帯電電位の計測を行うことができる。
よって、感光体の同じ位置で帯電像の観察と帯電電位の計測を行い、両者の相関を求めることにより感光体を評価できる装置を提供できる。
さらに、サンプルホルダ２０及び感光体観察装置３０という機械的な手段により、帯電像の観察位置と帯電特性の計測位置を容易に、精度よく合わせることのできる感光体の評価方法を提供できる。
【００２５】
図７は、帯電電位の計測における、観察装置３０内の電気的な接続を示す図である。
図７において、感光体１１、導電性部材５０、絶縁性部材５１、グランド５２、荷電粒子検出器３７、導電板２６、グリッド２５、バイアス電圧５３が電気的に接続されている。
また、感光体１１、導電性部材５０、絶縁性部材５１、グランド５２はサンプルホルダ２０内にあるものとする。バイアス電圧５３は可変で、段階的に変えることが可能である。
電子線を用いた感光体の帯電電位の観察は、感光体１１に入射した観察用の電子（入射電子）が生成した二次電子の多少により行われている。感光体１１にバイアス電圧を可変的に印加すると、ある値以上で、入射電子は感光体１１に到達できなくなり、入射方向側に戻される（反射電子）。このバイアス電圧の値を閾値電圧Ｖｔｈ呼ぶことにし、これが感光体１１の帯電電位と等価である。
閾値電圧Ｖｔｈは、加速電圧Ｖａとバイアス電圧Ｖｓｕｂとを用いて、
Ｖｔｈ＝Ｖａ−Ｖｓｕｂ（式１）
と表される。
Ｖｔｈの値は、Ｖａにより変り、また感光体種により異なる。以下ではＶｔｈを帯電電位と呼ぶことにする。
感光体１１の帯電電位は、照射する荷電粒子の加速電圧により変り、加速電圧が低い程、帯電電位は低く、加速電圧が高いほど帯電電位は高くなる。従って、ある加速電圧一点での結果よりも、異なる複数の加速電圧で測定した結果を用いるほうが、帯電像と帯電特性との相関をより明確に把握できる。
【００２６】
図８は、本発明の評価装置による測定結果をグラフに示す図である。
かかるグラフは感光体観察装置３０による観察データをもとに、評価部４８による処理にて作成することが出来る。
図８（ａ）に示すような横軸に荷電粒子の加速電圧、縦軸に帯電特性を取ったグラフを作成すると、直線、曲線などで近似できる。また、図８（ｂ）に示す荷電粒子の加速電圧と、帯電像の特徴量（電荷リークの量）のグラフも同様である。従って、帯電特性と帯電像との特徴量に関しても、図８（ｃ）に示すようなグラフが得られ、関数での近似が可能である。このように複数の加速電圧で、帯電電位の計測及び帯電像の観察を行えば、間接的に、帯電電位と帯電像との相関をより明確に把握することができる。
異なる複数の電圧で加速した荷電粒子帯を感光体に照射することにより、異なる帯電像及び帯電特性を得ることができ、相関がより明確に把握できる感光体の評価方法を提供することができる。
ある感光体について、複数の加速電圧で上記観察、計測を行い、結果を得る。これから、帯電電位或いは電界強度と電荷リーク面積比とのグラフを作成し、直線を始め、何らかの関数で近似する。相関係数等から、両者にある程度の相関が認められれば、近似は有効と考えられる。複数種類の感光体について評価を行うと、各感光体について、近似関数が得られる。
【００２７】
図９は、３種類の感光体について計測した、帯電特性とリーク面積比の関係を示す図である。
今、三種の感光体について結果を得、一次関数（直線）で近似したとして、結果は図９に示したようになるであろう。帯電電位、或いは電界強度に関わらず、電荷リークは少ないほうが、画質が良い。従って、近似直線の傾き、切片ともに小さいほうが好ましく、理想的には両者零である。図９に示したグラフから、感光体Ｃの特性が最も良く、Ｂ、Ａの順番となる。
このように、感光体の帯電特性と電荷リーク面積比との関数で近似することにより、感光体種間の優劣を評価することができる。
感光体の帯電像と帯電特性との近似関数により、優劣の比較が可能となることにより、複数の異なる感光体間の優劣を決めることのできる感光体の評価方法を提供できる。
【００２８】
上記のように感光体に関して感光体評価を行うと、電荷リーク量（面積比）が求まる。電荷リーク量は、別途行う出力画像の評価などに基づき、許容値が設定される。この感光体の電荷リークが、この許容値以下であれば、そのときの帯電電位を、実際の複写機、プリンタに反映させる。デジタル複写機、レーザプリンタに、書き換え可能なメモリを設け、この評価結果を入力すればよい。感光体の経時変化（劣化）の追跡を行い、随時、好適な帯電電位に保つことも可能である。
感光体評価結果の電荷リーク量及び帯電電位を入力反映することにより、高品位の画像を形成できる画像形成装置を提供できる。
市販の複写機・プリンタに用いられている感光体３種を用いて評価実験を行った。それぞれ感光体Ａ、Ｂ、Ｃとする。ＣＴＬの膜厚は、それぞれ、２４μｍ、２５μｍ、１５μｍである。ＣＴＬの化学組成はそれぞれ異なっている。Ｖａ及びＶｓｕｂは適宜変えた。
【００２９】
図１０は、帯電電位と電荷リーク面積比との関係をグラフで示した図である。
図１０において、帯電電位と電荷リーク面積比は直線近似できることが分った。感光体Ａ、Ｂに関しては帯電電位の増加とともに電荷リーク面積比が増大していることが分る。これに対して感光体Ｃは帯電電位によらず、電荷リーク面積比が変らないことが分る。即ち、電荷リークが少なく、耐絶縁性に優れる感光体であることが分る。また電荷リークからみた感光体の優劣はＣ＞Ｂ＞Ａの順である。
図１１は、帯電電位を各膜厚で除した電界強度と電荷リークの面積比との関係をグラフで示した図である。
いずれの感光体も直線で近似でき、感光体Ｃは横ばいである。感光体Ａ、Ｂは電界強度が大きくなるに従い、電荷リーク面積比が増大している。これに対して感光体Ｃは電界強度によらず、電荷リークは少ないことが分る。感光体の優劣はＣ＞Ｂ＞Ａである。厚みで規格化した電界強度であってもこれは変らない。
【符号の説明】
【００３０】
１  感光体、２  測定領域、１１  感光体、２０  サンプルホルダ、２１  挿入口、２３  観察領域、２３  領域、２５  グリッド、２５  メッシュ、２６  導電板、３０  感光体評価装置、３１  電子銃、３２  コンデンサレンズ、３３  走査レンズ、３４  対物レンズ、３５  静電潜像、３５  帯電像、３６  試料ステージ、３７  二次電子検出器、３８  真空ポンプ、３９  インターフェイス、４０  コンピュータ、５０  導電性部材、５１  絶縁性部材、５２  グランド、５３  バイアス電圧、１０２  帯電チャージャー、１０３  露光用光源、１０４  トナー、１０５  紙、１０６  転写チャージャー、１０７  定着ローラ、１０８  クリーニングブレード、１０９  除電用光源、１２１  導電性支持体、１２２  ＣＧＬ、１２３  ＣＴＬ、１２４  照射光、１２５  電子、１２６  ホール
【先行技術文献】
【特許文献】
【００３１】
【特許文献１】特開２００３−２９５６９６公報
【特許文献２】特開２００６−１０４３０公報
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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