(57)【要約】【課題】誘電体からなる感光体の表面に生じている電荷分布、電位分布をμオーダーで高分解能の計測が可能な装置を用い、電子写真プロセス上でおこる静電潜像の形成能力を評価することを可能とする。【解決手段】表面電荷分布あるいは表面電位分布を有する感光体試料２０に荷電粒子ビームを照射して帯電させ、感光体試料２０に静電潜像を形成した後荷電粒子ビームを照射して得られる検出信号により試料２０の静電潜像を計測し評価する。１つの評価を行うために帯電領域を複数定め、感光体材料２０の複数の帯電領域に波長４００〜８００ｎｍの集光光束を照射することで潜像パターンを形成し、帯電領域が異なることによって生じる検出信号の違いを複数の画像として取り込み、得られた複数の画像より複数の静電潜像を抽出し、抽出された複数の静電潜像の大きさを比較する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面電荷分布あるいは表面電位分布を有する感光体試料に荷電粒子ビームを照射して帯電させ、上記感光体試料に静電潜像を形成した後上記荷電粒子ビームを照射することによって得られる検出信号により試料の静電潜像を計測し評価する方法であって、
１つの評価を行うために帯電領域を複数定め、
上記感光体材料の上記複数の帯電領域に波長４００〜８００ｎｍの集光光束を照射することで潜像パターンを形成し、
帯電領域が異なることによって生じる検出信号の違いを複数の画像として取り込み、
得られた複数の画像より複数の静電潜像を抽出し、
抽出された複数の静電潜像の大きさを比較することにより静電潜像を評価することを特徴とする静電潜像の評価方法。
【請求項２】
感光体試料に対し、初めに広い領域を帯電させ、静電潜像を形成してこの静電潜像を計測し、その後、周辺帯電の一部を消去させた状態で再度静電潜像を計測することにより、形成された静電潜像を定量的に評価することを特徴とする請求項１記載の静電潜像の評価方法。
【請求項３】
感光体試料に対し、電荷を残す領域にマスクをかけて遮光し、照明光を照射して周辺帯電の一部を消去させることを特徴とする請求項２記載の静電潜像の評価方法。
【請求項４】
感光体試料に対し、帯電露光後に一旦静電潜像を消去し、再度帯電露光させることによって、複数の帯電領域を定めるとともに静電潜像を形成し、形成された静電潜像を定量的に評価することを特徴とする請求項１記載の静電潜像の評価方法。
【請求項５】
感光体試料に対し、電子ビームの照射によって帯電させた後に集光させたレーザ光を走査して静電潜像を形成し、上記電子ビームを走査させて信号を検出することにより上記静電潜像による画像を取得し、一度静電潜像を消去し帯電領域を変えて再度帯電させ、レーザ光を照射して潜像を形成し、次に電子ビームを走査させて信号を検出することにより、潜像による画像を取得することを特徴とする請求項４記載の静電潜像の評価方法。
【請求項６】
感光体試料に対し、電子ビームを走査させて信号を検出することで潜像による画像を取得し、広い方の帯電領域で得られる潜像の潜像面積をＳ１，狭い方の帯電領域での潜像面積をＳ２としたとき、Ｓ１とＳ２の比率である潜像面積比率を算出し、その値を潜像形成能力の評価指標とすることを特徴とする請求項１記載の静電潜像の評価方法。
【請求項７】
表面電荷分布あるいは表面電位分布を有する感光体試料に荷電粒子ビームを照射して帯電させ、上記感光体試料に静電潜像を形成した後上記荷電粒子ビームを照射することによって得られる検出信号により試料の静電潜像を計測し評価する装置であって、
１つの評価を行うために帯電領域を複数定めてこれらの帯電領域に電子ビームを照射して帯電させる荷電粒子ビーム照射装置と、
上記感光体材料の上記複数の帯電領域に波長４００〜８００ｎｍの集光光束を照射することで静電潜像を形成する露光装置と、
上記荷電粒子ビーム照射装置から上記静電潜像に電子ビームを照射し、帯電領域が異なることによって生じる検出信号の違いを複数の画像として取り込む画像処理手段と、
得られた複数の画像より複数の静電潜像を抽出し、抽出された複数の静電潜像の大きさを比較することにより静電潜像を評価する手段と、
を有することを特徴とする静電潜像の評価装置。
【請求項８】
請求項７記載の静電潜像の評価装置を用いて計測した感光体試料の感光面に対して光走査を行うことにより潜像を形成し、現像して可視化する画像形成装置であって、書き込み光源波長が７８０ｎｍ以下であり、かつ、上記感光面での副走査方向のビームスポット径が６０μｍ以下であり、感光面での副走査方向のビームスポット径をＡとし、形成される副走査方向の潜像径をＢとしたとき、１．０＜Ｂ／Ａ＜２．０を満足することを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、静電潜像の評価方法、静電潜像の評価装置および画像形成装置に関するもので、特に、感光体試料の静電潜像形成能力を高分解能で評価することができるようにしたものである。
【背景技術】
【０００２】
なお、本発明において「表面電荷」を以下のように定義する。厳密には、「電荷」は試料内に空間的に散らばっていることは周知の通りである。そこで、「表面電荷」とは、電荷分布状態が、厚さ方向に比べて、面内に大きく分布している状態を指すことにする。また、「電荷」には、電子だけでなく、イオンも含める。表面に導電部分があり、導電部分に電圧が印加されることにより、感光体試料表面あるいはその近傍が電位分布を生じている状態であってもよい。
【０００３】
従来、表面電位を計測する方法としては、電位分布を有する試料にセンサヘッドを近づけ、そのときの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がある。この方式による表面電位計測方法では、分解能が原理的に数ミリ程度と悪く、１μｍというような高い分解能を得ることはできない。
また、ＬＳＩチップの評価として、電子ビームを用い、１μｍオーダーの電位を計測する方法が知られている。しかし、この評価は、ＬＳＩの導電部に対する評価であり、電位は高々＋５Ｖ程度の低電位であって電位が限定され、本発明が対象としている感光体試料における数百〜数千Ｖの負電荷に対応することはできない。
【０００４】
電子ビームによる静電潜像の観察方法としては、特許文献１記載の発明などがある。評価対象となる試料としては、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て、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、暗減衰によって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１０〜６０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。潜像形成後、遅くても３秒以下で計測しなければならない。
【０００５】
また、特許文献２に記載されているＸ線顕微鏡においては、使用波長が全く異なる上に、任意のラインパターンや、所望のビーム径およびビームプロファイルの潜像を形成することは不可能であり、後で述べるような本発明の目的を達成することができない。
そこで、本発明者は、暗減衰を有する感光体試料であっても静電潜像を測定することができる方式を発明して特許出願した(例えば、特許文献３、特許文献４、特許文献５参照)。
【０００６】
ところで、デジタル普通紙複写機（ＰＰＣ）、レーザプリンタなどにおいて、帯電・露光・現像・転写・定着の各工程の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。このため、より高い品質の画像を得るためには、上記各工程のプロセスクオリティを向上させる必要がある。中でも露光後の静電潜像の品質を評価することは、質の高い画像を得る上で極めて重要である。しかしながら、露光エネルギが静電潜像へ変換されるときのメカニズムが明らかになっていない。電子写真感光体と書き込み光学系を含めた潜像形成能力は、最適条件がわからず、感光体と書き込み光学系の性能を高めに設定しているため、コストアップの要因となっていた。
【０００７】
上記特許文献３〜５に記載されている発明は、電子写真用感光体上に形成される静電潜像を真空装置内で再現し、ミクロンスケールでの潜像計測が可能な計測システムに関するものである。上記システムを開発したことで、従来は不可能であった、静電潜像の潜像形成能力そのものを評価できる環境を構築することができるようになった。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、更なる高い品質の画像の形成が望まれていて、特に、画像品質に直接関係する静電潜像の鮮鋭度合いを評価する指標の実現が望まれていた。
本発明は、従来技術ではきわめて困難であった、誘電体からなる感光体の表面に生じている電荷分布あるいは電位分布をミクロンオーダーで高分解能の計測が可能な装置を用いて、電子写真プロセス上でおこる静電潜像の形成能力を評価することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、表面電荷分布あるいは表面電位分布を有する感光体試料に荷電粒子ビームを照射して帯電させ、上記感光体試料に静電潜像を形成した後上記荷電粒子ビームを照射することによって得られる検出信号により試料の静電潜像を計測し評価する方法であって、１つの評価を行うために帯電領域を複数定め、上記感光体材料の上記複数の帯電領域に波長４００〜８００ｎｍの集光光束を照射することで潜像パターンを形成し、帯電領域が異なることによって生じる検出信号の違いを複数の画像として取り込み、得られた複数の画像より複数の静電潜像を抽出し、抽出された複数の静電潜像の大きさを比較することにより静電潜像を評価することを最も主要な特徴とする。
【００１０】
本発明はまた、上記最も主要な特徴に加えて、感光体試料に対し、初めに広い領域を帯電させ、静電潜像を形成してこの静電潜像を計測し、その後、周辺帯電の一部を消去させた状態で再度静電潜像を計測することにより、形成された静電潜像を定量的に評価することを特徴とする。
本発明はまた、上記周辺帯電の一部を消去させる手段として、感光体試料に対し、電荷を残す領域にマスクをかけて遮光し、照明光を照射して周辺帯電の一部を消去させることを特徴とする。
【００１１】
本発明はまた、上記最も主要な特徴に加えて、感光体試料に対し、帯電露光後に一旦静電潜像を消去し、再度帯電露光させることによって、複数の帯電領域を定めるとともに静電潜像を形成し、形成された静電潜像を定量的に評価することを特徴とする。
本発明はまた、上記複数の帯電領域を定めるために、感光体試料に対し、電子ビームの照射によって帯電させた後に集光させたレーザ光を走査して静電潜像を形成し、上記電子ビームを走査させて信号を検出することにより上記静電潜像による画像を取得し、一度静電潜像を消去し帯電領域を変えて再度帯電させ、レーザ光を照射して潜像を形成し、次に電子ビームを走査させて信号を検出することにより、潜像による画像を取得することを特徴とする。
【００１２】
本発明はまた、上記最も主要な特徴に加えて、感光体試料に対し、電子ビームを走査させて信号を検出することで潜像による画像を取得し、広い方の帯電領域で得られる潜像の潜像面積をＳ１，狭い方の帯電領域での潜像面積をＳ２としたとき、Ｓ１とＳ２の比率である潜像面積比率を算出し、その値を潜像形成能力の評価指標とすることを特徴とする。
【００１３】
本発明はまた、表面電荷分布あるいは表面電位分布を有する感光体試料に荷電粒子ビームを照射して帯電させ、上記感光体試料に静電潜像を形成した後上記荷電粒子ビームを照射することによって得られる検出信号により試料の静電潜像を計測し評価する装置であって、１つの評価を行うために帯電領域を複数定めてこれらの帯電領域に電子ビームを照射して帯電させる荷電粒子ビーム照射装置と、上記感光体材料の上記複数の帯電領域に波長４００〜８００ｎｍの集光光束を照射することで静電潜像を形成する露光装置と、上記荷電粒子ビーム照射装置から上記静電潜像に電子ビームを照射し、帯電領域が異なることによって生じる検出信号の違いを複数の画像として取り込む画像処理手段と、得られた複数の画像より複数の静電潜像を抽出し、抽出された複数の静電潜像の大きさを比較することにより静電潜像を評価する手段と、を有することを特徴とする。
【００１４】
本発明はまた、上記静電潜像評価装置を用いて計測した感光体試料の感光面に対して光走査を行うことにより潜像を形成し、現像して可視化する画像形成装置であって、書き込み光源波長が７８０ｎｍ以下であり、かつ、上記感光面での副走査方向のビームスポット径が６０μｍ以下であり、感光面での副走査方向のビームスポット径をＡとし、形成される副走査方向の潜像径をＢとしたとき、１．０＜Ｂ／Ａ＜２．０を満足することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明に係る静電潜像の評価方法および評価装置によれば、帯電領域を複数定め、これらの帯電領域に光束を照射して潜像パターンを形成し、各潜像の大きさを計測し比較することにより、従来できなかった、電子写真感光体上に形成される静電潜像の鮮鋭度を定量的に評価することが可能となる。
【００１６】
また、はじめに広い領域を帯電させ、静電潜像を形成して潜像を計測し、その後、周辺帯電の一部を消去させた状態で、再度潜像を計測することにより、１回の露光による潜像形成で、電子写真感光体上に形成される静電潜像の潜像プロファイルや潜像鮮鋭度を定量的に評価することが可能となる。
また、上記周辺帯電の一部を消去させる手段として、感光体試料に対し、電荷を残す領域にマスクをかけて遮光し、照明光を照射して周辺帯電の一部を消去させることにより、電子写真感光体上に形成される静電潜像の潜像鮮鋭度を定量的に評価することが可能となる。
【００１７】
帯電露光後に一旦静電潜像を消去して、再度帯電露光させることによって静電潜像を形成し、潜像の特徴量を抽出することで、特別な除電や消去方法を必要とせずに、電子ビームの偏向電極電圧を変えることで、電子写真感光体上に形成される静電潜像の潜像鮮鋭度を定量的に容易に評価することが可能となる。
電子ビームを照射することで帯電させ、その後レーザ光を走査して、光スポットを集光させることで潜像を形成し、電子ビームを走査させて信号を検出することで、潜像による画像を取得し、そのあと、一度静電潜像を消去して、再度帯電するときに帯電領域を１回目と変えて帯電させ、レーザ光を照射することで、潜像を形成し、電子ビームを走査させ信号を検出することで、潜像による画像を取得するようにしたことにより、特別な除電や消去方法を必要とせず、電子ビームの偏向電極電圧を変えることで、容易に電子写真感光体上に形成される静電潜像の潜像鮮鋭度を定量的に評価することが可能となる。
【００１８】
感光体試料に対し、電子ビームを走査させて信号を検出することで潜像による画像を取得し、広い方の帯電領域で得られる潜像の潜像面積をＳ１，狭い方の帯電領域での潜像面積をＳ２としたとき、Ｓ１とＳ２の比率である潜像面積比率を算出し、その値を潜像形成能力の評価指標とすることにより、様々な感光体や書き込み条件における潜像形成能力を評価することが可能となる。
【００１９】
本発明に係る静電潜像の評価装置によれば、１つの評価を行うために帯電領域を複数定めてこれらの帯電領域に電子ビームを照射して帯電させる荷電粒子ビーム照射装置と、上記感光体材料の上記複数の帯電領域に光束を照射することで静電潜像を形成する露光装置と、上記荷電粒子ビーム照射装置から上記静電潜像に電子ビームを照射し、帯電領域が異なることによって生じる検出信号の違いを複数の画像として取り込む画像処理手段と、得られた複数の画像より複数の静電潜像を抽出し、抽出された複数の静電潜像の大きさを比較することにより静電潜像を評価する手段と、を有することで、従来できなかった、電子写真感光体上に形成される静電潜像の潜像鮮鋭度を定量的に評価する装置を提供することが可能となる。
【００２０】
本発明に係る画像形成装置によれば、上記静電潜像の評価装置を用いて計測した感光体試料を用いることにより、静電潜像を評価して設計にフィードバックすることができ、電子写真を形成するための各プロセスクオリティが向上する。これによって、高画質、高耐久、高安定、省エネルギ化に優れた感光体及び走査光学系を提供することができ、高密度・高画質・高耐久性の画像を形成することができる。
特にＶＣＳＥＬ（面発光レーザ）などからなるマルチビーム走査光学系を搭載した画像形成装置に適する。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明に係る静電潜像の評価装置の実施例を示す模式図である。
【図２】本発明に係る静電潜像の評価装置に適用可能な光走査装置の例を示す、（ａ）は斜視図、（ｂ）は光源部の一例を示す斜視図、（ｃ）は光源部の別の例を示す斜視図である。
【図３】上記実施例における真空チャンバおよび露光装置部分の具体例を示す断面図である。
【図４】本発明に係る静電潜像の評価装置の別の実施例を示す模式図である。
【図５】感光体試料に対する電子ビームの加速電圧と帯電電位の関係を示すグラフである。
【図６】本発明に係る静電潜像の評価装置に適用可能な走査光学系による潜像形成パターンの各種例を示す模式図である。
【図７】感光体に形成された潜像に電子ビームを照射することによって得られる２次電子による電荷分布および電位分布検出の原理を示す模式図である。
【図８】本発明による静電潜像評価の原理を示す模式図である。
【図９】周辺電荷のみが異なっている電荷分布による電磁場シミュレーションでの感光体試料の垂直方向の電界強度分布を示すグラフおよび概念図である。
【図１０】潜像の鮮鋭度が高い状態と低い状態での潜像プロファイルを示す概念図である。
【図１１】本発明に係る静電潜像の評価方法の一例を示すフローチャートである。
【図１２】本発明に係る静電潜像の評価方法の別の例を示すフローチャートである。
【図１３】本発明において周辺帯電の一部を消去させるために電荷を残す領域にマスクをかけて露光する方法の二つの例を示す光学配置図である。
【図１４】本発明に係る静電潜像の評価方法のさらに別の例を示すフローチャート図である。
【図１５】本発明に係る静電潜像の評価方法のさらに別の例を示すフローチャート図である。
【図１６】本発明に係る静電潜像の評価方法に適用可能な静電潜像の鮮鋭度評価の例を示す概念図である。
【図１７】感光体の処方が異なる場合の潜像面積比率の測定結果を比較して示すグラフである。
【図１８】帯電領域を変えて帯電させる場合の手順の例を示す概念図である。
【図１９】潜像面積と円相当径との関係を示す模式図である。
【図２０】感光体においてビームスポット径と潜像径の関係を示す概念図である。
【図２１】本発明に係る画像形成装置の実施例を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明に係る静電潜像の評価方法、静電潜像の評価装置および画像形成装置の実施例を、図面を参照しながら説明する。
本発明は、帯電及び露光によって感光体試料に形成された静電潜像を計測し評価するにあたり、１つの評価を行うために、複数の帯電領域によって得られる検出信号を、複数の画像として取り込み評価することを特徴とする。
得られた画像を、画像処理により静電潜像の輪郭あるいは大きさといった特徴量を抽出することで、潜像プロファイルの断面情報を取得し、複数の輪切り画像を組み合わせて潜像プロファイルを再構成する。あるいは帯電領域の違いによる潜像の大きさを比較解析する。こうすることで、形成された静電潜像の性能を定量的に評価することが可能となる。
【００２３】
図８に、本発明による静電潜像評価の原理を示す。図８において、符号１は感光体試料の非帯電領域を、２は帯電領域を、３は静電潜像分布を示している。まず、例えば図８（ａ）に示すように帯電領域２を狭領域に設定してこの領域に帯電し、この帯電領域内に所定のパターンで潜像３を形成する。帯電は感光体試料に荷電粒子ビームを照射することによって行い、潜像３は例えば光走査装置等によって所定のパターンに露光することによって形成する。次に、図８（ｂ）に示すように、狭帯域帯電での潜像を測定する。この測定は、荷電粒子ビームを照射し試料から放出される電子を検出器で検出することによって行うことができる。この検出信号を画像処理することにより、図８（ｃ）に示すような静電潜像を抽出する。
【００２４】
次に、図８（ｄ）に示すように帯電領域２を広領域に設定してこの領域に帯電し、この帯電領域内に所定のパターンで潜像３を形成する。帯電および潜像形成は前と同じ方法によって行う。次に、図８（ｅ）に示すように、広帯域帯電での潜像を測定する。この測定も前と同じ方法で行い、得られた検出信号を画像処理することにより、図８（ｆ）に示すような静電潜像を抽出する。この測定及び画像処理も前と同じ方法で行う。
このようにして得られた狭領域帯電で抽出された静電潜像と広領域帯電で抽出された静電潜像とを図８（ｇ）のように重ね合わせ、静電潜像の大きさを比較することにより静電潜像を評価する。換言すれば、上記二つの静電潜像から潜像プロファイルを作成し、この潜像プロファイルを評価する。
【実施例】
【００２５】
図１は、本発明に係る静電潜像の評価方法を実行する静電潜像の評価装置の実施例を示す。図１において、静電潜像の評価装置は、大きく分けて、荷電粒子ビーム照射装置４と、露光装置６と、試料載置台７と、１次反転荷電粒子や２次電子などの検出器８と、信号検出部９と、画像処理手段１０を有してなる。試料載置台７の上には評価対象である感光体資料２０が載置される。荷電粒子ビーム照射装置４、試料載置台７、検出器８は、真空チャンバ―４０内に配置されている。
【００２６】
荷電粒子ビーム照射装置４は、真空チャンバ―４０内に以下のように構成部分が組み込まれることによって構成されている。真空チャンバ―４０の上端近くに荷電粒子ビームを照射する電子銃４１が取り付けられ、その下方に、サプレッサ電極４２、エキストラクタすなわち引き出し電極４３、加速電極４４、コンデンサレンズ４５、ビームブランキング電極４６、仕切り弁４７、可動絞り４８、スティグメータすなわち補正用電極４９、偏向電極（走査レンズに相当する）５０、静電対物レンズ５１、ビーム射出開口部５２がこの順に配置されている。上記サプレッサ電極４２および引き出し電極４３は電子ビームを制御し、加速電極４４は電子ビームのエネルギを制御し、コンデンサレンズ４５は電子銃から発生された電子ビームを集束させる。ビームブランキング電極４６は電子ビームをＯＮ／ＯＦＦさせ、仕切り弁４７および可動絞り４８は電子ビームの照射電流を制御するためのアパーチャとして機能する。偏向電極５０はビームブランカを通過した電子ビームを走査させるための走査レンズとして機能し、偏向電極５０を通過した電子ビームは対物レンズ５１で再び感光体試料２０の面に収束させられる。各レンズ等には図示しない駆動用電源が接続されている。
【００２７】
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。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。
【００２８】
上記露光装置６は、いわゆる周知のレーザスキャナであって、その詳細を図２に示す。露光装置６は、感光体試料２０に関して感度を持つ波長の光を放射するＬＤ（レーザダイオード）などの光源６１、コリメートレンズ６２、アパーチャ６３、集光レンズ６４、ガルバノミラーやポリゴンミラーなどからなる光偏向器６５、走査結像レンズ６６、ミラー６７などを備えている。上記露光装置６は、感光体試料２０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であり、感光体試料２０の表面を上記ビームで走査することができる。ＬＤ制御手段により適切な露光時間、露光エネルギで感光体試料２０に光ビームを照射できるようになっている。
【００２９】
なお、光偏向器６５、走査結像レンズ６６などからなるスキャニング機構を備えることにより、感光体試料２０にラインパターンを形成することができるが、スキャニング機構を省いて、感光体試料２０にドットパターンを形成するようにしてもよい。また、図２（ｂ），（ｃ）に示すようなＶＣＳＥＬ等を光源にすることによって、マルチビーム走査光学系を構成してもよい。
また、スキャニング機構を備えたものにおいて、スキャニング機構による走査方向を主走査方向としたとき、この主走査方向に加えて、副走査方向にもスキャンさせる機構を設けて、２次元の露光パターンを形成するようにしてもよい。
【００３０】
図１に示す実施例では、走査光学系からなる露光装置６は、ポリゴンモータなどからなる光偏向器６５の振動や電磁場の影響が電子ビームの軌道に影響を与えないように、真空チャンバ４０の外に配置されている。露光装置６を電子ビーム軌道位置から遠ざけることができ、荷電粒子ビーム照射装置４が外乱の影響を受けることを抑制することができる。走査光学系は、光学的に透明な入射窓６８より真空チャンバ４０内に入射させるようになっている。
【００３１】
図３は、上記実施例の真空チャンバ４０および露光装置６の具体的な構造を示す断面図である。図３に示すように、真空チャンバ４０の鉛直軸に対して４５°の角度で、真空チャンバ４０の内部に外部から光を入射させることができる入射窓６８が配置され、この入射窓６８から真空チャンバ４０内に走査ビーム７７を入射させる露光装置６が真空チャンバ４０の外側に配置されている。露光装置６は前述のとおり走査光学系からなり、光源部、走査レンズ、同期検知手段、ポリゴンミラーからなる光偏向器６５、光路を曲げるミラー７２等を有してなる。露光装置６の主要部は光学ハウジング６９の上に配置され、上部はカバー７１で覆われて遮光されている。光学ハウジング６９は水平方向の平行移動台８３の上に取り付けられ、平行移動台８３は柱状の複数本の構造体８２を介して除振台８１の上に取り付けられている。上記ミラー７２でほぼ４５°の角度で斜め下方に折り曲げられる走査ビーム７７の進路の周りは、外部遮光筒７３、内部遮光筒７５、これら内外の遮光筒の接続部に介在するラビリンス部７４によって遮光されている。
【００３２】
上記除振台８１の上に真空チャンバ４０が固定されている。真空チャンバ４０内に前記試料載置台としての試料ステージ７８が水平面内において直交２軸方向に移動可能に取り付けられている。試料ステージ７８には感光体試料２０を載置することができ、この感光体試料２０に対し真上から荷電粒子ビームを照射する前記荷電粒子ビーム照射装置４が真空チャンバ４０に取り付けられている。荷電粒子ビーム照射装置４の内部も真空チャンバ４０と連通していて真空に保たれている。真空チャンバ４０内には、感光体試料２０に静電潜像を形成した後、感光体試料２０に荷電粒子ビームを照射することによって放出される電子ビームを検出する検出器８の検出端が感光体試料２０に向かって伸びている。
【００３３】
図１乃至図３に示す走査レンズ６６はｆθ特性を有しており、光偏光器６５が一定の角速度で回転しているとき、光ビームは像面すなわち感光体試料２０の面を略等速度で移動する構成となっている。また、感光体試料２０の面上のビームスポット径も略一定の径に保たれて走査可能な構成となっている。
【００３４】
走査光学系からなる露光装置６は、真空チャンバ４０に対し離れて配置されているので、ポリゴンスキャナ等の光偏向器６５を駆動することによって発生する振動は、直接真空チャンバ４０に伝播されることがなく、上記振動の影響は少ない。図３では示していないが、構造体８２と除振台８１との間にダンパを挿入すれば、防振効果をさらに高めることができる。
【００３５】
このように、感光体試料２０を露光する装置を、スキャニング機構による露光装置とすることにより、感光体資料２０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。
また、感光体資料２０の所定の位置に潜像パターンを形成するために、光偏向器６５からの走査ビームを検知する同期検知手段を有しているとなおよい。
感光体試料２０の形状は、平面であっても曲面であってもよい。
【００３６】
図４は、感光体試料が円筒形状の場合の静電潜像評価装置の実施例を示す。基本的には図１に示す実施例と同じであるから、同じ構成部分ないしは同じ機能部品には同じ符号を付している。円筒形状の感光体試料２０はその中心軸線を回転中心として回転駆動される。露光装置６による光走査方向は、感光体試料２０の表面において感光体試料２０の中心軸線と平行な方向であって、これを主走査方向という。感光体試料２０が回転することにより感光体試料２０の表面が主走査方向に対して直交する方向に移動する。この移動方向を副走査方向という。露光装置６による主走査と感光体試料２０の回転による副走査によって、感光体試料２０の表面に任意のパターンの静電潜像を形成することができる。図４に示す例は、以上の点が図１の実施例と異なるだけで、他の構成ないし機能は図１の実施例と同じであるから、説明は省略する。
【００３７】
次に、ここまで説明してきた静電潜像の評価装置を用いた静電潜像の評価方法の原理について説明する。まず、感光体試料２０に電子ビームを照射させる。図５（ａ）に示すように、加速電圧｜Ｖａｃｃ｜は、２次電子放出比が１となる加速電圧より高い加速電圧に設定すると、入射電子量が、放出電子量より上回るため、電子が感光体試料２０に蓄積され、チャージアップを起こす。この結果、感光体試料２０を、一様にマイナスに帯電させることができる。電子ビームの加速電圧と感光体試料２０の帯電電位には、図５（ｂ）のような関係があり、電子ビームの加速電圧と照射時間を適切に行うことにより、電子写真プロセスを用いた画像形成装置の実機と同じ帯電電位を形成することができる。照射電流は大きい方が、短時間で目的の帯電電位に到達することができるため、数ｎＡで照射している。この後、後述の静電潜像の観察を可能にするために、入射電子量を１／１００〜１／１０００に下げる。
【００３８】
次に、露光装置６により感光体試料２０を露光して静電潜像を形成する。露光装置６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。必要露光エネルギは、感光体資料の特性によって決まるファクタであるが、通常、２〜１０ｍＪ／ｍ２程度である。感度が低い感光体では、十数ｍＪ／ｍ２必要なこともある。帯電電位や必要露光エネルギは、感光体特性やプロセス条件に合わせて設定すると良い。
【００３９】
このようにして、電子写真装置の実機に合わせた露光条件、例えば露光エネルギ密度０．５〜１０ｍＪ／ｍ２、ビームスポット径３０−１００μｍに設定し、さらに、デューティ、画周波数、書込密度、画像パターン等の条件を設定すると良い。画像パターンとしては、１ドット孤立の他、図６（ａ）に示すような１ドット格子，図６（ｂ）に示すような２ｂｙ２，図６（ｃ）に示すような２ドット孤立、図６（ｄ）に示すような２ドットによるラインなど様々なパターンを形成することができる。このようにして、感光体試料２０に任意の静電潜像を形成することができる。
【００４０】
次に、感光体試料２０を電子ビームで走査し、放出される２次電子を検出器（シンチレータ）８で検出し、電気信号に変換してコントラスト像を観察する。このようにすると、露光されることなく残っている帯電部は２次電子検出量が多く、露光部は２次電子検出量が少ない明暗のコントラスト像が生じる。暗の部分を露光による潜像部とみなすことができる。
【００４１】
感光体試料２０の表面に潜像が形成されて電荷分布があると、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、感光体試料２０の表面に電子が入射することによって発生した２次電子は上記電界によって押し戻され、検出器８に到達する量が減少する。従って、露光部では電荷がリークして黒、非露光部では電荷がリークすることなく白となり、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、これを測定することができる。
【００４２】
図７（ａ）は、荷電粒子捕獲器２４と感光体試料との間の空間における電位分布を、等高線表示で説明的に示したものである。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にある。荷電粒子捕獲器２４には正極性の電位が与えられているから、実線の電位等高線群で示すように、試料の表面から荷電粒子捕獲器２４に近づくに従い電位が高くなる。
従って、試料の負極性に均一帯電している部分である図のＱ１点やＱ２点で発生した２次電子ｅｌ１、ｅｌ２は、荷電粒子捕獲器２４の正電位に引かれ、矢印Ｇ１や矢印Ｇ２で示すように変位し、荷電粒子捕獲器２４に捕獲される。
【００４３】
一方、図７（ａ）において、光照射されて負電位が減衰した部分の中央部にあるＱ３点近傍では、電位等高線の配列は破線で示すように、Ｑ３点を中心とした半楕円形になり、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。したがって、Ｑ３点の近傍で発生した２次電子ｅｌ３には、矢印Ｇ３で示すように、試料側に拘束する電気力が作用する。このため２次電子ｅｌ３は、破線の電位等高線で示す「ポテンシャルの穴」に捕獲され、荷電粒子捕獲器２４に向って移動することはない。図７（ｂ）は、上記「ポテンシャルの穴」を模式的に示している。
【００４４】
換言すれば、荷電粒子捕獲器２４により検出される２次電子は、その強度（２次電子数）の大きい部分が、「静電潜像の地の部分」すなわち均一に負帯電している部分（図７（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」すなわち光照射された部分（図７（ａ）の点Ｑ３に代表される部分）に対応することになる。
【００４５】
従って、図１に示す２次電子検出器８で得られる電気信号を、信号検出部９で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：Ｔをパラメータとして、表面電位分布：Ｖ（Ｘ，Ｙ）を「サンプリングに対応した微小領域」ごとに特定でき、信号処理手段１０により上記表面電位分布（電位コントラスト像）：Ｖ（Ｘ，Ｙ）を２次元的な画像データとして構成することができる。これをアウトプット装置で出力すれば、静電潜像のパターンを可視的な画像として得ることができる。
【００４６】
例えば、捕獲される２次電子の強度を「明るさの強弱で表現」すれば、静電潜像の画像部分は暗く、地の部分は明るくコントラストがつき、表面電荷分布に応じた明暗像として表現（出力）することができる。もちろん、表面電位分布を知ることができれば、表面電荷分布も知ることができる。
【００４７】
（評価装置の動作及び評価方法）
図９は、中心付近の電荷量が同じで、周辺電荷だけが、広域帯電４．３ｍｍ２と狭域帯電０．２７ｍｍ２というように、１０倍以上異なっている電荷分布による電磁場シミュレーションでの、感光体試料の垂直方向の電界強度分布を示す。２次電子計測による潜像可視化では、試料の垂直方向の電界強度Ｅｚ＝０をスレッシュホールドレベルとした潜像を検出することが可能である。その結果、
・帯電領域を狭くすると、周辺電荷によるエッジ効果の影響を受けることにより、試料面から垂直方向に電界強度が変わってくることを見出した。
・帯電領域が狭くなると、試料面に生じる電界強度のオフセットレベルが全体的にシフトする。
従って、帯電領域を狭くすることで、試料面に生じる電界強度のオフセットレベルを変えることができることがわかった。
【００４８】
そこで、帯電領域を変えて少なくとも２回、静電潜像を画像として取り込み、得られたそれぞれの静電潜像より潜像の大きさを計測し、それぞれの静電潜像の大きさを比較することにより、形成された静電潜像の性能を定量的に評価すると良い。
具体的には、電子ビームを照射することで帯電した後に、レーザ光を照射することで、潜像を形成する。このとき帯電領域Ｃ１は、２次電子検出の計測領域に比べて、大きく設定することが望ましい。このため、観察倍率を拡大して、観察領域をＣＳ０に変更する。次に電子ビームを走査させ、試料から放出される電子を検出することで、潜像による画像を取得する。取得した画像を画像処理することで、潜像及び潜像面積Ｓ１を計測する。
その後、帯電領域をＣ２に変更する。帯電領域を変更するためには、例えば電子ビーム光学系の偏向電極電圧の値を変えることで、実現できる。そして、観察倍率を拡大して、観察領域をＣＳ０に変更し、電子ビームを走査させ、試料から放出される電子を検出することで、潜像による画像を取得する。取得した画像を画像処理することで、潜像径及び潜像面積Ｓ２を計測する。
【００４９】
上記少なくとも２回の潜像抽出によって静電潜像の評価が可能であるが、さらに異なる帯電領域を定めて同様の計測を行ってもよい。この回をｎ回目すると、帯電領域をＣｎに変更して帯電させ、露光によって潜像を形成し、観察倍率を拡大して観察領域をＣ０に変更する。電子ビームを走査させ、得られる信号を検出することで、潜像による画像を取得する。取得した画像を画像処理することで、潜像及び潜像面積Ｓｎを計測する。また、画像処理をすることで潜像の輪郭を抽出し、さらに、水平方向と垂直方向の潜像径や潜像面積を算出することができる。
【００５０】
この輪切りデータをつなぎ合わせて、図１０に示すような潜像プロファイルを得ることができる。図１０（ａ）は潜像の鮮鋭度が低い場合の例を示しており、潜像面積Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３の差が大きくなっている。図１０（ｂ）は潜像の鮮鋭度が高い場合の例を示しており、潜像面積Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３の差が小さくなっている。
【００５１】
計測手順の例を図１１に示す。１つの評価を行うために設定される帯電領域の数をｎとする。まず、帯電領域Ｃ１を設定して帯電させ、所定のパターンの静電潜像を形成する。所定の観察領域Ｃ０を設定して電子ビームを照射し、放出電子を検出して静電潜像データを取り込む。ここまでの動作回数ｉがｎに達していなければ、「ｉ＝ｉ＋１」として周辺電荷を消去し、帯電領域をＣｉに変更して再び帯電、静電潜像パターン形成、観察領域Ｃ０を設定して静電潜像データ取り込みを行う。動作回数ｉがｎに達すると、画像処理によって潜像パターンを抽出し、潜像プロファイルを算出して潜像を評価する。
【００５２】
解析方法としては、最低２回潜像データを取り込み、２つの輪切り情報を組み合わせて、潜像プロファイル化させても良い。また、２回のデータから評価値を計算しても良い。
予めシミュレーションで、帯電領域と電界強度バイアスレベルを掴んでおくことにより潜像プロファイルを電界強度プロファイルに変換することができる。
【００５３】
図１０について説明したように、帯電領域Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３のときの潜像面積Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３に注目すると、良好な静電潜像すなわち潜像鮮鋭度が高い状態には、潜像プロファイルがシャープになる。この場合には、潜像面積Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３の大きさの変化が小さい。逆に潜像鮮鋭度が低い場合には、潜像面積Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３の順に潜像面積が小さくなっていき、上記面積の差が大きい。すなわち、潜像の大きさ、あるいは潜像面積の変化に着目することで、形成された潜像の良し悪しを判断することが可能となる。
【００５４】
帯電領域を変える順番は任意である。ただし、広い方から狭い方へ順にする場合、図１８に示す（ａ）（ｂ）の手順によることができる。図１８（ａ）に示すように、はじめに広い領域を帯電させ、その帯電領域内に露光によって静電潜像を形成し、潜像を計測する。その後、周辺帯電の一部を消去させることにより帯電領域を狭領域とし、その状態で、再度潜像を計測する。この計測手順を図１２に示す。この計測手順が前記図１１に示す計測手順と異なる点は、帯電領域をＣｉに変更した後、改めて潜像を形成することなく、直ちに静電潜像データ取り込みステップに進むことができる点である。この方法を用いると、帯電露光による潜像形成は１回だけでよいので、効率良く計測することが可能である。また、様々な測定対象物に対して評価をすることが可能である。
【００５５】
周辺帯電の一部を消去させる方法として、走査ビームを用いて、切り出す周辺部を露光させ、電荷を消去する方法を用いることができる。
【００５６】
また、別の方法として、固定照明で露光するように構成するとともに、電荷を残す領域にマスクをかけて露光できないように遮光し、遮光された部分以外の残りを消去するようにしても良い。この方法を実施するための光学配置例を図１３に示す。図１３において、半導体レーザ９１から放射された光束はコリメートレンズ９２により平行光束化され、アパーチャにより光束径を規制されて部分的に遮光領域を持つ遮光部材（マスク）９３を照射する。遮光部材９３の被遮光部分を通過した光束は、結像レンズ９４の作用により、遮光部材９３の遮光部分の像を像面に結像する。この「像面」は、試料載置台上に載置された光導電性感光体試料２０の「均一に帯電された面」である。このようにして、一様に帯電された感光体試料２０の露光が行われ、遮光部材９３の遮光パターンに対応する静電潜像パターンが形成される。
【００５７】
図１３（ｂ）は、試料に対して光軸が垂直な場合の例である。結像レンズ９４と遮光部材９３との距離すなわち物体距離をＬ１、結像レンズ９４と試料２０の表面との距離すなわち像距離をＬ２とすると、結像レンズの「光軸に対して垂直な方向」の結像倍率：β＝Ｌ２／Ｌ１であり、この倍率に応じたマスクパターン像が結像される。結像レンズ９４は、マスクとしての遮光部材９３と光導電性の感光体試料２０の表面とが共役となるように配置される。結像倍率：βとマスクパターンのサイズは予め分かっているので、光導電性試料の面上に結像されるマスクパターン像のサイズを算出することができ、光導電性試料から所望のパターンで周辺電荷を消去することができる。図１３（ｃ）は上記のようにして感光体試料２０の表面から周辺電荷を消去した例を示しており、符号９６は露光部すなわち非帯電部を、符号９７は非露光部すなわち帯電部を示している。
【００５８】
図１３（ａ）は、電荷を残す領域にマスクをかけて露光できないように遮光試料を配置した別の例であって、レンズ光軸に対しマスクとしての遮光部材９３が傾斜している例である。露光装置における露光用の光路を「光導電性試料の２次元的な走査を行う荷電粒子ビームが通過する領域外」に設定するため、結像レンズ９４の光軸は、光導電性感光体試料２０の均一帯電された面に立てた法線に対して傾いている。そこで、結像レンズ９４による遮光部材９３の像が、感光体試料２０の面に合致するように、遮光部材９３も結像レンズ９４の光軸に対して傾けて配置されている。遮光部材９３および感光体試料２０の表面の、結像レンズ９４の光軸に対する傾き角：αおよびθは、図示の例においてはα＝θ＝４５度であり、これは結像倍率が等倍（Ｌ１＝Ｌ２）であることによる。このため、感光体試料２０の表面に結像する遮光部材９３の像は、図１３（ａ）において、紙面に直交する方向に対し、紙面に平行な面内では√２倍になるが、その分を考慮して遮光部材９３の遮光パターンを設計することができる。
【００５９】
結像倍率が等倍以外の一般的な場合では、上記のように物体距離：Ｌ１、像距離：Ｌ２とすると、これらの距離：Ｌ１、Ｌ２と、上記傾き角：α、θの間に、
Ｌ１・ｔａｎα＝Ｌ２・ｔａｎθ
の関係が成り立つ。
このように、図１３に示す光学配置を採用することにより、荷電粒子ビームの軌道を遮ることなく所望の周辺電荷を消去することができる。遮光部材９３は、ガラスなどの光透過物体に、蒸着などで遮光部を備えた固定の遮光部材でもよいし、液晶など透過率を電気的に自在に変えるものであっても良い。
【００６０】
帯電領域を少なくとも２回変える別の方法として、帯電露光後に一旦静電潜像を消去し、再度帯電露光させることによって静電潜像を形成し、潜像の特徴量を抽出する方法であっても良い。具体的には、感光体試料２０に電子ビームを照射して帯電させた後に、レーザのスポット光を走査して潜像を形成し、電子ビームを走査させ、放出電子を検出することで潜像による画像を取得し、その後、一度静電潜像を消去し、再度帯電するときに帯電領域を１回目と変えて帯電させ、レーザ光を照射することで潜像を形成し、電子ビームを走査させ、放出電子を検出することで潜像による画像を取得する。この方法を採用した静電潜像の評価方法の手順の例を図１４に示す。この手順が、前に説明した図１１に示す手順と異なるのは、動作回数ｉがｎに達していない場合に、「ｉ＝ｉ＋１」とした後、上記の方法によって静電潜像を消去して、新たに帯電領域を設定するステップに戻る点である。
【００６１】
複数の帯電領域計測のうちの特定の２回に着目して評価を行う場合、広い方の帯電領域での潜像の面積をＳ１，狭い方お帯電領域での潜像面積をＳ２としたとき、潜像面積比率（Ｓ２／Ｓ１）を計測し、その値を潜像形成能力の評価指標としても良い。この評価方法の例を図１５に示す。図１５において、帯電領域Ｃｉの設定、静電潜像パターンの形成、観察領域Ｃ０の設定、静電潜像データの取り込み、動作回数ｉがｎに達しているか否かの判定、達していない場合の静電潜像消去までの手順は、図１４に示す評価方法の手順と同じである。動作回数ｉが所定回数ｎに達した場合の処理手順に違いがある。すなわち、動作回数ｉが所定回数ｎに達した場合は、画像処理によって潜像パターンを抽出した後、潜像面積Ｓ１，Ｓ２を算出し、潜像面積比率Ｓ２／Ｓ１を算出し、その値で静電潜像を評価する。
【００６２】
広帯電領域での潜像断面積をＳ１，狭帯電領域での潜像断面積をＳ２としたときの潜像面積比率（Ｓ２／Ｓ１)を算出することで、潜像のシャープネスを評価することができる。潜像形成能力が高いほど、潜像の電界強度分布のプロファイルは急峻にすなわちシャープになるため、潜像断面積比率は大きくなり、最大値１に近づくことになる。潜像断面積比率を計測することにより、相対的な静電潜像分布の鮮鋭度（シャープネス）を簡易的に計測することが可能である。
【００６３】
図１６は、上記の方法による静電潜像の鮮鋭度評価の例を示す。図１６において、
潜像形成条件Ａでの潜像面積比率（Ｓ２／Ｓ１）をＡ（Ｓ２／Ｓ１）
潜像形成条件Ｂでの潜像面積比率（Ｓ２／Ｓ１）をＢ（Ｓ２／Ｓ１）
としたとき、
Ａ（Ｓ２／Ｓ１）＜Ｂ（Ｓ２／Ｓ１）
の関係が成立する場合に、潜像形成条件Ｂの方が、潜像鮮鋭度が高く、潜像形成能力が高いと評価することができる。この評価をする際に基準となる潜像面積は、なるべく同等レベルに設定することが望ましい。
潜像面積をＳとしたときの円相当径は、図１９に示すように、
円相当径Ｄ＝２×（Ｓ／π）＾０．５    ・・・（２）
で表すことができる。
【００６４】
潜像面積比率の測定結果を図１７に示す。図１７（ａ）は、ＣＴＬ膜厚２０，３０，４０μｍで４０0〜８００ｎｍの光に対して、感度を有する有機感光体を−５００Ｖに帯電させ、波長６５５ｎｍのＬＤ光源を用い、ビームスポット径が主走査方向４５μｍ，副走査方向５０μｍの条件で、２ｄｏｔ孤立パターンの静電潜像を形成し測定したときの結果である。潜像サイズは実験条件の範囲で極力揃えるように、２ｄｏｔ孤立での円相当径が１６５μｍ前後の範囲で実験を行った。
結果を見ると、膜厚が薄くなるに従い、潜像の鮮鋭度が高くなっており、潜像が深く形成される傾向にあることが確認できた。
【００６５】
図１７（ｂ）は、感光体のＣＧＬとＣＴＬの処方が異なる処方Ａ，処方Ｂ，処方Ｃを比較した結果である。膜厚が一定でも潜像鮮鋭度に差が見られることがわかった。
膜厚３種類，処方３種類を上記手法で実際に評価したところ、以下の結果であった。
ランク    Ｓ２／Ｓ１
処方Ｃ：２０μｍ      １      ０．７１３
処方Ｂ：２０μｍ      ２      ０．７０７
処方Ｃ：３０μｍ      ３      ０．７０２
処方Ａ：２０μｍ      ４      ０．６９２
処方Ｂ：３０μｍ      ５      ０．６５８
処方Ｂ：４０μｍ      ６      ０．６５０
処方Ａ：３０μｍ      ７      ０．６３９
処方Ｃ：４０μｍ      ８      ０．６３３
処方Ａ：４０μｍ      ９      ０．５８８
また、このランクは、出力画像品質にも相関があることを確認することができた。このように、膜厚やＣＧＬ／ＣＴＬ処方が異なる感光体では、潜像鮮鋭度を評価することに有効であることがわかった。
【００６６】
また、光源にＶＣＳＥＬなどを用いたマルチビーム走査光学系では、４以上の複数光源を用い、多くのビームが重なり合いながら、複雑な露光条件のもとで、ひとつの潜像パターンを形成することになる。このような場合には、それぞれのパラメータの影響度合いがわかりにくい。このような、潜像形成条件で、本発明の評価方法は特に有効となる。
【００６７】
出力画像の高画質化のために、光学系の最適化及び光源波長を７８０ｎｍ以下に短波長化することにより、副走査方向のビームスポット径を６０μｍ以下に小径化する試みが行われているが、現在の感光体が短波長の光に対して感度が低いことや、小径化ビームでは感光体内での光の散乱及び電荷の拡散の影響を強く受け、潜像径が広がり、潜像の深さも浅くなり、最終出力画像では階調性、鮮鋭性の安定性が得られないという不具合が発生している。
【００６８】
図２０にビームスポット径及び潜像径の概念図を示す。ここでのビームスポット径は、ビームスポット光量分布が最大光量のｅ−２以上である範囲の径で定義している。コントラスト像の明暗の境界を潜像の径とする。電荷輸送層の組成及び膜厚が光の散乱及び電荷の拡散度合いに、また、電荷発生層の組成が感度に影響を与えることは知られているが、明確な相関関係が分かっていない。そこで、電荷輸送層の組成及び膜厚、電荷発生層の組成を変えて感光体を作り、本実施例に係る静電潜像の評価装置で行われる静電潜像測定方法において、画像形成装置で使用する条件と同じ、例えば帯電電位８００Ｖ、露光エネルギ４ｍＪ／ｍ２として、光源波長が７８０ｎｍ以下、副走査方向のビームスポット径が６０μｍ以下の条件で露光し潜像測定を行った。
【００６９】
図２０（ａ）及び（ｂ）に示すように、感光体面での副走査方向のビームスポット径をＡとし、形成される副走査方向の潜像径をＢとしたときに、
１．０＜Ｂ／Ａ＜２．０
を満足する感光体を選定すれば、最終出力画像で、階調性、鮮鋭性に優れた画像を安定して得ることができる。
ここで、下限の１．０は、光の散乱及び電荷の拡散はどんな感光体でも必ず起こるのでこれ以下にはならないという原理的な限界であり、上限の２．０は、最終出力画像で階調性、鮮鋭性の安定性を確保する為に必要な限界である。
【００７０】
次に、本発明に係る画像形成装置の実施例を説明する。図２１は画像形成装置の一実施形態であるレーザプリンタの例を概略的に示している。レーザプリンタ１００は像担持体１１１として「円筒状に形成された光導電性の感光体」を有している。像担持体１１１の周囲には、帯電手段としての帯電ローラ１１２、現像装置１１３、転写ローラ１１４、クリーニング装置１１５が配備されている。この実施形態では「帯電手段」として、オゾン発生の少ない接触式の帯電ローラ１１２を用いているが、コロナ放電を利用するコロナチャージャを帯電手段として用いることもできる。また、光走査装置１１７が設けられ、帯電ローラ１１２と現像装置１１３との間で「レーザビームＬＢの光走査による露光」を行うようになっている。
【００７１】
図２１において、符号１１６は定着装置、符号１１８は給紙カセット、符号１１９はレジストローラ対、符号１２０は給紙コロ、符号１２１は搬送路、符号１２２は排紙ローラ対、符号１２３はトレイをそれぞれ示している。画像形成を行うときは、光導電性の感光体である像担持体１１１が時計回りに等速回転され、その表面が帯電ローラ１１２により均一に帯電され、光走査装置１１７のレーザビームによる光書込による露光により静電潜像が形成される。形成された静電潜像は所謂「ネガ潜像」であって画像部が露光されている。この静電潜像は現像装置１１３により反転現像され、像担持体１１１上にトナー画像が形成される。
【００７２】
転写紙を収納したカセット１１８は画像形成装置１００本体に着脱可能で、図のごとく装着された状態において、収納された転写紙の最上位の１枚が給紙コロ１２０により給紙される。給紙された転写紙は、その先端部をレジストローラ対１１９に銜えられる。レジストローラ対１１９は、像担持体１１１上のトナー画像が転写位置へ移動するのにタイミングをあわせて転写紙を転写部へ送りこむ。送りこまれた転写紙は、転写部においてトナー画像と重ね合わせられ、転写ローラ１１４の作用によりトナー画像を静電転写される。トナー画像を転写された転写紙は定着装置１１６でトナー画像を定着されたのち、搬送路１２１を通り、排紙ローラ対１２２によりトレイ１２３上に排出される。トナー画像が転写されたのち、像担持体１１１の表面はクリーニング装置１１５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。
【００７３】
上記像担持体１１１は、本発明に係る静電潜像の評価装置を用い、本発明に係る静電潜像の評価方法によって評価された感光体を用いる。こうすることにより、非常に望ましい観光体を用いることができ、解像力に優れ、高精彩、かつ高耐久で信頼性の高い画像を得ることができる画像形成装置を提供することができる。
特にＶＣＳＥＬなどのマルチビーム走査光学系を搭載した画像形成装置に適する。
【符号の説明】
【００７４】
１    非帯電領域
２    帯電領域
３    静電潜像分布
４    荷電粒子ビーム照射装置
６    露光装置
７    試料載置台
８    検出器
９    信号検出部
１０    画像処理手段
２０    感光体試料
４０    真空チャンバ
【先行技術文献】
【特許文献】
【００７５】
【特許文献１】特開平０３−０４９１４３号公報
【特許文献２】特開平０３−２００１００号公報
【特許文献３】特願２００３−２９５６９６号公報
【特許文献４】特開２００４−２５１８００号公報
【特許文献５】特願２００８−２３３３７６号公報
【図１】
2010216931.tif 000003
【図２】
2010216931.tif 000004
【図３】
2010216931.tif 000005
【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】
2010216931.tif 000011
【図１０】
2010216931.tif 000012
【図１１】
2010216931.tif 000013
【図１２】
2010216931.tif 000014
【図１３】
2010216931.tif 000015
【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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