(57)【要約】【課題】静電潜像パターンにおける粒状性について評価を行うことが可能な評価方法及び評価装置の提供、及び上記評価方法もしくは装置により把握した潜像粒状性指標の値を基に、光源素子の発光強度を設定することでより高い画像品質を有する画像形成装置を提供する。【解決手段】光導電性試料００の静電潜像パターンを形成された面を、荷電粒子銃１１からの荷電粒子ビームにより２次元的に走査し、静電潜像パターンによる電気的影響を受けた荷電粒子を荷電粒子検出器２４で捕獲して、その強度信号を上記面上の位置に対応させて検出し、検出した強度信号から静電潜像パターンを含む断面プロファイルを抽出し、上記静電潜像パターンの特徴量を算出する静電潜像評価方法において、上記光像は４ｃｙｃｌｅ／ｍｍ以上の空間周波数の周期的な光量値の変動を有する断面光量分布であり、かつ、上記特徴量は、抽出した断面プロファイルにおける、上記断面光量分布の空間周波数未満の各空間周波数での信号積分値である。【選択図】図１
2010072241.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
帯電と光像の露光により光導電性試料に静電潜像パターンを形成し、該光導電性試料の上記静電潜像パターンを形成された面を、荷電粒子ビームにより２次元的に走査し、上記静電潜像パターンによる電気的影響を受けた荷電粒子を捕獲して、その強度信号を上記面上の位置に対応させて検出し、検出した強度信号から上記静電潜像パターンを含む断面プロファイルを抽出し、上記静電潜像パターンの特徴量を算出する静電潜像評価方法において、
上記光像は４ｃｙｃｌｅ／ｍｍ以上の空間周波数の周期的な光量値の変動を有する断面光量分布であり、かつ、上記特徴量は、抽出した断面プロファイルにおける、上記断面光量分布の空間周波数未満の各空間周波数での信号積分値であることを特徴とする静電潜像評価方法。
【請求項２】
請求項１に記載の静電潜像評価方法において、
抽出した断面プロファイルにおける上記静電潜像パターンの隣接する露光部同士の間隔が、０．０３〜０．２５ｍｍの範囲に収まっていることを特徴とする静電潜像評価方法。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の静電潜像評価方法において、
上記特徴量は、抽出した断面プロファイルにおける各空間周波数の信号強度分布と、視感度スペクトルとを重畳した分布の積分値であることを特徴とする静電潜像評価方法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載の静電潜像評価方法において、
上記特徴量は、上記積分値に対して、抽出した断面プロファイルにおける露光部と非露光部の信号強度値の差で除した値であることを特徴とする静電潜像評価方法。
【請求項５】
静電潜像パターンを形成するための帯電手段及び光像露光手段と、
上記静電潜像パターンを形成された光導電性試料の、上記静電潜像パターンを形成された面を荷電粒子ビームで２次元的に走査する荷電粒子ビーム走査手段と、
上記静電潜像パターンによる電気的影響を受けた荷電粒子を捕獲して、その強度信号を上記面上の位置に対応させて検出し、上記静電潜像パターンにおける電荷分布状態を観測し、上記静電潜像パターンの特徴量を算出し評価する評価手段と、
を備えた静電潜像評価装置において、
上記光像は４ｃｙｃｌｅ／ｍｍ以上の空間周波数の周期的な光量値の変動を有する断面光量分布であり、かつ、上記特徴量は、抽出した断面プロファイルにおける、上記断面光量分布の空間周波数未満の各空間周波数での信号積分値であることを特徴とする静電潜像評価装置。
【請求項６】
請求項５に記載の静電潜像評価装置において、
抽出した断面プロファイルにおける上記静電潜像パターンの隣接する露光部同士の間隔が、０．０３〜０．２５ｍｍの範囲に収まっていることを特徴とする静電潜像評価装置。
【請求項７】
請求項５又は６に記載の静電潜像評価装置において、
上記特徴量は、抽出した断面プロファイルにおける各空間周波数の信号強度分布と、視感度スペクトルとを重畳した分布の積分値であることを特徴とする静電潜像評価装置。
【請求項８】
請求項５〜７のいずれかに記載の静電潜像評価装置において、
上記特徴量は、上記積分値に対して、抽出した断面プロファイルにおける露光部と非露光部の信号強度値の差で除した値であることを特徴とする静電潜像評価装置。
【請求項９】
光源素子から発光される光で走査して像担持体上に静電潜像を形成し、該静電潜像を現像手段により可視像化する画像形成装置において、
請求項１〜４のいずれかに記載の静電潜像評価方法により、もしくは請求項５〜８のいずれかに記載の静電潜像評価装置を用い、上記光源素子の発光強度を設定した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、静電潜像評価方法、該方法を実施するための静電潜像評価装置、該方法によって把握された結果を反映した複写機、プリンタ、ファクシミリ、プロッタ、これらのうち少なくとも１つを含む複合機等の画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
複写機やレーザプリンタといった電子写真方式の画像形成装置では、画像の出力に際して、通常、以下の作像工程を経る。
（ａ）光導電性の感光体を均一に帯電させる帯電工程
（ｂ）感光体に光を照射して光導電性により静電潜像を形成する露光工程
（ｃ）帯電したトナー粒子を用いて、感光体上に可視画像を形成する現像工程
（ｄ）現像された可視画像を紙片等の転写材に転写する転写工程
（ｅ）転写された画像を転写材上に融着・固定する定着工程
（ｆ）可視画像転写後の感光体上の残留トナーを清掃するクリーニング工程
（ｇ）感光体上の残留電荷を除電する除電工程
これら工程それぞれでのプロセスファクタやプロセスクオリティは、最終的な出力画像の品質に大きく影響を与える。近年は、高画質に加え、高耐久性、高安定性、さらには省エネルギ化など環境に優しい作像プロセスの要求がより高まってきており、各工程のプロセスクオリティの向上が強く求められている。
【０００３】
作像工程において、帯電・露光により感光体上に形成される静電潜像は「トナー粒子の挙動に直接影響を与えるファクタ」であり、感光体上における静電潜像の品質評価が重要となる。感光体上の静電潜像を観測し、その結果を設計にフィードバックすることにより、帯電工程や露光工程のプロセスクオリティの向上を図ることができ、その結果、画質・耐久性・安定性や省エネルギ化のさらなる向上が期待できる。
光導電性の感光体等の誘電体における表面電荷分布あるいは表面電位分布をミクロンオーダーで高分解能に計測する方法として、特許文献１、２記載のものが知られている。これら特許文献に記載された測定方法では、測定試料の表面が荷電粒子ビームにより走査され、測定試料表面で発生する２次電子が検出される。
この方法の場合、直接に測定されるのは測定試料表面の電界分布であり、この電界分布に基づいて表面電位分布が演算的に求められる。
【０００４】
本出願人は、先に、上記表面電位分布の計測方法を用い、走査光ビームにより形成される静電潜像パターンを観察する方法、装置を提案した。この方法、装置では、画像形成装置と同一の光書込条件での感光体静電潜像の形成、観察が可能になる。このことにより、静電潜像形成に関わる帯電、感光体、光書込条件と、静電潜像パターンのばらつき度合いとの関係を明らかにでき、この情報を画像形成プロセス・デバイス設計にフィードバックすることで、各工程におけるプロセスクオリティの向上、出力画像品質の向上に貢献できる。
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−２９５６９６号公報
【特許文献２】特開２００３−３０５８８１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、画像形成装置の出力画像品質を大きく左右する要素の一つとして、粒状性がある。これは、人間が画像を視覚した際に受ける「画像のざらつき感」であり、高画質化のためには低く抑えることが必要となる。粒状性の悪化要因としては、画像のドット位置・サイズ変動、ドットを構成しているトナー付着量変動などがあり、これらの発生により画像濃度の空間的偏在が生じることが主な悪化要因であることがわかっている。
上述の帯電、露光、現像、転写、定着工程といった多くの作像工程の品質が粒状性に関連しており、その中でも特に露光工程での静電潜像のドット品質、及び、現像工程でのトナー付着後ドット品質が大きく影響を及ぼすものと考えられている。
現状における画像品質の評価には、サンプルとして、上記全ての作像工程による最終出力画像か、帯電、露光、現像工程までを経て得られる現像パターン分布画像を取得する必要がある。これらの画像をカメラ、スキャナによりキャプチャーし、解析を実施することで、粒状性をはじめとするいくつかの画像品質指標の評価結果を得ることができる。
【０００７】
粒状性を低減するためには、上述のどの作像工程による影響が大きいのかを明確にした上で、必要な工程の品質を改善するための技術開発を行う必要がある。特に、最初にドットパターンが形成される露光工程による影響と、トナーを付着させる現像工程による影響を切り分けられることが望ましいが、現状では、この各工程の切り分けが困難である。
それは、上述のとおり、画像品質の評価サンプルが、少なくとも帯電、露光、現像工程までを経て出力されるものであるためである。
【０００８】
本発明は、以上のことを鑑み、露光工程までを実施した段階で、静電潜像パターンにおける粒状性（以下、「潜像粒状性指標」という）について評価を行うことが可能な評価方法及び評価装置を提供することを、その目的とする。
また、本発明は、上記評価方法もしくは装置により把握した潜像粒状性指標の値を基に、光源素子の発光強度を設定することでより高い画像品質を有する画像形成装置を提供することを、その目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、請求項１記載の発明では、帯電と光像の露光により光導電性試料に静電潜像パターンを形成し、該光導電性試料の上記静電潜像パターンを形成された面を、荷電粒子ビームにより２次元的に走査し、上記静電潜像パターンによる電気的影響を受けた荷電粒子を捕獲して、その強度信号を上記面上の位置に対応させて検出し、検出した強度信号から上記静電潜像パターンを含む断面プロファイルを抽出し、上記静電潜像パターンの特徴量を算出する静電潜像評価方法において、上記光像は４ｃｙｃｌｅ／ｍｍ以上の空間周波数の周期的な光量値の変動を有する断面光量分布であり、かつ、上記特徴量は、抽出した断面プロファイルにおける、上記断面光量分布の空間周波数未満の各空間周波数での信号積分値であることを特徴とする。
【００１０】
請求項２記載の発明では、請求項１に記載の静電潜像評価方法において、抽出した断面プロファイルにおける上記静電潜像パターンの隣接する露光部同士の間隔が、０．０３〜０．２５ｍｍの範囲に収まっていることを特徴とする。
請求項３記載の発明では、請求項１又は２に記載の静電潜像評価方法において、上記特徴量は、抽出した断面プロファイルにおける各空間周波数の信号強度分布と、視感度スペクトルとを重畳した分布の積分値であることを特徴とする。
請求項４記載の発明では、請求項１〜３のいずれかに記載の静電潜像評価方法において、上記特徴量は、上記積分値に対して、抽出した断面プロファイルにおける露光部と非露光部の信号強度値の差で除した値であることを特徴とする。
【００１１】
請求項５記載の発明では、静電潜像パターンを形成するための帯電手段及び光像露光手段と、上記静電潜像パターンを形成された光導電性試料の、上記静電潜像パターンを形成された面を荷電粒子ビームで２次元的に走査する荷電粒子ビーム走査手段と、上記静電潜像パターンによる電気的影響を受けた荷電粒子を捕獲して、その強度信号を上記面上の位置に対応させて検出し、上記静電潜像パターンにおける電荷分布状態を観測し、上記静電潜像パターンの特徴量を算出し評価する評価手段と、を備えた静電潜像評価装置において、上記光像は４ｃｙｃｌｅ／ｍｍ以上の空間周波数の周期的な光量値の変動を有する断面光量分布であり、かつ、上記特徴量は、抽出した断面プロファイルにおける、上記断面光量分布の空間周波数未満の各空間周波数での信号積分値であることを特徴とする。
【００１２】
請求項６記載の発明では、  請求項５に記載の静電潜像評価装置において、抽出した断面プロファイルにおける上記静電潜像パターンの隣接する露光部同士の間隔が、０．０３〜０．２５ｍｍの範囲に収まっていることを特徴とする。
請求項７記載の発明では、請求項５又は６に記載の静電潜像評価装置において、上記特徴量は、抽出した断面プロファイルにおける各空間周波数の信号強度分布と、視感度スペクトルとを重畳した分布の積分値であることを特徴とする。
【００１３】
請求項８記載の発明では、請求項５〜７のいずれかに記載の静電潜像評価装置において、上記特徴量は、上記積分値に対して、抽出した断面プロファイルにおける露光部と非露光部の信号強度値の差で除した値であることを特徴とする。
請求項９記載の発明では、光源素子から発光される光で走査して像担持体上に静電潜像を形成し、該静電潜像を現像手段により可視像化する画像形成装置において、請求項１〜４のいずれかに記載の静電潜像評価方法により、もしくは請求項５〜８のいずれかに記載の静電潜像評価装置を用い、上記光源素子の発光強度を設定したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、画像の粒状性について、静電潜像レベルで計測することにより、現像工程以降の条件の影響を排除しての評価が可能となり、評価精度を高めることができる。
人間の視感度特性を加味した粒状性評価指標を計測できることにより、
最終出力画像の評価条件に近い条件での評価が可能となる。
粒状性評価指標に対し、計測を行った際の輝度画像条件（非露光部、露光部の輝度値）を考慮した補正を行うことにより、潜像形成条件が異なる複数の評価結果において結果の比較が可能となる。
本発明に係る静電潜像評価方法及び装置を用いて評価することにより、画像形成装置へ搭載される半導体レーザ発光素子において、最も潜像粒状性指標を低く抑えられる発光強度条件を明らかにできる。このことにより、画像品質の高い画像形成装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態を図を参照して説明する。
まず、静電潜像評価装置の概要、及び発明の評価方法に基づく評価過程を説明する。図１は静電潜像観測装置（静電潜像評価装置）の実施の１形態を示す図である。
図１において、符号１１は荷電粒子銃、１２はアパーチャ、１３は荷電粒子に対するコンデンサレンズ、１４はビームブランカ、１５は荷電粒子ビームに対する走査レンズ、１６は荷電粒子ビームに対する対物レンズを示している。
これら、荷電粒子銃１１、アパーチャ１２、コンデンサレンズ１３、ビームブランカ１４、走査レンズ１５および対物レンズ１６は、荷電粒子ビーム照射部１０ｂを構成し、荷電粒子ビーム照射部１０ｂの各構成部は荷電粒子ビーム制御部１０ａにより制御されるようになっている。
荷電粒子ビーム照射部１０ｂと荷電粒子ビーム制御部１０ａとは「荷電粒子ビーム走査手段」を構成している。
【００１６】
図１における光像露光手段５０の部品配置の一例を図２に示す。図２に示すように、光像露光手段５０は、半導体レーザ発光素子５１ｂ、コリメートレンズ５２、アパーチャ５３、副走査方向にのみパワーを持つシリンダレンズ５４、偏向器であるポリゴンミラー５５、ｆθレンズ５６、同期検知用受光素子５８からなる。ポリゴンミラー５５により光ビーム５７は主走査方向に偏向され、光導電性試料００の表面上に走査ビームスポットを形成する。
これらは「光走査手段を含む光像露光手段」を構成している。光像露光手段により、半導体レーザ発光素子からの光は光導電性資料００の表面に集光されビームスポットを形成する。また、ＬＤ制御部５１ａにより、発光時刻、発光時間、強度の調整・設定することにより、上記ビームスポットのパターンの調整、設定が可能である。
【００１７】
半導体レーザ発光素子において、注入される順方向電流値と光出力の関係は、図３のような折れ線となる。点灯時の電流値をＩｏ、非点灯時（点灯待機状態）のバイアス電流値をＩｂと設定した場合、それぞれ光出力Ｐｏ、Ｐｂが得られる。出力値Ｐｂがオフセット発光出力となる。なお、出力値Ｐｂは、非常に微弱であり、出力範囲は５０μＷ以下である。
また、ＩＯＦＦは素子の電源供給がオフの状態であり、この際には光出力もゼロとなる。
オフセット発光による露光を実施し、静電潜像を形成するためには、電流値をＩｂに設定し、感光体への露光を行う。また、非露光時の電流値はＩＯＦＦに設定する。
【００１８】
図１において、符号２４は荷電粒子検出器、２５ａは信号処理部、２５ｂは評価部、２６はモニタ、２７はプリンタ等のアウトプット装置を示している。荷電粒子検出器２４、信号処理部２５ａ、評価部（「粒状性指標演算部」、「潜像特性演算部」ともいう）２５ｂ、モニタ２６、アウトプット装置２７は「評価手段」を構成する。
符号２８は試料載置台、００は光導電性試料、２９は除電用の発光素子を示す。試料載置台２８は接地された金属板である。
上記各部は、図示の如くケーシング３０内に配設され、ケーシング内部は、真空制御部３１により高度に減圧できるようになっている。即ち、ケーシング３０は「真空チャンバ」としての機能を有している。
装置の全体はホストＰＣ３２により制御されるようになっている。上述の、荷電粒子ビーム制御部１０ａや信号処理部２５ａ等は、ホストＰＣ３２に「その機能の一部」として設定することもできる。
【００１９】
図１に示す状態において、表面を均一に帯電された光導電性試料００は試料載置台２８上に載置され、ケーシング３０内部は高度に減圧されている。
この状態で、半導体レーザ発光素子５１ｂの発光に応じて、光ビームスポットが光導電性試料００の均一帯電された面上に形成される。光ビームスポットの強度分布は断面がガウシアンプロファイルとなり、その強度ピーク値の１／ｅ＾２倍強度での直径は、例えば５０μｍ程度と微小である。
【００２０】
この露光により光導電性試料００に、照射された光像に応じた静電潜像パターンが形成される。このように静電潜像パターンが形成された面を、荷電粒子ビームにより２次元的に走査する。
即ち、荷電粒子銃１１から荷電粒子のビームを放射させると、放射された荷電粒子ビームはアパーチャ１２を通過してビーム径を規制されたのち、コンデンサレンズ１３により集束されつつビームブランカ１４を通過する。
コンデンサレンズ１３により集束された荷電粒子ビームは、対物レンズ１６により光導電性試料００の表面上に集束される。このとき、走査レンズ１５により荷電粒子ビームの向きを偏向させることにより、荷電粒子ビームが集束する位置を、光導電性試料００面上で２次元的（例えば、図面の左右方向と図面に直交する方向）に変位させることができる。
【００２１】
このようにして、光導電性試料００の静電潜像パターンを形成された面が、荷電粒子ビームにより２次元的に走査される。走査される領域は、走査レンズの倍率設定により、走査される領域のサイズを変えることが可能であり、例えば、５ｍｍ×５ｍｍ程度の低倍率や、１μｍ×１μｍ程度の高倍率等、様々な倍率で観察することができる。
このとき、荷電粒子検出器２４には、所定極性の捕獲電圧が印加されている。そしてこの捕獲電圧の作用により、「静電潜像パターンによる電気的影響を受けた荷電粒子」が荷電粒子検出器２４に捕獲され、その強度（単位時間当たりの捕獲粒子数）が検出され、電気信号に変換される。
光導電性試料００の「荷電粒子ビームにより２次元的に走査される領域：Ｓ」を、２次元座標を用いてＳ（Ｘ、Ｙ）で表すと、例えば、０ｍｍ≦Ｘ≦１ｍｍ、０ｍｍ≦Ｙ≦１ｍｍである。この領域：Ｓ（Ｘ、Ｙ）に形成されている静電潜像パターンを、その表面電位分布：Ｖ（Ｘ、Ｙ）とする。
【００２２】
荷電粒子ビームによる上記領域の２次元的な走査は所定の条件で行われるので、２次元的な走査の開始から終了に至る時間をＴ０≦Ｔ≦ＴＦとすると、走査が行われているときの時間：Ｔは、走査領域：Ｓ（Ｘ、Ｙ）内の各走査位置と１：１に対応する。
荷電粒子検出器２４に捕獲される荷電粒子は静電潜像パターンの表面電位分布：Ｖ（Ｘ、Ｙ）の電気的影響を受けているので、時間：Ｔにおいて捕獲される荷電粒子の強度：Ｆ（Ｔ）は、時間：Ｔをパラメータとした表面電位分布：Ｖ｛Ｘ（Ｔ）、Ｙ（Ｔ）｝と対応関係にある。
この対応関係は、基準の電位：ＶＮにより影響される荷電粒子の強度を観測することにより知ることができ、このように知られた対応関係にもとづき、荷電粒子の強度：Ｆを較正することにより、強度：Ｆに対応する電位：Ｖを知ることができる。
【００２３】
従って、荷電粒子検出器２４から得られる検出信号を適当な間隔でサンプリングすることにより、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」ごとに特定できる。
上記の荷電粒子ビームは、先にも述べたように、電子ビームやイオンビーム等、電界や磁界の影響を受ける粒子のビームであり、電子ビームを用いる場合であれば荷電粒子銃１１としては「電子銃」が用いられ、イオンビームを用いる場合であれば「イオン銃」等が用いられる。
【００２４】
以下、荷電粒子ビームとして電子ビームを用いる場合につき、具体的に説明する。このとき、荷電粒子銃１１は「電子銃」であり、光導電性試料００の「静電潜像パターンの形成された面」は、電子ビームにより２次元的に走査される。
光導電性試料００に静電潜像パターンを形成するには、光像による露光に先立ち、その表面を均一に帯電する必要がある。光導電性試料００の均一帯電については、帯電を観測装置外で行い、均一帯電された光導電性試料００を試料載置台２８上に載置するようにしても良いが、前述したように、ケーシング３０の内部は高度に減圧する必要があり、光導電性試料００をセットからケーシング３０内を減圧すると、電子ビームによる走査が可能になるまでに暗減衰により帯電電位が減衰し、場合によっては静電潜像パターンを観測できなくなる場合もある。
この観点からすると、光導電性試料００の均一帯電はケーシング３０内で「高度の減圧を実現した後」に行うことが好ましい。
【００２５】
図１の実施の形態においては、荷電粒子ビーム走査手段を用いて、電子ビームによる帯電を行う。
電子ビームを光導電性試料００に照射すると、照射される電子による衝撃で、光導電性試料００から「２次電子」が発生する。電子ビームとして光導電性試料００に照射される電子量と発生する２次電子の量との収支において、２次電子の放出量：Ｒ２に対する照射電子量：Ｒ１の比：Ｒ１／Ｒ２が１以上であれば、差し引きで照射される電子の量が２次電子量を上回り、両者の差が光導電性試料００に蓄積して光導電性資料００を帯電させる。
従って、電子銃１１から放射される電子の量とその加速電圧を調整し、「比：Ｒ１／Ｒ２が１より大きくなる条件」を設定して電子ビームを２次元的に走査することにより、光導電性試料００を均一帯電させることができる。このような放出電子量と加速電圧の調整は、荷電粒子ビーム制御部１０ａにより行われる。また、電子ビームの走査に伴う電子ビームのオン・オフは荷電粒子ビーム制御部１０ａによりビームブランカ１４を制御して行う。
【００２６】
図４は、光導電性試料００の表面を上記の如く電子ビームにより帯電させた状態を模型的に示している。光導電性試料００として図４に示すのは、いわゆる「機能分離型感光体」と呼ばれるものであり、導電層４１上に電荷発生層４２を設け、その上に電荷輸送層４３を形成したものである。
電子銃により照射される電子は、電荷輸送層４３の表面に撃ち込まれ、電荷輸送層４３の表面にある電荷輸送層材料分子の電子軌道に捕獲され、上記分子をマイナスイオン化した状態で電荷輸送層４３の表面部に留まる。この状態が光導電性試料００を帯電させた状態である。
このように帯電した状態の光導電性試料００に光ＬＴが照射されると、照射された光ＬＴは電荷輸送層４３を透過して電荷発生層４２に至り、そのエネルギにより電荷発生層４２内に正・負の電荷キャリヤを発生させる。発生した正・負の電荷キャリヤのうち、負キャリヤは、電荷輸送層４３の表面の負電荷による反発力の作用で導電層４１へ移動し、正キャリヤは電荷輸送層４３を輸送されて同層４３の表面部の負電荷（捕獲された電子）と相殺しあう。
このようにして、光導電性試料００において光ＬＴで照射された部分では帯電電荷が減衰し、光ＬＴの強度分布に従う電荷分布が形成される。この電荷分布のパターンが静電潜像パターンに他ならない。
【００２７】
上記の如く均一に帯電された光導電性試料００に対して光像の露光を施して静電潜像パターンを形成する。この露光は、前述の光像露光手段５０により行う。即ち、半導体レーザ発光素子５１ｂからの光が、結像レンズ（ｆθレンズ５６）を介して光導電性試料００の表面に光ビームスポットを形成する。
光導電性試料００に上記の如くして静電潜像パターンを形成した状態において、光導電性試料００の走査領域を、電子ビームにより２次元的に走査する。この走査により発生する２次電子を、荷電粒子検出器２４により検出する。
検出の対象が２次電子で負電荷であるので、荷電粒子検出器２４は２次電子捕獲用に正電圧（捕獲電圧）を印加し、電子ビームの走査に伴って発生する２次電子を正電圧により吸引して捕獲する。捕獲された電子はシンチレータによりシンチレーション輝度に変換し、これをさらに電気信号に変換する。
【００２８】
光導電性試料００の表面と荷電粒子検出器２４の間の空間部分には、光導電性試料００表面の電荷（静電潜像を形成する負電荷）と荷電粒子検出器２４に印加されている正極性の捕獲電圧とにより「電位勾配」が形成されている。上記電位勾配により、前述の特許文献２における公知の原理に基づき、上記静電潜像パターンの分布に応じた強度信号が得られる。ここでいう強度とは、２次電子の検出強度（２次電子数）のことであり、静電潜像パターンが形成されている箇所では強度が低く、形成されていない箇所では強度が高い信号となる。
荷電粒子検出器２４で得られる上記強度信号を信号処理部２５ａで、適当なサンプリング時間でサンプリングすれば、前述の如く、サンプリング時刻：Ｔをパラメータとして、表面電位分布：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、信号処理部２５ａにより上記表面電荷分布（電位コントラスト像）：Ｖ（Ｘ、Ｙ）を、図５に示すような２次元的な強度画像データとして構成できる。
上記の如くして得られる強度画像データは、光導電性試料００の表面上での光強度の時間積分に応じて形成された静電潜像パターンを含むもとのなる。
【００２９】
以下、潜像粒状性指標演算部２５ｂにおける、算出部静電潜像パターンを用いた潜像粒状性指標の算出例について述べる。
図５は、図１の光像露光手段５０により、光導電性試料００の表面上に形成された走査ビームスポットの断面強度分布であり、周期的な光量値の変動を有する光量分布となっている。ここで示した断面強度分布は、１画素毎に書き込み画素、非書き込み画素が繰り返される「１ｂｙ１」パターンである。また１画素幅は、６００ｄｐｉ相当（４２．３μｍ）であるとする。
この画素幅は、画周波数４０ＭＨｚ、ポリゴンが６面鏡である場合にポリゴン回転数３６７１１ｒｐｍ、と条件を設定することにより実現できる。書き込み画素におけるＬＤ点灯時間比率（以下、デューティ）は、１００％であり、図中に示した点灯パルスの幅Ｗは１画素幅程度、となる。Ｗｍｉｄは、ＬＤ発光時の強度Ｐ１、非発光時の強度Ｐ０として、それらの中央値Ｐｍｉｄにおける点灯パルス幅として定義している。
【００３０】
図６における静電潜像パターンの断面Ｌ１の輝度分布をとったものが図７である。図５の光量分布と同様に、周期的なパターンとなっていることが分かる。パターンの周期は、２画素幅（８４．６μｍ）であり、空間周波数換算では、１１．８ｃｙｃｌｅ／ｍｍとなる。但し、光量分布の強度が高すぎる場合には、隣接する露光部同士がつながってしまい、図６のような周期的なパターンとならず、一様に低輝度のパターンとなってしまうことがある。
そのようなことにならないよう、光量分布の強度を調整する。適切な強度範囲としては、例えば上記のパターンの場合は、図８の式により定義される露光エネルギ密度について３ｍＪ／ｍ＾２以下とすることが望ましい。
【００３１】
次に、図６の静電潜像パターンを含む輝度分布について、離散フーリエ変換を施し、図９に示すような潜像画像輝度スペクトラムＩＥＬＩを得る。このＩＥＬＩを図１０（ａ）に示した式に基づき出力されたものが、第一の潜像粒状性指標Ｖ１となる。
また、上記Ｖ１においては、上記輝度スペクトラムの全周波数範囲について積分しているが、これに対し、積分範囲を、画像パターンの周波数Ｃｐ未満に限定したものが、第二の潜像粒状性指標Ｖ２である（図１０（ｂ））。Ｖ１においては、画像パターンの周波数成分の信号値が積分値に含まれることにより誤差が含まれてしまうが、Ｖ２についてはこの影響を回避することができる。
更に、第三の潜像粒状性指標Ｖ３では、静電潜像プロファイルの露光部輝度（Ｉｍｉｎ）と非露光部輝度（Ｉｍａｘ）の差を用いて、積分値を除算する。これにより、光導電性試料条件、帯電条件の異なる複数の評価結果を比較する際に、それぞれにおける評価結果の輝度値の違いをキャンセルすることができる。図１０（ｃ）に、第三の潜像粒状性指標Ｖ３の算出式を示す。
【００３２】
また、第四の潜像粒状性指標Ｖ４として、公知の、視覚の空間周波数特性（ＶＴＦ：Ｖｉｓｕａｌ  Ｔｒａｎｓｆｅｒ  Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）による重み付けした潜像粒状性指標の算出も可能である。観察距離（画像から観察眼までの距離）を０．３ｍとした場合のＶＴＦは、図１１に示すように１ｃｙｃｌｅ／ｍｍ付近にピークを持ち、０．２ｃｙｃｌｅ／ｍｍより高く４ｃｙｃｌｅ／ｍｍよりも低い範囲で感度を持つスペクトルである。式では、様々なものが知られているが、例えば図１２のように表される。図１３の式に示すように、潜像画像輝度スペクトラムにＶＴＦをコンボリューションすることにより、人間の視感度特性を考慮した評価結果として出力できる。
上記ＶＴＦが０．２ｃｙｃｌｅ／ｍｍより高く４ｃｙｃｌｅ／ｍｍよりも低い範囲で感度を持つスペクトルであるため、静電潜像パターンを形成するために露光される光像は、４ｃｙｃｌｅ／ｍｍ以上の空間周波数の周期的な光量値の変動を有する断面光量分布である必要がある。
以上の方法によりＶ１〜Ｖ４の４通りの潜像粒状性指標を計測することができる。これらは静電潜像パターンの潜像ドット位置ばらつき、潜像ドットサイズばらつきを反映した値である。
【００３３】
また、潜像粒状性指標を高精度に計測するためには、図７におけるＩＣ、すなわち静電潜像パターンの隣接する露光部同士の間隔を、適切な範囲に設定する必要がある。
図１４（ａ）にＩＣを変化させた際の潜像粒状性指標Ｖ４の変化を示す。Ｖ４は、ＩＣの変化に対し、ＩＣｍｉｎ以下及び、ＩＣｍａｘ以上の範囲で著しく低下することがわかる。ＩＣｍｉｎは０．０３ｍｍ程度、ＩＣｍａｘは０．２５ｍｍ程度である。低下の原因としては、ＩＣｍａｘ以上の範囲については、空間周波数の低下により、視感度の高い空間周波数範囲での検出ができなくなること、ＩＣｍｉｎ以下の範囲については、図１４（ｂ）に示した静電潜像パターンのように、露光部に挟まれた非露光部の輝度値が、Ｉｍａｘよりも高いＩｍａｘ−ｅｒへ変化してしまうこと、が挙げられる。
ＩＣを０．０３〜０．２５ｍｍの範囲に設定することにより。図１４（ａ）に示した正しい潜像粒状性指標値Ｖ４ｃｏｒを計測することが可能となる。
【００３４】
潜像粒状性指標は、図７におけるＩＷで示された静電潜像パターンの露光部の幅に応じて、計測感度が変化する。ＩＷが小さい程、感度が高まる傾向にある。よって、光導電性試料条件、帯電条件の異なる複数のサンプルについて評価を行う際には、書き込み条件（ＬＤ発光強度、発光時間）とＩＷの関係について、予め取得しておく必要がある。取得した情報に基づき、複数のサンプルにおけるＩＷの値が同一となるよう書き込み条件を設定し、評価を行う。
また、複数のサンプルにおける比較評価におけるＩＷの設定値としては、より感度を高めるため、ＩＷを小さい値とすべきであるが、小さすぎると静電潜像パターンが深く形成されず、そのことによる潜像粒状性指標の悪化を招いてしまう。これを防ぐためには、対応する光像の幅と同程度、例えば±１０％の範囲に収めることが望ましい。
ちなみに、先に述べた図６に関する説明では、１画素毎に書き込み画素、非書き込み画素が繰り返される「１ｂｙ１」パターンの例を示したが、必要に応じて、「１ｂｙ１」以外の設定も可能である。
【００３５】
以上で述べた「潜像粒状性指標」計測結果は、表示部２６に表示し、或いは出力部２７で出力することにより、定量的な評価結果として目視、或いはデータとして取得することができる。
なお、ケーシング３０内にセットされた光導電性試料００が当初、何らかの原因によりその表面が不均一に帯電しているような場合には、このような帯電状態が観測のノイズとなるので、観測における帯電工程の前に、除電用の発光素子２９（例えば、発光ダイオード）からの光により光照射を行って、光導電性試料００の光除電を行うのが良い。
また、発光素子２９による光除電はまた、同一の光導電性試料００に対し、静電潜像パターンの形成条件を変えて複数回の観測を行うような場合、各観測に先立って行われる。光除電用の発光素子２９は、場合によっては省略してもよい。
【００３６】
上記静電潜像評価装置を用いて評価された半導体レーザ発光素子を搭載した画像形成装置について説明する。
図１５に一般的な画像形成装置を示す。画像形成装置においては、図示された各ユニットにおける以下の作像工程を経る。
（ａ）帯電ユニット１：光導電性の感光体８を均一に帯電させる帯電工程
（ｂ）露光ユニット２：感光体８に光を照射して光導電性により静電潜像を形成する露光工程
（ｃ）現像ユニット３：帯電したトナー粒子を用いて、感光体８上に可視画像を形成する現像工程
（ｄ）転写ユニット４：現像された可視画像を紙片等の転写材１０に転写する転写工程
（ｅ）定着ユニット５：転写された画像を転写材１０上に融着・固定する定着工程
（ｆ）クリーニングユニット６：可視画像転写後の感光体８上の残留トナーを清掃するクリーニング工程
（ｇ）除電ユニット７：感光体８上の残留電荷を除電する除電工程
【００３７】
以下にＬＤ発光強度を設定する過程の一例を説明する。
上述の露光工程について、先に述べた静電潜像評価装置、及び評価方法を用いて評価する。ＬＤ発光強度を可変として第四の潜像粒状性指標Ｖ４を計測すると、図１６（ａ）のような変化を示す。同様にＬＤ発光強度を可変とした場合の主走査潜像径変化を図１６（ｂ）に示している。図１６（ａ）におけるＬＤ発光強度が（１）の領域にある場合は、図１６（ｂ）からわかるように、ＬＤ発光強度の増大に応じて潜像径が拡大していることにより潜像粒状性指標も大きくなる。また、（２）の領域においては、ＬＤ発光強度の低下に応じて主走査潜像径は縮小するが、同時に潜像のかすれが生じ、潜像径、面積のばらつきが増大する。
よってＬＤ発光強度の低下に応じて潜像粒状性指標が大きくなる。これらのことにより潜像粒状性指標は（１）、（２）の境界付近で極小値Ｐｂをとる。ＬＤ発光強度を、この極小値Ｐｂに設定する。このことにより、粒状性を低く抑えることが可能となる。
【００３８】
以上のように、静電潜像評価方法及び装置を用い、上記の過程を経ることにより、画像形成装置へ搭載されるＬＤ（光源素子）において、潜像粒状性指標を最も低く抑えられる発光強度（光像露光エネルギ条件値）を特定することができる。
この特定した値に基づき、画像形成装置の露光光量値を調整、決定することにより、前記画像形成装置の粒状性低減を通じ、画像品質向上に貢献することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の実施形態における静電潜像評価装置の概要構成図である。
【図２】静電潜像評価装置の光像露光手段の主走査断面図である。
【図３】半導体レーザ発光素子の注入される順方向電圧値と光出力との関係を示すグラフである。
【図４】光導電性試料の表面を電子ビームにより帯電させた状態を示す模式図である。
【図５】光導電性試料の表面上に形成された走査ビームスポットの断面強度分布図である。
【図６】静電潜像パターンを示す図である。
【図７】図６における断面Ｌ１の輝度分布図である。
【図８】露光エネルギ密度を定義する式である。
【図９】空間周波数と信号強度との関係を示すグラフである。
【図１０】第一〜第三の粒状性指標を示す式である。
【図１１】視覚の空間周波数特性を示す図である。
【図１２】図１１の特性を示す式である。
【図１３】潜像画像輝度スペクトラムにＶＴＦをコンボリューションするための式である。
【図１４】静電潜像パターンの隣接する露光部同士の間隔を変化させた際の潜像粒状性指標Ｖ４の変化を示す図である。
【図１５】画像形成装置の概要構成図である。
【図１６】ＬＤ発光強度を変化させた場合の静電潜像状態を示す特性図で、（ａ）は粒状性指標Ｖ４の変化特性を示す図、（ｂ）は主走査方向の潜像径の変化特性を示す図である。
【符号の説明】
【００４０】
００  光導電性試料
３  現像手段としての現像ユニット
８  像担持体としての感光体
２５ｂ  評価手段としての粒状性指標演算部
５１ｂ  光源素子としての半導体レーザ発光素子
【図１】
2010072241.tif 000003
【図２】
2010072241.tif 000004
【図３】
2010072241.tif 000005
【図４】
2010072241.tif 000006
【図５】
2010072241.tif 000007
【図６】
2010072241.tif 000008
【図７】
2010072241.tif 000009
【図８】
2010072241.tif 000010
【図９】
2010072241.tif 000011
【図１０】
2010072241.tif 000012
【図１１】
2010072241.tif 000013
【図１２】
2010072241.tif 000014
【図１３】
2010072241.tif 000015
【図１４】
2010072241.tif 000016
【図１５】
2010072241.tif 000017
【図１６】
2010072241.tif 000018