(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光書込み手段によるドット露光により静電潜像を形成される光導電性の感光体の感光特性を評価する方法であって、
ドット露光を行なうビームの露光面上におけるビームプロファイルを、ｍ個の変数（ｍ＝１または２）によるビームプロファイル関数：ｆとして特定するビームプロファイル関数特定工程と、
上記ビームプロファイル関数：ｆを与えるビームによるドット露光により、感光体に形成された静電潜像のプロファイルを、上記ｍ個の変数による静電潜像プロファイル関数：ｇとして特定する静電潜像プロファイル関数特定工程と、
上記ビームプロファイル関数特定工程により特定されたビームプロファイル関数：ｆと、上記静電潜像プロファイル関数特定工程により特定された静電潜像プロファイル関数：ｇと、を用いるデコンボリューション演算により、劣化関数：ｈを、上記ｍ個の変数の関数として求める劣化関数演算工程とを有し、
上記劣化関数：ｈにより上記感光体の感光特性を評価することを特徴とする感光体評価方法。
【請求項２】
光書込み手段によるドット露光により静電潜像を形成される光導電性の感光体の感光特性を評価するシステムであって、
ドット露光を行なうビームの露光面上におけるビームプロファイルを測定するビームプロファイル測定装置と、
上記ドット露光を行なうビームにより感光体に形成された静電潜像のプロファイルを測定する静電潜像測定装置と、
演算処理手段と、を有し、
上記演算処理手段が、上記ビームプロファイル測定装置により測定されたビームプロファイルを、ｍ個の変数（ｍ＝１または２）によるビームプロファイル関数：ｆとして特定するビームプロファイル関数特定演算、および、上記潜像測定装置により測定された静電潜像のプロファイルを、上記ｍ個の変数による静電潜像プロファイル関数：ｇとして特定する静電潜像プロファイル関数特定演算、および、上記ビームプロファイル関数：ｆと静電潜像プロファイル関数：ｇを用いるデコンボリューション演算により、劣化関数：ｈを上記ｍ個の変数の関数として演算算出する劣化関数特定演算を行なうことを特徴とする感光体評価システム。
【請求項３】
請求項２記載の感光体評価システムにおいて、
潜像測定装置が、静電潜像のプロファイルにオフセットを与える機能を有していることを特徴とする感光体評価システム。
【請求項４】
請求項２または３記載の感光体評価システムにおいて、  
ビームプロファイル測定装置は、光書込み手段による１ドットを露光するビームのビームプロファイルを測定することを特徴とする感光体評価システム。
【請求項５】
請求項４記載の感光体評価システムにおいて、
ドット露光を行なう光書込み手段が光走査方式のものであり、走査を停止した状態で１ドットを露光するビームのビームプロファイルを測定することを特徴とする感光体評価システム。
【請求項６】
請求項２〜５の任意の１に記載の感光体評価システムにおいて、  
演算処理手段により特定された劣化関数に基づき、所望の静電潜像のプロファイルを実現する適正ビームプロファイル関数：ｆＡを演算導出する適正ビームプロファイル演算処理手段を有することを特徴とする感光体評価システム。
【請求項７】
請求項６記載の感光体評価システムにより特定された適正ビームプロファイル関数を実現するように、光書込み手段の露光光学系を設計することを特徴とする露光光学系設計方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、感光体の特性評価方法および特性評価システムおよび露光光学系設計方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真の原理を応用した画像形成装置は、従来から、デジタル複写機、レーザプリンター等として広く実施されている。  
かかる画像形成装置は、基本的に「光導電性の感光体」、この感光体を帯電する「帯電手段」、帯電された感光体に光書込みを行なって静電潜像を形成する「光書込み手段」、形成された静電潜像を現像して可視化する「現像手段」、得られる可視像を転写紙等のシート状記録媒体に転写・定着する「可視像処理手段」を必要とする。
【０００３】
これらのうちで、現像手段や可視像処理手段は、画像形成装置の設計・組み立て後にも、容易に調整が可能である。  
これに対し、光導電性の感光体や、光書込み手段に含まれる光学系は、一旦、設計に従って実際に製作されてしまうと事後的な変更は原則的にできない。
【０００４】
光導電性の感光体上に静電潜像を形成するために、光書込み手段によるドット露光を行なうビームは、その感光体表面におけるビーム径（ビームが感光体表面に形成するスポットの径）が「小さければ小さいほど、高品位・高精細な画像を実現できる」と一般に考えられているが、小さいビーム径を実現するには、光学系における各種の収差や回折の影響を抑える必要があり、ビーム径を小さくしようとする程、光書込み手段の設計に対する困難性が大きくなり、また光書込み手段の作製コストが高くなりやすい。  
高品位・高精細の静電潜像を形成しようとする場合、形成される静電潜像の「品質」は、感光体の感光特性にも大きく依存し、光書込み手段で「小さいビーム径」を実現したとしても、感光体の側に「小さいビーム径によく対応した小さいドット潜像を形成できる能力」がなければ「高品質・高精細」の画像を可能なら占める静電潜像は形成されない。
【０００５】
従来、画像形成装置の設計に際して、光書込み手段の光学系（例えば「光走査装置の光学系」）の設計と、感光体の設計とは、相互に独立して進められる場合が多かった。
【０００６】
このような場合、光書込み手段の設計・作製が完了した時点で、これとは独立して設計・作製された感光体を用いて画像形成が行われ、この段階で初めて「画質の良否」が知られることとなる。
【０００７】
このとき、光書込み手段と感光体とが「適正にマッチしない（例えば、光書込み手段が形成する「小さいビーム径」に応じたドット潜像を形成できる能力が感光体に無い場合や、逆に、感光体の特性は問題ないが光書込み手段の側が「十分に小さいビーム径」を実現できない場合）」と、設計の狙い通りの品質をもった良好な画像が得られない。
【０００８】
このような場合には、新たに光書込み手段の設計を行なう必要があり設計の効率が悪い。感光体の場合は、感光体上の異なる場所や繰り返し形成における静電潜像の高い再現性や耐久性などの要請を満足させる必要があり、このような要請に応えつつ「特性の微小な調整」を実現するのは困難であり、感光体の設計をやり直すことは得策で無い。  
このような設計・試作段階の効率の悪さを緩和するには、設計・作製された感光体に対して、その感光特性を予め評価し、評価結果に応じて「所望の品質を持った静電潜像」を実現できる光書込み手段の設計を行なうのが良い。
【０００９】
評価対象としての「感光特性」は、あるビームプロファイルを持ったビームによりドット露光を行なったとき、形成される静電潜像が「ドット露光を行なったビーム」に対し、どれほどの対応性を持つかである。
【００１０】
後述するように、この発明の感光体の特性検査システムにおいては、ビームプロファイル測定装置と潜像測定装置とが用いられるが、ビームプロファイル測定装置は、既に市販の「BeamScan（商品名  PHOTON ｉｎｃ．社製）」等として実施されており、潜像測定装置に関しては、特許文献１、２記載のものを適宜用いることができる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
この発明は、上述したところに鑑み、光書込み手段によるドット露光により静電潜像を形成される光導電性の感光体の感光特性を評価する新規な方法、新規な評価システムの実現を主たる課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
この方法の感光体評価方法は「光書込み手段によるドット露光により静電潜像を形成される光導電性の感光体の感光特性を評価する方法」であって、ビームプロファイル関数特定工程と、静電潜像プロファイル関数特定工程と、劣化関数演算工程とを有する（請求項１）。
【００１３】
「光書込み手段」は、感光体に対してドット露光を行なって静電潜像を形成する手段である。従って、感光体は「ビームによるドット露光」を行なわれる。
【００１４】
「ドット露光」は、「１本のビームが、１度に１ドット分の露光」を行なう露光方式である。
【００１５】
光書込み手段は「半導体レーザや垂直面発光レーザ（VCSEL:Vertical Cavity Surface Emitting Laser）などを光源とし、カップリングレンズやポリゴンミラー、走査レンズなどの光学系によりレーザ光を感光体まで導光し、感光体の光走査を行なう光走査装置」や、複数のＬＥＤ（Light Emitting Diode）をライン状に配列し、各ＬＥＤに対応させて配列させた屈折率分布レンズを用いて、各ＬＥＤの光を感光体へ導光し、「個々のＬＥＤからのビーム」を個別のビームとして、感光体をドット露光する方式（以下「ライン露光方式」という。）のものを用いることができる。
【００１６】
「ビームプロファイル関数特定工程」は、ドット露光を行なうビームの「露光面上におけるビームプロファイル」を、ｍ個の変数（ｍ＝１または２）によるビームプロファイル関数：ｆとして特定する工程である。
【００１７】
「ビームプロファイル」は、周知の如く、露光面上にスポット上に集光したビームの光強度分布である。
【００１８】
「静電潜像プロファイル関数特定工程」は、ビームプロファイル関数：ｆを与えるビームによるドット露光により、感光体に形成された静電潜像のプロファイルを、上記ｍ個の変数による静電潜像プロファイル関数：ｇとして特定する工程である。  
「静電潜像のプロファイル」については後述する。
【００１９】
「劣化関数演算工程」は、ビームプロファイル関数特定工程により特定されたビームプロファイル関数：ｆと、静電潜像プロファイル関数特定工程により特定された静電潜像プロファイル関数：ｇと、を用いる「デコンボリューション演算」により、劣化関数：ｈを「ｍ個の変数の関数」として求める演算工程である。
【００２０】
そして、このようにして求められた劣化関数：ｈにより「感光体の感光特性」を評価する。
【００２１】
この発明の、感光体評価システムは「光書込み手段によるドット露光により静電潜像を形成される光導電性の感光体の感光特性を評価するシステム」であって、ビームプロファイル測定装置と、静電潜像測定装置と、演算処理手段と、を有する（請求項２）。  
「ビームプロファイル測定装置」は、ドット露光を行なうビームの「露光面上におけるビームプロファイル」を測定する装置である。このビームプロファイル測定装置としては市販の「汎用のビームプロファイル測定装置（例えば、PHOTON inc.社製のBeamScan）」を用いることができる。
【００２２】
以下の説明における「ビーム径（前述のスポットの径）」は、測定された「ビームプロファイル」の最大光強度を１（１００％）に規格化し、「その１／ｅ２≒１３．５％（ここでｅは自然対数）の強度」をもつプロファイル部分の幅として定義するのが一般的である。  
「静電潜像測定装置」は、「上記ドット露光を行なうビーム（ビームプロファイル測定装置によりビームプロファイルを測定されている。）により、感光体に形成された静電潜像のプロファイルを測定する装置である。    
静電潜像測定装置としては、特許文献１、２等により知られたものを適宜に利用することができる。
【００２３】
「演算処理手段」は、ビームプロファイル測定装置により測定されたビームプロファイル、静電潜像測定装置により測定された静電潜像のプロファイルに対して、所定の演算を行なって、劣化関数：ｈを算出する手段である。
【００２４】
即ち、演算処理手段は、ビームプロファイル関数特定演算と、静電潜像プロファイル関数特定演算と、劣化関数特定演算とを行なう。  
「ビームプロファイル関数特定演算」は、ビームプロファイル測定装置により測定されたビームプロファイルを「ｍ個の変数（ｍ＝１または２）によるビームプロファイル関数：ｆとして特定」する演算である。
【００２５】
「静電潜像プロファイル関数特定演算」は、静電潜像測定装置により測定された静電潜像のプロファイルを「上記ｍ個の変数による静電潜像プロファイル関数：ｇとして特定」する演算である。
【００２６】
「劣化関数特定演算」は、「上記の如く特定したビームプロファイル関数：ｆと潜像プロファイル関数：ｇを用いるデコンボリューション演算」を行なって「劣化関数：ｈを上記ｍ個の変数の関数」として特定する演算である。
【００２７】
請求項２記載の感光体評価システムにおける潜像測定装置は「静電潜像のプロファイルにオフセットを与える機能」を有していることができる（請求項３）。
【００２８】
請求項２または３の任意の１に記載の感光体評価システムにおけるビームプロファイル測定装置は「光書込み手段による１ドットを露光するビームのビームプロファイル」を測定することができる（請求項４）。この場合、光書込み手段が光走査方式のものである場合には、走査を停止した状態（ポリゴンミラーの回転を停止した状態）で「１ドットを露光するビームのビームプロファイル」を測定することができる（請求項５）。
【００２９】
請求項２〜５の任意の１に記載の感光体評価システムは「適正プロファイル演算処理手段」を有することができる（請求項６）。  
「適正プロファイル演算処理手段」は、演算処理手段により特定された劣化関数：ｈに基づき、「所望の静電潜像のプロファイル」を実現する、適正ビームプロファイル関数：ｆＡを演算導出する。
【００３０】
適正プロファイル演算処理手段は、演算処理手段とは別個に設けても良いし、演算処理手段に付加的な機能として設けても良い。
【００３１】
演算処理手段・適正プロファイル演算処理手段は、具体的には「必要な演算プログラムを組み込んだコンピュータやＣＰＵ」等として構成することができる。
【００３２】
この発明の「露光光学系設計方法」は、請求項６記載の感光体評価システムにより特定された適正ビームプロファイル関数：ｆＡを実現するように光書込み手段の露光光学系を設計する設計方法である（請求項７）。
【発明の効果】
【００３３】
以上のように、この発明によれば新規な感光体評価方法、感光体評価システムを実現できる。この発明によれば、感光体の特性を予め評価することが出来、その評価結果を光書込み手段の設計に生かすことができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】ビームプロファイルと静電潜像プロファイルと劣化関数とを説明するための図である。
【図２】ドット露光を行なう光書込み手段の１例である光走査装置を説明するための図である。
【図３】ビームプロファイルの測定結果の１例を示す図である。
【図４】図３のビームプロファイルをガウス関数で近似した結果を示す図である。
【図５】３次元のビームプロファイルを説明図的に示す図である。
【図６】ビームプロファイルの測定を説明するための図である。
【図７】感光体評価システムの実施の１形態を説明するための図である。
【図８】観察倍率を一定にして「帯電倍率を段階的に変えた」ときに静電潜像プロファイルの位置が縦軸方向に変化する様子を説明する図である。
【図９】帯電倍率の変化による静電潜像サイズの変化を説明するための図である。
【図１０】静電潜像プロファイルの断面をスライスして見た状態を示す図である。
【図１１】静電潜像の主走査方向と副走査方向の径を説明するための図である。
【図１２】２次元の静電潜像プロファイル関数を示す図である。
【図１３】図１２の静電潜像プロファイル関数に対応する３次元の静電潜像プロファイル関数を示す図である。
【図１４】評価方法のプロセスを説明するための図である。
【図１５】走査光学系の設計プロセスを説明するための図である。
【図１６】感光体の評価を基にして走査光学系を設計・製造し画像形成装置に組み込むプロセスを説明するための図である。
【図１７】画像形成装置の構成を説明するための図である。
【図１８】感光体の構成の１例を説明するための図である。
【図１９】ライン状のパターンの静電潜像に対する扱を説明するための図である。
【図２０】デコンボリューション演算による劣化関数（変調関数）の算出の様子を説明するための図である。
【図２１】デコンボリューション演算の集束の様子を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
以下、実施の形態を説明する。  
まず、「電子写真の原理を応用した画像形成装置」の１例を説明する。  
図１７は、画像形成装置の１例を説明図的に示している。  
図１７において、符号１５１は感光体、符号１５２は帯電手段としてのコロナ放電式の帯電チャージャ、符号１５３は露光用のビーム、符号１５４は現像装置に用いられるトナー、符号１５５は転写紙、符号１５６は転写手段である転写チャージャ、符号１５７は定着ローラ、符号１６８はクリーニング装置、符号１５９は除電用光源をそれぞれ示す。
【００３６】
画像形成プロセスは、以下の如くに行われる。  
即ち、ドラム状の感光体１５１を時計回りに等速回転させつつ、その表面を帯電チャージャ１５２により均一に帯電する。均一帯電した感光体表面に対し、ビーム１５３によるドット露光により「静電潜像」が形成される。この静電潜像は所謂「ネガ潜像」である。
【００３７】
形成された静電潜像は、現像装置による反転現像でトナー１５４を供給されてトナー画像となり、トナー画像は、転写チャージャ１５６により転写紙１５５上に転写される。
【００３８】
転写紙１５５上に転写されたトナー画像は、定着ローラ１５７により転写紙１５５上に定着される。トナー画像を定着された転写紙１５５は画像形成装置外へ排出される。
【００３９】
トナー画像転写後の感光体１５１は、クリーニング装置１５８により「残留トナーや紙粉等の付着物」を除去されたのち、除電用光源１５９により除電されて、再利用可能な状態となる。
【００４０】
図１７に即して上に説明した画像形成装置は、モノクロ画像形性用のものであることもできるし、あるいはタンデム式のカラー画像形成装置における「１色画像を形成するステーション」であることもできる。
【００４１】
感光体１５１について説明する。  
感光体は、従来から種々のものが広く知られているが、近来、低コスト、加工容易性の点から、所謂「ＯＰＣ（有機電子写真感光体）」の使用が主流となってきている。  
ＯＰＣは周知の如く、一般に「導電性支持体（導電層）上に中間層を設け、その上に電荷発生層（以下「ＣＧＬ」とも言う。）と電荷輸送層（以下「ＣＴＬ」とも言う。）が積層された構成となっている。
【００４２】
中間層からＣＧＬ、ＣＴＬの順に積層した構造のものは「負帯電型」であり、中間層からＣＴＬ、ＣＧＬの順に積層した構造のものは「正帯電型」である。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「電荷リークの防止」などのために設けられる。
【００４３】
図１８に、上記「負帯電型」のＯＰＣの構造を模式的に示す。  
導電性支持体１６１の上に、図示されない中間層を介して、ＣＧＬ１６２、ＣＴＬ１６３が積層されている。
【００４４】
符号１６６は「電子」、符号１６７は「ポジティブホール（以下「ホール」と言う。）」を示している。
【００４５】
表面を負帯電させたＯＰＣに光を照射すると、ＣＧＬ１６２で光が吸収され、正・負の電荷（負電荷は電子１６６、正電荷はホール１６７である。）が発生する。  
これらの電荷１６６、１６７は、表面を帯電させている負電荷による電界により、ホール１６２がＣＴＬ１６５に、電子１６６が導電性支持体１６１に注入される。  
ホール１６７はＣＴＬ１６５を通過して感光体表面に到達し、表面の「負の帯電電荷」と相殺する。
【００４６】
図１７に示したビーム１５３により感光体１５１の２次元的な光走査（ビームによる主走査と感光体１５１の回転による副走査）により文字・画像等のパターンをドット露光する。ドット露光されるパターンに応じて、電荷発生・移動による表面の負電荷の相殺が生じ「パターンに応じた静電潜像」が形成される。  
一般に、ＣＧＬ１６２の厚みは「サブμｍ」程度、ＣＴＬ１６３の厚みは「数十μｍ」である。静電潜像のパターンは文字や画像であるがこれを構成する最小単位は「ドット」であり、ビームによるドット露光は１度に「１ドット」を露光する。
【００４７】
次に、現像に用いられるトナーについて説明する。
【００４８】
静電潜像の現像方式には幾つかの方式がある。  
現像方式には乾式と湿式があり、高速性の観点から「乾式現像方式」が主流である。  
乾式現像方式に用いられる現像材には「１成分現像剤と２成分現像剤」があり、１成分現像剤には「非磁性トナーによるもの」と「磁性トナーによるもの」とがある。  
２成分現像剤は「トナーとキャリア」とからなり、トナーには非磁性トナーと磁性トナーがある。  
トナーは、その組成の大部分ポリマーであり、着色剤等が含まれる。トナー粒子の大きさは数μｍから十数μｍである。キャリア粒子は「鉄粉などの金属系材料」で構成され、粒径は数十から数百μｍである。
【００４９】
トナー画像を転写定着される「シート状媒体」は、上の例では「転写紙」を挙げたが、これに限らず「ＯＨＰ（オーバヘッドプロジェクタ）」用の高分子材料のシートなども用いられ得る。
【００５０】
次に、光書込み手段の１例として、走査光学系を説明する。  
図２に走査光学系の１例を説明図的に示す。
【００５１】
図２において、符号１３１は光源、符号１３２はコリメートレンズ、符号１３３はシリンドカルレンズ、符号１３４は第１ミラー、符号１３５はポリゴンミラー、符号１３６は第１走査レンズ、符号１３７は第２走査レンズ、符号１３８は第２ミラーをそれぞれ示している。  
図２の走査光学系は１例であり、構成や各部の配置はこれに限られない。  
光源１３１は半導体レーザであり、以下、半導体レーザ１３１と言う。半導体レーザ１３１から放射されたビームは、半導体レーザ１３１の発光面の直近に配置されたアパーチャ１３９３によりビーム整形されたのち、コリメートレンズ１３２により平行光束化され、シリンドリカルレンズ１３３により１方向に集光されつつ第１ミラー１３４により反射され、ポリゴンミラー１３５の偏向反射面に入射する。
【００５２】
ポリゴンミラー１３５は回転軸１３５１を中心に１万ｒｐｍ前後から数万ｒｐｍで高速回転し、第１ミラー１３４側から入射するビームを偏向走査する。このときの走査方向が「主走査方向」である。主走査方向は、感光体１３９の長手方向である。
【００５３】
偏向走査されるビームは第１走査レンズ１３６、第２走査レンズ１３７により、第２ミラー１３８を介して、感光体１３９上に集光する。
【００５４】
感光体１３９は、回転軸１３９１の回りに回転する。この回転方向による感光体表面の移動方向（主走査が行なわれる位置における移動方向）が「副走査方向」である。
【００５５】
感光体１３９は、走査光学系によりドット露光される。  
なお、アパーチャ１３９３の開口サイズを大きくするほど、感光体表面に集光する光スポットの「ビーム径」を小さくできるが、この場合には、ビーム径に対する収差・回折の影響が大きくなる。アパーチャ１３９３の開口形状は矩形、正方形が一般的であるが、円形、楕円形、多角形等であることもできる。
【００５６】
開口サイズにより「感光体上のビーム径」が定まる。  
「静電潜像」は、感光体１３９上にドット露光によるドット１３９２の集合パターンとして形成される。
【００５７】
図２に即して上に説明したのは、走査光学系の一般的な説明であり、感光体には、図１７における感光体１５１とは別の符号を用いた。
【００５８】
半導体レーザ１３１は、端面発光レーザ、垂直面発光レーザの何れのレーザ光源でもよい。レーザ光源には、発光特性制御用の電子電気回路が搭載されており、その制御はインタフェース１４８を介して、ＰＣなどのコンピュータ１４１０により行う。
【００５９】
さて、この発明の感光体評価方法では、ビームプロファイル関数特定工程により「ドット露光を行なうビームの露光面上におけるビームプロファイル」が、ｍ個の変数（ｍ＝１または２）によるビームプロファイル関数：ｆとして特定される。
【００６０】
この目的のために「ビームプロファイル測定装置」を用いて、ドット露光を行なうビームの露光面上におけるビームプロファイルを測定する。  
以下、ビームプロファイルの測定を、図６を参照して説明する。  
図６において符号８は「光書込み手段」を簡略化して示している。  
光書込み手段８は具体的には、例えば図２に示した走査光学系であり、図６における符号１は「光源（図２における半導体レーザ１３１）」を示し、符号２で示すレンズは、図２における「アパーチャ１３９３から第２ミラー１３８に至る光路を構成する光学系」を代表して示している。
【００６１】
ビームプロファイル測定装置としては、前述した市販のものを用いることができ、基本的には、検出部３、インタフェース４、ディスプレイ及びコンピュータ５を有する。
【００６２】
検出部３は、その受光面を「光書込み手段８がドット露光を行なう露光面位置」に合致して配置される。露光面位置は、画像形成装置内においては、感光体の「光走査によるドット露光を受ける感光面位置」である。
【００６３】
従って、光書込み手段８によるドット露光のためのビームは、上記受光面上に光スポットとして集光する。  
そこで、ビームプロファイルの測定を行なうときには、光書込み手段８である「図２に示した光走査装置」におけるポリゴンミラー１３５の回転を停止して、ビームが検出器３の受光面の中心部に集光するようし、受光面上でビームによる光スポットを静止させて測定を行なう。
【００６４】
検出部３が受光した光スポットの光強度のデータは、インタフェース４を介してコンピュータ５によりデータ処理され、その強度分布であるビームプロファイル６がディスプレイに表示される。  
図６下図における符号７は「ディスプレイ」を示し、ディスプレイ７に表示されたビームプロファイル６を拡大して示している。
【００６５】
ビームプロファイル６は、図に示すように、メインローブ９とサイドローブ１１からなり、メインローブ９の最大値（図において１に規格化されている。）を１００％とするとき、その１３．５％（＝１／ｅ２）の大きさの位置のローブ幅がビーム径である。  
この測定系において「デフォーカス」は、走査光学系８と検出部３との距離を変化させることにより行う。  
ビームプロファイルの測定は上記の如く「ポリゴンミラーを静止させた状態」で行う。
【００６６】
この状態のときのビームを「静止光」と呼ぶ。  
走査光学系８によるドット露光は光走査時にはポリゴンミラーを回転させて行なうが、このときのビームを「走査光」と呼び、上記「静止光」と区別する。
【００６７】
静止光によりビームプロファイルの測定を行なうとき、静止光は「光源を連続点灯」して行なう。ドット露光が行なわれるときの走査光はパルス光である。走査光でパルス光を用いると、高速で且つ光量が微弱であるため測定装置が応答できず、測定が困難であることを考慮したものである。
【００６８】
以下、図７に示す感光体評価システムに即して説明する。即ち、図７は、請求項２記載の感光体評価システムの実施の１形態である。
【００６９】
図７において符号１４１は「静電潜像測定装置」を示している。  
静電潜像測定装置１４１の要部は、電子銃１４２、コンデンサレンズ１４３、走査レンズ１４４、対物レンズ１４５、試料ステージ１４５０、電子検出器１４３０、インタフェース１４８、真空ポンプ１４９、コンピュータおよびディスプレイ１４１０で構成されている。
【００７０】
試料ステージ１４５０上には、感光特性を評価される試料感光体１４７が載置される。
【００７１】
試料感光体１４７は、形態が平板状であるが、構造や組成は「実際の画像形成装置に用いられるものとして設計された感光体（例えば、図１７に符合１５１で示したもの）」と同じものであり、従って、試料感光体１４７の感光特性を評価することにより、実際に使用されるべく設計作製された感光体の評価を行なうことができる。
【００７２】
図７において、符号１４６は「光書込み手段としての走査光学系」を示す。
【００７３】
走査光学系１４６は、具体的には図２に示す如きものである。また、符号１４６０はビームプロファイル測定装置を示す。ビームプロファイル測定装置１４６０は、先に図６に即して説明した如きものである。なお、図６において「コンピュータおよびディスプレイ５として示した部分」は、図７においては符号１４１０で示す「演算処理手段」に含まれている。
【００７４】
走査光学系１４６は、図７において、静電潜像測定装置１４１にセットされて「試料感光体１４７に、ドット露光により静電潜像を形成する状態」と、ビームプロファイル測定装置１４６０により「ビームプロファイルの測定を行なわれる状態」とが示されている。
【００７５】
ビームプロファイルの測定は、先に、図６に即して説明したように行なわれる。このとき、測定プロセスや測定装置の制御は、コンピュータ１４１０により行なわれる。  
静電潜像の測定は以下のように行なわれる。  
試料感光体１４７を試料ステージ１４５０上にセットする。  
試料ステージ１４５０は図７の上下方向・左右方向・図面に直交名方向の３方向に３次元的に移動可能なものである。
【００７６】
ユニット化された走査光学系１４６を静電潜像測定装置にセットして、試料ステージ１４５０上の試料感光体１４７をドット露光できるようにする。
【００７７】
この状態で、真空ポンプ１４９を動作させて、静電潜像測定装置１４１のケーシング内部を高度に減圧する。図７に示した真空ポンプ１４９は単一であるが、これは図示の便宜のためであり、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」を複数併用し、多段式にしてもよい。  
静電潜像の観察は「２×１０−４Ｐａよりも高い真空」で行うことが好ましい。
【００７８】
続いて、試料感光体１４７の表面を均一に帯電するが、この帯電を「電子銃１４２による電子ビームの走査」により行なう。  
即ち、電子銃１４２から電子ビームを放射し、各レンズ１４３、１４４、１４５を介して試料感光体１４７の表面に照射して２次元的に走査し、所望の面積領域を帯電させる。
【００７９】
電子銃１４２としては、例えば走査電子顕微鏡（ＳＥＭ:Scanning Electron Microscopy）に用いられるものを利用できる。熱フィラメント式、フィールドエミッション式等があるが何れでも良い。
【００８０】
コンデンサレンズ１４３、走査レンズ１４４、対物レンズ１４５は、いずれも磁界レンズもしくは静電レンズである。電子ビームは走査レンズ１４４により偏向させて、試料感光体１４７の表面を２次元的に走査する。
【００８１】
試料感光体１４７の表面の帯電電位は、主として電子ビームにおける「電子の加速電圧と照射時間」により調整される。  
電子の加速電圧が高いほど試料感光体表面の帯電電位は高くなる。  
帯電電位は、電子写真と同等の条件にする必要があり、加速電圧（Ｖacc）は１．０〜数ｋＶ程度であり、走査時間は数十秒から数十分程度である。  
このような条件で帯電すると、汎用の表面電位計を用いた測定で「−６００〜−１０００Ｖ程度の値」が得られ、実際の複写機やプリンタと同等の帯電電位となる。
【００８２】
このように表面を均一に帯電された試料感光体１４７に対して、走査光学系１４６によりドット露光を行なって静電潜像の形成を行なう。  
静電潜像としてはドット露光により任意のパターンの形成が可能である。  
図７に「試料感光体１４７に形成された３種のドット状パターン」を符号１４４０で示している。これら、３種のパターンのうち最小のものは走査光学系のビームにより「１ドット」として形成されたものであり、これは、ビームプロファイル測定装置で測定されたビームプロファイルを持つビームによるドット露光に対応する。
【００８３】
試料感光体１４７に形成された静電潜像の測定は以下のように行なわれる。
【００８４】
即ち、電子銃１４２から「電流値を弱めた電子ビーム（例えば、帯電の際の電流値が数ｎＡであったとすれば、数ｐＡ程度、即ち、１／１０００程度の電流値）」を放射する。
【００８５】
電流値をこのように弱めるのは「形成されている静電潜像が電子ビームの照射により消失する」のを防ぐためである。電子ビームの電流値が大きくなるほど「静電潜像の消失」が速くなる。
【００８６】
電子ビームの走査範囲に応じて観察領域の大きさ、即ち、倍率が変わる。これは通常のＳＥＭと同様である。ここで試料感光体帯電時の倍率を「帯電倍率」、静電潜像測定時の倍率を「観察倍率」と呼ぶ。  
帯電倍率と観察倍率とで「電子の加速電圧は同じ」であるが、電子ビームの照射量が異なる。
【００８７】
電子検出器１４３０は「２次電子検出器」である。  
静電潜像の測定時に、上記の如く電流値の小さい電子ビームで試料感光体１４７の表面を２次元的に走査すると、試料感光体１４７に達した電子は、試料感光体１４７から２次電子を放出させる。
【００８８】
このとき、発生する２次電子の量は、静電潜像により変化する。即ち、試料感光体１４７の表面は電子ビームの照射により「負帯電」しており、ドット露光により露光された部分では露光により負電荷が相殺されて試料感光体表面の負電位が減衰している。
【００８９】
このため、電流値の小さい電子ビームによる走査が行なわれるとき、電子は、露光されていない「負電位の高い部分」では反発されて試料感光体に到達し難く、到達しても衝突エネルギが小さいので２次電子の発生量は少ない。
【００９０】
ドット露光された部分では、負電位が小さく、電子を反発する力も弱いので電子は高い衝突エネルギにより２次電子を多量に発生させる。
【００９１】
静電潜像が形成されている領域は、電子ビームにより２次元的に走査されるので、電子ビームの走査位置と「発生する２次電子量」との関係により静電潜像を測定できる。
【００９２】
電子検出器１４３０は、電子照射により蛍光を発する蛍光体、導光路、発生した蛍光を増倍する光電子増倍などから成り、走査型であって電子ビームの走査に追随する。
【００９３】
上に説明した「試料感光体の帯電から静電潜像の測定に至る各工程」は、プログラムされたソフトウエアに従い、コンピュータ１４１０によりインタフェース１４８を介して制御される。
【００９４】
上記の如くして取得された「静電潜像のデータ」は、コンピュータ１４１０でデータ処理され、必要な演算を施されてコンピュータのディスプレイ上に出力画像１４２０として出力され、静電潜像プロファイル関数を得るための各種データ・画像処理、演算がなされる。
【００９５】
静電潜像プロファイル、ビームプロファイルの測定結果、及び演算結果はコンピュータ１４１０に蓄積される。
【００９６】
図７において、走査光学系１４６はケーシング内部に描いてあるが、大気中にあっても良い。この場合、ケーシング内の真空を維持するために「透過率の高いガラスなどの透明な窓」を密封させ設ける等して走査光学系１４６からの光を試料感光体まで導けばよい。
【００９７】
ここで、ビームプロファイル関数、静電潜像プロファイル関数と劣化関数について、説明する。
【００９８】
図６に示したビームプロファイル６は、横軸である位置座標を１個の変数とする形状であり、このビームプロファイル６から定まるビームプロファイル関数の変数（横軸）の数：ｍは１である。  
この場合、ビームプロファイル（及びビームプロファイル関数）の形状は２次元的な形状となるので、このようなビームプロファイルおよびビームプロファイル関数を「２次元の、ビームプロファイルおよびビームプロファイル関数」と呼ぶ。
【００９９】
勿論、２次元的な受光面を持つ検出手段によりビームプロファイルの測定を行なえば、ビームプロプロファイル関数を直交２変数の関数として特定することもできる。この場合は、ビームプロファイル関数は、直交２変数と関数値による３次元的なものとして表示されるので、このような場合は「３次元の、ビームプロファイルおよびビームプロファイル関数」と呼ぶ。
【０１００】
静電潜像プロファイルおよび静電潜像プロファイル関数についても同様であり、２次元及び３次元の静電潜像プロファイルおよび静電潜像プロファイル関数と呼ぶ。
【０１０１】
ビームプロファイル関数・静電潜像プロファイル関数が２次元であるか３次元であるかに応じて「劣化関数」も２次元のものと３次元のものがある。
【０１０２】
以下では、説明の簡単のため、ビームプロファイル・ビームプロファイル関数、静電潜像プロファイル・静電潜像プロファイル関数、劣化関数とも２次元の場合につき説明を行なう。ビームプロファイル・静電潜像プロファイル共に、実際には３次元的に表されるものであるが、その断面を見ていることに相当する。
【０１０３】
図１の上図に「ビームプロファイルと静電潜像プロファイルの関係」を示す。  
図１の上左図は「２次元のビームプロファイル」を示している。  
この図の「検出面」とあるのは、図６に示した検出部３の受光面を意味し、これはまた「ドット露光を行なうビームの露光面」と等価である。このビームプロファイルを検出面上の座標：ｒの関数：ｆ(ｒ)として近似したものが「（２次元の）ビームプロファイル関数」である。
【０１０４】
同様に、図１の上右図は「２次元の静電潜像プロファイル」を示している。横軸の距離とあるのは感光体表面の基準位置からの距離である。
【０１０５】
この静電潜像プロファイルを、座標：ｒの関数：ｇ(ｒ)として近似したものが「２次元の静電潜像プロファイル関数」である。
【０１０６】
ビームプロファイルおよびビームプロファイル関数の縦軸は「光強度」、横軸は「距離（長さ）」で表され、光強度は測定装置により異なるがワット（Ｗ）、ジュール（Ｊ）などの物理単位、或いは規格化して最大値を１（従って単位は任意）で表すことができる。
【０１０７】
静電潜像プロファイルおよび静電潜像プロファイル関数の縦軸は「電位、電界強度、或いはそれらに比例する物理量」、横軸は「距離（長さ）」で表される。
【０１０８】
即ち、ビームプロファイル関数：ｆ(ｒ)と静電潜像プロファイル関数：ｇ(ｒ)は、横軸の単位が共通で、縦軸の物理量は異なるものの「プロファイルで表される点」において類似である。  
「ビームプロファイルと静電潜像プロファイル」とが、プロファイル形状として「同一もしくは相似形」であれば理想的であると言えるが、ビームプロファイルと潜像プロファイルとは「同一もしくは相似形とはならない」のが一般的であり、一般にこれら両者の関係は「線形的」でない。
【０１０９】
例えば、前述のＯＰＣの場合であれば、電荷発生層（ＣＧＬ）、電荷輸送層（ＣＴＬ）などの層内での光散乱や、電荷輸送層（ＣＴＬ）における電荷の拡散などがあり、ビームプロファイルは「変調」されて静電潜像プロファイルとなる。
【０１１０】
このプロファイルの変調を表すプロファイルを関数で近似したものが「劣化関数」であり、ｈ(ｒ)で表す。
【０１１１】
関数：ｆ(ｒ)、ｇ(ｒ)、ｈ(ｒ)の３者は、以下のコンボリューション積分（畳み込み積分）：
ｇ(ｒ)＝∫ｆ(ｒ)＊ｈ(ｒ−τ)ｄτ  （積分範囲は−∞から∞）  
で関係付けられる。
【０１１２】
図１の下図は、この劣化関数：ｈ(ｒ)を示すものである。劣化関数の「縦軸の単位」は、例えば「電位／光強度」などと表される。図１においては「劣化関数」を「変調関数」とも表示している。劣化関数と変調関数は同一概念であり、図においては「変調関数」なる表記を用いる。  
劣化関数：ｈ(ｒ)を求めることが出来れば、感光体の感度特性を評価できる。  
即ち、劣化関数：ｈ(ｒ)が小さければ、ビームプロファイル関数：ｆ(ｒ)と静電潜像プロファイル関数：ｇ(ｒ)は「同一もしくは相似形」に近く、感光体の感度特性が優れている（ドット露光を行なうビームに対する応答性が優れている。）ことに対応する。
【０１１３】
ビームプロファイル関数：ｆ(ｒ)と静電潜像プロファイル関数：ｇ(ｒ)とは、測定により定まっているので、劣化関数：ｈ(ｒ)を求めるには、コンボリューションの逆演算である「デコンボリュ−ション演算（逆畳み込み演算）」を行えば良い。  
「デコンボリューション演算」は、これを行なうためのソフトウエアとして、汎用のソフトウエアが知られ、市販されているので、これらのソフトウエアを図７のコンピュータ１４１０に組み込んで実行することができる。図７には、この演算を行なう「演算処理手段」を符号１５００で示している。
【０１１４】
演算処理手段１５００は、エレキボードのようなハードウェアでもコンピュータ内のソフトウエアでもよい。
【０１１５】
上記の如く、劣化関数：ｇ(ｒ)は「感光体の特性（特に感度特性）」を表しており、これにはＯＰＣ感光体の各層での光散乱や「電荷輸送層での電荷の拡散」などの情報が含まれている。  
ドット露光を行なうビームのビームプロファイルを一定とし、即ち、同一の光書込み手段により「ドット露光条件」を同一とし、感光体の種類を変えて劣化関数による評価を行うと、感光体毎に得られる劣化関数は、各感光体の露光に対する特性や特徴量である「感光特性」を表すものとしても用いることができる。これらの情報を用いることにより感光体評価を行うことが可能となる。
【０１１６】
関数：ｆ(ｒ)、ｇ(ｒ)、ｈ(ｒ)の関係は「ビームプロファイル関数：ｆ(ｒ)が、劣化関数:ｈ(ｒ)の影響により、静電潜像プロファイル関数：ｇ(ｒ)に変換される。」と考えることができ、この関係を「電子写真プロセスにおけるプロファイルの伝達（伝播）」と捉えることができる。
【０１１７】
電子写真プロセスにおいては、感光体上に静電潜像を形成した後のプロセスとして、感光体上にトナー像を形成（トナー付着）し、トナーを中間ベルト或いは転写紙に転写し、最終的に転写紙へのトナー定着の各工程がある。  
従って、各工程における「像のプロファイル」を考えれば、電子写真の全プロセスは、プロファイルの伝達という見方ができる。  
これらのプロファイルはいずれも測定可能である。例えば紙の上に定着したトナーの像は「光学的濃度」としてプロファイルを得ることができる。  
これらプロファイルの「プロセスにおける伝達」を把握していけば、形成される画質の予測、設計仕様、各プロセスでの仕様配分などを決めることが可能となる。
【０１１８】
上記「プロファイルの伝達」は、画像のパターン・空間周波数により、劣化の度合いが異なると予測され、光学系におけるＭＴＦ（Modulation Transfer Function）の類型として捉えることもできる。
【０１１９】
上記のデータ処理・演算（グラフ化、関数の近似、畳み込み演算、逆畳み込み演算）は特別なものでなく汎用のデータ・画像処理ソフト等を用いて行うことが可能であり、図７に示すコンピュータ１４１０によりデータ処理・演算などを行い評価する値を求める。
【０１２０】
上述の如く、ビームプロファイル関数：ｆ(ｒ)、静電潜像プロファイル関数：ｇ(ｒ)、劣化関数：ｈ(ｒ)は、コンボリューション積分：
ｇ(ｒ)＝∫ｆ(ｒ)＊ｈ(ｒ−τ)ｄτ  （積分範囲は−∞から∞）  
により関係付けられている。
【０１２１】
この関係で、上記の如く、ビームプロファイル関数：ｆ(ｒ)、静電潜像プロファイル関数：ｇ(ｒ)が測定により求められると、デコンボリューション演算により劣化関数：ｈ(ｒ)が求まる。  
このようにして、劣化関数：ｈ(ｒ)が定まると、静電潜像プロファイル関数：ｇ(ｒ)として、特性を評価された感光体に対して形成するべき「望ましい静電潜像プロファイル：ｇＲ(ｒ)」を設定すると、既知の劣化関数：ｈ(ｒ)を用い、上記コンボリューションの関係からデコンボリューション演算を行なって、ビームプロファイル関数：ｆＲ(ｒ)を求めることができる。
【０１２２】
このとき求められたビームプロファイリング関数：ｆＲ(ｒ)は「既知の劣化関数：ｈ(ｒ)を持つものとして特性を評価された感光体」に対して上記「望ましい静電潜像プロファイル：ｇＲ(ｒ)」を実現できるビームプロファイリング関数である。
【０１２３】
従って、ビームプロファイリング関数：ｆＲ(ｒ)を実現するように、光書き込み手段を設計することができ、このような光書き込み手段によるドット露光を、劣化関数：ｈ(ｒ)を持つ感光体に対して行なえば、「望ましい静電潜像プロファイル：ｇＲ(ｒ)」をもつ静電潜像を形成することができる。
【０１２４】
具体例を説明する。
【０１２５】
図２に示した走査光学系において、光源としての半導体レーザ１３１として、波長：６５０ｎｍのものを用いた。ポリゴンミラー１３５としては偏向反射面を６面有するものを用いた。走査時の回転数は約３７０００ｒｐｍである。
【０１２６】
ビームプロファイル測定装置（ＰＨＯＴＯＮ  ｉｎｃ．社製のＮａｎｏＳｃａｎ）により測定した露光面でのビーム径は「４５．８μｍ×５２．３μｍ（主走査方向×副走査方向）」であった。  
ビーム径は前述の如く「ビームプロファイルの最大値を１００％とし、その１３．５％を持つプロファイル幅の値」である。
【０１２７】
走査光学系は解像度を６００ｄｐｉとするものであり、１ドットの大きさは約４２μｍである。
【０１２８】
ビーム径が４５．８μｍ×５２．３μｍ（主走査方向×副走査方向）のビームプロファイルの測定結果の１例を図３に示す。  
（ａ）が主走査方向、(ｂ)が副走査方向である。
【０１２９】
測定は前述したように、ポリゴンミラー１３５を回転させずに停止させ、静止光により行なった。走査光による測定は「高速度カメラなどを用いて可能」であるが、１ドットを形成する時間が数〜数十ナノ秒と短いため、Ｓ／Ｎ比の良い結果を得ることが難しい。ポリゴンミラーの回転を停止させて静止光による測定を行なうことにより精度の高い結果を得られる。
【０１３０】
上記の如く測定されたビーム径が「１ドット対応の静電潜像の径」と同一である保証はない。用いる感光体の種類、光源の発光強度などにより静電潜像の径は変化するからである。なお「ビーム径の定義」には半値全幅を用いるものもある。
【０１３１】
図３に示したビームプロファイルにおいては「中心の強度最大のメインローブの両側にサイドローブが出て」いる。これは「走査光学系における回折」により生じている。  
光源がレーザ光源であるため、回折の強度をある程度以下にすることは難しい。
【０１３２】
サイドローブを無視したビームプロファイルはガウス関数を用いて良く近似できる。  
図３のビームプロファイルをガウス関数で近似した結果を図４に示す。このように近似されたガウス関数が「ビームプロファイル関数」である。
【０１３３】
ビームプロファイルをビームプロファイル関数：ｆとして近似するガウス関数は、２次元のビームプロファイルについては、
（１）        ｆ(ｘ)＝ａ・ｅｘｐ{−(ｘ/σｘ)2}              
であり、３次元のビームプロファイルについては、
（２）        ｆ(ｘ，ｙ)＝ａ・ｅｘｐ[−{(ｘ/σｘ)2＋(ｙ/σｙ)2｝］          
である。
【０１３４】
パラメータ：ａ、σｘ、σｙを、ビームプロファイルに最もフィットするように選ぶ。
【０１３５】
なお、ｘは主走査方向、ｙは副走査方向に対応し、縦軸は光強度である。
【０１３６】
図４の(ａ)、（ｂ）は、式（１）、（２）において、
ａ＝１、σｘ＝０．００００１６、σｙ＝０．００００１８  
としたものであるが、図３（ａ）、（ｂ）を良く近似している。
【０１３７】
図５は、これらのパラメータ：ａ、σｘ、σｙを式（２）に代入して得られた「３次元のビームプロファイル関数」を示している。図５の右端の部分は、縦軸を０．１刻みで区切った３次元形状の各区切りを示している。
【０１３８】
実際の感光体評価においては、２次元のプロファイル関数よりも３次元のプロファイル関数を用いた方が正確であるが、以下では、煩雑さを避けるため３次元のプロファイル関数を、２次元のプロファイル関数を用いて説明する場合もある。これによる本質的な差異はない。
【０１３９】
なお、プロファイルの近似に用いるのは「ガウス関数」に限らず、例えば「サイドローブをより良く表現する」ために、シンク関数（Ｓｉｎξ／ξ，ξは横軸の量）を用いてもよい。
【０１４０】
また、上の説明では、２次元のビームプロファイルから３次元のビームプロファイルを求めたが、ビームプロファイル測定手段に２次元ＣＣＤカメラを用いれば、図５に示す様なビームプロファイルを直接測定できる。
【０１４１】
次に「静電潜像プロファイル関数」の取得について説明する。  
図７に示したような静電潜像測定装置では、装置の制約がある場合がある。例えば、電子ビームを走査する範囲を広くできないとか、或いは「試料感光体のサイズ」に制約があるなどである。  
電子ビームの走査範囲に関しては、汎用のＳＥＭと比較して数ｎｍといった分解能を犠牲にすれば「ある程度（数ｍｍ×数ｍｍ）の範囲を走査することが可能である。しかし、実際の感光体は直径：数ｃｍ、長手方向の長さ：数十ｃｍの大きさのものが多く、この感光体の全面を一度に走査することは難しい。  
このような場合、感光体を移動させつつ部分的な走査を繰り返すことになる。また、このような大きさの感光体を試料にすると、試料ステージが大型になり、真空にするためのケーシングも大容量にする必要がある。  
従って、感光体を切り出して測定するなど工夫が必要になる。この場合、走査はごく狭い範囲ですむ。
【０１４２】
例えば、ＳＥＭにおいて「電子ビームの走査範囲」を変えることは、観察倍率を変えることに相当する。観察倍率が高いほど走査範囲は狭くなる。  
この発明で用いる静電潜像測定装置で、観察倍率が例えば１５００倍であれば、電子ビームの走査範囲は凡そ０．５７ｍｍ×０．４４ｍｍであり、観察倍率：３０００倍であれば走査範囲は略０．３３ｍｍ×０．２９ｍｍとなる。  
これは帯電倍率も同様であり、１５００倍よりも３０００倍の方が狭く、これにより擬似的に帯電電位・電界強度、或いはそれらに比例する量を変えることが可能となる。
【０１４３】
従ってオフセットを掛けることができる。これは「電子ビームの照射量を一定として走査範囲を変える」ことによる。
【０１４４】
観察倍率を一定にして「帯電倍率を段階的に変えていく」と、図８に示すように静電潜像プロファイルの位置が縦軸方向に変化する。  
図８では、帯電倍率３＜帯電倍率２＜帯電倍率１である。  
帯電倍率が異なっても、静電潜像プロファイルの形状は「中心付近」では略保たれる。
【０１４５】
このとき縦軸に設定した「閾値」での静電潜像の径が、径１、径２、径３のように「帯電倍率に応じて変わる」ことが分る。これが請求項３における「オフセット」の原理である。
【０１４６】
観察倍率を３０００倍に保ち、帯電倍率を４００、６００、１０００、１５００、２０００倍としたときの「静電潜像」を図９に示す。測定の対象となった静電潜像は前述の走査光学系の具体例を用いて形成したものである。  
帯電倍率によらずレーザの発光強度は一定である。  
形成された静電潜像は「１ドットのパターン」であり、電子銃の加速電圧（ｖａａ）は１５５０Ｖである。
【０１４７】
感光体は導電性支持体上に「ＵＬ（中間層）、ＣＧＬ、ＣＴＬを３層に積層」したものであり、ＣＧＬにはチタニルフタロシアニン系の材料を用いた。厚みは、ＵＬが３．５μｍ、ＣＴＬが３０μｍである。帯電電位は略−６００Ｖである。
【０１４８】
得られた静電潜像の様子を図９に示す。  
帯電倍率が大きくなる程、静電潜像は小さくなっていることが分る。  
図９が表しているのは「静電潜像プロファイルの閾値での断面」である。従って、これらの静電潜像は図１０に示すように「静電潜像プロファイルの断面をスライスして見ている」ことに相当する。図１０における帯電倍率１〜５は、図９に示した帯電倍率：４００、６００、１０００、１５００、２０００にそれぞれ対応する。
【０１４９】
図８に示したグラフに基づいて「帯電倍率ごとのオフセット」を定量的に得ておくと、静電潜像プロファイルの「縦軸の情報」を推測できる。
【０１５０】
静電潜像の「主走査方向と副走査方向」の径を、図１１に示す「主潜像径、副潜像径」のように定義し、図９に示した測定データから、それらの値を読み取った結果を以下に示す。
【０１５１】
帯電倍率        主潜像径          副潜像径  
４００          ７５．７１        ９６．１４
６００          ７０．９０        ７８．１１  
１０００          ５７．０８        ６４．２９  
１５００          ５１．６７        ５９．４８  
２０００          ３１．８５        ３４．２５            。
【０１５２】
この結果を、以下の式（３）を用いて近似し、静電潜像プロファイル関数：ｇ(ｒ)を得る。
【０１５３】
（３）        ｇ(ｘ，ｙ)＝ｂ＋ｃ・ｅｘｐ[−{(ｘ/σｘ)2＋(ｙ/σｙ)2}α]
ｘは走査方向、ｙは副走査方向に相当する。  
主走査方向、副走査方向につき、上記近似で得られた２次元の静電潜像プロファイル関数を図１２に示す。
【０１５４】
このとき、上記パラメータ：ｂ、ｃ、σｘ、σｙ、αは、  
ｂ＝０．０１、ｃ＝１、σｘ＝０．００００２、σｙ＝０．００００２２、α＝１．２
である。この値を用い、式（３）により求めた「３次元の静電潜像プロファイル関数：ｇ(ｘ、ｙ)」を図１３に示す。
【０１５５】
以上で、ビームプロファイル関数：ｆ(ｒ)及び静電潜像プロファイル関数：ｇ(ｒ)が得られた。この２つのプロファイル関数を用いて劣化関数：ｈ(ｒ)をデコンボリューション演算により求める。
【０１５６】
デコンボリューション演算を行なうアルゴリズムは、従来から種々のものが知られており、これら公知のものを適宜に利用できる。  
代表的なアルゴリズムとしては「繰り返し計算（イテレーション）」を用いたものとして、リチャードソンのもの（Journal of the Optical Society of America Vol.62 No.1 1971）や、ルーシーのもの（L.B.Lucy The Astronomical Journal Vol.79 No.6 1974）が知られており、これらのアルゴリズムを演算プログラムにプログラミングして用いることができる。
【０１５７】
主走査方向についての、ビームプロファイル関数：ｆ(ｘ)、静電潜像プロファイル関数：ｇ(ｘ)から、繰り返し演算により劣化関数：ｈ(ｘ)を算出する演算式の１例を次式に示す。  
（４）  ｈ(ｘ)ｋ＋１＝［｛ｇ(ｘ)/(ｈ(ｘ)ｋ［×］ｆ(ｘ））｝［×］ｆ(ｘ)］ｈ(ｘ)ｋ
この式において、記号：［×］は、コンボリューション演算（畳み込み演算）を表すものとする。上の（４）式で、変数をｘ、ｙの２変数にすれば、３次元の劣化関数：ｈ(ｘ、ｙ)が得られる。
【０１５８】
この演算による劣化関数：ｈ(ｘ)の演算の様子を、図２０に示す。（ａ）は図５に示した３次元のビームプロファイル関数であり、（ｂ）は図１３に示した３次元の静電潜像プロファイル関数である。
【０１５９】
図２０の（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）は、劣化関数：ｈ(ｘ)「の繰り返し回数：ｋ」による変化を３例示す図である。  
図２０の、（ｃ）は「ｋ＝１」即ち初期値、（ｄ）は「ｋ＝１０」、（ｅ）は「ｋ＝３０」に対するものである。
【０１６０】
ｋ＝１では「ｈ(ｘ)１として適当な関数形」を与え、（４）式の右辺を演算して、左辺のｈ(ｘ)２を求める。次に、このを（４）式の右辺に代入し、右辺を演算してｈ(ｘ)３を求める。このプロセスを繰り返すと「ｈ(ｘ)ｋとｈ(ｘ)ｋ＋１との差」が次第に０に近づいていく。
【０１６１】
そこで、「ｈ(ｘ)ｋとｈ(ｘ)ｋ＋１との差」が所要の微小量以下となった段階で、ｈ(ｘ)ｋをもって劣化関数：ｈ(ｘ)とする。
【０１６２】
上記のビームプロファイル関数：ｆ(ｘ)、静電潜像プロファイル関数：ｇ(ｘ)を用いて、（４）式の演算を行い、静電潜像プロファイル関数、ビームプロファイル関数と、繰り返し回数：ｋにおける劣化関数の畳み込みの結果の残差２乗和をとり、繰り返し計算の収束の度合いもとめたものを図２１に示す。
【０１６３】
横軸の繰り返し回数：ｋの増大とともに、縦軸の残差２条和が小さくなり、良好に収束していることが分る。
【０１６４】
この例では（４）式の演算を３０回行って、充分に収束した結果を得たが、繰り返し回数はこれに限定されるものではない。また計算のアルゴリズムもこれに限られるものではなく他の公知の方法でも良い。
【０１６５】
このようにして、劣化関数：ｈ(ｘ)を求めることができる。  
上記の演算を２変数で行なえば、３次元のビームプロファイル関数：ｆ(ｘ，ｙ)、３次元の静電潜像プロファイル関数：ｇ(ｘ，ｙ)から、３次元の劣化関数：ｈ(ｘ，ｙ)を得られる。
【０１６６】
（４）式による演算で得られるのは「数値データ」であるので、これを評価しやすいようにするには、例えば、劣化関数自体を、例えば、前述の（１）〜（３）式の何れかの関数で近似するのが良い。
【０１６７】
感光体は、その層構成や材料設計等により、用いる走査光学系を同じであったとしても、静電潜像の形成において性能は同一とはならない。  
電荷発生層（ＣＧＬ）や電荷輸送層（ＣＴＬ）の材料、各々の膜厚などによって特性は大きく異なる。このとき、上述の感光体評価システムを用い、劣化関数を求めと、劣化関数が感光体の特徴量となる。
【０１６８】
例えば、劣化関数：ｈ(ｘ，ｙ)を前述の（３）式で近似する場合を考え、そのパラメータとして、ａ，ｂ，ｃ，α，σｘとする。  
Ｎ種の感光体ｉ（ｉ＝１，２，・・・Ｎ）について劣化関数の測定を行なうと、感光体ｉごとにパラメータ：ａｉ，ｂｉ，ｃｉ，αｉ，σｘｉが求まる。これらパラメータからにより、感光体ごとの劣化関数の優劣を決定でき「感光体の評価」に用いることができる。
【０１６９】
電子写真の原理を用いる画像装置において「画像の素は１ドット」であり、画像はドット書き込みされる多数のドットから形成される。  
多数のドットを「所望の画像」にするのが走査光学系である。  
この画像の素「１ドット」についてのビームプロファイル、静電潜像プロファイルが分れば、基本的には「１ドット以外の複雑なパターン・画像の評価」は、畳み込み演算を用いて行なうことができる。
【０１７０】
図１９(ａ)に示すような「ライン状のパターン」を形成する場合、図１９（ｂ）に示すように「１ドットを走査方向に並べる」ことにより形成する。  
並べたドット間の間隔が解像度である。６００ｄｐｉでは約４２μｍであり、現在、主流となりつつある１２００ｄｐｉではその半分約２１μｍである。走査方向は主走査方向、副走査方向どちらも同様である。  
半導体レーザ等のレーザ光源のレーザ発光強度などの条件によるが、ドット露光を行なうスポットのビーム径はこの解像度よりも大きくなることが多い。また、解像度が高いほど「解像度にあわせてビーム径を設計する」ことは困難である。
【０１７１】
１２００ｄｐｉにあわせて２１μｍのビーム径、これを達成する走査光学系を設計・作製することは難しい。従ってビーム径は解像度よりも大きく、図１９（ｂ）のようにドットを並べても、形成されるのは図１９（ａ）のようにライン状のパターンである。  
「ライン状のパターン」は、ビームプロファイルと「形成する櫛状の関数」との畳み込み演算により表すことができる（図１９（ｃ））。同図における「プロファイル」は、１ドットのビームプロファイルとなっている．  
「櫛状の関数」は、デルタ関数を解像度の間隔で並べてものであり、形成するべきパターンと解像度により決定される。  
原理的には、１ドットのビームプロファイルと、形成すべきパターン及び解像度により、どのような画像でも形成可能であり、従って、１ドットのプロファイルを把握しておくことは必須である。
【０１７２】
走査光学系の設計のプロセスは、通常の設計では、図１５（ａ）に示すように、始めにビーム径を設定し（仕様として定め）、このビーム径を実現する走査光学系を設計していく。この走査光学系の設計時点では感光体は考慮されておれず、走査光学系が作製された後、感光体とともに評価が行なわれる。  
上記のように、ビームプロファイルと静電潜像プロファイルを測定し、これらから劣化関数（図中「変調関数」）が求まる。そして、この段階で初めて画質が分る。このとき画質が悪ければ、走査光学系の設計・ビーム径の設計を見直すことになる。
【０１７３】
これに対して、図１５（ｂ）に示すように、予め「所望の静電潜像（前述の「望ましい静電潜像プロファイル：ｇＲ(ｒ)」）」を与え、前述した評価実験により得ている劣化関数から、逆畳み込み演算によりビームプロファイル（前述の「ビームプロファイリング関数：ｆＲ(ｒ)」  図中に「ビーム径」と表示）を求めて仕様とし、これを達成する走査光学系を設計することができる。  
用いる感光体は「実際の画像形成装置に用いるものと同種のもの」を別途準備し、走査光学系を用いて予め上述の評価を行い、劣化関数を導出しておく。
【０１７４】
このときの走査光学系は「これから設計しようとしているものとは無関係」でよく、既存のもので良い。レーザ光源の波長は揃え、実験条件を幾つか変えて、劣化関数を求めておくことが好ましい。  
所望の静電潜像は、電子写真プロセスにおける後工程である「感光体上のトナー付着」、最終的には転写紙上に定着したトナー画像から求められるものである。即ち、最も好ましいトナー画像を実現できるように設定される。
【０１７５】
一般には、例えばプロファイルの断面が円形であれば、円柱状のプロファイルが良いと考えられている。このように「静電潜像からビームプロファイルの仕様を決める方法」は、図１５（ｂ）に示すように「画質の良否判定の工程」が不要となる利点がある。
【０１７６】
走査光学系を設計・作製してから静電潜像の画質が分るのではなく、設計前に画質が予測できるからである。
【０１７７】
図１４には、上に説明した評価方法を行なうフローチャートを示す。
【０１７８】
まず始めに「測定条件の設定」を行う。  
測定条件は、走査光学系におけるレーザ光源の発光強度、ポリゴン回転数などである。「ビーム径の定義」は、ビームプロファイルの最大強度を１００％とし、１３．５％の位置のプロファイルをビーム径とするのが一般的であるが、この定義によるビーム径が静電潜像と整合性が取れるか保証の限りではない。従って、この値からずらした値を用いる場合に設定する。  
画像パターンは、基本的に１ドットであるが、ライン状、点線状、格子状等でも良い。「感光体の帯電電位」は電子線の加速電圧で定まり、「オフセット」は帯電倍率で、これを何水準（何段階）にするかを決定する。
【０１７９】
以上の組合せから「全測定回数：ｎ」が決まる。これらは評価システム装置に付随のコンピュータから設定・入力できることが操作性の観点から好ましい。
【０１８０】
次にビームプロファイルを測定し、静電潜像プロファイルを測定する。この測定の順番は逆転しても良い。測定したビームプロファイル、静電潜像プロファイルは「評価システム装置」に蓄積する。  
この蓄積は、評価システム装置が有するコンピュータのハードディスクなどに行なうのが一般的であるが、測定の高速化・効率化を図る目的で、これはとは別にメモリを設けてこれに蓄積してもよい。  
ビームプロファイル、静電潜像プロファイルに対しては適切なデータ処理が成される。特に、静電潜像プロファイルは「オフセットによるプロファイルの複数の断面」から構成されるため、フィッティングやスムージングなどのデータ処理が好ましい。  
ビームプロファイル及び静電潜像プロファイルを関数で近似してプロファイル関数とし、これを用いて「逆畳み込み演算」により劣化関数を導出する。  
この工程を全測定回数：ｎ回繰り返す。
【０１８１】
なお、逆畳み込み演算及び劣化関数の導出は「ビームプロファイル及び静電潜像プロファイルの全測定」が終った後に行っても良い。
【０１８２】
このように各工程をアルゴリズム化することにより、画像評価システム装置のハードウェア或いはソフトウエアに評価方法を実装できる。
【０１８３】
初期の測定条件の決定は、画像評価システム装置に接続されているコンピュータ上から変更できること、従ってソフトウエア的に実現することが好ましい。
【０１８４】
図１６は、感光体の評価を基にして走査光学系を設計・製造し画像形成装置に組み込むプロセスを説明するっための図である。  
上記の如くして感光体の評価を行なう。この評価により「評価感光体の劣化関数（図中「変調関数」）」が知られる。この劣化関数と「望ましい静電潜像」である「所望の静電潜像」のデータを静電潜像プロファイル関数として用いて、逆畳み込み演算により「ビームプロファイル関数」を取得する、このビームプロファイル関数を実現するビームを「ビーム径仕様」として決定し、この使用に合わせて走査光学系を設計し、その設計結果に基づいて走査光学系ユニットの作製を行い、走査光学系を作製して複写機等の画像形成装置に組み込む。
【０１８５】
なお、感光体の帯電電位を変化させるのに、加速電圧：Ｖaccを変える代りに、感光体にバイアス電圧をかけるなどして帯電電位を調整しても良い。バイアス電圧をかけることは、請求項３記載の「オフセットをかける手段の一つ」である。  
始めに、加速電圧：Ｖaccを一定にして感光体の帯電電位をある値にして静電潜像を形成する。次にバイアス電圧を「定幅刻みで段階的に掛けていく」と、帯電電位はそれに応じて変化し、ドット露光により形成されている静電潜像（の径）は，バイアス電圧に応じて変化していく。このときの静電潜像径の変化を測定すれば「静電潜像プロファイル」を測定できる。
【符号の説明】
【０１８６】
１      ビームプロファイル  
２      静電潜像プロファイル  
３      劣化関数（変調関数）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０１８７】
【特許文献１】特開２００９−３００５３５号公報
【特許文献２】特開２００９−０６９２９６号公報
【図１】
0005521916.tif 000002
【図２】
0005521916.tif 000003
【図３】
0005521916.tif 000004
【図４】
0005521916.tif 000005
【図５】
0005521916.tif 000006
【図６】
0005521916.tif 000007
【図７】
0005521916.tif 000008
【図８】
0005521916.tif 000009
【図９】
0005521916.tif 000010
【図１０】
0005521916.tif 000011
【図１１】
0005521916.tif 000012
【図１２】
0005521916.tif 000013
【図１３】
0005521916.tif 000014
【図１４】
0005521916.tif 000015
【図１５】
0005521916.tif 000016
【図１６】
0005521916.tif 000017
【図１７】
0005521916.tif 000018
【図１８】
0005521916.tif 000019
【図１９】
0005521916.tif 000020
【図２０】
0005521916.tif 000021
【図２１】
0005521916.tif 000022