(57)【要約】【課題】信号強度が時間的に段階変化する駆動電流を用いて露光光源を駆動したときの潜像形成能力を評価し、その結果を反映させて高解像度かつドットばらつきの小さい高品質な画像形成を可能とする。【解決手段】画像評価方法は、レーザ光源１００を駆動させる駆動電流波形を生成する生成工程と、生成した駆動電流波形によって駆動したレーザ光源１００からのレーザ光を感光体試料６０に照射して静電潜像を形成する形成工程と、感光体試料６０に形成された前記静電潜像を計測する計測工程と、計測した静電潜像に基づいてレーザ光源１００の発光特性の潜像形成能力を評価する評価工程とを備え、生成工程は、画像データに対応した第１時間幅での露光を行う基本パターン電流に、第１時間幅よりも短い相異なる複数の第２時間幅のオーバーシュート電流のうち少なくとも２つを加算して駆動電流波形を生成する。【選択図】図１
2014178651.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
感光体の表面に形成される静電潜像を評価する画像評価方法であって、
前記感光体を帯電させる帯電工程と、
レーザ光源を駆動させる駆動電流波形を生成する生成工程と、
生成した前記駆動電流波形によって駆動した前記レーザ光源からのレーザ光を前記感光体に照射して前記感光体に静電潜像を形成する形成工程と、
前記感光体に形成された前記静電潜像を計測する計測工程と、
計測した前記静電潜像に基づいて、前記レーザ光源の発光特性の潜像形成能力を評価する評価工程とを備え、
前記生成工程は、画像データに対応した第１時間幅での露光を行う基本パターン電流に、前記第１時間幅よりも短い相異なる複数の第２時間幅のオーバーシュート電流のうち少なくとも２つを加算して前記駆動電流波形を生成することを特徴とする画像評価方法。
【請求項２】
前記生成工程は、前記レーザ光源の発光強度を所定比率で段階的に変化させる複数の前記駆動電流波形を生成し、
前記評価工程は、計測した複数の前記静電潜像の静電潜像面積を算出し、前記静電潜像面積の変化率の空間周波数特性から潜像解像力を評価することを特徴とする請求項１に記載の画像評価方法。
【請求項３】
前記潜像解像力は、前記静電潜像面積の変化率が所定値となるときの潜像円相当径であることを特徴とする請求項２に記載の画像評価方法。
【請求項４】
前記形成工程は、前記レーザ光源からの前記レーザ光を２次元的に走査して複数の前記静電潜像を形成し、
前記評価工程は、計測された複数の前記静電潜像の潜像面積、潜像径、および、円相当径のうちの少なくとも１つを測定し、測定した結果に基づいて潜像形成ばらつきを求めることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の画像評価方法。
【請求項５】
前記評価工程は、前記レーザ光源の電流信号強度と発光光量の相関関係から求まる光量係数と前記駆動電流波形の波形形状毎に異なる光量補正定数を用いて露光走査に用いた積分光量を求めることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の画像評価方法。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の画像評価方法を用いて静電潜像を形成する光走査装置を有する画像形成装置であって、
前記光走査装置のレーザ光源を駆動させる駆動電流波形は、画像データに対応した第１時間幅での露光を行う基本パターン電流に、前記第１時間幅よりも短い相異なる複数の第２時間幅のオーバーシュート電流のうち少なくとも２つを加算して生成され、かつ前記潜像解像力に応じてオーバーシュート電流量乃至は時間幅が設定されていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項７】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の画像評価方法を用いて静電潜像を形成する光走査装置を有する画像形成装置であって、
前記光走査装置のレーザ光源を駆動させる駆動電流波形は、画像データに対応した第１時間幅での露光を行う基本パターン電流に、前記第１時間幅よりも短い相異なる複数の第２時間幅のオーバーシュート電流のうち少なくとも２つを加算して生成され、かつ前記潜像形成ばらつきに応じてオーバーシュート電流量乃至は時間幅が設定されていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項８】
感光体を帯電させる帯電手段と、
レーザ光源と、
前記レーザ光源を駆動させる駆動電流波形を生成する生成手段と、
生成した前記駆動電流波形によって駆動した前記レーザ光源からのレーザ光を前記感光体に照射して前記感光体に静電潜像を形成する形成手段とを備える画像形成装置であって、
前記駆動電流波形は、画像データに対応した第１時間幅での露光を行う基本パターン電流に、前記第１時間幅よりも短い相異なる複数の第２時間幅のオーバーシュート電流のうち少なくとも２つを加算して生成され、かつ潜像解像力に応じてオーバーシュート電流量乃至は時間幅が設定されていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項９】
感光体を帯電させる帯電手段と、
レーザ光源と、
前記レーザ光源を駆動させる駆動電流波形を生成する生成手段と、
生成した前記駆動電流波形によって駆動した前記レーザ光源からのレーザ光を前記感光体に照射して前記感光体に静電潜像を形成する形成手段とを備える画像形成装置であって、
前記駆動電流波形は、画像データに対応した第１時間幅での露光を行う基本パターン電流に、前記第１時間幅よりも短い相異なる複数の第２時間幅のオーバーシュート電流のうち少なくとも２つを加算して生成され、かつ潜像形成ばらつきに応じてオーバーシュート電流量乃至は時間幅が設定されていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１０】
前記駆動電流波形は、前記第２時間幅が前記第１時間幅の半分よりも小さな、少なくとも２つの前記オーバーシュート電流を前記基本パターン電流の後端側に加算することを特徴とする請求項６から９のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項１１】
感光体の表面に形成される静電潜像を評価する画像評価装置であって、
前記感光体を帯電させる帯電手段と、
レーザ光源と、
前記レーザ光源を駆動させる駆動電流波形を生成する生成手段と、
生成した前記駆動電流波形によって駆動した前記レーザ光源からのレーザ光を前記感光体に照射して前記感光体に静電潜像を形成する形成手段と、
前記感光体に形成された前記静電潜像を計測する計測手段と、
計測した前記静電潜像に基づいて、前記レーザ光源の発光特性の潜像形成能力を評価する評価手段とを備え、
前記生成手段は、画像データに対応した第１時間幅での露光を行う基本パターン電流に、前記第１時間幅よりも短い相異なる複数の第２時間幅のオーバーシュート電流のうち少なくとも２つを加算して前記駆動電流波形を生成することを特徴とする画像評価装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像評価方法、画像形成装置および画像評価装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
高品位画像を形成する画像形成装置を提供する目的で、レーザ光源の発光特性と静電潜像の大きさの相関関係および潜像形成の安定性の空間周波数特性から、レーザ光源の発光に関してオーバーシュートの好適値を求める画像評価方法および画像評価装置が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記の画像評価装置は、光源の発光は１つのオーバーシュートパルスのみを用いたものであり、オーバーシュートパルスの立ち上がりタイミングは露光開始時のみに限定されている。このため、例えば露光終了側や、露光中心で露光強度の段階変化を行ったときの潜像評価に関する技術は含まれておらず、また、最大でも２段階に露光強度が変化する露光走査による潜像評価となる。このため、潜像形成能力に対するレーザ光源の時間的な発光特性の評価範囲は限定される。
【０００４】
本発明は、信号強度が時間的に段階変化する駆動電流を用いて露光光源を駆動したときの潜像形成能力を評価し、その結果を反映させて高解像度かつドットばらつきの小さい高品質な画像形成を可能とすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するために、本発明は、感光体の表面に形成される静電潜像を評価する画像評価方法であって、前記感光体を帯電させる帯電工程と、レーザ光源を駆動させる駆動電流波形を生成する生成工程と、生成した前記駆動電流波形によって駆動した前記レーザ光源からのレーザ光を前記感光体に照射して前記感光体に静電潜像を形成する形成工程と、前記感光体に形成された前記静電潜像を計測する計測工程と、計測した前記静電潜像に基づいて、前記レーザ光源の発光特性の潜像形成能力を評価する評価工程とを備え、前記生成工程は、画像データに対応した第１時間幅での露光を行う基本パターン電流に、前記第１時間幅よりも短い相異なる複数の第２時間幅のオーバーシュート電流のうち少なくとも２つを加算して前記駆動電流波形を生成することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、信号強度が時間的に段階変化する駆動電流を用いて露光光源を駆動したときの潜像形成能力を評価し、その結果を画像形成装置に反映させることで、高解像度かつドットばらつきの小さい高品質な画像形成を可能とすることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】図１は、第１の実施形態にかかる画像評価装置の構成を示すブロック図である。
【図２】図２は、感光体試料の層構成、帯電および光照射の様子を示す模式図である。
【図３】図３は、露光部による露光の様子を示す模式図である。
【図４】図４は、音響光学偏向素子の例を示す図である。
【図５】図５は、ＶＣＯに入力する電圧信号とＶＣＯの出力周波数との関係を示す図である。
【図６】図６は、真空チャンバと露光部の結合部分の例を示す断面図である。
【図７】図７は、静電潜像による画像パターンの例を示す図である。
【図８Ａ】図８Ａは、荷電粒子（２次電子）を捕獲する検出部と感光体試料との間の空間における電位分布を、等高線で示したものである。
【図８Ｂ】図８Ｂは、ポテンシャルの穴の例を示す模式図である。
【図９】図９は、画像評価装置が実行する静電潜像の形成に係る処理の例を示すフローチャートである。
【図１０】図１０は、電流信号強度と光応答波形強度との関係を示す図である。
【図１１】図１１は、駆動電流波形のパルス幅と静電潜像との関係を示す図である。
【図１２Ａ】図１２Ａは、第１の駆動電流波形と静電潜像との関係を示す図である。
【図１２Ｂ】図１２Ｂは、第２の駆動電流波形と静電潜像との関係を示す図である。
【図１２Ｃ】図１２Ｃは、第３の駆動電流波形と静電潜像との関係を示す図である。
【図１３Ａ】図１３Ａは、駆動電流波形を生成するレーザ光源駆動回路の例を示す模式図である。
【図１３Ｂ】図１３Ｂは、レーザ光源駆動回路による駆動電流波形の生成例を示す図である。
【図１４】図１４は、レーザ光の信号強度を３段階に変化させた場合の静電潜像を示す図である。
【図１５】図１５は、静電潜像の面積、空間周波数および静電潜像の形状の安定性を求める例を示す図である。
【図１６】図１６は、潜像形成の安定性と空間周波数との関係を示す図である。
【図１７】図１７は、潜像解像力の評価に用いる駆動電流波形の例を説明するための図である。
【図１８Ａ】図１８Ａは、駆動電流波形と光応答波形強度との第１の関係例を示す図である。
【図１８Ｂ】図１８Ｂは、駆動電流波形と光応答波形強度との第２の関係例を示す図である。
【図１９Ａ】図１９Ａは、Ｔｙｐｅ毎の潜像形成の安定性と空間周波数との関係を示す図である。
【図１９Ｂ】図１９Ｂは、Ｔｙｐｅ毎の潜像解像力の評価結果を示す図である。
【図２０】図２０は、画像評価装置が実行する画像評価処理手順の例を示すフローチャートである。
【図２１Ａ】図２１Ａは、感光体試料に２次元的な静電潜像を形成した場合の例を示す図である。
【図２１Ｂ】図２１Ｂは、駆動電流波形毎の潜像形成ばらつきを説明するための図である。
【図２２】図２２は、電子写真装置の例を説明するための模式図である。
【図２３】図２３は、光走査装置の例を説明するための模式図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、本発明にかかる画像評価装置、画像形成装置および画像評価方法の一実施形態について説明する。なお、以下に述べる実施形態は、本発明の好適な実施例であるので、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明によって不当に限定されるものではない。また、本実施形態で説明される構成の全てが本発明の必須の構成要件ではない。
【０００９】
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態にかかる画像評価装置の構成を示すブロック図である。図１に示すように、画像評価装置１は、帯電手段の一例としての荷電粒子照射部１０と、露光部２０と、検出部３０と、ＬＥＤ４０と、試料設置部５０とを備える。
【００１０】
荷電粒子照射部１０は、荷電粒子ビームを感光体試料６０に照射する。荷電粒子とは、電界や磁界の影響を受ける粒子を意味している。荷電粒子は、例えば、電子ビーム、イオンビーム等を含む。本実施形態では、荷電粒子ビームは、電子ビームである場合について説明する。
【００１１】
荷電粒子照射部１０は、電子銃１１と、サプレッサ電極（引き出し電極）１２と、加速電極１３と、コンデンサレンズ１４と、ビームブランカ１５と、走査レンズ１６と、対物レンズ１７とを含む。荷電粒子照射部１０は、各部材が真空チャンバ１０ａ内に配置されている。真空チャンバ１０ａ内は、真空になっている。
【００１２】
電子銃１１は、電子ビームを発生させる。サプレッサ電極１２は、電子ビームを制御する。加速電極１３は、電子ビームのエネルギーを制御する。コンデンサレンズ１４は、電子銃１１から発生された電子ビームを集束させる。ビームブランカ１５は、電子ビームをＯＮ／ＯＦＦさせる。走査レンズ１６は、ビームブランカ１５を通過した電子ビームを走査させる。対物レンズ１７は、走査レンズ１６を通過した電子ビームを再び集束させる。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。なお、荷電粒子照射部１０がイオンビームを発生する場合には、電子銃１１の代わりに液体金属イオン銃などを用いる。
【００１３】
露光部２０は、レーザ光源１００を含む。露光部２０は、試料設置部５０に載置された感光体試料６０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。レーザ光源１００としては、ＬＤ（レーザ・ダイオード）などを用いることができる。露光部２０は、ＬＤ制御部２０５によりレーザ光源１００が制御され、適切な露光時間、露光エネルギーを感光体試料６０に照射できるようになっている。感光体試料６０上に静電潜像をライン状のパターンとして形成するために、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付けてもよい。
【００１４】
検出部３０は、感光体試料６０の１次反転荷電粒子や２次電子などを検出する。検出部３０には、例えば、シンチレータ、光電子増倍管等を用いる。ＬＥＤ４０は、感光体試料６０の全体に光を照射することにより、感光体試料６０の残留電荷を除去する。試料設置部５０は、感光体試料６０が載置される。
【００１５】
さらに、画像評価装置１は、ホストコンピュータ２００（以下、コンピュータ２００ともいう）を備える。コンピュータ２００は、画像評価装置１の各部の動作を制御する。コンピュータ２００は、検出部３０の検出信号に基づいて信号処理を行う。すなわち、コンピュータ２００は、生成手段２２１、形成手段２２２および評価手段２２３として機能するための各種プログラムを記憶手段に記憶している。
【００１６】
生成手段２２１は、レーザ光源１００を駆動させる駆動電流波形を生成する。形成手段２２２は、生成した駆動電流波形によって駆動したレーザ光源１００からのレーザ光を感光体試料６０に照射し、感光体試料６０に静電潜像を形成する。評価手段２２３は、計測した静電潜像に基づいて、レーザ光源１００の発光特性の潜像形成能力を評価する。各手段における処理の詳細については、後述する。
【００１７】
なお、ここでは、評価に関する機能をソフトウェアの実装により実現する例を示したが、この限りではない。例えば、評価に関する機能が有する各機能部を、ハードウェアの実装により実現してもよい。以下に、画像評価装置１の制御および信号処理系統の例を説明する。
【００１８】
コンピュータ２００は、荷電粒子制御部２１０を介して、加速レンズ制御部２１１、走査レンズ制御部２１２、および対物レンズ制御部２１３を制御する。すなわち、コンピュータ２００は、これらの制御部を制御することで、加速電極１３、走査レンズ１６、および対物レンズ１７を制御し、感光体試料６０の表面に電子ビームを適正に照射させ、感光体試料６０の表面を均一に帯電させている。
【００１９】
コンピュータ２００は、ＬＤ制御部２０５を介して、露光部２０を制御する。コンピュータ２００は、レーザ光源１００を制御し、また、図示しない光偏向器を制御する。コンピュータ２００は、光偏向器の制御により、感光体試料６０の表面をレーザ光で２次元走査させ、感光体試料６０の表面に所望のパターンの静電潜像が形成される。
【００２０】
コンピュータ２００による露光部２０の制御については、後述する。さらに、コンピュータ２００は、電子検出部２０１、信号処理部２０２、測定結果出力部２０３、および画像処理部２０４を制御する。コンピュータ２００は、予め定められたプログラムを実行することで、それぞれの制御を行う。
【００２１】
電子検出部２０１は、検出部３０の出力信号によって感光体試料６０からの放出電子を検出する。信号処理部２０２は、電子検出部２０１からの検出信号を処理する。測定結果出力部２０３は、信号処理部２０２で処理された信号から測定結果を示す出力信号を出力する。画像処理部２０４は、測定結果出力部２０３からの出力信号を画像信号に変換し、変換した画像信号をコンピュータ２００に出力する。
【００２２】
本実施形態では、電子検出部２０１と信号処理部２０２と測定結果出力部２０３とが計測手段として機能する場合について説明するが、この限りではない。計測手段は、１つのハードウェアにより実現してもよい。計測手段は、コンピュータ２００によって実現してもよい。この場合、コンピュータ２００は、計測手段として機能するためのプログラムを実行することにより、検出部３０の出力信号に基づいて静電潜像を計測する。
【００２３】
コンピュータ２００は、試料台制御部２０６を介して、試料設置部５０の位置や高さを制御する。コンピュータ２００は、ＬＥＤ制御部２０７を介してＬＥＤ４０を駆動させ、測定後の感光体試料６０の残留電荷を消去する。
【００２４】
図２は、感光体試料の層構成、帯電および光照射の様子を示す模式図である。図２に示すように、感光体試料６０は、導電層２３１の上に電荷発生層（ＣＧＬ）２３２、電荷輸送層（ＣＴＬ）２３３が形成されている。感光体試料６０は、表面に電荷が帯電している状態で照射光２３４によって露光されると、電荷発生層２３２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。チャージキャリアは、電界によって、一方は電荷輸送層２３３に、他方は導電層２３１に注入される。電荷輸送層２３３に注入されたキャリアは、電荷輸送層２３３中の移動方向２３５に示すように、電界によって電荷輸送層２３３の表面にまで移動し、感光体試料６０の表面の電荷と結合して消滅する。これにより、感光体試料６０の表面には、電荷分布が形成される。すなわち、感光体試料６０の表面には、静電潜像が形成される。一般に、静電潜像は、文字や画像であるが、最小単位はドットである。
【００２５】
図３は、露光部による露光の様子を示す模式図である。露光部２０は、レーザ光源（ＬＤ）１００と、コリメートレンズ１０１と、アパーチャ１０２と、音響光学偏向素子１０３と、シリンダレンズ１０４と、光偏向器１０５と、走査レンズ１０６と、同期検知用ミラー１０７と、同期検知手段１０８とを含む。露光部２０は、ＬＤ制御部２０５により適切な露光時間で、適切な露光エネルギーを感光体試料６０に照射できるようになっている。
【００２６】
露光部２０は、光学系にガルバノスキャナやポリゴンスキャナなどによる光偏向器１０５を用いることで、感光体試料６０の表面にライン状のパターンを形成することができる。本実施形態では、ライン方向を主走査方向とする。また、露光部２０は、音響光学偏向素子１０３を用いることで、図３に示すように、ポリゴンスキャナなどによる走査方向（主走査方向）に対し直交する副走査方向に光束を走査することを可能としている。
【００２７】
図３に示す例では、感光体試料６０が、画像形成装置に用いられるドラム形状のものとして描かれている。しかし、図１に示す画像評価装置１における被検体としての感光体試料６０は、実際に使用される感光体の一部又は同じ特性の平板状のものが用いられている。画像評価装置１の仕様によっては、実際の画像形成装置に用いられる態様の感光体を感光体試料とすることも可能である。
【００２８】
図４は、音響光学偏向素子の例を示す図である。図４に示すように、音響光学偏向素子１０３は、光学媒体の中に超音波を発生させて、進行するレーザ光を回折させる素子である。すなわち、入力信号を周波数変調してこれを音響光学偏向素子１０３に加えると、加えられる信号の周波数に応じて、レーザ光１７７の回折度合いが変わり、１次回折光の角度変調を行うことができる。音響光学偏向素子１０３には、機械的可動部がないため、これを用いることで高速な走査を実現することができる。
【００２９】
音響光学偏向素子１０３の一実施例について説明する。図４に示すように、音響光学偏向素子１０３には、超音波トランスデューサ９４が接着されている。音響光学偏向素子１０３は、二酸化テルル（ＴｅＯ２）やモリブデン酸鉛（ＰｂＭｏＯ４）などの単結晶、ガラスから構成される。超音波トランスデューサ９４に外部から電気信号を与えて超音波を発生させ、超音波を媒体中に伝播させると、音響光学偏向素子１０３内に周期的な屈折率の粗密を形成することができる。
【００３０】
図４に示す例では、周波数変換器９５は、入力電圧信号に対応した周波数の信号に変換している。周波数変換器９５は、例えば、周波数制御発振器（ＶＣＯ）で構成することができる。ＲＦアンプ９６は、周波数変換器９５で変換された信号を増幅して超音波トランスデューサ９４に出力する。以下、周波数変換器９５は、ＶＣＯ９５ともいう。ＶＣＯ９５で生成された信号は、ＲＦアンプ９６を経て超音波トランスデューサ９４に加えられ、上記のように音響光学偏向素子１０３によってレーザ光１７７の角度変調が行われる。
【００３１】
音響光学偏向素子１０３中を通るレーザ光１７７は、ブラッグ回折により回折される。レーザ光１７７は、０次光の他に±１、２…の回折光を生じる。０次回折光と１次回折光との角度θ０１は、空気中の光波長をλ、音響波基本周波数をｆａ、音響波速度をＶａとすると、下記（１００１）式で表される。
θ０１＝λ×ｆａ／Ｖａ    …（１００１）
【００３２】
偏向角をΔθだけ変化させるためには、音響波基本周波数ｆａを音響波周波数変調Δｆａ分だけシフトさせるとよい。この場合、Δθは、下記（１００２）式で表される。
Δθ＝λ×Δｆａ／Ｖａ    …（１００２）
【００３３】
音響光学偏向素子１０３は、ＶＣＯ９５およびＲＦアンプ９６を用いて任意の駆動周波数で駆動されることで、レーザ光１７７を副走査方向に走査することができる。図５は、ＶＣＯに入力する電圧信号とＶＣＯの出力周波数との関係を示す図である。図５において、横軸はＶＣＯ９５に対する入力電圧［Ｖ］、縦軸はＶＣＯ９５の出力周波数［ＭＨｚ］をそれぞれ示している。図５に示すように、ＶＣＯ９５に適切な電圧信号を入力することで、ＶＣＯ９５の出力周波数は変化する。このため、音響光学偏向素子１０３は、所望の方向にレーザ光１７７を偏向させることができる。
【００３４】
露光部２０に用いられている光偏向器１０５が駆動モータで回転駆動されることにより生じる振動や電磁波が電子ビームの軌道に影響を与えないように、露光部２０は、真空チャンバ１０ａの外に配置することが好ましい。これによって、画像評価装置１は、露光部２０を電子ビームの軌道から遠ざけることができ、測定結果に及ぼす外乱の影響を抑制することができる。この場合、レーザ光１７７は、真空チャンバ１０ａの外壁に設けられた透明な入射窓より入射させることが好ましい。
【００３５】
図６は、真空チャンバと露光部の結合部分の例を示す断面図である。図６に示すように、真空チャンバ１０ａは、鉛直軸に対して４５度の角度で、外部の露光部２０から真空チャンバ１０ａ内部に向かってレーザ光１７７を入射可能な入射窓６８が配置された構成となっている。図６において、露光部２０は、図示されない光源、音響光学偏向素子１０３、光偏向器１０５、走査レンズ１０６、光ビームの光路を曲げるミラー１７２を有している。また、図６には描かれていないが、露光部２０は、例えば、コリメートレンズ、アパーチャ、同期検知手段などを有している。
【００３６】
露光部２０は、全体をカバーで覆い、以下に述べるように、真空チャンバ１０ａ内部へ入射する外光（有害光）を遮光する構成にすることが好ましい。露光部２０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１７１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ている。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。走査ビームであるレーザ光１７７は、ミラー１７２でほぼ４５度の角度で斜め下方に折り曲げられている。レーザ光１７７の進路の周りは、外部遮光筒１７３、内部遮光筒１７５、これら内外の遮光筒の接続部に介在するラビリンス部１７４によって遮光されている。
【００３７】
真空チャンバ１０ａは、除振台８１の上に固定されている。試料設置部５０は、真空チャンバ１０ａ内に、水平面において直交２軸方向に移動可能に取り付けられている。試料設置部５０には、被検体としての感光体試料６０を載置することができ、この感光体試料６０に対し真上から荷電粒子ビームを照射する荷電粒子照射部１０は、真空チャンバ１０ａ内に取り付けられている。荷電粒子照射部１０の内部は、真空チャンバ１０ａと連通していて真空に保たれている。真空チャンバ１０ａ内には、検出端部が感光体試料６０に向けられた検出部３０が配置されている。検出部３０は、感光体試料６０に静電潜像を形成した後、感光体試料６０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。
【００３８】
次に、以上のように構成されている本実施形態の画像評価装置１の動作および画像評価方法について説明する。
【００３９】
まず、画像評価装置１は、荷電粒子照射部１０によって感光体試料６０に電子ビームを照射させることで、感光体試料６０の表面を均一に帯電させる。荷電粒子照射部１０は、２次電子放出比が１となる加速電圧より高い電圧に、加速電極１３の加速電圧を設定する。これにより、入射電子量は、放出電子量より上回るため電子が感光体試料６０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６０は、マイナスの一様帯電を生じる。画像評価装置１は、加速電圧と照射時間を適切に行うことにより、所望の帯電電位を形成することができる。なお、画像評価装置１は、帯電電位が形成されたら、静電潜像が観察できるように入射電子量を１／１００〜１／１０００に下げる。
【００４０】
感光体試料６０に所望の帯電電位が形成されたら、次に、画像評価装置１は、露光部２０を用いた２次元走査により、感光体試料６０を露光する。露光部２０は、感光体試料６０の表面に所望のビーム径およびプロファイルを形成するように調整されている。必要な露光エネルギーは、感光体試料６０の特性によって決まるファクターであるが、通常、２〜１０ｍＪ／ｍ２程度である。感度が低い感光体試料６０では、必要露光エネルギーは十数ｍＪ／ｍ２となることもある。帯電電位や必要露光エネルギーは、感光体特性やプロセス条件に合わせて設定することが好ましい。
【００４１】
画像評価装置１は、例えば、レーザ光１７７のスポット径、デューティ、画周波数、書込密度、画像パターン等の条件設定を任意に行うことで、様々な条件での静電潜像を形成し、これを計測することが可能となる。
【００４２】
図７は、静電潜像による画像パターンの例を示す図である。図７において、Ｘ軸は主走査、Ｙ軸は副走査の方向をそれぞれ示している。図７を参照しながら、画像評価装置１が形成する静電潜像の画像パターンの例を説明する。
【００４３】
画像パターン３０１は、１ｂｙ１による静電潜像の画像パターンを示している。画像パターン３０２は、２ｂｙ２による静電潜像の画像パターンを示している。画像パターン３０３は、１ドット格子による静電潜像の画像パターンを示している。画像パターン３０４は、副走査１ドットラインによる静電潜像の画像パターンを示している。画像パターン３０５は、副走査ピッチにむらのある１ドットラインによる静電潜像の画像パターンを示している。画像パターン３０５の副走査ピッチは、均一ではなく、異なるピッチとなっている。
【００４４】
画像評価装置１は、帯電と露光により、複数の画像パターン３０１〜３０５を含む様々なパターンで静電潜像を感光体試料６０に形成する。画像評価装置１は、コンピュータ２００がＬＤ制御部２０５を制御することによって露光プロセスを実行する。
【００４５】
次に、画像評価装置１は、静電潜像計測を行う。画像評価装置１は、上記のようにして静電潜像が形成された感光体試料６０を電子ビームで走査し、放出される２次電子を検出部３０によって検出する。画像評価装置１は、検出した２次電子を電子検出部２０１で電気信号に変換してコントラスト像を観察する。このとき、検出部３０は、荷電粒子照射部１０の走査レンズ１６からの走査信号と同期を取ることで、各走査位置とその位置における２次電子検出量を関連付ける。このようにすると、画像評価装置１は、感光体試料６０の帯電部が２次電子の検出量が多く、感光体試料６０の露光部が２次電子の検出量が少ない明暗のコントラスト像を得ることができる。すなわち、画像評価装置１は、感光体試料６０の暗の部分を露光による潜像部とみなすことができる。
【００４６】
感光体試料６０の表面に電荷分布があると、感光体試料６０の上方に位置する空間に、表面電荷分布に応じた電界分布が形成される。入射電子によって発生した２次電子は、この電界によって押し戻され、検出部３０に到達する量が減少する。従って、電荷リーク箇所は、露光部が黒、非露光部が白となり、表面電荷分布に応じたコントラスト像を測定することができる。
【００４７】
図８Ａは、荷電粒子（２次電子）を捕獲する検出部と感光体試料との間の空間における電位分布を、等高線で示したものである。感光体試料６０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であり、検出部３０には正極性の電位が与えられている。このため、実線で示す電位等高線群においては、感光体試料６０の表面から検出部３０に近づくに従い電位が高くなる。従って、負極性に均一帯電している感光体試料６０の部分である点Ｑ１および点Ｑ２で発生した２次電子ｅｌ１、ｅｌ２は、検出部３０の正電位に引かれ、矢印Ｇ１や矢印Ｇ２で示すように変位し、検出部３０によって捕獲される。
【００４８】
一方、図８Ａにおいて、点Ｑ３は、光照射されて負電位が減衰した部分であり、点Ｑ３近傍では電位等高線の配列は、破線で示すように、点Ｑ３を中心とした半円形の波紋状に広がる。この波紋状の電位分布では、点Ｑ３に近いほど電位が高くなっている。換言すると、点Ｑ３の近傍で発生した２次電子ｅｌ３には、矢印Ｇ３で示すように、感光体試料６０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、検出部３０に向かって移動することができない。
【００４９】
図８Ｂは、ポテンシャルの穴の例を示す模式図である。図８Ｂにおいて、横軸は試料面、縦軸は電荷密度をそれぞれ示している。図８に示すように、検出部３０により検出される２次電子の強度（２次電子数）は、強度の大きい部分が静電潜像の地の部分に対応し、強度の小さい部分が静電潜像の画像部に対応する。静電潜像の地の部分は、均一に負帯電している部分であり、例えば、図８Ａの点Ｑ１およびＱ２に代表される部分である。静電潜像の画像部は、例えば、図８Ａの点Ｑ３に代表される部分である。
【００５０】
従って、信号処理部２０２は、２次電子の検出部３０で得られる電気信号を、適当なサンプリング時間でサンプリングする。これにより、信号処理部２０２は、前述の如く、サンプリング時間をパラメータとして、表面電位分布（電位コントラスト像）Ｖ（Ｘ，Ｙ）を「サンプリングに対応した微小領域」毎に特定できる。そして、信号処理部２０２は、上記表面電位分布Ｖ（Ｘ，Ｙ）を２次元的な画像データとして構成する。信号処理部２０２は、これを測定結果出力部２０３、画像処理部２０４を経て、ディスプレイやプリンタなどのアウトプット装置で出力すれば、静電潜像が可視的な画像として得られる。
【００５１】
画像評価装置１は、例えば、検出部３０によって捕獲される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。
【００５２】
画像評価装置１は、検出部３０からの検出信号によって感光体試料６０の電荷分布の状態を測定する場合に、露光条件を変えたときの静電潜像の状態を計測する。これにより、画像評価装置１は、感光体試料６０の静電特性を把握することができる。
【００５３】
最後に、画像評価装置１は、ＬＥＤ４０（図１参照）を点灯して感光体試料６０の表面に光を照射し、感光体試料６０の除電を行う。この結果、感光体試料６０上に生成された帯電電荷は光を照射することで消失し、画像評価装置１は、次の計測に備える。
【００５４】
図９は、画像評価装置が実行する静電潜像の形成に係る処理の例を示すフローチャートである。
【００５５】
画像評価装置１は、ステップＳ１として、感光体試料６０を帯電させる。詳細には、画像評価装置１は、荷電粒子照射部１０によって電子ビームを感光体試料６０に照射することで、感光体試料６０に帯電電荷を生成する。画像評価装置１は、感光体試料６０を帯電させると、ステップＳ２に進む。
【００５６】
画像評価装置１は、ステップＳ２として、露光部２０による露光を行う。詳細には、画像評価装置１は、露光部２０を制御して、所望の２次元露光パターンが形成されるように露光し、感光体試料６０の表面に静電潜像の潜像パターンを形成し、ステップＳ３に進む。
【００５７】
画像評価装置１は、ステップＳ３として、感光体試料６０に形成された静電潜像を計測する。詳細には、画像評価装置１は、潜像パターンが形成された感光体試料６０に対して、荷電粒子照射部１０によって電子ビームを照射する。画像評価装置１は、感光体試料６０から放出される２次電子を検出部３０によって検出することで、感光体試料６０に形成された静電潜像を計測し、ステップＳ４に進む。
【００５８】
画像評価装置１は、ステップＳ４として、感光体試料６０を除電する。詳細には、画像評価装置１は、ＬＥＤ制御部２０７を介してＬＥＤ４０の点灯を開始し、感光体試料６０の除電が完了する予め定められた時間が経過すると、ＬＥＤ４０の点灯を終了する。
【００５９】
次に、画像評価装置１が用いられる電子写真方式の画像形成装置における画像課題項目について説明する。画像課題項目としては、画像を構成するドットの再現性の指標である粒状度の改善が挙げられる。特に、ハイライト部で用いられる小径ドットでは、ドットの再現性が劣化しやすく、高品質な画像形成装置を提供するためには、そのような小径ドット形成においても、優れたドット再現性を有することが求められる。
【００６０】
画像形成装置では、帯電、露光、現像、転写、定着の各工程におけるプロセスクオリティが、最終的に出力される画像の品質に大きく影響を与える。中でも、露光プロセスにより感光体上に生じる静電潜像の状態は、トナー粒子の挙動に直接影響を及ぼす重要なファクターである。このため、露光により感光体上に形成される静電潜像の再現性を評価することは、高品質の画像を得ることができる画像形成装置を実現するうえで極めて重要である。
【００６１】
図１０は、電流信号強度と光応答波形強度との関係を示す図である。図１０に示すように、駆動電流波形３００は、レーザ光源１００をパルス発光させるための矩形波である。矩形波とは、矩形状であり時間が短いパルスを意味している。駆動電流波形３００は、時間と電流信号の強度で定められる。本実施形態では、パルス幅Ｗの時間は、数ピコ秒〜数百ナノ秒である。
【００６２】
光応答波形３１０は、駆動電流波形３００で駆動されたレーザ光源１００が実際に発光した光を、例えば、フォトダイオードで測定した波形である。光応答波形３１０は、矩形とはならず、図１０に示すように、立ち上がり部分が鈍った形状となる。なお、光応答波形３１０の測定に用いるフォトダイオードは、高速応答のものを用いることが好ましく、数ピコ秒の時間分解能を有するものが望ましい。
【００６３】
図１１は、駆動電流波形のパルス幅と静電潜像との関係を示す図である。図１１は、レーザ光源１００への駆動電流波形３００のパルス幅を変化させたときに、感光体上に形成される静電潜像の大きさを示している。図１１に示すように、駆動電流波形３００は、パルス幅Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３の順にパルス幅が広くなるように変化している。レーザ光源１００からのレーザ光は、駆動電流波形３００のパルス幅が狭いほど、感光体上で発光する時間が短くなるので、それに応じて形成される静電潜像７０は小さくなる。図１１に示す例では、パルス幅Ｗ１の駆動電流波形３００に対応した静電潜像７０は、パルス幅Ｗ２の駆動電流波形３００に対応した静電潜像７０よりも小さくなる。
【００６４】
電子写真方式の画像形成装置では、図１１に示したように、レーザ光源１００への駆動電流波形３００のパルス幅を変化させ、最終的な画像のドットサイズを制御するＰＷＭ変調方式（パルス幅変調方式）での露光が一般的である。但し、ＰＷＭ変調方式では、駆動電流波形３００の電流値は時間的に一定であり、画像形成装置の様々な画像課題項目に対して必ずしも好適な露光であるとはいえない。これに対し、本実施形態の画像評価装置１が、駆動電流波形３００の電流値を時間的に段階変化させる露光方式を用いて評価を行う場合について、以下に説明する。
【００６５】
図１２Ａは、第１の駆動電流波形と静電潜像との関係を示す図である。図１２Ｂは、第２の駆動電流波形と静電潜像との関係を示す図である。図１２Ｃは、第３の駆動電流波形と静電潜像との関係を示す図である。図１２Ａ〜１２Ｃは、時間軸（横軸）方向がレーザ光による露光走査方向となっている。
【００６６】
図１２Ａ〜１２Ｃに示すように、駆動電流波形Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３は、基本パターン電流Ｉｏｐと、複数のオーバーシュート電流Ｉｏｖとを含む。基本パターン電流Ｉｏｐは、画像データに基づいた時間幅での露光を行うための供給電流である。レーザ光は、感光体試料６０上を走査しながら静電潜像７０を形成するが、感光体試料６０上である距離を走査するための時間は、ポリゴンミラーの回転速度や走査レンズ系の構成等の光走査装置の仕様により求まる。本実施形態における基本パターン電流Ｉｏｐのパルス幅は、このような画像データと光走査装置の仕様に基づいた時間幅である。図１２Ａ〜図１２Ｃに示す例では、基本パターン電流Ｉｏｐのパルス幅は、任意の画素密度における１画素（画像データ）の形成に必要な時間幅となっている。
【００６７】
複数のオーバーシュート電流Ｉｏｖは、基本パターン電流Ｉｏｐに対して一定電流を加算する役割を持つ電流である。オーバーシュート電流Ｉｏｖは、レーザ光源１００が出射するレーザ光の発光特性を変化させる電流である。オーバーシュート電流Ｉｏｖの立ち上がりタイミングおよび立ち下りタイミングは、基本パターン電流Ｉｏｐの時間幅を所定数で分割したタイミング毎に可能である。図１２Ａから１２Ｃに示す例では、基本パターン電流Ｉｏｐのパルス幅が１画素に相当し、分割数が８である場合、オーバーシュート電流Ｉｏｖの時間幅は、１／８画素等の１画素単位での時間幅の設定が可能となっている。
【００６８】
本実施形態では、基本パターン電流Ｉｏｐの時間幅を８分割した場合について説明するが、これに限定されない。基本パターン電流Ｉｏｐの時間幅に対する分割数は、８分割よりも小さな分割数としたり、８分割よりも大きな分割数としてもよい。また、基本パターン電流Ｉｏｐの信号強度とオーバーシュート電流Ｉｏｖの信号強度は、独立に設定してもよい。
【００６９】
画像評価装置１は、このような基本パターン電流Ｉｏｐと相異なる複数のオーバーシュート電流Ｉｏｖを加算することで、信号強度が時間的に段階変化する電流波形を生成する。そして、画像評価装置１は、生成した駆動電流波形を用いてレーザ光源１００を駆動することで、レーザ光源１００の発光強度を時間的に段階変化する露光走査を行う。
【００７０】
図１２Ａに示す例では、画像評価装置１は、基本パターン電流Ｉｏｐの先端および後端にパルス幅の異なる２つのオーバーシュート電流Ｉｏｖ１、Ｉｏｖ２を加算して、駆動電流波形Ｐ１を形成している。基本パターン電流Ｉｏｐの先端および後端とは、基本パターン電流Ｉｏｐの立ち上がり側および立ち下がり側を意味している。駆動電流波形Ｐ１は、基本パターン電流Ｉｏｐの先端側では段階的に信号強度が減少し、後端側では段階的に信号強度が増加する電流波形を示している。
【００７１】
オーバーシュート電流Ｉｏｖ１は、基本パターン電流Ｉｏｐの立ち上がりと同期して所定の強度で電流信号が立ち上がり、２／８画素を経過したタイミングで電流信号が立ち下がる。その後、オーバーシュート電流Ｉｏｖ１は、基本パターン電流Ｉｏｐにおける４／８画像が経過したタイミングで電流信号が前記所定の強度で立ち上がる。オーバーシュート電流Ｉｏｖ１は、２／８画素を経過したタイミング、すなわち、基本パターン電流Ｉｏｐの立ち下がりと同期して電流信号が立ち下がる。
【００７２】
オーバーシュート電流Ｉｏｖ２は、基本パターン電流Ｉｏｐの立ち上がりと同期して所定の強度で電流信号が立ち上がり、１／８画素を経過したタイミングで電流信号が立ち下がる。その後、オーバーシュート電流Ｉｏｖ２は、基本パターン電流Ｉｏｐにおける６／８画像が経過したタイミングで電流信号が前記所定の強度で立ち上がる。オーバーシュート電流Ｉｏｖ２は、１／８画素を経過したタイミング、すなわち、基本パターン電流Ｉｏｐの立ち下がりと同期して電流信号が立ち下がる。
【００７３】
基本パターン電流Ｉｏｐと２つのオーバーシュート電流Ｉｏｖ１、Ｉｏｖ２とが加算されて生成された駆動電流波形Ｐ１は、基本パターン電流Ｉｏｐの先端寄りで信号強度が３段階に減少し、後端寄りで信号強度が３段階に増加している。なお、オーバーシュート電流Ｉｏｖ１、Ｉｏｖ２は、同じ電流信号強度でもよいし、異なる電流信号強度でもよい。
【００７４】
画像評価装置１は、このような駆動電流波形Ｐ１を用いてレーザ光源１００を駆動することで、１画素の露光走査の中で、レーザ光源１００の発光強度が露光開始側で３段階に減少し、露光終了側で３段階に増加する露光走査を実現することができる。
【００７５】
画像評価装置１は、駆動電流波形Ｐ１を用いてレーザ光源１００を駆動させると、露光中央部に対して露光開始側と露光終了側でレーザ光源１００の発光強度が強くなる。このため、静電潜像７０は、露光開始側と露光終了側が中央部よりも大きく感光体試料６０に形成される。
【００７６】
図１２Ｂに示す例では、画像評価装置１は、基本パターン電流Ｉｏｐの後端にパルス幅の異なる２つのオーバーシュート電流Ｉｏｖ１、Ｉｏｖ２を加算して、駆動電流波形Ｐ２を形成している。駆動電流波形Ｐ２は、基本パターン電流Ｉｏｐの後端側では段階的に信号強度が増加する電流波形を示している。
【００７７】
オーバーシュート電流Ｉｏｖ１は、基本パターン電流Ｉｏｐの立ち上がりから６／８画素を経過したタイミングで電流信号が立ち上がり、２／８画素を経過したタイミング、すなわち、基本パターン電流Ｉｏｐの立ち下がりと同期して電流信号が立ち下がる。
【００７８】
オーバーシュート電流Ｉｏｖ２は、基本パターン電流Ｉｏｐの立ち上がりから７／８画素を経過したタイミングで電流信号が立ち上がり、１／８画素を経過したタイミング、すなわち、基本パターン電流Ｉｏｐの立ち下がりと同期して電流信号が立ち下がる。
【００７９】
基本パターン電流Ｉｏｐと２つのオーバーシュート電流Ｉｏｖ１、Ｉｏｖ２とが加算されて生成された駆動電流波形Ｐ２は、基本パターン電流Ｉｏｐの先端寄りで信号強度が一定となり、後端寄りで信号強度が３段階に増加している。
【００８０】
画像評価装置１は、このような駆動電流波形Ｐ２を用いてレーザ光源１００を駆動することで、１画素の露光走査の中で、レーザ光源１００の発光強度が露光終了側で３段階に増加する露光走査を実現することができる。
【００８１】
画像評価装置１は、駆動電流波形Ｐ２を用いてレーザ光源１００を駆動させると、露光開始側から中央部までのレーザ光源１００の発光強度に対して、露光終了側でレーザ光源１００の発光強度が強くなる。このため、静電潜像７０は、中央部から露光終了までの部分が露光開始から中央部までよりも大きく感光体試料６０に形成される。
【００８２】
図１２Ｃに示す例では、画像評価装置１は、基本パターン電流Ｉｏｐの中央部にパルス幅の異なる２つのオーバーシュート電流Ｉｏｖ１、Ｉｏｖ２を加算して、駆動電流波形Ｐ３を形成している。駆動電流波形Ｐ３は、基本パターン電流Ｉｏｐの中央部に向かって段階的に信号強度が増加し、中央部から後端に向かって段階的に信号強度が減少する電流波形を示している。
【００８３】
オーバーシュート電流Ｉｏｖ１は、基本パターン電流Ｉｏｐの立ち上がりから２／８画素を経過したタイミングで電流信号が立ち上がり、４／８画素を経過したタイミングで電流信号が立ち下がる。
【００８４】
オーバーシュート電流Ｉｏｖ２は、基本パターン電流Ｉｏｐの立ち上がりから３／８画素を経過したタイミングで電流信号が立ち上がり、２／８画素を経過したタイミングで電流信号が立ち下がる。
【００８５】
基本パターン電流Ｉｏｐと２つのオーバーシュート電流Ｉｏｖ１、Ｉｏｖ２とが加算されて生成された駆動電流波形Ｐ３は、基本パターン電流Ｉｏｐの中央部に向かって信号強度が３段階に増加し、中央部から後端に向かって信号強度が３段階に減少している。
【００８６】
画像評価装置１は、このような駆動電流波形Ｐ３を用いてレーザ光源１００を駆動することで、１画素の露光走査の中で、レーザ光源１００の発光強度が露光中心に向かって３段階に増加し、その後３段階に減少する露光走査を実現することができる。
【００８７】
画像評価装置１は、駆動電流波形Ｐ３を用いてレーザ光源１００を駆動させると、露光中央部に対して露光開始側および露光終了側でレーザ光源１００の発光強度が弱くなる。このため、静電潜像７０は、露光中央の部分が露光開始側および露光終了側よりも大きく感光体試料６０に形成される。
【００８８】
図１３Ａは、駆動電流波形を生成するレーザ光源駆動回路の例を示す模式図である。図１３Ｂは、レーザ光源駆動回路による駆動電流波形の生成例を示す図である。
【００８９】
図１３Ａに示すように、レーザ光源駆動回路１１０は、信号強度が時間的に変化する駆動電流波形を生成し、生成した駆動電流波形の電流をレーザ光源１００に出力する。レーザ光源駆動回路１１０は、バイアス電流源１１１と、基本パターン電流源１１２と、２つのオーバーシュート電流源１１３および１１４とを含む。レーザ光源駆動回路１１０は、各電流源からの電流を選択的に加算した和電流を、駆動電流波形の電流としてレーザ光源１００に出力する。
【００９０】
バイアス電流源１１１は、レーザ発振の応答性を向上させる役割でレーザ発振閾値電流程度の固定電流を生成する。なお、本実施形態では、オーバーシュート電流源１１３および１１４が２つある場合について説明するが、これに限定されず、オーバーシュート電流源の数は２つを超えてもよい。
【００９１】
レーザ光源駆動回路１１０は、これらの電流源と各電流源に対応するスイッチを有している。レーザ光源駆動回路１１０がレーザ光源１００に出力する電流量は、ＦＰＧＡ（集積回路）１２０からのＤＡＣ信号よる各電流源の制御により決定される。また、生成される駆動電流波形の波形形状は、ＦＰＧＡ１２０からの変調信号２０１Ｓでスイッチを操作することで決定される。変調信号２０１Ｓの立ち上りのタイミングは、ここでは図示していないが、遅延回路を用いることで制御する。遅延回路としては、例えば、抵抗とコンデンサ等からなるローパスフィルターで遅延させ、その後、波形整形した信号を用いるなどの手段がある。この場合、フィルタ定数の変更により遅延量を変更することができる。
【００９２】
画像評価装置１は、レーザ光源駆動回路１１０を用い、その制御パラメータをコンピュータ２００によって与えることで、図１２Ａ〜図１２Ｃに示したような複数の駆動電流波形の生成を実現する。電流信号の信号強度、立ち上がりおよび立ち下りのタイミング等の制御パラメータは、例えば、コンピュータ２００の画面上でこれらの数値を入力し実行させる構成が好ましい。本実施形態では、レーザ光源駆動回路１１０は、ＬＤ制御部２０５に含まれる場合について説明するが、これに限定されず、例えば、レーザ光源１００に組み込まれてもよい。
【００９３】
図１３Ｂに示す例では、バイアス電流源１１１は、ＦＰＧＡ１２０によって強度Ｉｂｉで立ち上がっている。基本パターン電流源１１２は、駆動電流波形の立ち上がりタイミングに、ＦＰＧＡ１２０によって所定のパルス幅に対応した第１駆動時間の間、基本パターン電流Ｉｏｐを出力する。オーバーシュート電流源１１３は、駆動電流波形の立ち上がりタイミングに、ＦＰＧＡ１２０によって第１駆動時間よりも短い第２駆動時間の間、オーバーシュート電流Ｉｏｖ１を出力する。オーバーシュート電流源１１４は、駆動電流波形の立ち上がりタイミングに、ＦＰＧＡ１２０によって第１駆動時間よりも短くかつオーバーシュート電流源１１３の駆動時間よりも長い駆動時間の間、オーバーシュート電流Ｉｏｖ２を出力する。レーザ光源駆動回路１１０は、これらの電流を加算することで、基本パターン電流Ｉｏｐの先端寄りが段階的に信号強度を減少する駆動電流波形でレーザ光源１００を駆動させる。
【００９４】
感光体試料６０に形成される静電潜像７０の大きさは、レーザ光源１００からのレーザ光（露光ビーム）の発光強度に応じて変化するが、発光強度を所定比率変化させたときに、静電潜像７０の大きさの変化率が小さいほど静電潜像７０の形成が安定しているといえる。これは、感光体試料６０の性質に依存しており、この変化率から潜像形成の安定性を推定することが可能となる。
【００９５】
図１４は、レーザ光の信号強度を３段階に変化させた場合の静電潜像を示す図である。図１４において、レーザ光源１００の発光強度は、発光強度（１）、（２）、（３）の順に大きくなっている（発光強度（１）＜発光強度（２）＜発光強度（３））。静電潜像７１は発光強度（１）、静電潜像７２は発光強度（２）、静電潜像７３は発光強度（３）でそれぞれ形成されている。画像評価装置１は、静電潜像７１、７２、７３の面積Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３および円相当径ｄ１、ｄ２、ｄ３をそれぞれ求める。以下において、静電潜像７１、７２、７３を区別しない場合、適宜、静電潜像７０という。
【００９６】
図１４に示すように、静電潜像７１、７２、７３は、理想的な円形とはならず、多少歪んだ形状となることから、これを円形で近似したときの直径を円相当径ｄと定義する。静電潜像７０の面積を面積Ｓとすると、半径ｒは、面積Ｓをπで除算した値の平方根である（ｒ＝√（Ｓ／π））。このため、直径は、２ｒとなり、この直径を円相当径とする。
【００９７】
ここで、静電潜像７２に対応した円相当径ｄ２を用いて、その空間周波数Ｆを求めると、空間周波数Ｆは、１／（２×ｄ２）となる。次に、静電潜像７２に関して、先に示した発光強度の変化に対する静電潜像形成の安定性をＳ１／Ｓ３等により定義する。
【００９８】
図１５は、静電潜像の面積、空間周波数および静電潜像の形状の安定性を求める例を示す図である。図１５に示すように、画像評価装置１は、駆動電流波形を変化させることで、レーザ光源１００の発光強度を６段階に変化させて静電潜像７０を形成および測定し、静電潜像面積、空間周波数および静電潜像形成の安定性を求める。以下、静電潜像面積は、潜像面積ともいう。
【００９９】
図１５に示す例では、画像評価装置１は、６段階に変化させた静電潜像７０の潜像面積Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４、Ｓ５、Ｓ６と、空間周波数Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４、Ｆ５、Ｆ６とを求めている。この場合、画像評価装置１は、対象の静電潜像７０の前後の静電潜像７０に着目し、安定性を求める。例えば、画像評価装置１は、潜像面積の変化率Ｓ１／Ｓ３、Ｓ２／Ｓ４、Ｓ３／Ｓ５、Ｓ４／Ｓ６を算出し、算出した値が判定条件を満たしている場合に安定していると判定し、算出した値が判定条件を満たしていない場合に安定していないと判定する。
【０１００】
図１６は、潜像形成の安定性と空間周波数との関係を示す図である。図１６は、レーザ光源１００の発光強度を１０％毎に変化させて潜像形成の安定性を画像評価装置１が測定した結果の例を示している。詳細には、図１６は、画像評価装置１がレーザ光源１００の発光強度を段階的に変化させて複数点で潜像形成の安定性の測定を行い、適切な近似式で近似した曲線を示している。図１６において、横軸は空間周波数Ｆ［ｃｙｃｌｅ／ｍｍ］、縦軸は潜像形成の安定性をそれぞれ示している。
【０１０１】
図１６に示すように、潜像形成の安定性は、空間周波数に依存しており、空間周波数が高くなるほど、すなわち、静電潜像７０が小径であるほど潜像形成の安定性が悪くなることがわかる。この結果、高解像度の画像形成を行うためには、このような潜像形成の安定性の空間周波数特性が高空間周波数領域まで高い値を示している必要がある。
【０１０２】
本実施形態の画像評価装置１は、潜像形成の安定性が所定値となるときの空間周波数に対応する潜像円相当径を潜像解像力ＲＰと定義して、露光の潜像形成能力を評価する。本実施形態では、潜像形成の安定性が０．８となるときの潜像円相当径を潜像解像力ＲＰとして説明する。なお、潜像解像力ＲＰは、潜像形成の安定性の空間周波数特性を適切な近似式で近似し、その近似式を用いて求めてもよい。
【０１０３】
このような潜像解像力ＲＰの評価を、駆動電流波形の信号強度が一定である場合と、時間的に段階変化する場合とを比較した測定例を参照して、以下に説明する。
【０１０４】
図１７は、潜像解像力の評価に用いる駆動電流波形の例を説明するための図である。図１７において、横軸は時間、縦軸は電流信号強度をそれぞれ示している。
【０１０５】
図１７に示すように、本実施形態の駆動電流波形は、Ｔｙｐｅ１、Ｔｙｐｅ２、Ｔｙｐｅ３の駆動電流波形を含む。以下において、Ｔｙｐｅ１、Ｔｙｐｅ２、Ｔｙｐｅ３の駆動電流波形は、Ｔｙｐｅ１、Ｔｙｐｅ２、Ｔｙｐｅ３ともいう。
【０１０６】
Ｔｙｐｅ１は、駆動電流波形の信号強度が時間的に一定の駆動電流波形である。Ｔｙｐｅ１は、信号強度が基本パターン電流Ｉｏｐで形成されている。
【０１０７】
Ｔｙｐｅ２は、基本パターン電流Ｉｏｐの後端側で段階的に信号強度が増加する駆動電流波形である。詳細には、Ｔｙｐｅ２は、基本パターン電流Ｉｏｐの後端側にパルス幅の異なる２つのオーバーシュート電流Ｉｏｖ１およびＩｏｖ２が加算された駆動電流波形である。オーバーシュート電流Ｉｏｖ１は、基本パターン電流Ｉｏｐの立ち上がりから４／８画素を経過した時間タイミングで信号が立ち上がり、４／８画素を経過した時間タイミングで信号が立ち下がる。オーバーシュート電流Ｉｏｖ２は、基本パターン電流Ｉｏｐの立ち上がりから６／８画素を経過した時間タイミングで信号が立ち上がり、２／８画素を経過した時間タイミングで信号が立ち下がる。本実施形態では、基本パターン電流Ｉｏｐとオーバーシュート電流Ｉｏｖ１およびＩｏｖ２との信号強度比率は、例えば、１：１：１４である。
【０１０８】
Ｔｙｐｅ３は、基本パターン電流Ｉｏｐの信号強度が０であり、オーバーシュート電流Ｉｏｖ１のみで生成される駆動電流波形である。Ｔｙｐｅ３は、駆動電流波形の生成に基本パターン電流Ｉｏｐが用いられていないが、基本パターン電流Ｉｏｐの時間幅は、画像エータに基づき算出される。このため、Ｔｙｐｅ１および２と同様に、オーバーシュート電流Ｉｏｖ１の立ち上がりタイミングおよび立ち下がりタイミングは、基本パターン電流Ｉｏｐの時間幅を所定数で分割したタイミング毎に可能である。オーバーシュート電流Ｉｏｖ１は、基本パターン電流Ｉｏｐの立ち上がりタイミングから７／８画素を経過した時間タイミングで信号が立ち上がり、１／８画素を経過した時間タイミングで信号が立ち下がる。
【０１０９】
画像評価装置１は、前述したように発光強度を段階的に所定比率変化させたときの静電潜像７０を計測し、計測結果に基づいて潜像解像力ＲＰを評価する。しかし、レーザ光源１００に入力される電流値とレーザ光源１００の射出光強度との関係は、発振遅延等の光源発振特性の影響により必ずしも比例関係が成立しない。また、発振遅延等の光源発振特性は、駆動電流波形の波形形状により変わる。
【０１１０】
本実施形態では、画像評価装置１は、下記（１００３）式で定義される積分光量算出式を用いて積分光量Ｅを算出することで、発光強度の所定比率変化を行う。
Ｅ＝α×SIop×Wop＋β×SIov1×Wov1＋γ×SIov2×Wov2＋δ    …（１００３）
【０１１１】
ＳＩｏｐ、ＳＩｏｖ１およびＳＩｏｖ２は、基本パターン電流Ｉｏｐ、オーバーシュート電流Ｉｏｖ１およびＩｏｖ２のそれぞれの信号強度を示す。Ｗｏｐ、Ｗｏｖ１およびＷｏｖ２は、基本パターン電流Ｉｏｐ、オーバーシュート電流Ｉｏｖ１およびＩｏｖ２のそれぞれのパルス幅を示す。δは、駆動電流波形の波形形状毎に求められる光量補正定数を表す。
【０１１２】
α、βおよびγは、基本パターン電流Ｉｏｐ、オーバーシュート電流Ｉｏｖ１およびＩｏｖ２の光量係数を示す。光量係数とは、各電流の信号強度と発光光量の相関関係をグラフ化したときの傾きである。この光量係数は、１つの電流源から生成される電流を用いて光源を駆動し、駆動電流の信号強度を変えながら光源の積分光量Ｅを例えばフォトダイオードで測定し、駆動電流の信号強度と積分光量Ｅの関係を直線近似することで求められる。
【０１１３】
図１８Ａは、駆動電流波形と光応答波形強度との第１の関係例を示す図である。図１８Ｂは、駆動電流波形と光応答波形強度との第２の関係例を示す図である。
【０１１４】
図１８Ａおよび１８Ｂに示す２つの駆動電流波形は、基本パターン電流Ｉｏｐ、オーバーシュート電流Ｉｏｖ１およびＩｏｖ２のそれぞれの信号強度と、パルス幅とは等しいが、波形形状が異なっている。基本パターン電流Ｉｏｐ、オーバーシュート電流Ｉｏｖ１およびＩｏｖ２のパルス幅は、パルス幅Ｗｏｐ、Ｗｏｖ１およびＷｏｖ２となっている。パルス幅Ｗｏｐは、第１時間幅である。パルス幅Ｗｏｖ１およびＷｏｖ２は、第２時間幅である。
【０１１５】
図１８Ａに示す駆動電流波形は、前述のＴｙｐｅ２の駆動電流波形であり、基本パターン電流Ｉｏｐの後端側にオーバーシュート電流Ｉｏｖ１およびＩｏｖ２が加算されている。これに対し、図１８Ｂに示す駆動電流波形は、基本パターン電流Ｉｏｐの先端側にオーバーシュート電流Ｉｏｖ１およびＩｏｖ２が加算されている。以下、図１８Ｂに示す駆動電流波形は、Ｔｙｐｅ４ともいう。
【０１１６】
図１８Ａおよび１８Ｂに示すレーザ光源１００の光応答波形を比較すると、先端側にオーバーシュート電流Ｉｏｖ１およびＩｏｖ２が加算されているＴｙｐｅ４の方がＴｙｐｅ２よりも発光強度のピークが低くなり、積分光量Ｅは小さくなる。これは、レーザ光源１００の発振遅延量の違いから生じるもので、発振遅延量が大きいＴｙｐｅ４では、駆動電流に応じた発光が行われる前に駆動電流の立ち下がりを迎えるために生じる。
【０１１７】
発振遅延量の違いは、オーバーシュート電流Ｉｏｖ２による発光に至るまでにレーザ光源１００に与えられている電流信号の違いにより生じる。Ｔｙｐｅ２の駆動電流波形では、オーバーシュート電流Ｉｏｖ２による発光に至るまでに基本パターン電流Ｉｏｐとオーバーシュート電流Ｉｏｖ１とにより電流信号が与えられていることから、発振遅延量がＴｙｐｅ４の駆動電流波形と比べて小さくなる。
【０１１８】
光量補正定数δは、このような波形形状による光源発振特性の違いから生じる積分光量の差分を補正する係数である。光量補正定数δは、上述の光量算出式において、α、β、γがわかっていれば、ある発光条件での積分光量をフォトダイオードで検出して算出することで求めることができる。
【０１１９】
波形形状のタイプは、Ｔｙｐｅ１、Ｔｙｐｅ２、Ｔｙｐｅ３およびＴｙｐｅ４の４種類に分けることができる。Ｔｙｐｅ１は、図１２Ａに示した両サイドパルスタイプである。Ｔｙｐｅ２は、図１２Ｂに示した片側パルスタイプ(後端パルスタイプ)である。Ｔｙｐｅ３は、図１２Ｃに示したセンターパルスタイプである。Ｔｙｐｅ４は、図１８Ｂに示した片側パルスタイプ(先端パルスタイプ)である。これらの波形形状において、それぞれの光量補正定数δを求めることで、波形形状毎の光量算出式を導出することができる。このため、画像評価装置１は、予め波形形状毎の光量算出式を求めておけば、所望の光量に応じた、各電流の信号強度とパルス幅とを求めることができる。
【０１２０】
図１９Ａは、Ｔｙｐｅ毎の潜像形成の安定性と空間周波数との関係を示す図である。図１９Ｂは、Ｔｙｐｅ毎の潜像解像力の評価結果を示す図である。図１９Ａおよび１９Ｂを参照しながら、画像評価装置１が潜像解像力ＲＰの評価を実施した結果を以下に説明する。
【０１２１】
本実施形態では、画像評価装置１は、感光体試料６０上でのビームスポット径を７０×９０［μｍ］に設定し、６００ｄｐｉ  １ドットの潜像を形成し、レーザ光源１００の発光強度を１０％毎に段階変化させながら評価を行った。また、感光体試料６０の帯電電位は、−５００［Ｖ］に設定した。
【０１２２】
図１９Ａおよび１９Ｂに示すように、潜像形成の安定性の周波数特性は、Ｔｙｐｅ１＜Ｔｙｐｅ２＜Ｔｙｐｅ３の順序で、高い空間周波数領域での特性に差異がある。潜像形成の安定性が０．８となるときの空間周波数に対する潜像円相当径を潜像解像力ＲＰとして、画像評価装置１は、潜像解像力ＲＰを比較する。画像評価装置１は、ＲＰ（Ｔｙｐｅ１）＝８０．１［μｍ］、ＲＰ（Ｔｙｐｅ２）＝７１．３［μｍ］、ＲＰ（Ｔｙｐｅ３）＝４６．７［μｍ］と算出する。そして、画像評価装置１は、Ｔｙｐｅ３の駆動電流波形でのレーザ走査による潜像形成が、小径潜像を形成する上で好適な露光条件であると判定する。
【０１２３】
Ｔｙｐｅ１と比較して、Ｔｙｐｅ２およびＴｙｐｅ３で潜像解像力ＲＰが向上するのは、時間的に短い時間での露光であり、感光体試料６０上でのレーザ光の走査を考えると、空間的に狭い領域に強い光量で露光するためである。このような露光により、空間的に広い領域に弱い光量で露光する場合と比較して、潜像電界強度が急峻になり、小さい静電潜像７０であっても安定的に形成することが可能となる。
【０１２４】
本実施形態における画像評価装置１は、前述した画像評価方法を用いて、信号強度が時間的に段階変化するような駆動電流波形を生成し、レーザ光源１００を駆動して潜像解像力ＲＰを評価することで、駆動電流波形毎の潜像解像力ＲＰを評価することができる。
【０１２５】
図２０は、画像評価装置が実行する画像評価処理手順の例を示すフローチャートである。図２０示す処理手順は、コンピュータ２００が予め定められたプログラムを実行することで、実現される。
【０１２６】
図２０に示すように、画像評価装置１は、ステップＳ１１として、感光体試料６０を帯電させ、ステップＳ１２に進む。画像評価装置１は、ステップＳ１２として、駆動電流波形を生成する。詳細には、画像評価装置１は、信号強度が時間的に段階変化するＴｙｐｅ１〜４の駆動電流波形を生成し、その後ステップＳ１３に進む。
【０１２７】
画像評価装置１は、ステップＳ１３として、感光体試料６０上に静電潜像７０を形成する。詳細には、画像評価装置１は、生成した駆動電流波形によって駆動したレーザ光源１００からのレーザ光を感光体試料６０に照射して感光体試料６０に静電潜像７０を形成する。本実施形態では、画像評価装置１は、Ｔｙｐｅ１〜４の駆動電流波形毎にレーザ光源１００を駆動させ、Ｔｙｐｅ１〜４に対応した静電潜像７０を感光体試料６０上に形成すると、ステップＳ１４に進む。
【０１２８】
画像評価装置１は、ステップＳ１４として、静電潜像７０を計測する。詳細には、画像評価装置１は、潜像パターンが形成された感光体試料６０に対して、荷電粒子照射部１０によって電子ビームを照射する。画像評価装置１は、感光体試料６０から放出される２次電子を検出部３０によって検出することで、感光体試料６０に形成されたＴｙｐｅ１〜４毎の静電潜像７０を計測し、ステップＳ１５に進む。
【０１２９】
画像評価装置１は、ステップＳ１５として、潜像形成能力を評価する。詳細には、画像評価装置１は、前述したようにＴｙｐｅ１〜４毎の潜像解像力ＲＰを算出し、算出した潜像解像力ＲＰと上記の露光条件とに基づいて潜像形成能力を評価する。そして、画像評価装置１は、ステップＳ１６として、感光体試料６０を除電し、図２０に示す処理手順を終了する。
【０１３０】
このように、画像評価装置１は、基本パターン電流Ｉｏｐに対して、基本パターン電流Ｉｏｐの時間幅を所定数で分割したタイミング毎に一定電流を加算できる少なくとも２つのオーバーシュート電流Ｉｏｖ１およびＩｏｖ２を加算して光源駆動電流を生成する。このため、画像評価装置１は、露光走査の開始側や終了側等の任意の時間タイミングで光源の発光強度が段階的に変化する露光走査を実現でき、かつ、その際の光源発光特性の潜像形成能力を評価することができる。従って、画像評価装置１の評価結果を駆動電流波形に反映させることで、高解像度かつドットばらつきの小さい高品質な画像形成を可能にすることができる。
【０１３１】
画像評価装置１は、任意の時間タイミングでレーザ光源１００の発光強度が段階的に変化する露光走査において、潜像解像力ＲＰを評価することで、小径の静電潜像７０の安定的な形成に対するレーザ光源１００の発光特性の優劣を評価することができる。さらに、画像評価装置１は、任意の時間タイミングでレーザ光源１００の発光強度が段階的に変化する露光走査において、潜像解像力ＲＰを定量的に評価することができる。
【０１３２】
画像評価装置１は、時間的に短い時間での露光を行うことで、空間的に狭い領域に強い光量で露光することができ、空間的に広い領域に弱い光量で露光するときと比較して潜像電界強度が急峻になり小さい潜像であっても安定的に形成することが可能となる。また、画像評価装置１は、露光終了側にオーバーシュート電流Ｉｏｖ１およびＩｏｖ２を段階的に設けることで、潜像形成に支配的な信号に至るまでに電流信号が光源に与えられている。このため、画像評価装置１は、レーザ光源１００の発振遅延が小さく、またレーザ光源１００の温度条件等の発光条件も安定的であり、発光特性のばらつきが小さい。
【０１３３】
（第２の実施形態）
第１の実施形態では、画像評価装置１は、信号強度が時間的に変化するような駆動電流波形での露光に関して潜像解像力ＲＰの評価を行ったが、同様に、潜像形成ばらつきを評価することができる。本実施形態の画像評価装置１は、レーザ光源１００による露光ビームの二次元走査が可能であり、２次元的に潜像を形成したときの潜像形成ばらつきを求める。
【０１３４】
図２１Ａは、感光体試料に２次元的な静電潜像を形成した場合の例を示す図である。図２１Ｂは、駆動電流波形毎の潜像形成ばらつきを説明するための図である。図２１Ａに示すように、画像評価装置１は、レーザ光源１００によって感光体試料６０上に２次元的にドット状の複数の静電潜像７０を形成している。そして、画像評価装置１は、各静電潜像７０の円相当径を計測し、円相当径ばらつきの優劣を評価する。
【０１３５】
潜像形成ばらつきは、例えば、各静電潜像７０の円相当径の標準偏差を平均値で除算することで求めることができる。なお、本実施形態では、円相当径を用いるが、静電潜像面積等の潜像の大きさを表す他の指標を用いてもよい。
【０１３６】
画像評価装置１は、このような潜像形成ばらつきの評価を、前述したＴｙｐｅ１〜Ｔｙｐｅ４の駆動電流波形による発信信号でレーザ光源１００を駆動させて行う。なお、潜像形成ばらつきは、静電潜像７０の大きさに依存する。このため、画像評価装置１は、静電潜像７０の大きさが一定に近づくように、各波形形状で発光される積分光量を設定することが好ましい。
【０１３７】
画像評価装置１は、感光体試料６０上でのビームスポット径を７０×９０［μｍ］に設定し、６００ｄｐｉ  １ｂｙ３の二次元パターン潜像を形成し、Ｔｙｐｅ１〜Ｔｙｐｅ４毎に評価を行った。また、感光体試料６０の帯電電位は、−５００［Ｖ］に設定した。図２１Ｂに示すように、平均潜像円相当径は、Ｔｙｐｅ１が６０．９［μｍ］、Ｔｙｐｅ２が６６．４［μｍ］、Ｔｙｐｅ３が６５．７［μｍ］、Ｔｙｐｅ４が６５．１［μｍ］である。図２１Ｂに示すように、円相当径の標準偏差は、Ｔｙｐｅ１が３．６６［μｍ］、Ｔｙｐｅ２が３．１３［μｍ］、Ｔｙｐｅ３が３．３２［μｍ］、Ｔｙｐｅ４が３．８５［μｍ］である。
【０１３８】
図２１Ｂに示すように、円相当径ばらつき（潜像径ばらつき）は、Ｔｙｐｅ１が６．０１［％］、Ｔｙｐｅ２が４．７１［％］、Ｔｙｐｅ３が５．０５［％］、Ｔｙｐｅ４が５．９１［％］である。この結果により、Ｔｙｐｅ２の駆動電流波形でのレーザ走査による潜像形成が、ばらつきの小さい潜像形成をする上で好適な露光条件であることが分かる。
【０１３９】
Ｔｙｐｅ１と比較して、Ｔｙｐｅ２〜Ｔｙｐｅ４は潜像径ばらつきが向上している。このため、前述の潜像解像力ＲＰと同様に、感光体試料６０上でのレーザ光の走行を考えると、空間的に広い領域に弱い光量で露光するときと比較して、空間的に狭い領域に強い光量で露光を行う方が潜像形成能力を向上できるといえる。
【０１４０】
さらに、潜像形成ばらつきの評価として、Ｔｙｐｅ２とＴｙｐｅ４との駆動電流波形でレーザ光源１００を駆動したときの露光について考える。Ｔｙｐｅ２とＴｙｐｅ４とは、前述の通り基本パターン電流Ｉｏｐ、オーバーシュート電流Ｉｏｖ１およびＩｏｖ２のそれぞれの信号強度、パルス幅は等しいが、波形形状が異なる。Ｔｙｐｅ２は、基本パターン電流Ｉｏｐの後端側のみにオーバーシュート電流Ｉｏｖ１およびＩｏｖ２が加算されているのに対し、Ｔｙｐｅ４は、その先端側のみにオーバーシュート電流Ｉｏｖ１およびＩｏｖ２が加算されている。
【０１４１】
潜像径ばらつきは、Ｔｙｐｅ２が４．７１［％］、Ｔｙｐｅ４が５．９１［％］であり、Ｔｙｐｅ２の駆動電流波形でのレーザ走査による潜像形成の方がばらつきの小さい潜像形成を実現できることがわかる。
【０１４２】
Ｔｙｐｅ２の駆動電流波形では、オーバーシュート電流Ｉｏｖ１およびＩｏｖ２がある露光終了側が潜像形成に支配的な信号であり、Ｔｙｐｅ４の駆動電流波形では、露光開始側がそれに相当する。一般的な画像形成装置に用いられるＬＤ光源は、入力信号に対応する駆動電流がＬＤに印加されてもレーザ発振が可能な濃度のキャリアが生成されるまでにある程度の時間を要するため、発振遅延が生じる。この発振遅延は、ＬＤ素子の温度変化などに伴いばらつきが生じやすい。これに対し、時間的に信号強度が増加していく波形形状であるＴｙｐｅ２では、潜像形成に支配的な信号に至るまでに電流信号が与えられているため発振遅延が小さいと考えられる。また、ＬＤ素子の温度条件等の発光条件も安定的であり、発光特性のばらつきも小さいと考えられる。
【０１４３】
このように、本実施形態における画像評価装置１は、画像評価方法を用いて、駆動電流の信号強度が時間的に段階変化するような駆動電流波形を生成する。そして、画像評価装置１は、レーザ光源１００を駆動して潜像形成ばらつきを評価することで、潜像形成ばらつきに対するレーザ光源１００の発光特性の優劣を評価することができる。
【０１４４】
（第３の実施形態）
前述した潜像解像力ＲＰの評価および潜像形成ばらつきの評価によると、Ｔｙｐｅ２として示した駆動電流波形による露光走査の潜像形成ばらつきが最も小さい。また、Ｔｙｐｅ２は、潜像解像力ＲＰに関しても駆動電流波形の信号強度が時間的に一定である場合（Ｔｙｐｅ１）と比較して向上した。
【０１４５】
電子写真方式の画像形成装置において、このような駆動電流波形を用いて露光走査を行うことで、高解像度かつドットばらつきの小さい高品質な画像を形成することができる。第３の実施形態では、前述した画像評価装置１を含む画像形成装置の例について説明する。
【０１４６】
一般的な電子写真プロセスの概要について説明する。電子写真プロセスは、帯電、露光、現像、転写、クリーニング、定着の各工程により行われる。現像は、暗所において帯電器を用い、光半導体である感光体の表面を帯電させる。露光は、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て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。現像は、静電潜像とは逆極性に帯電させた微小粒子であるトナーを静電潜像に対して静電的に付着させる。転写は、記録媒体である記録紙を現像後のトナー像に重ね、記録紙の裏側に配置された帯電器によりトナーの帯電極性とは逆極性の電荷を記録紙に与え、静電力によりトナーを記録紙に転写する。クリーニングは、転写されずに感光体に残った残留トナーをブレードや磁気ブラシ等のクリーナを用いて除去する。定着は、熱ローラ定着機に記録紙を送り、熱と圧力とにより記録紙に付着しているトナーを定着させる。上述の帯電、露光、現像、転写、クリーニング、定着の各工程を行う電子写真装置の一例を以下に説明する。
【０１４７】
図２２は、電子写真装置の例を説明するための模式図である。図２２に示すように、電子写真装置１５０は、感光体（ＯＰＣ）１５１と、帯電チャージャ１５２と、露光用光源１５３と、転写チャージャ１５６と、定着ローラ１５７と、クリーニングブレード１５８と、除電用光源１５９とを含む。
【０１４８】
電子写真装置１５０は、帯電チャージャ１５２により感光体１５１の帯電を行った後に、露光用光源１５３により露光を行い、形成された静電潜像にトナー１５４を静電的に付着させることにより現像を行う。現像後、電子写真装置１５０は、感光体１５１上のトナー像を転写チャージャ１５６によって記録紙１５５に転写させることにより転写を行い、感光体１５１上の残留トナーがクリーニングブレード１５８によって除去することによりクリーニングを行う。電子写真装置１５０は、トナー像が転写された記録紙１５５が定着ローラ１５７に送られることにより定着を行う。定着工程において、トナー１５４は、主として記録紙１５５等の紙に定着されるが、オーバヘッドプロジェクタ（ＯＨＰ）シート等の高分子材料に対して定着を行う場合もある。
【０１４９】
上述の現像工程は、いくつかの方式に分類され、方式により使用される現像剤およびトナーが分類される。先ず方式には乾式と湿式とがあり、現在では高速性に勝る点で乾式が主流である。乾式に用いられる現像剤としてはトナーのみを有する１成分現像剤とトナーとキャリアとを有する２成分現像剤とがある。１成分現像剤および２成分現像剤に用いられるトナーには、非磁性トナーと磁性トナーとがある。トナーは、その大部分がポリマーにより構成され、着色剤等を含む場合もあり、その大きさは数μｍ〜十数μｍである。キャリアは、鉄粉等の金属系材料から構成され、その大きさは数十μｍ〜数百μｍである。
【０１５０】
感光体１５１は、光導電材料（Ｐｈｏｔｏｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）である。感光体１５１は、低コストであり加工性が良好である点から有機電子写真感光体（ＯＰＣ：Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｐｈｏｔｏｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）が主に採用されている。一般的に、ＯＰＣは、多層構造であり、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）と電荷輸送層（ＣＴＬ：Ｃｈａｒｇｅ  Ｔｒａｎｓｆｅｒ  Ｌａｙｅｒ）とが積層されている。この構成（順層構成）では、負帯電方式となり、ＣＧＬとＣＴＬとの積層順を逆にした構成では正帯電方式となる。また、感光体１５１は、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含む。中間層は、電荷リーク等の防止のために設けられている。上述した層構成、帯電および光照射の様子は、前述した図２の模式図と同様である。
【０１５１】
電子写真装置１５０は、表面を帯電させたＯＰＣに光を照射すると、ＣＧＬ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ＣＴＬに、他方の電荷が導電性支持体にそれぞれ注入される。ＣＴＬに注入された電荷は、ＣＴＬを通り感光体の表面に到達し、表面に存在する電荷を打ち消す。そして、電子写真装置１５０は、照射する光を２次元的に走査させ、文字や画像のパターンを形成する。このパターンに応じて上述した電荷発生や移動が起こり、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］程度であり、ＣＴＬの厚みは数十［μｍ］程度である。静電潜像は文字や画像であるが、最小単位はドットである。
【０１５２】
図２３は、光走査装置の例を説明するための模式図である。図２３に示すように、光走査装置１３０は、レーザ光源１３１と、コリメートレンズ１３２と、シリンドリカルレンズ１３３と、第１のミラー１３４と、ポリゴンミラー１３５と、第１の走査レンズ１３６と、第２の走査レンズ１３７と、第２のミラー１３８とを含む。なお、本実施形態の光走査装置１３０は、感光体１３９を走査光学系に含んでもよい。
【０１５３】
ポリゴンミラー１３５は、図示しない駆動手段によって回転軸１３５１を中心に１万［ｒｐｍ］前後から数万［ｒｐｍ］の高速で回転駆動され、入射される光を走査する。ポリゴンミラー１３５による走査方向が主走査方向であり、これは感光体１３９の長手方向に相当する。感光体１３９は、図示しない駆動手段によって回転軸１３９１を中心に回転駆動され、この回転方向が副走査方向となる。感光体１３９上には、ポリゴンミラー１３５からの光照射により静電潜像１３９２が形成される。
【０１５４】
光走査装置１３０は、レーザ光源１３１とコリメートレンズ１３２との間には図示しない開口（アパーチャ）が設けられている。レーザ光源１３１は、例えば、波長（λ）が７８０［ｎｍ］の垂直面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ：Ｖｅｒｔｉｃａｌ  Ｃａｖｉｔｙ  Ｓｕｒｃａｆｅ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｌａｓｅｒ）や波長（λ）が６５５［ｎｍ］の端面発光レーザ等を含むが、波長はこれに限定されない。
【０１５５】
以上の構成を含む画像形成装置は、前述した潜像形成能力および潜像形成ばらつきの少なくとも一方の評価に基づいて決定された駆動電流波形でレーザ光源を駆動する。画像形成装置は、例えば、図２３に示す光走査装置１３０に搭載されたレーザ光源駆動手段１４１と露光条件メモリ１４２とを含む。レーザ光源駆動手段１４１は、例えば、画像形成装置のコントローラによって制御される。露光条件メモリ１４２は、例えば、基本パターン電流Ｉｏｐ、オーバーシュート電流Ｉｏｖ１およびＩｏｖ２のパルス幅、信号強度等の駆動電流波形の制御パラメータ等の情報を記憶する記憶手段である。そして、画像形成装置は、画像形成時に露光条件メモリ１４２が記憶している前記情報に基づいて、レーザ光源駆動手段１４１によってレーザ光源１３１を駆動する。
【０１５６】
駆動電流波形としては、基本パターン電流Ｉｏｐの後端にパルス幅の異なる少なくとも２つのオーバーシュート電流Ｉｏｖ１およびＩｏｖ２が加算されることが好ましい。さらに、少なくとも２つのオーバーシュート電流Ｉｏｖ１およびＩｏｖ２のパルス幅は、基本パターン電流Ｉｏｐのパルス幅の半分より小さいものが好ましい。
【０１５７】
このような駆動電流波形による露光走査では、レーザ光源１３１の時間的な発光強度特性は、露光走査の終端側にパルス幅の異なる少なくとも２つのオーバーシュートが加算されたものである。さらに、露光走査では、少なくとも２つのオーバーシュートのパルス幅は、露光走査に用いた時間幅の半分よりも小さくなる露光を実現できる。ここでのオーバーシュートとは、オーバーシュート電流により加算された光強度を意味している。このような露光走査により、高解像度かつドットばらつきの小さい高品質な画像形成が可能な画像形成装置を実現できる。
【０１５８】
なお、上記の本実施形態の画像形成装置は、コピー機能、プリンタ機能、スキャナ機能およびファクシミリ機能のうち少なくとも２つの機能を有する複合機に適用することができる。さらに、画像形成装置は、例えば、複写機、プリンタ、スキャナ装置、ファクシミリ装置等のいずれにも適用することができる。
【０１５９】
本実施形態では、画像評価装置１は、コンピュータ２００によって潜像形成能力を評価する場合について説明したが、これに限定されない。例えば、画像評価装置１は、コンピュータを用いずに、ＲＯＭ等に組み込まれたプログラムをＣＰＵなどの制御装置で実行する装置として構成されてもよい。
【０１６０】
本実施形態では、画像評価装置１は、１つのレーザ光源１００を駆動させる場合について説明したが、これに限定されない。例えば、画像評価装置１は、複数の発光点が一直線状に並んだマルチビーム光源、ＶＣＳＥＬ（面発光レーザ）等をレーザ光源として用いてもよい。この場合、画像評価装置１は、複数の発光点毎に駆動電流波形を生成して駆動させる。
【０１６１】
以上、本発明者によってなされた発明を好適な実施例に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施例で説明したものに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。
【符号の説明】
【０１６２】
１  画像評価装置
１０  荷電粒子照射部
１０ａ  真空チャンバ
１１  電子銃
１２  サプレッサ電極
１３  加速電極
１４  コンデンサレンズ
１５  ビームブランカ
１６  走査レンズ
１７  対物レンズ
２０  露光部
３０  検出部
４０  ＬＥＤ
５０  試料設置部
６０  感光体試料
７０  静電潜像（潜像）
１００  レーザ光源
２００  ホストコンピュータ（コンピュータ）
２０１  電子検出部
２０２  信号処理部
２０３  測定結果出力部
２０４  画像処理部
２０５  ＬＤ制御部
２０６  試料台制御部
２０７  ＬＥＤ制御部
２１０  荷電粒子制御部
２１１  加速レンズ制御部
２１２  走査レンズ制御部
２１３  対物レンズ制御部
２２１  生成手段
２２２  形成手段
２２３  評価手段
Ｉｏｐ  基本パターン電流
Ｉｏｖ、Ｉｏｖ１、Ｉｏｖ２  オーバーシュート電流
Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３  駆動電流波形
【先行技術文献】
【特許文献】
【０１６３】
【特許文献１】特開２０１１−１０７３８０号公報
【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８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１２Ｃ】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【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１８Ａ】
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【図１８Ｂ】
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【図１９Ａ】
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【図１９Ｂ】
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【図２０】
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【図２１Ａ】
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【図２１Ｂ】
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【図２２】
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【図２３】
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