(57)【要約】【課題】デフォーカス、光源の強度、静電潜像の三者を考慮した評価が可能な画像評価装置を提供する。【解決手段】感光体上の静電潜像の画像評価装置１４１において、少なくとも、感光体１４７上に静電潜像を形成する走査光学系１４６と、静電潜像を測定する静電潜像測定手段１４３０を有し、走査光学系は少なくともレーザ光を出射する光源と、その駆動手段、及びデフォーカス調整手段１４７０を有し、デフォーカス調整手段によりデフォーカス調整を段階的に行い、レーザ光の強度の調整を駆動手段により段階的に行い、静電潜像を測定し、デフォーカス及びレーザ光の強度と静電潜像の大きさとの相関を求め、デフォーカスによる静電潜像の大きさの変化を補正するレーザ光の強度を導出する手段１４１０を有する構成とした。【選択図】図１
2011257475.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
感光体上の静電潜像の画像評価装置において、
少なくとも、感光体上に静電潜像を形成する走査光学系と、前記静電潜像を測定する静電潜像測定手段を有し、
前記走査光学系は少なくともレーザ光を出射する光源と、その駆動手段、及びデフォーカス調整手段を有し、
前記デフォーカス調整手段によりデフォーカス調整を段階的に行い、前記レーザ光の強度の調整を前記駆動手段により段階的に行い、前記静電潜像を測定し、前記デフォーカス及び前記レーザ光の強度と前記静電潜像の大きさとの相関を求め、前記デフォーカスによる前記静電潜像の大きさの変化を補正する前記レーザ光の強度を導出する手段を有することを特徴とする画像評価装置。
【請求項２】
請求項１に記載の画像評価装置において、
前記レーザ光のビームプロファイルにサイドローブを生じさせる手段を有することを特徴とする画像評価装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の画像評価装置において、
前記レーザ光の強度は露光量で表すことを特徴とする画像評価装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか一つに記載の画像評価装置において、
前記レーザ光の強度と静電潜像の大きさとを６次以下の多項式で近似することを特徴とする画像評価装置。
【請求項５】
感光体上の静電潜像を評価する画像評価方法において、
走査光学系のデフォーカスを調整するステップと、
レーザ光の強度を調整するステップと、
前記レーザ光から出射される光を用いて前記感光体上に静電潜像を形成するステップと、
形成された静電潜像を測定するステップと、
デフォーカス及びレーザ光の強度毎に測定された静電潜像に基づいて、前記レーザ光の強度と静電潜像の大きさとの相関を求め、前記デフォーカスによる静電潜像の大きさの変化を補正するレーザ光の強度を導出するステップと、
を行うことを特徴とする画像評価方法。
【請求項６】
請求項１乃至４のいずれか一つに記載の画像評価装置、または請求項５に記載の画像評価方法を用い、前記画像評価装置または前記画像評価方法から得たレーザ光の補正量を画像形成に反映する手段を有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、電子写真方式の画像形成装置における画像評価技術に関し、特に走査光学系におけるデフォーカス及びレーザ光の強度の静電潜像への影響を精密に測定することができる画像評価装置及び画像評価方法に関するものであり、さらには、その画像評価装置または画像評価方法を用いて画像の安定化を図ることができる画像形成装置に関する。また、本発明の画像評価装置及び画像評価方法は、電子写真方式の画像形成装置である複写機、プリンタ、ファクシミリ、あるいはこれらの複合機等の調整を行う際の評価検査装置、また、感光体の評価検査装置等に応用することができる。
【背景技術】
【０００２】
静電潜像の測定技術として、電子線プローブを用いた静電潜像の評価方法及び評価装置が提案されており（例えば特許文献１（特開２００８−２３３３７６号公報））、この従来技術では、静電潜像測定装置に走査光学系を装備している。また、この従来技術は、静電潜像の測定において、その面積、ばらつきの測定を行う等の技術に関するものである。しかしながら、走査光学系のデフォーカス、レーザ光の強度、静電潜像の大きさの３者を含めた評価は行うことができない。
【０００３】
上記の従来技術による静電潜像測定技術とは、真空中に感光体をおき、基本的な動作として、帯電、露光、観察を行うものである。ここで露光とは、走査光学系により帯電した感光体に静電潜像を形成すること意味する。また帯電と観察は走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）の原理を応用するものである。すなわち、感光体に電子線を照射して帯電させ、観察時にはそれよりも強度の弱い電子線で、静電潜像を観察するものである。ただし、ＳＥＭと異なる点は、ＳＥＭが、試料が帯電しないようにし、微細構造を観察するのに対して、この測定技術は、試料である感光体を帯電させ（チャージアップ）、露光により帯電がキャンセルされたところを、静電潜像として観察することである。従って、この技術により静電潜像としてのビームプロファイル、ビーム径を評価することが可能となる。簡単に言えば、ビームが太ければ静電潜像は大きくなり、ビームが細ければ静電潜像は小さくなる（ただし、光源の強度は一定とする。また静電潜像の観察条件は同じとする）。また、従来、上記の光学的なビームプロファイル測定装置により得られたビームプロファイル、及び紙上のトナー像を元に、この静電潜像を予測するが、必ずしも一致する訳ではない。これは感光体の種類、感光体での伝導電荷の拡散、ビームの強度などが静電潜像に影響を与えるためである。この技術はこれらの影響を考慮した静電潜像の評価が可能となる特徴がある。
【０００４】
特許文献２（特開２００９−０６９５０８号公報）には、走査光学系のデフォーカス特性の維持向上に関する技術の一例が記載されている。これは、走査光学系の設計により、デフォーカス特性を維持するものである。しかしながら、静電潜像、レーザ光の強度、感光体特性までに関しては考慮されていない。なお、特許文献２の図６、図７には、ビームプロファイル、深度曲線の図が示されている。
【０００５】
特許文献３（特開平０８−０２９７１８号公報）に記載の従来技術では、サイドローブを発生させる手段として開口を用いている。しかし、特許文献３の図１４（ａ）（段落［００６３］）に示されているように、開口の形状は星型（十字）であり、後述する本発明の十字遮光部のあるアパーチャとは形状が異なる。また、特許文献３の図１４（ａ）に示した形状の開口は、十字部のみ開口であり、ここを光が通るが、それ以外は遮光部であり光が遮光される。従って光利用効率が低い。これに対して後述する本発明の十字遮光部のある開口は、十字部のみ光が遮光されるので、光利用効率が高い。また、特許文献３の段落［０００５］には、ビーム径としてビームプロファイルの１／ｅ２が用いられていることが述べられており、この定義が一般的であることがわかる。
【０００６】
特許文献４（特開平０１−０５６４６６号公報）には、デフォーカスによるビーム径の変動を光強度により調整することが記載されている。しかし、この従来技術では、ビーム径を元に調整するものであり、静電潜像の測定によるものではない。
また、特許文献５（特開平０６−２５５１７２号公報）には、ビーム径の変動を光強度により調整することが記載されている。しかし、この従来技術では、ビーム径の変動を光強度により調整するものであり、デフォーカスを含めた静電潜像の測定によるものではない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
走査光学系を装備しているデジタル複写機、レーザプリンタなどの電子写真方式の画像形成装置に関して、この走査光学系の設計において、デフォーカス、レーザ光源のビームプロファイル、それから求まるビーム径、及びサイドローブ強度の仕様は重要である。これは、これらの仕様が、最終的な画像である紙上のトナー像の画質に影響を与えるからである。電子写真方式の画像形成プロセスにおいて、最終的な紙上のトナー像に影響を与える要因として、レーザ光のビームプロファイル、感光体上の静電潜像、感光体上のトナー像がある。ここでは主として、レーザ光のビームプロファイル、感光体上の静電潜像までを扱うことにする。走査光学系のデフォーカス特性の良否は、所望のビーム径が大きく変化すること無しに、維持される範囲で表される（即ち焦点深度）。例えば、所望のビーム径を５０μｍとして、これがジャストフォーカスの位置にあり、その位置から±１ｍｍにおいて、ビーム径が維持される、と言った具合である。一例を図４に示す。この範囲外になると、ビーム径が大きくなり、所謂ボケた状態となる、所望の値より大きいビーム径は、画像を劣化させる一因となる。
【０００８】
従来、焦点深度がある程度確保できるように走査光学系の設計を行い、多少のデフォーカスが生じても、画像に影響が生じ難いようにしている。走査光学系の設計、作製後に、デフォーカスが生じる原因として、搬送、移動時の振動、衝撃、装置内部で発生する熱、また温度・湿度などの装置の使用環境、或いは通常使用における経時変化などが考えられる。例えば走査レンズの位置ずれ、変形などによりデフォーカスは生じる。仕様以上のデフォーカスが生じた場合は、走査光学系を電子写真装置から取り外し、ビームプロファイル測定装置を用いて、フォーカスの機械的な再調整を行うことが対策の一つとして考えられる。しかしながら、作業効率を考えると好ましいものではない。これに対して、デフォーカスが生じた場合であっても、走査光学系の機械的な調整を行うことなしに、ビーム径の調整に相当する調整ができれば作業効率の向上が図れる。
【０００９】
ビーム径の測定は、ビームプロファイル測定装置を用いて、測定したビームプロファイルから求める。ビームプロファイルの測定は市販の汎用のビームプロファイル測定装置を用いれば良い（例えば、ＰＨＯＴＯＮ  ｉｎｃ．社製のＢｅａｍＳｃａｎ、或いはＮａｎｏＳｃａｎ）。これらのビームプロファイル測定装置はビームの評価に広く利用されている。また、ビーム径の定義として、ビームプロファイルの最大値を１と規格化して、その１／ｅ２（即ち約１３．５％。以下では単に１３．５％と記す）を用いることが一般的である。上記のビームプロファイル測定装置においても、この１／ｅ２でのビーム径が採用されている。測定を開始するとこのビーム径が表示される機能が備わっている。また、レーザ光の強度が変わった場合であっても、ビームプロファイルの最大値を１として規格化するため、一定のビーム径となる。これはビームプロファイルが、その強度によらず相似形であることを利用したものである。
【００１０】
しかしながら、走査光学系が静電潜像を形成する感光体の特性まで考慮すると、このビーム径は意味をなさなくなる。感光体上に形成される静電潜像は、光源の強度が強い程、大きくなるからである。ここで、静電潜像の大きさを径と考えると、ビーム径と静電潜像の径は一致しない。当然、光源の強度を調整すれば、両者の径を測定誤差範囲内で一致させることは可能であるが、この強度が実際の電子写真方式の画像形成装置で使えるとは限らない。すなわち、この強度では小さく、高品位のトナー像が形成できないこともあり得るからである。
【００１１】
また、レーザ光の強度が一定であっても、静電潜像の大きさはデフォーカスによっても変わる。デフォーカスが大きくなると、静電潜像も大きくなる。従って、従来のビーム径とデフォーカスに加えて、レーザ光の強度及び静電潜像をも考慮する必要が生じる。
しかし、従来、デフォーカス、光源の強度、静電潜像の三者を考慮した評価を行う画像評価装置は無かった。そこで、本発明者らは、これら三者を考慮した評価を行うことにより、デフォーカスが生じた場合でも、静電潜像の大きさを所望の値にできるレーザ光の強度を求める画像評価装置を発明するに到った。
すなわち、本発明の第１の課題は、デフォーカス、光源の強度、静電潜像の三者を考慮した評価が可能な画像評価装置を提供することにある。
【００１２】
上記の走査光学系のビームプロファイルにおいて、サイドローブが生じることがある。通常、サイドローブは充分小さくなるように走査光学系の設計がなされる。しなしながら、搬送、移動時の振動、衝撃、装置内部で発生する熱、また、温度・湿度などの装置の使用環境、或いは通常使用における経時変化などにより、走査光学系に含まれる光学素子・部材の位置ずれが生じるとサイドローブが発生する可能性がある。サイドローブは１次以上の回折光のことであり、光学素子・部材の位置ずれにより光束が部分的にけられると発生するからである。特に光源にレーザ光を用いる走査光学系では、レーザの干渉性の高さにより、顕著となる。サイドローブがあるとビーム径は太くなる。これにデフォーカスが加わると、ビーム径はさらに太くなる。
【００１３】
サイドローブが、どの光学素子・部材により生じたかは、測定したサイドローブからだけでは分らない。走査光学系にある光学素子・部材の一つ一つを調べる必要があり、作業効率が悪い。従って、画像評価装置においては、これらを無視する代わりに、サイドローブを意図的に発生させる必要が生じる。所望のサイドローブの強度を有するビームプロファイルを形成し、評価が行えれば、サイドローブの影響を抽出することができる。これはサイドローブの有る場合と無い場合の両方の実験を行い、差を取ることにより、サイドローブの影響を抽出することである。また、サイドローブ強度の再現性が高いことが好ましい。
そこで本発明の第２の課題は、デフォーカスに加えてサイドローブの影響をも評価できる画像評価装置を提供することにある。
【００１４】
ここで、サイドローブについて説明する。ビームプロファイルにおいて、零次光をメインローブと呼び、１次以上の回折光をサイドローブと呼ぶ。ここでは、２次以上の回折光は小さいため、高次光の影響は無視することにする。また、サイドローブの強度は、メインローブとの強度比により表すものとする。
サイドローブの許容値は、走査光学系の設計時において、例えば１／ｅ２未満とされる。この値以下であれば、静電潜像に影響を与えないであろうと考えられるからである。しかし、上記のように、レーザ光の強度を上げていくと、サイドローブの静電潜像が形成される。メインローブのみによる静電潜像はドット状であるが、サイドローブの影響が現れると、ドット状の静電潜像は、十字状になる（これは走査光学系に矩形の開口、或いはそれに相当する光学素子が用いられている場合）。また、レーザ光の強度が或る程度、弱くとも、サイドローブが、例えば２０％以上あると、静電潜像に影響を与える。サイドローブを用いて画像形成を試みる技術もあるが、光利用効率、サイドローブを考慮した特別なパターンを形成するために生じる駆動系への負荷、最終的な画質など、総合的に判断すると、サイドローブは好ましくない。
【００１５】
レーザ光の強度として、例えば、装置固有の設定値が挙げられる。設定値の大小に応じて、レーザ光の強度の強弱が変わるものである。設定値は直観的に分りやすい値であるが、光量（パワー）及びビーム径等は考慮されていない。より正確な評価を行うには、ビーム径、像面の光量を求め、これらを元にして求まる露光量（単位Ｊ／ｍ２）を用いるのが良い。
そこで本発明の第３の課題は、より正確な評価を行うことのできる画像評価装置を提供することにある。
【００１６】
静電潜像の測定結果には誤差が含まれる。デフォーカスによる静電潜像の大きさの変化を補正するレーザ光の強度を求めるために、測定結果を適切な関数で近似することが好ましい。
そこで本発明の第４の課題は、静電潜像の大きさとレーザ光の強度の相関をより正確に求める画像評価装置を提供することにある。
【００１７】
さらに本発明の第５の課題は、第１〜第４の課題に対応した画像評価装置における評価を効率的に行う画像評価方法を提供することにある。
また本発明の第６の課題は、第１〜４の課題に対応した画像評価装置、または第５の課題に対応した画像評価方法から得られるデフォーカスによる静電潜像の大きさの変化の補正量を反映し、画像の品位を維持することができる画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
上記の課題を解決するため、本発明では以下のような解決手段を採っている。
［１］：感光体上の静電潜像の画像評価装置において、少なくとも、感光体上に静電潜像を形成する走査光学系と、前記静電潜像を測定する静電潜像測定手段を有し、前記走査光学系は少なくともレーザ光を出射する光源と、その駆動手段、及びデフォーカス調整手段を有し、前記デフォーカス調整手段によりデフォーカス調整を段階的に行い、前記レーザ光の強度の調整を前記駆動手段により段階的に行い、前記静電潜像を測定し、前記デフォーカス及び前記レーザ光の強度と前記静電潜像の大きさとの相関を求め、前記デフォーカスによる前記静電潜像の大きさの変化を補正する前記レーザ光の強度を導出する手段を有することを特徴とする（請求項１）。
［２］：［１］に記載の画像評価装置において、前記レーザ光のビームプロファイルにサイドローブを生じさせる手段を有することを特徴とする（請求項２）。
［３］：［１］または［２］に記載の画像評価装置において、前記レーザ光の強度は露光量で表すことを特徴とする（請求項３）。
［４］：［１］乃至［３］のいずれか一つに記載の画像評価装置において、前記レーザ光の強度と静電潜像の大きさとを６次以下の多項式で近似することを特徴とする（請求項４）。
【００１９】
［５］：感光体上の静電潜像を評価する画像評価方法において、走査光学系のデフォーカスを調整するステップと、レーザ光の強度を調整するステップと、前記レーザ光から出射される光を用いて前記感光体上に静電潜像を形成するステップと、形成された静電潜像を測定するステップと、デフォーカス及びレーザ光の強度毎に測定された静電潜像に基づいて、前記レーザ光の強度と静電潜像の大きさとの相関を求め、前記デフォーカスによる静電潜像の大きさの変化を補正するレーザ光の強度を導出するステップと、を行うことを特徴とする（請求項５）。
【００２０】
［６］：画像形成装置において、［１］乃至［４］のいずれか一つに記載の画像評価装置、または［５］に記載の画像評価方法を用い、前記画像評価装置または前記画像評価方法から得たレーザ光の補正量を画像形成に反映する手段を有することを特徴とする（請求項６）。
【発明の効果】
【００２１】
解決手段の［１］に記載の発明によれば、デフォーカス調整を段階的に行い、またレーザ光の強度調整を段階的に行い、その都度静電潜像の大きさを測定評価することにより、これら三者の相関が把握でき、デフォーカスによる静電潜像の大きさの変化を補正するレーザ光の強度を導出することが可能な画像評価装置を提供することができる。
【００２２】
解決手段の［２］に記載の発明によれば、十字遮光部を有する開口を用いることにより所望の強度を有するサイドローブを生じさせ、上記の三者の相関に加え、サイドローブの影響を考慮した評価が可能な画像評価装置を提供することができる。
【００２３】
解決手段の［３］に記載の発明によれば、デフォーカス、レーザ光の強度を考慮した静電潜像の測定に加え、像面光量及びビームプロファイルを測定することにより、露光量が導出でき、これより結果が同一の基準で示されるため、より正確な評価が可能な画像評価装置を提供することができる。
【００２４】
解決手段の［４］に記載の発明によれば、レーザ光の強度と静電潜像の大きさを６次以下の多項式で近似することにより、測定誤差をキャンセルできるため、より精度の高い画像評価装置を提供することができる。
【００２５】
解決手段の［５］に記載の発明によれば、 デフォーカスの調整及びレーザ光の強度調整の順序を決めることができ、より効率的な測定が可能な画像評価方法を提供することができる。
【００２６】
解決手段の［６］に記載の発明によれば、レーザ光の強度により静電潜像の大きさを変えことにより、デフォーカスによる静電潜像の変化をキャンセルできるため、画像の品位を維持できる画像形成装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明に係る画像評価装置の一例を模式的に示す概略構成図である。
【図２】デフォーカス及びレーザ光の強度を段階的に変えた場合の静電潜像の大きさの変化を示す図である。
【図３】円形状と楕円形状の静電潜像の例を示す図である。
【図４】主走査方向、副走査方向の焦点深度の一例を表す図である。
【図５】走査光学系の一例を示す概略斜視図である。
【図６】走査光学系のデフォーカスの様子を示す図である。
【図７】走査光学系のデフォーカスを変化させたときの、レーザ光の強度と潜像面積の関係を示す図である。
【図８】走査光学系のデフォーカスを変化させたときの、レーザ光の強度と潜像の円相当径の関係を示す図である。
【図９】走査光学系の別の例を示す概略斜視図である。
【図１０】通常の静電潜像と、十字遮光部を有する開口により形成される静電潜像を示す図である。
【図１１】十字遮光部を有する開口と、従来の開口の一例を示す図である。
【図１２】ｔｙｐｅ０からｔｙｐｅ４の５種類の開口を用いて主走査方向と副走査方向のビームプロファイルを測定した結果を示す図である。
【図１３】ｔｙｐｅ２の開口を用いてデフォーカス及びレーザ光の強度と静電潜像の大きさ（静電潜像面積）との相関を求めた結果を示す図である。
【図１４】ビームプロファイル測定手段の一例を示す図である。
【図１５】ビームプロファイル測定の流れを示すフローチャートである。
【図１６】ｔｙｐｅ０の開口を用いて、デフォーカス毎に測定したビームプロファイル（副走査方向）の一例を示す図である。
【図１７】レーザ光の強度（光量）測定方法の一例を示す図である。
【図１８】ｔｙｐｅ０とｔｙｐｅ２の開口に関するレーザ光強度と像面光量の測定結果の一例を示す図である。
【図１９】レーザ光量測定の流れを示すフローチャートである。
【図２０】ドット状のビームを書き込み幅Ｌで走査したときの像面光量の説明図である。
【図２１】走査光学系のデフォーカスを変化させたときの、露光量と潜像面積の関係を示すグラフである。
【図２２】ｔｙｐｅ２の開口を用いてデフォーカス及び露光量と静電潜像面積との相関を求めた結果を示す図である。
【図２３】図２１の結果を６次関数で近似（６次多項式近似）した結果を示す図である。
【図２４】本発明の画像評価方法における各ステップの流れを示すフローチャートである。
【図２５】電子写真プロセスを行う画像形成装置の一例を示す概略構成図である。
【図２６】感光体の層構成及び帯電、光照射の様子を模式的に示す図である。
【図２７】走査光学系のデフォーカスがずれたときの、露光量と潜像面積の関係と、潜像面積を所望の値にする方法を示す図である。
【図２８】本発明の画像評価装置（画像評価方法）から得たレーザ光の補正量を画像形成に反映する手段の一例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、本発明を実施するための形態について、図示の実施例に基づいて詳細に説明する。
【実施例】
【００２９】
［実施例１］
本発明の画像評価装置は、少なくとも、感光体上に静電潜像を形成する走査光学系と、静電潜像を測定する静電潜像測定手段を有し、走査光学系は少なくともレーザ光を出射する光源と、その駆動手段、及びデフォーカス調整手段を有し、デフォーカス調整手段によりデフォーカス調整を段階的に行い、レーザ光の強度の調整を駆動手段により段階的に行い、静電潜像を測定し、デフォーカス及びレーザ光の強度と静電潜像の大きさとの相関を求め、デフォーカスによる静電潜像の大きさの変化を補正するレーザ光の強度を導出する手段を有するものである。
【００３０】
図１に本発明に係る画像評価装置１４１の一例を模式的に示す。この画像評価装置は、走査光学系で感光体上に静電潜像を形成し、その静電潜像を静電潜像測定手段（静電潜像測定装置）で測定し、デフォーカス及びレーザ光の強度と静電潜像の大きさとの相関を求め、デフォーカスによる静電潜像の大きさの変化を補正するレーザ光の強度を導出するものである。
基本的な構成は、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、走査光学系１４６、試料（感光体）１４７、試料ステージ１４５０、電子検出器１４３０、真空ポンプ１４９、インターフェース１４８、各種の演算や制御を行う電子計算機（コンピュータ及びディスプレイ）１４１０である。また、帯電した感光体上に光照射により形成した任意のパターンの静電潜像を誇張して拡大したもの（１４４０）、及び測定結果をコンピュータ上でデータ・画像処理をしている様子（１４２０）を示している。走査光学系１４６は箱に収まりユニットとなっている。また、走査光学系１４６は、画像評価装置内部にあるように描いてあるが、取り外しできるものとする。また、デフォーカス調整手段１４７０を有する。なお、画像評価装置１４１の詳細については後述する。
【００３１】
図２にデフォーカス及びレーザ光の強度を段階的に変えた場合の静電潜像の大きさの変化を示す。デフォーカスは１１水準、強度は３水準である。デフォーカスは、中央のジャストフォーカスからプラス或いはマイナスの両側に向かうにつれて大きくなる。また、レーザ光の強度の強弱は１＜２＜３の順である。デフォーカスが大きくなる程、静電潜像は大きくなる。またレーザ光の強度が強くなる程静電潜像は大きくなる。これらの静電潜像の大きさを測定し、デフォーカス、レーザ光の強度、静電潜像の大きさの相関を求める。
【００３２】
図２ではデフォーカスのプラスマイナス（±）で、静電潜像の変化が対称的になるように便宜的に描いてある。しかしながら、実際の走査光学系においては、左右非対称となる。この非対称性を用いれば、プラスとマイナスの違いを区別することもできる。また、図２においては静電潜像を円形状に描いてあるが、形状はこれに限られるものではない。楕円状になることもある。ここで、図３の（ａ）は円形状の静電潜像の例、（ｂ）は楕円形状の静電潜像の例を示している。
図３（ｂ）の楕円状の場合、主走査方向と副走査方向において、静電潜像の径が異なる。この場合レーザ光の強度は一定であるから、主走査方向と副走査方向との径の差は、レーザ光のビーム径の主走査方向と副走査方向の差による。例えば図４の主走査方向、副走査方向の焦点深度を表す（ａ）と（ｂ）とはビーム径が異なる（デフォーカス０ｍｍの位置）。また、図４から、デフォーカスのプラスとマイナスとで径が異なることが理解できる。
【００３３】
走査光学系の一例を図５に示す（光学素子・部材の詳細は以下で説明する）。実験条件の一例としてレーザ光源１３１は波長（λ）が６５５ｎｍのレーザダイオード（ＬＤ）を用いた。また、光偏向器１３５に６面を有するポリゴンミラーを用い、その回転数は１５０００ｒｐｍ（１分当りの回転数）とした。解像度は６００ｄｐｉ（１インチ当りのドット数）であり、ビームプロファイル測定装置により測定したビーム径は、４５．８μｍ×５２．３μｍ（主走査方向×副走査方向）であった。ただし、ビームプロファイルの最大値を１として、その１３．５％での値である。
【００３４】
図６に走査光学系のデフォーカスの様子を示す（上面図）。ジャストフォーカスが図６（ｂ）であるとする。走査光学系１はステージ２上にあり、走査光学系は、マイクロメータ３により、ステージ上のレール（図示せず）上を動く。ステージ２は実験室系に固定されている。感光体４の位置も変わらない。走査光学系を感光体側に近づけた状態が図６（ａ）であり、遠ざけた状態が図６（ｂ）である。ここでは、図６（ａ）をマイナス−、図６（ｂ）をプラス＋と表すことにする。またレーザ光線５は便宜的に直線状に描いてあるが、実際には集光光束である。従って図６（ｂ）のとき、感光体の表面で最も集光され、その前後、即ち図６（ａ）と（ｃ）とでは、ボケた状態になっている。走査光学系は、図６では矩形で表しているが実際には図５に示したようなものである。当然、図６（ｂ）で、図２におけるジャストフォーカスの静電潜像が得られる。
【００３５】
走査光学系のデフォーカスを−３ｍｍから３ｍｍまで１ｍｍ刻みとし、レーザ光の強度を任意強度（装置の設定値）で０．１８から１．７７までほぼ１０％刻みで変化させた。ここで、任意強度であるが、例えばレーザ光源の駆動手段に印加する電圧であり、単位はＶで表される。従ってデフォーカス７段階、レーザ光の強度２５段階である。そのときの結果をグラフにしたものを図７に示す。グラフ横軸はレーザ光の強度、縦軸は実測の静電潜像の面積である。グラフでは結果を線形補間してある。図７において、同じレーザ光の強度であっても、デフォーカスが異なれば、静電潜像の面積が異なることが分る（図７の縦の点線）。デフォーカスが大きければ、静電潜像の面積は大きくなる。レーザ光の強度が１．０のときの各々の静電潜像の面積を下記の表１に示す。
【００３６】
【表１】
2011257475.tif 000003
【００３７】
図７において凡そ０．５以上で、デフォーカスによる静電潜像の面積差が大きくなっているが、強度が０．５前後までは、デフォーカスが異なっても静電潜像の面積は大きく異ならず、差が若干分り難くなっている。これは像面光量、ビーム径が異なるにも拘わらず、レーザ光の強度として設定値を用いていることによる。そこで、これを解消するには、レーザ光の強度は露光量で表すことが望ましい。
【００３８】
次に、図７の縦軸に注目する。今、例えば、静電潜像の面積、８０００μｍ２が所望値であるとして、いずれのデフォーカスであってもの値を達成できることが分る（図７の横方向の破線）。このときの、各々のデフォーカスでのレーザ光の強度の値を下記の表２に示す。デフォーカスが大きい程、所謂ボケが大きくなり、静電潜像が大きくなり、レーザ光の強度が弱くても良いことが分る。
【００３９】
【表２】
2011257475.tif 000004
【００４０】
所望の静電潜像を達成するレーザ光の強度を求めるには次のようにすれば良い。所望とする静電潜像の面積Ｓ０に対して、実測値において所望値の前後にある強度及び静電潜像を読み取る。これらを、（Ｉ１、Ｓ１）、（Ｉ２、Ｓ２）と表す（ただし、Ｓ１＜Ｓ０＜Ｓ２、Ｉ１＜Ｉ２）。２点が決まっているので、線形補間により、Ｓ０を実現するＩ０を求めることができる。これは測定装置に付属のコンピュータにあらかじめ計算ルーチンを組み込んでおけば、簡便に行うことができる。
例えば図７において、デフォーカス０ｍｍに注目する。上向き矢印（↑）１から３はこのデフォーカス０ｍｍの結果を指しているとする。所望の面積Ｓ０が、矢印２が指す点であるとして、その前後の二点（Ｉ１、Ｓ１）、（Ｉ２、Ｓ２）は、それぞれ矢印１と矢印３が指す点である。線形補間を行えば、Ｓ０を達成するレーザ光の強度Ｉ０を求めることができる。
【００４１】
しかしながら、測定誤差があると正確に求められない。同じく図７の矢印４から６は、デフォーカス０ｍｍの結果を指しているとする。ここでは、測定誤差により大小関係が逆転してしまっている（矢印５、６）。そこで、これを解消するには、レーザ光の強度と静電潜像の大きさとを６次以下の多項式で近似するとよい。
【００４２】
ここで、用いた感光体は主として、ＵＬ、ＣＧＬ、ＣＴＬの３層からなる。ＣＧＬはチタニルフタロシアニン系の材料を用いたものである。厚みはＵＬが３．５μｍ、ＣＴＬが３０μｍである。帯電電位は−６００Ｖ前後である。図１に示した画像評価装置（静電潜像測定装置）において、電子銃１４２の加速電圧は１６００Ｖ前後である。
【００４３】
本実施例において、静電潜像の大きさは面積に限られるものではない、図３（ａ）に示すように、静電潜像が円形の場合、直径ｄを用いることができる（当然半径であってもよい）。また、図３（ｂ）に示すように、静電潜像が楕円状の場合、長径、短径を用いてもよい。また、このような楕円状の静電潜像に関して、その面積をＳから、
円相当径ｄ＝２×（Ｓ／π）１／２
定義してもよい。これは静電潜像を円形とみなした場合の直径に相当する。静電潜像の測定においては、まず静電潜像の面積を求め、これから円相当径を求める。図７のグラフの縦軸を円相当径で表したものを図８に示す。
【００４４】
次に、図５に一例として示した走査光学系の詳細を説明する。走査光学系は、光源１３１、コリメートレンズ１３２、シリンドカルレンズ１３３、第一のミラー１３４、ポリゴンミラー１３５、第一の走査レンズ１３６、第二の走査レンズ１３７、第二のミラー１３８で構成されている。これはあくまで一例であり、構成、配置はこれに限られるものではない。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（ｒｐｍ：ｒｏｕｎｄ  ｐｅｒ  ｍｉｎｕｔｅ）の高速で回転し、ポリゴンミラー１３５に入射される光を偏向走査する。この走査方向を主走査方向と呼ぶ。これは、感光体１３９において、長手方向である。また、感光体１３９は、回転軸１３９１の回りに回転する。この回転方向を副走査方向と呼ぶ。解像度は６００ｄｐｉ（ｄｐｉ：ｄｏｔ  ｐｅｒ  ｉｎｃｈ）或いは１２００ｄｐｉが一般的である。しかし、光源１３１に垂直面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）を用いた場合、数十μｍ間隔で複数の光源を配列させたものを用いると２４００ｄｐｉ、４８００ｄｐｉの高解像度が実現可能となる。
【００４５】
感光体自体は走査光学系に含まれなくとも良い。また、図９に示すように、光源１３１の直前に、開口（アパーチャ）１３９３を設けるとよい。開口１３９３は矩形、正方形が一般的であるが、後述の実施例２で説明するように、レーザ光のビームプロファイルにサイドローブを生じさせる手段として、開口内に十字遮光部のあるのものであってもよい。また、開口は、円形、楕円形、多角形であってもよい。図９に示すように、開口１３９３内に、十字遮光部のあるアパーチャを用いると、帯電された感光体上に光照射により形成される静電潜像は例えば図９の１３９２、或いは図１０の２（または３）のように十字状となる。
【００４６】
図５（図９）において、デフォーカスは、感光体１３９のみを動かし、第二のミラー１３８に近づける、或いは遠ざけることにより行う。逆に感光体１３９を固定し、走査光学系を動かしても同じであり、移動は相対的なものである。また、第二のミラー１３８が平面ミラーであるとして、第二のミラー１３８と感光体１３９の距離を保ったまま、これらを、第二の走査レンズ１３６に近づける、或いは遠ざけることにより行う。これは図６に示したステージ２とマイクロメータ３の手段により行う。
【００４７】
光源１３１はレーザダイオード（ＬＤ）であるが、これに限られるものではなく、前述したように垂直面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）などを用いてもよい。ＬＤの波長は６５５ｎｍ、またＶＣＳＥＬの波長は７８０ｎｍ等である。
【００４８】
［実施例２］
本実施例は、実施例１の画像評価装置の構成、動作に加えて、レーザ光のビームプロファイルにサイドローブを生じさせる手段を設けたものである。
レーザ光のビームプロファイルのサイドローブ強度を調整するには、図１１（ａ）に示すような十字遮光部のある開口（アパーチャ）を用いればよい。図１１（ｂ）は従来の矩形の開口である。図１１（ａ）のような十字遮光部のある開口を用いると、サイドローブの強度を所望の値にすることができる。図１１（ａ）において幅ａ、ｂ、ｃ、ｄを適切なサイズにすることによりサイドローブ強度を所望の値にすることができる。下記の表３に図１１（ａ）に示した開口のサイズの数値例を示す。ｔｙｐｅ０は、図１１（ｂ）で示した、従来の矩形開口である。これらの開口を作製し、ビームプロファイルを測定した結果を図１２に示す。図１２（ａ）は主走査方向、（ｂ）は副走査方向のビームプロファイルである。特徴的であるのはメインローブ（の径）を揃え、サイドローブの強度のみを変えることができることである。このようにメインローブを揃えることにより、サイドローブの影響を抽出することが可能となる。また、図１１（ａ），（ｂ）中の白の部分が開口、黒の部分が遮光部である。実際に開口は、反射光防止のために開口以外の部分を艶消しの黒にすることが好ましい。このような開口は波動光学を考慮した光学シミュレーションを行うことにより設計、性能の確認をすることができる。
【００４９】
【表３】
2011257475.tif 000005
【００５０】
実際の画像形成装置の走査光学系において、このような十字遮光部のある開口は用いないが、評価装置においてサイドローブ強度を意図的に発生させることができ、再現性が良い利点がある。
【００５１】
十字遮光部を有する開口により形成される静電潜像は図１０（２、３）に示すような形状となる（図１０では便宜的に円形状に描いてあるが、実際には、矩形開口の形状を反映し、角の丸まった、円形状に近い矩形状となる）。このときの面積及び、径の定義は図１０に示すようであるとする。例えば図１０の３では、潜像径がサイドローブの存在により大きくなることが分る。これにデフォーカスが加われば、静電潜像はさらに大きくなる。
アパーチャの設置位置は走査光学系内の何れかの場所に設置するが、例えば図９に示したように、光源出射直後が好ましい。
【００５２】
本実施例では、上記のような十字遮光部のある開口を走査光学系に設置し、デフォーカスの評価を行う。すなわち、デフォーカス調整手段によりデフォーカス調整を段階的に行い、レーザ光の強度の調整を駆動手段により段階的に行い、静電潜像を測定し、デフォーカス及びレーザ光の強度と静電潜像の大きさとの相関を求め、デフォーカスによる静電潜像の大きさの変化を補正するレーザ光の強度を導出する。
【００５３】
ｔｙｐｅ２の開口を用いてデフォーカス及びレーザ光の強度と静電潜像の大きさとの相関を求めた結果を図１３に示す。デフォーカスは０ｍｍ及び±２ｍｍの三段階である。レーザ光の強度は、設定値（単位：Ｖ）で０．２４から１．７７において約１０％刻みで、２２段階であった。図１３は図７と同様に求めたものであるが、サイドローブの影響により、デフォーカスの差による静電潜像の面積の違いが明確ではなくなってきていることが分る。
【００５４】
所望の静電潜像の面積が８０００μｍ２であったとして、これを達成するレーザ光の強度を下記の表４に示す。また、この結果と、前記の表１におけるデフォーカス−２ｍｍ、０ｍｍ、２ｍｍの結果との差及び比を下記の表５に示す。表１のｔｙｐｅ０はサイドローブが充分に小さいため基準として、サイドローブが大きくなった場合ｔｐｙｅ２で、レーザ光の強度にどの程度差が生じるかを示したものである。従って測定時にはデフォーカスとサイドローブ両者の影響が静電潜像に現れているが、このように差を求めることにより、サイドローブの影響のみを抽出することができる。
【００５５】
【表４】
2011257475.tif 000006
【００５６】
【表５】
2011257475.tif 000007
【００５７】
前記の表１において、デフォーカス±２ｍｍのレーザ光の強度がデフォーカス０ｍｍのそれよりも大きくなっている。これは実験誤差と考えられる。横軸を露光量にした図２２においては、同じ潜像面積を達成するのに、デフォーカス±２ｍｍの露光量が、デフォーカス０ｍｍのそれよりも小さくてよいことが分る。
【００５８】
レーザ光源１３１は波長（λ）が６５０ｎｍのレーザダイオード（ＬＤ）を用いた。また、６面を有するポリゴンミラー１３５を用い、その回転数は１５０００ｒｐｍ（１分当りの回転数）とした。また、ここで、用いた感光体１３９は主として、ＵＬ、ＣＧＬ、ＣＴＬの３層からなる。ＣＧＬはチタニルフタロシアニン系の材料を用いたものである。厚みはＵＬが３．５μｍ、ＣＴＬが３０μｍである。帯電電位は−６００Ｖ前後である
【００５９】
［実施例３］
図７における発光強度０．５前後、或いは図１３では全体に渡りデフォーカスの差が分り難くなっている。一つの理由として、レーザ光の強度として装置固有の設定値を用いていることによる。
そこで本実施例では、実施例１または実施例２の画像評価装置において、レーザ光の強度を露光量で表すようにしたものである。
【００６０】
ビームプロファイル測定手段を図１４において説明する。走査光学系８は煩雑さを避けるため、レーザ光源１とレンズ２のみを描いてあるが、実際には図５に示すような光学系である。また、ビームプロファイル測定装置は、検出部３、インターフェース４、ディスプレイ及びコンピュータ５からなる。ビームプロファイル測定装置は上記のように汎用のもので良い（例えば、ＰＨＯＴＯＮ  ｉｎｃ。社製のＢｅａｍＳｃａｎ、或いはＮａｎｏＳｃａｎ）。また、測定されたビームプロファイル６を拡大したものが７であり、メインローブ９とサイドローブ１１からなり、１３．５％の位置がビーム径である。メインローブ９が最大値１で規格化されている。この系において、デフォーカスは走査光学系８と検出部３との距離を変えることにより行う。図６に示したように、走査光学系はステージ上に載せられているとする。また図６で感光体のある位置に、検出部３を固定すれば良い。
【００６１】
ビームプロファイル測定の流れを示すフローチャートを図１５に示す。
ステージ上の走査光学系をマイクロメータにより移動させることによりデフォーカスの調整とレーザ光の強度の設定を行い、その都度ビームプロファイルの測定を行う。ビームプロファイルの測定は、走査光学系において、ポリゴンミラーを静止した状態で行う。これを静止光と呼ぶことにする。通常、走査光学系が静電潜像を形成するには、ポリゴンミラーを回転させて行う。これを走査光と呼ぶことにし、上記の静止光に対するものとする。また静止光においては、レーザ光は連続光を用いる。これに対して、走査光ではパルス光を用いる。これは、ビームプロファイルの測定において、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、測定装置で応答できず、測定できないことによる。
ビームプロファイルの測定後はデータ処理を行い、ビーム径、サイドローブを導出する。
【００６２】
前記の表３に示したｔｙｐｅ０の開口を用いて、デフォーカス毎に測定したビームプロファイル（副走査方向）の一例を図１６に示す。デフォーカス−２ｍｍ、０ｍｍ、２ｍｍがそれぞれ図１６（ａ）、（ｂ）、（ｃ）である。ビームプロファイルの裾野がデフォーカスにより変わって行くことが分る。また、このときのビーム径（１３．５％）を下記の表６に示す。同様に測定したｔｙｐｅ２のビーム径を下記の表７に示す。デフォーカスは１ｍｍ、或いは２ｍｍ刻みに限定されるものではない。精度を上げるために、１ｍｍ以下の刻み幅、例えば０．５ｍｍと細かくしても問題は無い。また、μｍ単位の精度を有するマイクロメータに精度の問題は無く、測定回数の問題であり、自動化すれば良い。
【００６３】
【表６】
2011257475.tif 000008
【００６４】
【表７】
2011257475.tif 000009
【００６５】
図１６に示したビームプロファイルを、デフォーカス範囲をさらに広げて、測定する。ビームプロファイルからビーム径を求め、デフォーカスに対してビーム径をプロットしたものを図４に示す。所謂深度曲線である。従来、この曲線により走査光学系のビーム径、デフォーカス特性を評価していた。しかし、ここには、光源の強度に関する情報は含まれていない。上記のようにビームプロファイル測定装置が、最大値を１に規格化してしまうためである。本発明の骨子は、これに静電潜像の大きさを加味するものであるとも言える。
【００６６】
レーザ光の強度（光量）測定方法の一例を図１７に示す。図１７に示す光量測定系は、走査光学系（簡便化のため箱状に記載、詳細は図５または図９）１１と光量測定装置１３からなる。光量測定装置１３の検出部１４は、走査光学系の像面（感光体位置）に設置する（即ち、像面光量を測定する）。光量測定装置１３は例えば、光パワーメータである。これは、汎用のものを用いれば良い（例えば、株式会社アドバンテスト  光パワー・メータ）。ビームプロファイルの測定と同じく、パワーの測定も、静止光で連続光を用いる。理由も同じく、光パワーメータでは、走査光の像面光量を正確に測定できないからである。光のパワーの単位はワット：Ｗである。また、ビーム１２が、光パワーメータ１３の検出部１４に入っている限り、デフォーカスは関係なく、フォーカスは一点のみで測定すればよい。ｔｙｐｅ０とｔｙｐｅ２に関するレーザ光強度と像面光量の測定結果の一例を図１８に示す。
【００６７】
レーザ光量測定の流れを示すフローチャートを図１９に示す。
まずフォーカスの調整を行う。次にレーザ光の強度の調整と、レーザ光の像面光量の測定を繰り返し行う。像面光量の測定後はデータ処理を行い、図１８に示したようにグラフ化する。
【００６８】
像面光量及びビーム径、また走査光学系の幾つかのパラメータを考慮した、単位面積当りのエネルギーで定義される量、即ち露光量、を導入する。図２０において、ドット状のビームが書き込み幅Ｌで走査されたとする。このとき、全走査面積Ｓは、副走査方向の潜像径をｄとして、Ｓ＝ｄ×Ｌで表される（ドットが数十μｍに対して、Ｌは数十ｃｍであるため、ドットの丸みによる面積への寄与は無視する）。
上記の像面光量及び、一回の走査に要する時間をｔとして、露光量は、（像面光量×ｔ）／Ｓで表される。単位はＪ／ｍ２（平方メートル当りのジュール）であるが、便宜的にｍＪ／ｍ２を用いる。このようにすると、デフォーカスによりビーム径ｄが変わっても、またサイドローブの強度の大小によりビーム径ｄが異なっても、同じ基準で評価することができるようになる。
【００６９】
なお、本発明において、レーザ光の強度とは、レーザ光の駆動手段における設定値、露光量及び、露光量を導出する途中で測定を行う像面光量を指すものとする。
【００７０】
図７及び図１３にこの露光量を適用した場合のそれぞれを図２１、図２２に示す。図７、図１３において、デフォーカスの違いによる静電潜像の面積の違いが分り難かった所が、図２１、図２２においては、デフォーカスの違いによる静電潜像の面積の差が強調されている。
従ってより正確な評価を行うことのできる画像評価装置を提供することができる。
【００７１】
図２１、図２２において、所望の静電潜像の面積が８０００μｍ２であったとして、必要な露光量をそれぞれ下記の表８、表９に示す。この所望値の前後２つの実測値を用いて、上記図７で求めたのと同様に線形補間により求めたものである。静電潜像の所望の面積は８０００μｍ２に限定されるものではない。デフォーカスが大きいほど、露光量が小さくてよいことが分る。また、サイドローブ強度の高いｔｙｐｅ２のほうが、同じ静電潜像の面積を達成するのに露光量が小さくて良いことが分る。
【００７２】
【表８】
2011257475.tif 000010
【００７３】
【表９】
2011257475.tif 000011
【００７４】
［実施例４］
上記の例で、図７、図１３、図２１、図２２の静電潜像の形成、及び面積の測定に誤差があり、グラフを見ると滑らかでない所がある。レーザ光の強度が増大しているにも拘わらず、静電潜像の面積がそれに応じて増大していない、或いはレーザ光の強度の増大以上に、静電潜像の面積が増大しているなどである（例えば図７の矢印４から６）。従ってグラフに凹凸が見られる。もし、所望の静電潜像の面積がこのような箇所にあれば、そこから導出したレーザ光の強度、或いは露光量は信頼できないものとなる。
そこで本実施例においては、この問題を解消するため、適切な関数を用いて近似を行うものである。より具体的には、レーザ光の強度と静電潜像の大きさとを６次以下の多項式で近似するものである。
【００７５】
一例として、図２１の結果を６次関数で近似（６次多項式近似）した結果を図２３に示す。またそのときの関数の係数を下記の表１０に示す。
なお、６次関数（６次多項式）は、
ｙ＝ａｘ６＋ｂｘ５＋ｃｘ４＋ｄｘ３＋ｅｘ２＋ｆｘ１＋ｇ
であり、ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆ，ｇは６次関数における係数である。
ここで、ｙは静電潜像の面積、ｘは露光量を表す。
【００７６】
【表１０】
2011257475.tif 000012
【００７７】
図２１中のデフォーカス０ｍｍの結果において、矢印１から３が指す箇所において、誤差が大きいことが分る。これに対して６次の近似式を用いた結果（図２３）では、曲線が滑らかになっていることが分る（同じく矢印１から３）。すなわち、近似により測定誤差をキャンセルしている。
【００７８】
図２１の矢印１から３のレーザ光強度と静電潜像の面積と、図２３の矢印１から３のそれらを下記の表１１に示す。表１１中、図２１の結果が測定値、図２３の結果が６次多項式近似である。６次多項式近似のほうが静電潜像の面積が順番どおりであることが分る。
従って、本実施例では、静電潜像の大きさとレーザ光の強度の相関をより正確に求める画像評価装置を提供することができる。
【００７９】
【表１１】
2011257475.tif 000013
【００８０】
以上の関数による近似は、結果が得られれば、汎用の計算ソフトを用いて、行うことができる。
なお、近似の多項式は６次に限られるものではない。近似の程度が良ければ、５次、４次の低次の関数であっても構わない。逆に、さらに高次の多項式を用いると、測定の誤差が曲線に反映され、好ましくない可能性がある。
【００８１】
［実施例５］
次に本発明に係る画像評価方法について説明する。
本発明では、感光体上の静電潜像を評価する画像評価方法において、走査光学系のデフォーカスを調整するステップと、レーザ光の強度を調整するステップと、前記レーザ光から出射される光を用いて前記感光体上に静電潜像を形成するステップと、形成された静電潜像を測定するステップと、デフォーカス及びレーザ光の強度毎に測定された静電潜像に基づいて、前記レーザ光の強度と静電潜像の大きさとの相関を求め、前記デフォーカスによる静電潜像の大きさの変化を補正するレーザ光の強度を導出するステップと、を行うものである。
【００８２】
この画像評価方法における、各ステップの流れを示すフローチャートを図２４に示す。
評価開始から、走査光学系のデフォーカス調整のステップ、レーザ光の強度の調整ステップ、走査光学系により感光体上に静電潜像を形成するステップ、静電潜像の測定ステップ、そのデータの蓄積スッテプがあり、これが一つのループであり、デフォーカスを変えて、繰り返す。最終的に、データ処理のステップにおいて、静電潜像の面積を求める、またデフォーカス、静電潜像の面積、レーザ光の光量、サイドローブの相関を求める。このとき、潜像面積を求める線形補間、多項式による関数の近似、サイドローブの影響の抽出等の処理を行う。これらは、画像評価装置を構成するコンピュータにおいて汎用ソフトウェアにより行うことができる。
【００８３】
デフォーカスの調整はマイクロメータによる機械的なものであり、レーザ光の強度調整は電気的なものである。
レーザ光の強度はレーザ光源の駆動手段により段階的に変えていく。具体的にレーザ光の強度はレーザへの注入電流、また印加電圧を変えることにより行う。これはレーザ光源、及び制御手段を画像評価装置にコンピュータとインタフェースを介して接続し、コンピュータから制御させるのが好ましい。
【００８４】
図２４に示したフローチャートにおいて、（１）最初にデフォーカスの調整を行い、あるデフォーカスにおいてレーザ光の強度の調整を繰り返し行う。これは、（２）始めにレーザ光の強度の調整を行い、あるレーザ光強度で、デフォーカスの調整を繰り返し行うという測定方法よりも好ましい。例えば、デフォーカス５段階、レーザ光強度の調整１０段階とする。どちらにおいても全測定回数は５０回である。測定方法（１）では、デフォーカスを調整する全回数は５回で良いが、測定方法（２）ではデフォーカスの調整を行う全回数が５０回にもなってしまう。デフォーカスは機械的な調整であり、レーザ光の強度の調整は電気的なものである。速度、および精度を考慮すると測定方法（１）のほうが効率的であることが分る。
従って、実施例１から４に記載の画像評価装置を用いて効率的に評価を行う方法を提供することができる。
【００８５】
［実施例６］
本実施例では、図５（または図９）に一例として示した走査光学系の詳細を説明する。
走査光学系は、光源１３１、コリメートレンズ１３２、シリンドカルレンズ１３３、第一のミラー１３４、ポリゴンミラー１３５、第一の走査レンズ１３６、第二の走査レンズ１３７、第二のミラー１３８で構成されている。なお、この構成はあくまで一例であり、構成、配置はこれに限られるものではない。
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（ｒｐｍ：ｒｏｕｎｄ  ｐｅｒ  ｍｉｎｕｔｅ）の高速で回転し、ポリゴンミラー１３５に入射される光を走査する。この走査方向を主走査方向と呼ぶ。これは、感光体１３９において、長手方向である。また、感光体１３９は、回転軸１３９１の回りに回転する。この回転方向を副走査方向と呼ぶ。
【００８６】
感光体自体は走査光学系に含まれなくとも良い。また、図９の構成例ように、光源１３１の直前に、開口１３９３を設けるとよい。開口は矩形、正方形が一般的であるが、本発明の実施例２のように十字遮光部のあるのものであってもよい。また円形、楕円形、多角形であってもよい。十字遮光部のあるアパーチャを用いると、帯電された感光体上に光照射により形成される静電潜像は、例えば図９の符号１３９２のように十字状となる。
【００８７】
レーザ光の強度、ポリゴンミラーの回転数の調整等電気的な調整はインタフェースを介して、画像評価装置に備わるコンピュータから行う。
また、図５（または図９）では光学系の構成のみ描いてあるが、この光学系を適切な箱に収めてユニットとする。このようにユニット化すると画像評価装置からの取り外し、持ち運びが可能になる。なお、このとき、感光体を含まないとする。
【００８８】
光源１３１は、半導体レーザ、端面発光レーザ、垂直面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ：Ｖｅｒｔｉｃａｌ  Ｃａｖｉｔｙ  Ｓｕｒｃａｆｅ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｌａｓｅｒ）である。ＶＣＳＥＬで、波長λは例えば７８０ｎｍである。ＶＣＳＥＬは発光部が１次元または２次元にアレイ化され複数あるものであってもよい。また端面発光レーザでも良い。
【００８９】
［実施例７］
本実施例では、画像評価装置のより具体的な構成例について説明する。なお、画像評価方法はコンピュータ内のソフトによる。
図１は本発明に係る画像評価装置１４１を模式的に示す概略構成図である。実施例１で述べたように、基本的な構成は、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、走査光学系１４６、試料（感光体）１４７、試料ステージ１４５０、電子検出器１４３０、真空ポンプ１４９、インターフェース１４８、電子計算機（コンピュータ及びディスプレイ）１４１０である。また、帯電した感光体上に光照射により形成した任意のパターンの静電潜像を誇張して拡大したもの（符号１４４０）、及び測定結果をコンピュータ上でデータ・画像処理をしている様子（１４２０）を示している。走査光学系１４６は箱に収まりユニットとなっている。また、走査光学系１４６は、画像評価装置内部にあるように描いてあるが、取り外しできるものとする。また、デフォーカス調整手段１４７０を有する。詳細は図６で示した通りである。走査光学系を画像評価装置から取り外し、ビームプロファイル測定装置１４６０及び光量測定装置１４６１を用いて、ビームプロファイル、像面光量の測定を行う。ビームプロファイル測定装置１４６０、光量測定装置１４６１はそれぞれ図１４と図１７に示したものである。またこれらは、コンピュータ１４１０と接続され、ビームプロファイル、像面光量、静電潜像の測定結果を、一括してコンピュータ１４１０で処理、解析できる。
【００９０】
図２４に示した測定・解析のフローチャートに従い、デフォーカスを調整後、レーザ光の強度を段階的に変えて、一連の静電潜像の測定を行い、レーザ光の強度の段階的調整が終ると、再びデフォーカスを別の値に調整し、同様の測定を繰り返す。
【００９１】
レーザ光のパワー測定のフローチャートを図１９に示す。デフォーカスを調整後、レーザ光の強度を段階的に変えて、パワーの一連の測定を行い、レーザ光の強度の段階的調整が終ると、再びデフォーカスを別の値に調整し、同様の測定を繰り返す。これは静電潜像の一連の測定（図２４）の前或いは後に行い、静電潜像測定中には行わない。
【００９２】
ビームプロファイル測定のフローチャートを図１５に示す。図２４、図１９の測定と同様であるが、ビームプロファイルの測定においては、レーザ光の強度の段階的調整は行わず、一定値（一点のみ）で行う。ただし、デフォーカスの段階的調整は行う。また、この測定も図２４、図１９の測定とは別に行う。
静電潜像、像面光量、ビームプロファイルの測定結果、及び解析結果は、コンピュータ１４１０に蓄積される。
【００９３】
図１において、感光体１４７を帯電させるための荷電粒子を発生させる手段は具体的には電子銃１４２及び各レンズ１４３、１４４、１４５であり、感光体１４７に光照射し静電潜像を形成する手段は具体的には走査光学系１４６であり、感光体上に形成された任意のパターンの静電潜像を観察する手段は、具体的には電子銃１４１、各レンズ１４３、１４４、１４５及び電子検出器１４３０である。
【００９４】
電子銃１４２は、例えば走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ：Ｓｃａｎｎｉｎｇ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ）で用いられているものでよい。電子銃には熱フィラメント、フィールドエミッションなどがあり、いずれであっても構わない。
【００９５】
電子銃１４２を用いて電子で感光体１４７を帯電させることを考えると、電子銃及び感光体他を真空中に置く必要がある。これは、本装置に固有のことではなく、ＳＥＭと同様である。このため真空ポンプ１４９を用いて装置の全体を真空に引く。図１では真空ポンプ１４９は便宜的に一つのみ描いてあるが、達成させる真空度に応じて、ロータリーポンプ、ターボ分子ポンプ、イオンスパッタポンプ等、複数を併用する。静電潜像の観察は２×１０−４Ｐａよりも高真空で行っている。
【００９６】
荷電粒子は負の極性を持つ電子が一般的である。しかし、ＦＩＢ（Ｆｏｃｕｓｅｄ  ｉｏｎ  Ｂｅａｍ）で用いられているイオン銃のように、イオンであっても良い。例えばＧａ＋などのイオン種である。ＦＩＢ装置は、市販されている汎用のものは微細化加工用ではあるが、応用することは可能である。
【００９７】
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、或いは静電レンズである。走査レンズ１４４により荷電粒子ビームを試料１４７上で二次元的に走査する。ここで試料１４７は感光体である。
【００９８】
感光体１４７の帯電に、好適には電子を用いる。電子を用いた場合、感光体表面の帯電電位は、主として、電子の加速電圧と照射時間による。電子の加速電圧が高いほど、感光体表面の帯電電位は高くなる。本発明においては、電子写真と同等の条件にする必要があり、その条件は、加速電圧（Ｖａｃｃ）は１．０〜数ｋＶ程度であり、時間は数十秒から数十分程度である。帯電電位は例えば汎用の表面電位計を用いて測定すると、−６００〜−１０００Ｖ程度の値が得られる。実際の複写機、プリンタと同等の帯電電位となる。
また、Ｖａｃｃを変える代りに、感光体１４７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。
【００９９】
感光体上に光照射させ任意のパターンの静電潜像を形成する手段は、静電潜像形成手段１４６である。具体的には、図５（または図９）に示した走査光学系である。図１で走査光学系は装置内部に描いてあるが、上記のように外（大気中）にあっても良い。この場合、真空を維持するために、装置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、走査光学系からの光を感光体まで導けばよい。
【０１００】
図５に示したように、走査光学系には、端面発光レーザ、垂直面発光レーザ等、が備わっている。これらのレーザ光源には、発光特性制御用の電子電気回路が搭載されている。その制御は、インタフェース１４８を介して、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）などのコンピュータ１４１０により行う。
【０１０１】
図１において試料の感光体１４７は平板（或いはシート状）で描かれているが、円筒（或いはドラム（図５、図９の感光体１３９）であっても構わない。試料ステージ１４５０はｘ、ｙ、ｚの三次元的に移動できるものである。
【０１０２】
静電潜像を観察する手段は、好適には、電子を用いる。これは帯電用に用いた電子銃１４２を用いる。ただし、電流値を弱くする必要がある。例えば、帯電の際の電流値が数ｎＡであったとして、観察時の電流値は数ｐＡと、千分の一程度にする。これは静電潜像が電子の照射により、消えてしまうのを防ぐためである。また、強い電流値の電子線を照射する程、静電潜像は速く消失するためである。
【０１０３】
電子検出器１４３０は二次電子検出器である。観察用の電子は感光体１４７に到達し、感光体１４７から二次電子を放出させる。静電潜像が測定できる原理は、静電潜像が形成されている所から二次電子はあまり放出されず、静電潜像が形成されていない所から二次電子が良く放出されることによる。二次電子の検出は、二次電子検出器１４３０で行う。二次電子検出器は、電子が照射されることにより光を放出する蛍光体、導光路、放出された光を増倍する光電子増倍管などから成る。またこれは、走査型の検出器であるが、電子線の感光体上の走査に追随する。
【０１０４】
上記の各手段は、インタフェース１４８を介してコンピュータ１４１０で制御する。各手段の詳細な制御はコンピュータ内のソフトウェアで行う。
【０１０５】
今、上記の静電潜像を形成しているとする（図１の１４４０）。観察したこの静電潜像はコンピュータ１４１０のディスプレイ上に出力され、各種データ・画像処理がなされる（図１の１４２０）。
【０１０６】
コンピュータ１４１０により、上記の実施例１〜５で説明したデータ処理、演算などを行い、評価する値を求める。データ処理・演算（グラフ化、関数の近似、微分、潜像のサイズ決定）は、特別なものではなく、汎用のデータ・画像処理ソフト等を用いても行うことが可能である。
【０１０７】
画像評価装置に関して、装置の制約がある場合がある。例えば、電子線を走査する範囲を広くできない、或いは試料（感光体）のサイズに制約があるなどである。電子線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は可能となる。しかし、感光体は直径数ｃｍ、長手方向で数十ｃｍの大きさのものが多い。この感光体全面を一度に走査することは難しい。感光体を動かして部分的な走査を繰り返すことになる。また、この大きさの感光体を試料とすると、試料ステージが大型になり、また真空槽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の工夫が必要になる。この場合、走査はごく狭い範囲で構わなくなる。
【０１０８】
［実施例８］
本実施例では、一般的な電子写真方式の画像形成装置と、電子写真プロセスについて概要を説明する。
電子写真プロセスは（１）帯電、（２）露光、（３）現像、（４）転写、（５）クリーニング、（６）定着、からなる。
（１）現像：暗所において帯電器を用いて光半導体である感光体の表面を帯電させる。
（２）露光：帯電させた感光体に光照射を行い、光が照射された部分の電荷が除去され、これにより静電潜像を形成する。現在、デジタル機器においてはネガが主流である。
（３）現像：静電潜像と逆極性に帯電させた微小な粒子、トナーを、静電潜像に静電的に付着させる。
（４）記録媒体である紙を現像後のトナー像に重ね、紙の裏側の帯電器で、トナーの帯電極性とは逆極性の電荷を紙に与え、静電力により、トナーを紙に転写する。
（５）クリーニング：転写されずに感光体に残った残留トナーをブレード、磁気ブラシ等のクリーナを用いて除去する。
（６）定着：転写紙に付着したトナーは熱ローラ定着機に送られ、熱及び圧力で定着される。
【０１０９】
上記の（１）から（６）の電子写真プロセスを行う画像形成装置の一例を図２５に示す。
図２５において、符号１５１は感光体（ＯＰＣ）、１５２は帯電チャージャー、１５３は露光（用光源）、１５４はトナー、１５５は記録媒体（紙）、１５６は転写チャージャー、１５７は定着ローラ、１５８はクリーニングブレード、１５９は除電用光源である。上記の電子写真プロセスと対応させると、（１）感光体１５１の帯電が帯電チャージャー１５２により行われ、（２）露光１５３が露光用光源（走査光学系等）により行われ、（３）現像がトナー１５４を静電的に感光体１５１に付着させることにより行われ、（４）転写が転写チャージャー１５６により感光体上のトナーを紙１５５に転写することにより行われ、（５）クリーニングがクリーニングブレード１５８により感光体上に残ったトナーを取り除くことにより行われ、（６）定着が定着ローラ１５７により紙１５５の上のトナーを定着させることにより行われる。
【０１１０】
本発明の画像評価装置（静電潜像評価装置）は、この電子写真プロセスの帯電と露光（静電潜像形成）を部分的に取り入れたものである。
【０１１１】
（トナーの説明）
上記（３）の現像には幾つかの方式があり、方式からトナー・現像剤を分類する。まず現像剤には乾式と湿式があり、高速性の上で乾式が主流である。乾式には、一成分現像剤と二成分現像剤がある。また一成分現像剤には非磁性トナー、磁性トナーがある。二成分現像剤はトナーと磁性キャリアとからなる。このトナーには非磁性トナー、磁性トナーがある。トナーは大部分ポリマーから成り、着色剤等が含まれる。大きさは数μｍから十数μｍである。磁性キャリアは鉄粉などの金属系材料であり、数十から数百μｍの大きさを有する。
【０１１２】
（感光体の説明）
感光体は光導電材料（Ｐｈｏｔｏｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）である。現在、低コスト、加工性容易の点から有機電子写真感光体（ＯＰＣ：Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｐｈｏｔｏｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）が主として使われている。一般的にＯＰＣは層構成で作られている。導電性支持体（導電層）の上に、中間層を設け、その上に電荷発生層（ＣＧＬ：Ｃｈａｒｇｅ  Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ  Ｌａｙｅｒ）が積層され、さらに電荷輸送層（ＣＴＬ：Ｃｈａｒｇｅ  Ｔｒａｎｓｆｅｒ  Ｌａｙｅｒ）が積層されている。この構成（順層構成）では負帯電方式になる。またＣＧＬとＣＴＬの積層順を逆にした構成では正帯電となる。また、電荷発生と電荷輸送とを混合させた材料を用いた単層感光体もある。中間層は、電荷リークなどの防止のために設けられる。感光体の層構成及び帯電、光照射の様子を模式的に図２６に示す。
【０１１３】
（図２６の説明）
順層構成の場合である図２６においては、導電層１６１、電荷発生層（ＣＧＬ）１６２、電荷輸送層（ＣＴＬ）１６３、電子１６６、ホール１６７、照射光１６４、ホールの電荷輸送層中の移動方向１６５をそれぞれ表している。
【０１１４】
表面を帯電させたＯＰＣに光を照射すると、ＣＧＬ１６２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ＣＴＬ１６３に、他方の電荷が導電性支持体（導電層）１６１に注入される。ＣＴＬ１６３に注入された電荷は、ＣＴＬ１６３を通り感光体表面に到達し、表面にある電荷を打ち消す。照射する光を二次元的に走査させ、文字、画像のパターンを形成する。このパターンに応じて、上記の電荷発生、移動が起り、表面の電荷が打ち消される。これが静電潜像である。一般的にＣＧＬ１６２の厚みはサブμｍ程度である。またＣＴＬ１６３は数十μｍである。静電潜像は文字、画像であるが、最小単位はドットである。
【０１１５】
（記録媒体（紙等））
また上記電子写真プロセスの（６）では、トナーは主として紙（各種定型用紙（普通紙）、厚紙、葉書等）に定着されるが、記録媒体としては、オーバーヘッドプロジェクタ（ＯＨＰ）シート等の高分子材料もある。
【０１１６】
［実施例９］
図２７において、静電潜像の面積を所望の値にする方法を説明する。まずジャストフォーカスで、静電潜像の面積が６０００μｍ２として、このときの露光量は、３．３２ｍＪ／ｍ２である（図中(1)）。次に、デフォーカスが−１ｍｍずれると、静電潜像の面積は７３１６μｍ２となる（図中(2)）。従って、面積は１．２２倍大きくなっている。デフォーカスが−１ｍｍずれたまま、面積を６０００μｍ２にするには、デフォーカス−１ｍｍの曲線に沿って、露光量がその面積になる点を探す（図中(3)）。このときの露光量は、２．４４ｍＪ／ｍ２である（図中(4)）。当初の露光量の７３．５％であり、従って光量を２６．５％低減すれば良い。ここでは図中の(1)から(4)を使って説明したが、実際には、前述の実施例４で述べたように、露光量と静電潜像の大きさとを６次以下の多項式で近似した近似式から求める。
【０１１７】
本発明の画像評価装置（画像評価方法）を用いて、図２５に示したような電子写真方式の画像形成装置に搭載する前の走査光学系の評価を行う。図２８に、本発明の画像評価装置（画像評価方法）から得たレーザ光の補正量を画像形成に反映する手段の一例を示す。
得られる結果は、デフォーカス、静電潜像の大きさ、レーザ光の強度の関係である。より具体的には、デフォーカスをＸ変えると、静電潜像の大きさがＡ倍（＞１）になったとき、レーザ光の強度をＢ％（＜１００％）下げると言った補正量である（図２８（ａ））。
【０１１８】
電子写真方式の画像形成装置においては、デフォーカスを直接知ることはできず、出力した紙上のトナー像から判断する。具体的には、図２８（ｂ）に示すようにテストパターンを用いればよい。出荷前、或いは使用開始前に基準のテストパターンを出力しこれを基準とする。当然、走査光学系のフォーカスは合っており、そのデフォーカス特性も、本発明の画像評価装置により得られているものとする。テストパターンは定期的に出力する。パターンはドットやライン状のものである。ドットが大きくなる、ラインが太くなることがあれば、レーザ光の強度の調整を行う。これは画像形成装置内にある走査光学系の電位制御系、或いはソフトウェア上で行う。テストパターンから分るのは、基準パターンと比べてどの程度大きくなったかである。この増加率を求め、その分、レーザ光の強度を下げる。これは上記の図２７の例で示した通りである。
【０１１９】
サイドローブがある場合は、前述の表５に示したように、同じデフォーカス量でも、潜像面積の増加率は大きくなる。この場合、テストパターンの形状が、ドット状から歪んでいないかを判断する。静電潜像が図１０の２または３に示したように十字状になれば、紙上のトナー像にその影響が現れるからである。レーザ光強度の補正量は上記図２７の例と同様であり、補正量は表５に示した値に基づく。
【０１２０】
以上、電子写真方式の画像形成装置において、本発明の画像評価装置（画像評価方法）を用い、画像評価装置（画像評価方法）から得たレーザ光の補正量を画像形成に反映する手段を有することにより、走査光学系の機械的なフォーカス調整を行うことなしに、電気的な調整により、高品位の画像を維持することができる。
また、本発明においては、焦点深度をレーザ光の強度でカバーすることも可能となる。従って走査光学系の設計において、焦点深度を多少狭くできるという利点も得られる。
【符号の説明】
【０１２１】
１３１：光源
１３２：コリメートレンズ
１３３：シリンドカルレンズ
１３４：第一のミラー
１３５：ポリゴンミラー
１３６：第一の走査レンズ
１３７：第二の走査レンズ
１３８：第二のミラー
１３９：感光体
１４１：画像評価装置
１４２：電子銃
１４３：コンデンサレンズ
１４４：走査レンズ
１４５：対物レンズ
１４６：走査光学系
１４７：試料（感光体）
１４８：インターフェース
１４９：真空ポンプ
１５１：感光体（ＯＰＣ）
１５２：帯電チャージャー
１５３：露光（用光源）
１５４：トナー
１５５：記録媒体（紙）
１５６：転写チャージャー
１５７：定着ローラ
１５８：クリーニングブレード
１５９：除電用光源
１３９３：開口（アパーチャ）
１４１０：電子計算機（コンピュータ及びディスプレイ）
１４３０：電子検出器
１４５０：試料ステージ
１４７０：デフォーカス調整手段
【先行技術文献】
【特許文献】
【０１２２】
【特許文献１】特開２００８−２３３３７６号公報
【特許文献２】特開２００９−０６９５０８号公報
【特許文献３】特開平０８−０２９７１８号公報
【特許文献４】特開平０１−０５６４６６号公報
【特許文献５】特開平０６−２５５１７２号公報
【図１】
2011257475.tif 000014
【図２】
2011257475.tif 000015
【図３】
2011257475.tif 000016
【図４】
2011257475.tif 000017
【図５】
2011257475.tif 000018
【図６】
2011257475.tif 000019
【図７】
2011257475.tif 000020
【図８】
2011257475.tif 000021
【図９】
2011257475.tif 000022
【図１０】
2011257475.tif 000023
【図１１】
2011257475.tif 000024
【図１２】
2011257475.tif 000025
【図１３】
2011257475.tif 000026
【図１４】
2011257475.tif 000027
【図１５】
2011257475.tif 000028
【図１６】
2011257475.tif 000029
【図１７】
2011257475.tif 000030
【図１８】
2011257475.tif 000031
【図１９】
2011257475.tif 000032
【図２０】
2011257475.tif 000033
【図２１】
2011257475.tif 000034
【図２２】
2011257475.tif 000035
【図２３】
2011257475.tif 000036
【図２４】
2011257475.tif 000037
【図２５】
2011257475.tif 000038
【図２６】
2011257475.tif 000039
【図２７】
2011257475.tif 000040
【図２８】
2011257475.tif 000041