(57)【要約】【課題】  静電潜像を制御することにより、高画質な画像を形成することができる画像形成方法を提供する。【解決手段】  画像部と非画像部とを含む画像パターンに応じた光で像担持体の表面を露光することで、画像パターンに対応する静電潜像を形成する方法であって、画像部は、複数の画素から構成され、画像部を構成する複数の画素のうち一部の画素について、画像部に対応する画素全体を所定時間だけ露光した場合の所定光出力値より高い第１光出力値の光で露光する。【選択図】図１０
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像部と非画像部とを含む画像パターンに応じた光で像担持体の表面を露光することで、前記画像パターンに対応する静電潜像を形成する方法であって、
前記画像部は、複数の画素から構成され、
前記画像部を構成する複数の画素のうち一部の画素について、前記画像部に対応する画素全体を所定時間だけ露光した場合の所定光出力値より高い第１光出力値の光で露光する、
ことを特徴とする画像形成方法。
【請求項２】
前記画像部を構成する複数の画素のうち前記第１光出力値で露光されない画素について、第２光出力値の光で露光する、
請求項１記載の画像形成方法。
【請求項３】
前記第２光出力値は、前記第１光出力値より低い、
請求項２記載の画像形成方法。
【請求項４】
前記第２光出力値で露光される画素は、画像情報を有しない画素である、
請求項２または３記載の画像形成方法。
【請求項５】
前記第２光出力値の光で露光される画素は、前記画像部のトナー付着量高さを制御するために用いられる、
請求項２乃至４のいずれかに記載の画像形成方法。
【請求項６】
前記第１光出力値の光により露光される画素の積分光量は、前記画像部に対応する画素全体を所定時間だけ前記所定光出力値の光で露光した場合の光出力値の積分光量と等しい、
請求項１乃至５のいずれかに記載の画像形成方法。
【請求項７】
前記画像部に対応する画素全体を前記所定時間より短い時間だけ前記第１光出力値の光で露光する、
請求項１乃至６のいずれかに記載の画像形成方法。
【請求項８】
前記複数の画素から構成される画像部と非画像部とを含む画像パターンに応じた光で像担持体の表面を露光することで、前記画像パターンに対応する静電潜像を形成する画像形成装置であって、
前記光を照射する光源と、
前記光源を駆動させる光源駆動電流を生成する光源駆動部と、
前記光源から出射された光を前記潜像担持体に導く光学系と、
を有してなり、
前記光源駆動部は、前記画像部を構成する複数の画素のうち一部の画素について、前記画像部に対応する画素全体を所定時間だけ露光した場合の所定光出力値より高い第１光出力値の光で露光するような光源駆動電流を生成する、
ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項９】
前記光源駆動部は、前記画像部を構成する複数の画素のうち前記第１光出力値で露光されない画素について、第２光出力値で露光するように光源駆動電流を生成する、
請求項８記載の画像形成装置。
【請求項１０】
前記第２光出力値は、前記第１光出力値より低い、
請求項９記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像形成方法と、画像形成装置とに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、画像形成方法の電子写真プロセスにおいて、高画質化と高安定化の要求が高まっている。
【０００３】
ここで、電子写真プロセスにおいて高画質化を実現する方法として、露光のビームサイズを小さくする方法がある。露光のビームサイズを小さくする方法によれば、小さな静電潜像を形成して、解像力を高めることができる。
【０００４】
しかしながら、露光のビームサイズを小さくしつつ形成した静電潜像の像高を制御することは困難であり、画像形成方法において高コストの要因となる。
【０００５】
また、露光のビームサイズを小さくしつつ形成した静電潜像の像高で制御するコストは、画像形成装置全体のコストに占める割合が高い。
【０００６】
このため、電子写真プロセスにおいて、露光のビームサイズを小さくすることなく、微小な静電潜像を形成することが求められている。
【０００７】
また、従来の画像形成方法では、ライン画像とベタ画像のトナー付着量高さ、すなわちパイルハイトが異なる。パイルハイトが異なる要因は、静電潜像の大きさ自体が異なっていることに起因する。
【０００８】
以上のように、画像品質の向上を求める要求と環境負荷の低減を求める要求とを考慮すると、適切なパイルハイトに制御することが求められている。
【０００９】
ここで、ライン画像とベタ画像とのパイルハイトを制御する場合に、現像工程において処理を行う方法が考えられる。
【００１０】
しかしながら、ライン画像とベタ画像とでは、静電潜像の大きさ自体が異なっているため、現像工程でパイルハイトを制御するには、ライン画像の潜像とベタ画像の潜像それぞれの感度を異ならせて現像せざるを得ない。
【００１１】
つまり、ライン画像の潜像の感度とベタ画像の潜像の感度とを異ならせてパイルハイトを制御する方法は、潜像の忠実性が損なわれるなどの不具合が生じるため、望ましくない。
【００１２】
以上のように、画像形成方法において、現像工程で処理を行わずにパイルハイトを制御する方法が望まれている。画像形成方法において、パイルハイトに限らず、電子写真プロセスにより生じる変動分を相殺できるように静電潜像を形成する方法が望まれている。
【００１３】
なお、画像形成方法において、入力画像面積が所定値よりも小さい場合に、単位画素あたりの露光エネルギーをベタ画像書込み時の単位画素あたりの露光エネルギーよりも大きくする技術が開示されている（例えば、特許文献１参照。）。
【００１４】
また、画像形成方法において、露光画素を間引く、あるいは付加することにより各光源から露光される光エネルギーを均一になるように補正する技術が開示されている（例えば、特許文献２参照。）。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
ところで、画像形成方法において、ドット密度が例えば１２００ｄｐｉと高い場合において、２，３ポイントに相当する微小サイズの文字、特に白抜けとなる２，３ポイントの反転画像の文字を認識できるような出力画像が求められている。
【００１６】
しかしながら、画像形成方法において、高いドット密度で高画質な画像を出力するために、現像・転写・定着工程の改善が行われていたが、高画質な画像を出力することが困難であった。
【００１７】
ここで、静電潜像は、ミクロンスケールでの計測が困難とされていたが、近年高い精度で計測することができるようになった。その結果として、画像形成における劣化要因は、現像前の潜像段階で生じていることが明らかになった。
【００１８】
つまり、反転画像を画像パターンのまま出力しても、通常画像で生じる試料垂直方向の潜像電界ベクトルが逆転せず、画像パターンより反転画像の方がベクトルが小さくなることが明らかになった。
【００１９】
つまり、高いドット密度で微小サイズの画像を出力する場合において、コントローラ側から供給される画像パターン信号と潜像との不一致が生じている。このことは、画像形成方法において現像・転写・定着工程を改善しても、高画質な画像を出力することは困難であることを意味する。
【００２０】
そして、特に反転画像の文字を高画質に印字するには、試料垂直方向の潜像電界ベクトルをトナーが付着しない側に大きくさせることが有効であることがわかった。
【００２１】
電磁気学的見地からすると、白画像部の電荷量を増加させることが白部の電界ベクトルを大きくするための最も簡単な方法であるが、帯電電荷量を局所的に増加させることは困難である。
【００２２】
したがって、画像形成方法において、エッジ検出や文字情報認識など特別な処理を行わずに、反転画像などの画像情報に影響されることなく、容易に処理ができることが望ましい。
【００２３】
本発明は、静電潜像を制御することにより、高画質な画像を形成することができる画像形成方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２４】
本発明は、画像部と非画像部とを含む画像パターンに応じた光で像担持体の表面を露光することで、画像パターンに対応する静電潜像を形成する方法であって、画像部は、複数の画素から構成され、画像部を構成する複数の画素のうち一部の画素について、画像部に対応する画素全体を所定時間だけ露光した場合の所定光出力値より高い第１光出力値の光で露光する、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、静電潜像を制御することにより、高画質な画像を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の実施の形態に係る画像形成装置を示す中央断面図である。
【図２】上記画像形成装置のコロトロン型帯電装置を示す模式図である。
【図３】上記画像形成装置のスコロトロン型帯電装置を示す模式図である。
【図４】上記画像形成装置の光走査装置を示す模式図である。
【図５】上記光走査装置の光源の例を示す模式図である。
【図６】上記光走査装置の光源の別の例を示す模式図である。
【図７】上記画像形成装置の画像処理部を示すブロック図である。
【図８】上記画像処理部の画像処理ユニットを示すブロック図である。
【図９】参考例における画像部と光出力波形とを示す模式図である。
【図１０】本実施の形態における画像部と光出力波形とを示す模式図である。
【図１１】参考例における露光方法の例を示す模式図である。
【図１２】本実施の形態における露光方法の例を示す模式図である。
【図１３】本実施の形態における露光方法の別の例を示す模式図である。
【図１４】本実施の形態における露光方法のさらに別の例を示す模式図である。
【図１５】露光方法の相違による空間周波数特性を示すグラフである。
【図１６】潜像円の径とビームスポット径との関係を示すグラフである。
【図１７】参考例におけるライン画像とベタ画像それぞれの光出力波形とトナー付着量高さを示す模式図である。
【図１８】本実施の形態におけるプロセス調整画素を含む画像部と光出力波形とを示す模式図である。
【図１９】本実施の形態におけるライン画像及びベタ画像を含む画像部と光出力波形との例を示す模式図である。
【図２０】本実施の形態におけるライン画像及びベタ画像を含む画像部と光出力波形との別の例を示す模式図である。
【図２１】画像部におけるプロセス調整画素と画像画素との比率を示す模式図である。
【図２２】参考例における画素イメージを示す模式図である。
【図２３】本実施の形態における画素イメージを示す模式図である。
【図２４】参考例と本実施の形態との露光方法により形成される潜像径を示す模式図である。
【図２５】白ドットに隣接する黒ドットを含む画像の例を示す模式図である。
【図２６】白ドットに隣接する黒ドットを含む画像にフラグを立てた状態を示す模式図である。
【図２７】白ドットに隣接する黒ドットを含む画像の別の例を示す模式図である。
【図２８】白ドットに隣接する黒ドットを含む画像の別の例にフラグを立てた状態を示す模式図である。
【図２９】白ドットに隣接する黒ドットを含む画像のさらに別の例を示す模式図である。
【図３０】白ドットに隣接する黒ドットを含む画像のさらに別の例を示す模式図である。
【図３１】反転画像の画像データの例を示す模式図である。
【図３２】上記反転画像の画像データの例についての演算処理後の結果を示す模式図である。
【図３３】図３２に示す演算処理後の結果の部分拡大図である。
【図３４】２ドット反転画像の例を示す模式図である。
【図３５】上記２ドット反転画像における光出力設定パターン画素を示す模式図である。
【図３６】２ドット通常画像と上記２ドット反転画像との試料垂直方向の潜像電界ベクトルを示す模式図である。
【図３７】ＰＷＭ変調による光出力値の相違による試料垂直方向の潜像電界ベクトルの相違を示す模式図である。
【図３８】ＰＷ＋ＰＷＭ変調による光出力値の相違による試料垂直方向の潜像電界ベクトルの相違を示す模式図である。
【図３９】ＰＷ＋ＰＷＭ変調による光出力値の相違による光出力分散量の相違を示す模式図である。
【図４０】上記画像形成装置の光源駆動部を示す回路図である。
【図４１】上記光源駆動部の光源駆動制御部を示すブロック図である。
【図４２】上記画像形成装置の各部の動作時期を示すタイミングチャートである。
【図４３】静電潜像計測装置を示す中央断面図である。
【図４４】加速電圧と帯電との関係を示す模式図である。
【図４５】加速電圧と帯電電位との関係を示すグラフである。
【図４６】試料面上の２次電子による電位分布を示す模式図である。
【図４７】試料面上の２次電子による電荷分布を示す模式図である。
【図４８】上記走査光学系による潜像画像パターンの例を示す模式図である。
【図４９】上記走査光学系による潜像画像パターンの別の例を示す模式図である。
【図５０】上記走査光学系による潜像画像パターンのさらに別の例を示す模式図である。
【図５１】上記走査光学系による潜像画像パターンのさらに別の例を示す模式図である。
【図５２】グリッドメッシュ配置による測定例を示す中央断面図である。
【図５３】｜Ｖａｃｃ｜≧｜Ｖｐ｜のときの入射電子の挙動を示す模式図である。
【図５４】｜Ｖａｃｃ｜＜｜Ｖｐ｜のときの入射電子の挙動を示す模式図である。
【図５５】潜像深さの計測結果の例を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明に係る画像形成方法とその画像形成方法を実行する本発明に係る画像形成装置との実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００２８】
●画像形成装置の構成
まず、本発明に係る画像形成装置の構成について説明する。
【００２９】
図１は、本発明の実施の形態に係る画像形成装置を示す中央断面図である。同図には、本発明に係る画像形成装置としてのレーザプリンタ１０００の概略構成が示されている。
【００３０】
レーザプリンタ１０００は、光走査装置１０１０と、感光体ドラム１０３０と、帯電装置１０３１と、現像装置１０３２と、転写装置１０３３と、除電ユニット１０３４と、クリーニングユニット１０３５と、トナーカートリッジ１０３６とを有する。
【００３１】
また、レーザプリンタ１０００は、給紙コロ１０３７と、給紙トレイ１０３８と、定着装置１０４１と、排紙ローラ１０４２と、排紙トレイ１０４３と、通信制御装置１０５０と、プリンタ制御装置１０６０とを有する。
【００３２】
なお、以上のレーザプリンタ１０００の構成要素は、プリンタ筐体１０４４の内部の所定位置に収容されている。
【００３３】
通信制御装置１０５０は、ネットワークなどを介した上位装置（例えばパソコンなどの情報処理装置）との双方向の通信を制御する。
【００３４】
プリンタ制御装置１０６０は、不図示のＣＰＵ（Central
Processing Unit）と、ＲＯＭ（Read Only Memory）とを有する。また、プリンタ制御装置１０６０は、ＲＡＭ（Random Access Memory）と、Ａ／Ｄ（Analog/Digital）変換器とを有する。ここで、プリンタ制御装置１０６０は、上位装置からの要求に応じて各部を統括的に制御するとともに、上位装置からの画像情報を光走査装置１０１０に送る。
【００３５】
ＲＯＭには、ＣＰＵにて解読可能なコードで記述されたプログラム及びこのプログラムを実行する際に用いられる各種データが格納されている。
【００３６】
ＲＡＭは、ＣＰＵの作業用の一時書き込み可能なメモリである。
【００３７】
Ａ／Ｄ変換器は、アナログ信号をデジタル信号に変換する。
【００３８】
感光体ドラム１０３０は、円柱状の部材の潜像担持体であり、その表面には感光層が形成されている。すなわち、感光体ドラム１０３０の表面が被走査面である。そして、感光体ドラム１０３０は、不図示の駆動機構により図１における矢印方向に回転される。
【００３９】
帯電装置１０３１は、感光体ドラム１０３０の表面を均一に帯電させる。ここで、帯電装置１０３１には、例えばオゾン発生の少ない接触式の帯電ローラや、コロナ放電を利用するコロナチャージャを用いることができる。
【００４０】
図２は、画像形成装置のコロトロン型帯電装置を示す模式図である。また、図３は、画像形成装置のスコロトロン型帯電装置を示す模式図である。ここで、帯電装置１０３１は、図２に示すコロトロン型帯電装置であっても良いし、図３に示すスコロトロン型帯電装置であっても良いし、不図示のローラ型帯電装置であっても良い。
【００４１】
光走査装置１０１０は、帯電装置１０３１で帯電された感光体ドラム１０３０の表面を、プリンタ制御装置１０６０からの画像情報に基づいて変調された光束により走査して露光し、感光体ドラム１０３０の表面に画像情報に対応した静電潜像を形成する。
【００４２】
光走査装置１０１０により形成された静電潜像は、感光体ドラム１０３０の回転に伴って現像装置１０３２の方向に移動する。なお、光走査装置１０１０の詳細については後述する。
【００４３】
トナーカートリッジ１０３６にはトナー（現像剤）が格納されている。トナーは、トナーカートリッジ１０３６から現像装置１０３２に供給される。
【００４４】
現像装置１０３２は、感光体ドラム１０３０の表面に形成された潜像にトナーカートリッジ１０３６から供給されたトナーを付着させて、静電潜像を顕像化させる。ここで、トナーが付着した像（以下「トナー像」ともいう。）は、感光体ドラム１０３０の回転に伴って転写装置１０３３の方向に移動する。
【００４５】
給紙トレイ１０３８には記録紙１０４０が格納されている。給紙トレイ１０３８の近傍には給紙コロ１０３７が配置されている。
【００４６】
給紙コロ１０３７は、記録紙１０４０を給紙トレイ１０３８から１枚ずつ取り出す。記録紙１０４０は、感光体ドラム１０３０の回転に合わせて感光体ドラム１０３０と転写装置１０３３との間隙に向けて、給紙トレイ１０３８から送り出される。
【００４７】
転写装置１０３３には、感光体ドラム１０３０の表面のトナーを電気的に記録紙１０４０に引きつけるために、トナーとは逆極性の電圧が印加されている。この電圧により、感光体ドラム１０３０の表面のトナー像が記録紙１０４０に転写される。トナー像が転写された記録紙１０４０は、定着装置１０４１に送られる。
【００４８】
定着装置１０４１では、熱と圧力とが記録紙１０４０に加えられ、これによってトナーが記録紙１０４０上に定着される。ここでトナーが定着された記録紙１０４０は、排紙ローラ１０４２を介して排紙トレイ１０４３に送られ、排紙トレイ１０４３上に順次積層される。
【００４９】
除電ユニット１０３４は、感光体ドラム１０３０の表面を除電する。
【００５０】
クリーニングユニット１０３５は、感光体ドラム１０３０の表面に残ったトナー（残留トナー）を除去する。残留トナーが除去された感光体ドラム１０３０の表面は、帯電装置１０３１に対向する位置に戻る。
【００５１】
本発明に係る画像形成装置において、帯電装置と、露光装置としての光走査装置と、感光体と、画像パターンを光出力に変換するための画像処理部とにより、静電潜像が形成される。
【００５２】
複写機やレーザプリンタといった電子写真方式における出力画像を得るためのプロセスは、以下のとおりである。すなわち、電子写真方式では、帯電工程において潜像担持体の一つである感光体を均一に帯電させる。また、電子写真方式では、露光工程において感光体に光を照射して部分的に電荷を逃がす。このようにすることで、電子写真方式では、感光体に静電潜像を形成することができる。
【００５３】
●光走査装置の構成
次に、画像形成装置の光走査装置１０１０の構成について説明する。
【００５４】
図４は、画像形成装置の光走査装置１０１０を示す模式図である。同図に示すように、光走査装置１０１０は、光源１１と、コリメートレンズ１２と、シリンドリカルレンズ１３と、折り返しミラー１４と、ポリゴンミラー１５と、第１走査レンズ２１とを備える。また、光走査装置１０１０は、第２走査レンズ２２と、折り返しミラー２４と、同期検知センサ２６と、走査制御装置（不図示）とを備える。
【００５５】
ここで、光走査装置１０１０は、光学ハウジング（不図示）の所定位置に組み付けられている。
【００５６】
なお、以下の説明において、感光体ドラム１０３０の長手方向（回転軸方向）に沿った方向をＸＹＺ３次元直交座標系のＹ軸方向とし、ポリゴンミラー１５の回転軸に沿った方向をＺ軸方向とし、Ｙ軸とＺ軸の双方に垂直な方向をＸ軸方向とする。
【００５７】
また、以下の説明において、各光学部材の主走査方向に対応する方向を「主走査対応方向」とし、副走査方向に対応する方向を「副走査対応方向」とする。
【００５８】
光源１１は、例えば２次元配列された複数の発光部（不図示）を有している。ここで、各発光部は、全ての発光部を副走査対応方向に延びる仮想線上に正射影したときに、発光部間隔が等しくなるように配置されている。
【００５９】
ここで、光源１１には、半導体レーザ（ＬＤ：Laser
Diode）や、発光ダイオード（ＬＥＤ：Light Emitting Diode）などを用いることができる。
【００６０】
図５は、光走査装置１０１０の光源の例を示す模式図である。同図において、光源１１Ａは、マルチビーム光源として、４個の半導体レーザが配列されて構成される半導体レーザアレイである。また、光源１１Ａは、コリメートレンズ１２の光軸方向に対して垂直に配置されている。
【００６１】
図６は、光走査装置１０１０の光源の別の例を示す模式図である。同図において、光源１１Ｂは、発光点がＹ軸方向とＺ軸方向とを含む平面上に配置された、例えば波長７８０ｎｍの垂直共振器型面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ：Vertical Cavity Surface Emitting LASER）である。
【００６２】
光源１１Ｂは、例えば、水平方向（主走査方向、Ｙ軸方向）に３個、垂直方向（副走査方向、Ｚ軸方向）に４個、計１２個の発光点を有する。
【００６３】
なお、光源１１Ｂは、光走査装置１０１０に適用する場合に、一つの走査線上を水平方向に配置した３つの発光点により走査することで、垂直方向の４本の走査線を同時に走査することもできる。
【００６４】
ここで、本実施の形態において、「発光部間隔」とは、２つの発光部の中心間距離をいう。
【００６５】
図４に戻り、コリメートレンズ１２は、光源１１から射出された光の光路上に配置され、光を平行光または略平行光に制御する。
【００６６】
シリンドリカルレンズ１３は、ポリゴンミラー１５の偏向反射面近傍に、コリメートレンズ１２を通過した光をＺ軸方向（副走査方向）にのみ集束する。
【００６７】
シリンドリカルレンズ１３は、折り返しミラー１４の反射面近傍に、主走査方向（Ｙ軸方向）に長い線像として光源１１から出射された光を結像させる。
【００６８】
折り返しミラー１４は、シリンドリカルレンズ１３を通過して結像した光をポリゴンミラー１５に折り返す。
【００６９】
なお、光源１１とポリゴンミラー１５との間の光路上に配置されている光学系は、偏向器前光学系とも呼ばれている。
【００７０】
ポリゴンミラー１５は、感光体ドラム１０３０の長手方向（回転軸方向）に直交する回転軸まわりに回転する多面鏡である。ここで、ポリゴンミラー１５の各鏡面は、偏向反射面である。
【００７１】
ポリゴンミラー１５は、不図示の駆動用ＩＣ（Integrated
Circuit）によりモータ部に適切なクロックを与えることでモータを所望の速度で等速回転する。
【００７２】
ポリゴンミラー１５は、モータ部により矢印方向に等速回転されると、偏向反射面で反射された複数の光ビームが、それぞれ偏向ビームとなって等角速度的に偏向される。
【００７３】
第１走査レンズ２１と、第２走査レンズ２２と、折り返しミラー２４と、同期検知センサ２６とは、走査光学系を構成する。走査光学系は、ポリゴンミラー１５で偏向された光の光路上に配置される。
【００７４】
第１走査レンズ２１は、ポリゴンミラー１５で偏向された光の光路上に配置されている。
【００７５】
第２走査レンズ２２は、第１走査レンズ２１を介した光の光路上に配置されている。
【００７６】
折り返しミラー２４は、長尺平面鏡であり、第２走査レンズ２２を介した光の光路を、感光体ドラム１０３０に向かう方向に折り返す。
【００７７】
すなわち、ポリゴンミラー１５で偏向された光は、第１走査レンズ２１と、第２走査レンズ２２とを介して感光体ドラム１０３０に照射され、感光体ドラム１０３０表面に光スポットを形成する。
【００７８】
感光体ドラム１０３０表面の光スポットは、ポリゴンミラー１５の回転に伴って感光体ドラム１０３０の長手方向に沿って移動する。ここで、感光体ドラム１０３０表面上の光スポットの移動方向（Ｙ軸方向）が「主走査方向」であり、感光体ドラム１０３０の回転方向（Ｚ軸方向）が「副走査方向」である。
【００７９】
同期検知センサ２６は、ポリゴンミラー１５からの光を受光し、受光光量に応じた信号（光電変換信号）を走査制御装置に出力する。ここで、同期検知センサ２６の出力信号は、「同期検知信号」ともいう。
【００８０】
図４に示すように、光走査装置１０１０では、ポリゴンミラー１５の１つの偏向反射面による走査で感光体ドラム１０３０の被走査面上の複数のラインを同時に走査する。各発光点の発光信号を制御する画像処理部内のバッファメモリには、各発光点に対応する１ライン分の印字データが蓄えられている。
【００８１】
印字データは、ポリゴンミラー１５のそれぞれの偏向反射面ごとに読み出され、潜像担持体上の走査線上で印字データに対応して光ビームが点滅し、走査線にしたがって静電潜像が形成される。
【００８２】
図７は、画像形成装置の画像処理部を示すブロック図である。同図に示すように、画像処理部は、画像処理ユニット（ＩＰＵ：Image Processing Unit）１０１と、コントローラ部１０２と、メモリ部１０３と、光書込出力部１０４と、スキャナ部１０５と、を備える。
【００８３】
コントローラ部１０２は、回転・リピート・集約・圧縮伸張などの処理を行ったあと再度ＩＰＵに出力する。
【００８４】
メモリ部１０３には、種々のデータを記憶するためのルックアップテーブルを用意しておく。
【００８５】
光書込出力部１０４は、制御ドライバにより点灯データに応じて、光源１１の光変調を行い、感光体ドラム１０３０に静電潜像を形成する。ここで、光書込出力部１０４は、後述の階調処理部からの入力信号に基づいて記録紙に画像を形成する。
【００８６】
スキャナ部１０５は、画像を読み込み、この画像に基づいてＲＧＢ（Red
Green Blue）データなどの画像データを生成する。
【００８７】
図８は、画像処理部の画像処理ユニット１０１を示すブロック図である。同図に示すように、画像処理ユニット１０１は、濃度変換部１０１ａと、フィルタ部１０１ｂと、色補正部１０１ｃと、セレクタ部１０１ｄと、階調補正部１０１ｅと、階調処理部１０１ｆと、を備えている。
【００８８】
濃度変換部１０１ａは、ルックアップテーブルを用いてスキャナ部１０５からのＲＧＢの画像データを濃度データに変換して、フィルタ部１０１ｂに出力する。
【００８９】
フィルタ部１０１ｂは、濃度変換部１０１ａから入力される濃度データに対して、平滑化処理やエッジ強調処理等の画像補正処理を施して、色補正部１０１ｃに出力する。
【００９０】
色補正部１０１ｃは、色補正（マスキング）処理を施す。
【００９１】
セレクタ部１０１ｄは、画像処理ユニット１０１の制御下で、色補正部１０１ｃから入力される画像データに対して、Ｃ、Ｍ、Ｙ、Ｋのいずれかを選択して、階調補正部１０１ｅに出力する。
【００９２】
階調補正部１０１ｅは、セレクタ部１０１ｄから入力されるＣ、Ｍ、Ｙ、Ｋのデータに対して、予め格納されている。階調補正部１０１ｅには、入力データに対してリニアな特性が得られるγカーブを設定する。
【００９３】
階調処理部１０１ｆは、階調補正部１０１ｅから入力される画像データに対してティザ処理等の階調処理を施して、信号を光書込出力部１０４に出力する。
【００９４】
●画像形成方法（１）●
次に、本発明に係る画像形成方法の実施の形態における、露光方法について説明する。
【００９５】
図９は、参考例における画像部と光出力波形とを示す模式図である。同図に示すように、参考例の画像形成方法における潜像形成に用いる光出力波形は、ライン画像やベタ画像を含む画像部に対して、目標とする画像濃度を得るのに必要な光出力値で所定時間だけ感光体を露光させる波形である。
【００９６】
なお、画像部とは、複数の画素から構成され、画像パターンにおいてトナーを付着させて画像を形成するための部分である。また、非画像部とは、画像パターンにおいてトナーを付着させず画像を形成しない部分である。
【００９７】
ここで、以下の説明において、目標とする画像濃度を「目標画像濃度」という。また、以下の説明において、目標画像濃度を得るために必要な所定光出力値を「目標露光出力値」という。また、以下の説明において、目標画像濃度を得るために目標露光出力値で画像部の画素全体を露光させる所定時間を、「目標露光時間」という。さらに、以下の説明において、目標露光出力値で目標露光時間だけ露光させる露光方法を、「標準露光」という。
【００９８】
なお、本実施の形態において、ベタ画像（solid image)とは、線画像に比較して大面積の画像部をいう。
【００９９】
図１０は、本実施の形態における画像部と光出力波形とを示す模式図である。同図に示すように、本実施の形態において、潜像形成に用いる光出力波形は、ライン画像やベタ画像を含む画像部に対して、目標画像濃度の画像を得るために、目標露光出力値より強い光出力値を目標露光時間より短い露光時間で感光体を露光させる波形である。
【０１００】
ここで、本実施の形態において、潜像形成に用いる光出力波形には、画像部内に断続的な消灯区間を有する。つまり、本実施の形態における光出力波形は、画像部内においてパルス的に出力される。
【０１０１】
なお、以下の説明において、目標露光出力値より強い光出力値（第１光出力値）で目標露光時間より短い露光時間だけ感光体を露光させることを、「集中露光」という。
【０１０２】
本実施の形態における集中露光の光出力値の具体的な設定値としては、例えばドット密度が１２００ｄｐｉの場合、１画素の画像部内における光出力値を目標露光出力値の２００％とし、露光時間を目標露光時間のＤｕｔｙ比５０％とすることが考えられる。ここで、画像部内の残りのＤｕｔｙ比５０％の時間は、光源を消灯している。
【０１０３】
また、本実施の形態における集中露光の光出力値の別の具体的な設定値としては、例えば２４００ｄｐｉの場合、隣接する２画素のうち１画素について、画像部内における光出力値を目標露光出力値の２００％で目標露光時間と同様の時間だけ露光する。この場合に、残りの画素については露光しない。このようにすることで、１２００ｄｐｉの場合に光出力値を目標露光出力値の２００％で目標露光時間のＤｕｔｙ比５０％の時間だけ露光する場合と実質的に等価といえる。
【０１０４】
図１１は、参考例における露光方法の例を示す模式図である。同図に示すように、参考例の標準露光による露光方法（以下「露光方法１」という。）は、ライン画像やベタ画像を含む１ドットの画像部に対して、上述の通り目標露光出力値で目標露光時間だけ感光体を露光させる波形である。ここで、目標露光出力値を１００％の光出力値とし、目標露光時間をＤｕｔｙ比１００％とする。
【０１０５】
図１２は、本実施の形態における露光方法の例を示す模式図である。同図に示すように、本実施の形態における集中露光による露光方法（以下「露光方法２」という。）は、目標露光出力値の２００％の光出力値で目標露光時間に対してＤｕｔｙ比５０％で感光体を露光させる。ここで、画像部の幅を１とすると、露光させる区間の幅は４／８画素である。
【０１０６】
図１３は、本実施の形態における露光方法の別の例を示す模式図である。同図に示すように、本実施の形態における集中露光による露光方法（以下「露光方法３」という。）は、目標露光出力値の４００％の光出力値で目標露光時間に対してＤｕｔｙ比２５％で感光体を露光させる。ここで、画像部の幅を１とすると、露光させる区間の幅は２／８画素である。
【０１０７】
図１４は、本実施の形態における露光方法のさらに別の例を示す模式図である。同図に示すように、本実施の形態における集中露光による露光方法（以下「露光方法４」という。）は、目標露光出力値の８００％の光出力値で目標露光時間に対してＤｕｔｙ比１２．５％で感光体を露光させる。ここで、画像部の幅を１とすると、露光させる区間の幅は１／８画素である。
【０１０８】
以上説明した露光方法２〜４では、露光方法１と比較してパルス幅が狭い。つまり、露光方法２〜４では、露光方法１と同じ光量で露光させると形成される潜像が小さくなるため、潜像形成時の積分光量が同等となるようにパルス幅に応じて光量を制御している。
【０１０９】
つまり、集中露光による露光方法２〜４では、標準露光による露光方法１と比較して、短いパルス幅で強い光量により露光が行われる。
【０１１０】
なお、以上の説明では、露光方法２〜４は、いずれも積分光量が一定となるように光出力値を設定しているが、本発明に係る画像形成方法における光出力値は、これに限定されるものではない。
【０１１１】
本実施の形態において、露光に用いるビームスポット径が主走査方向に７０μｍ×副走査方向に９０μｍである場合に、後述する評価方法により、上述のように１画素より狭いパルス幅で露光を行ったときの潜像形成能力を評価する。このようにすることで、本実施の形態において、露光に用いるビームスポット径を変えずに潜像解像力を向上することができる露光方法を検討する。
【０１１２】
図１５は、露光方法の相違による空間周波数特性を示すグラフである。同図に示すように、露光方法２〜４は、露光方式１と比較して高周波数帯域まで潜像ＭＴＦ（Modulation Transfer Function）が高い値を示している。
【０１１３】
図１５によれば、露光方法２〜４は、露光方法１と比較してより小径の潜像まで安定して形成することができることを示している。特に、露光方法２〜４のうち、パルス幅の最も短い露光方式４は、小径の潜像を安定して形成することに適していることを示している。
【０１１４】
また、図１５によれば、露光方法２〜４は、露光方式１と比較して短いパルス幅かつ強い光量での露光を行うため、潜像解像力が向上することを示している。つまり、本発明に係る画像形成方法で用いる露光方法２〜４によれば、従来の画像形成方法で用いる露光方法１と比較して、小径の潜像を安定して形成することができることを示している。
【０１１５】
図１６は、潜像円径とビームスポット径との関係を示すグラフである。同図は、潜像ドット密度を示す潜像ＭＴＦが８０％となる潜像円相当径と、ビームスポット径との関係とを示す。同図に示すように、潜像解像力とビームスポット径とはほぼ比例して推移することを示している。
【０１１６】
本発明に係る画像形成方法における集中露光による露光方法は、高周波領域、すなわち小径での潜像安定性を重要視する場合に、小径のビームスポット径で従来の露光方法により露光した場合に対する優位性がある。ここで、出力画像の相違による最適なビームスポット径は、出力画像として要求される最大空間周波数での潜像ＭＴＦによって決定される。
【０１１７】
さらに注目すべきは、潜像電界ベクトルの幅が、他の手段に比べて狭いことが特徴であり、潜像電界ベクトルを増加させた上に解像力が向上されていることを意味する。
【０１１８】
また、本発明に係る画像形成方法では、ＰＭ（Phase Modulation）変調やＰＷＭ（Pulse-Width Modulation）変調で光源を制御して露光した場合と異なり、積分光量が目標露光出力値で露光した場合と同等である。このため、本発明に係る画像形成方法では、トナーの付着量や全体の画像濃度が目標露光出力値で露光した場合と実質的に相違ない。
【０１１９】
つまり、本発明に係る画像形成方法によれば、黒地の画像濃度を維持したまま、ドット密度を落とさず反転画像の画質を向上させることができる。
【０１２０】
また、本発明に係る画像形成方法によれば、深い潜像電界を形成することができる。
【０１２１】
また、本発明に係る画像形成方法によれば、幅の狭い潜像を形成できるため、潜像解像力を高めることができる。
【０１２２】
また、本発明に係る画像形成方法によれば、積分光量を一定にすることにより、標準露光と同じ画像濃度にすることができる。
【０１２３】
また、本発明に係る画像形成方法において、画像部における消灯区間（露光させない区間）の長さは１０μｍ程度である。つまり、画像部における消灯区間は、ビームスポット径に比べて十分小さいため、画像部に対する電荷の広がりを考慮すれば、画像部全体にトナーが付着することができる。
【０１２４】
よって、本発明に係る画像形成方法によれば、高品質なベタ画像も形成することができる。
【０１２５】
また、本発明に係る画像形成方法によれば、露光時間を１画素以下に設定することができる。つまり、本発明に係る画像形成方法によれば、従来の露光方法における画像によって露光時間が異なることにより光出力が変化する、いわゆるドループの問題を解消することができる。
【０１２６】
●画像形成方法（２）●
次に、本発明に係る画像形成方法の別の実施の形態における、別の露光方法について説明する。
【０１２７】
従来の露光方法では、画像パターンは画像を形成する画素（以下「画像画素」という。）または画像を形成しない画素（以下「非画像画素」という。）しか存在しない。
【０１２８】
一方、先に説明した本発明に係る画像形成方法における露光方法によれば、画像部には画像形成のために露光される画像画素と、露光する必要のない画素（以下「非露光画素」という。）と、が含まれる。
【０１２９】
そこで、以下の説明において、非露光画素を、プロセス調整画素として用いる露光方法を説明する。
【０１３０】
ここで、プロセス調整画素とは、画像パターンとは直接関係ない画素であり、画像情報を持っていない画素のことをいう。プロセス調整画素は、画像形成プロセスの変動や、感光体などの画像形成に用いる要素の疲労・劣化時に画像形成プロセスを調整するためのものである。
【０１３１】
そのため、本実施の形態において、初期（デフォルト）条件において、任意の画像パターンのプロセス調整画素に対して出力しないように設定してもよい。また、本実施の形態において、初期条件から特定の画像パターンに対してのみプロセス調整画素に出力するように設定してもよい。
【０１３２】
なお、プロセス調整画素は、単に電気的な信号処理のための画素ではなく、実際の画像パターンと同様に感光体の有効領域内に露光される画素である。
【０１３３】
一般的に、ライン画像とベタ画像では、トナー付着量高さ、すなわちパイルハイトが一致しない。この理由は、一般的にライン画像の方がベタ画像より潜像電界が深く形成されるためである。
【０１３４】
しかしながら、形成された画像の出来上がりの美しさを求めるユーザーニーズやトナー消費量の低減の要求から、ライン画像とベタ画像のパイルハイトを同等の高さにすることが求められている。
【０１３５】
図１７は、参考例におけるライン画像とベタ画像それぞれの光出力波形とトナー付着量高さを示す模式図である。同図に示すように、ライン画像とベタ画像とで同じ光出力値にして露光すると、潜像電界強度の大きいライン画像の方がベタ画像よりもパイルハイトが数十％程高くなる。ここで、ライン画像のパイルハイトは、ベタ画像のパイルハイトに対して５０％以上高くなる場合もある。
【０１３６】
ここで、現像工程の条件を工夫することで、ライン画像のトナー付着量を低減する方法が知られている。
【０１３７】
しかしながら、この方法ではライン画像とベタ画像それぞれについて潜像に対する再現の忠実さを意図的に崩すことになるため、現像工程においてライン画像とベタ画像のパイルハイトを合わせることは容易ではない。
【０１３８】
そこで、本実施の形態では、プロセス調整画素を利用して、ライン画像のトナー付着量を減らすのではなく、ベタ画像のトナー付着量を増やす方法を用いている。
【０１３９】
図１８は、本実施の形態におけるプロセス調整画素を含む画像部と光出力波形とを示す模式図である。同図において、プロセス調整画素を含む画像部とこの画像部の光出力波形とを示す。ここで、画像部には、画像画素ＩＰとプロセス調整画素ＰＰとが交互に配置されている。また、ドット密度は２４００ｄｐｉである。
【０１４０】
また、図１８では、ライン画像のパイルハイトがベタ画像より２５％高くなる場合に、ベタ画像にプロセス調整画素ＰＰを含める例を示している。
【０１４１】
本実施の形態の露光方法において、ライン画像が所望の付着量になるように光出力値を設定し、ベタ画像のパイルハイトがライン画像のパイルハイトと同等となるように、プロセス調整画素ＰＰの光出力値（第２光出力値）を設定する。
【０１４２】
ここで、画像画素ＩＰの光出力値は目標露光出力値の２００％であり、プロセス調整画素ＰＰの光出力値は目標露光出力値の５０％とする。
【０１４３】
本実施の形態の露光方法により露光した場合に、ドット密度が２４００ｄｐｉであれば、画素サイズは１０．６μｍである。この画素サイズは、３０〜８０μｍ程度の露光光学系のビームスポット径に比べて小さい。このため、プロセス調整画素ＰＰに光出力がされず非露光画素となった場合であっても、画像画素ＩＰと非露光画素とは、静電潜像形成段階で一体化されてベタ画像を形成する。
【０１４４】
本実施の形態の露光方法によりプロセス調整画素ＰＰを含めてベタ画像を露光する場合には、画像部への光出力値が５０％加算されるため、画像画素ＩＰの光出力値と合算して目標露光出力値の２５０％となる。また、本実施の形態の露光方法によりプロセス調整画素ＰＰを露光する場合には、画像部に対する積分光量が２５％増加する。
【０１４５】
ここで、トナー付着量は積分光量にほぼ比例するため、本実施の形態の露光方法によれば、ベタ画像のパイルハイトを２５％増加させることができる。このため、本実施の形態の露光方法によれば、ライン画像のパイルハイトと制御することができる。
【０１４６】
つまり、画像部の露光画素の間にプロセス調整画素を含めることで、本実施の形態の露光方法によれば、画像濃度やパイルハイトを制御することができる。
【０１４７】
図１９は、本実施の形態におけるライン画像及びベタ画像を含む画像部と光出力波形との例を示す模式図である。同図に示すように、本実施の形態の露光方法により、ライン画像はプロセス調整画素を含まずに集中露光を行い、ベタ画像はプロセス調整画素ＰＰを含めて集中露光を行っている。
【０１４８】
図１９において、１画素あたりのドット密度が２４００ｄｐｉ(画素サイズは１０．６μｍ)の1ビットの画像部を示している。
【０１４９】
ここで、ベタ画像は、画像画素ＩＰを目標露光出力値の２００％の光出力値で集中露光させ、プロセス調整画素ＰＰを目標露光出力値の５０％の光出力値で露光させることで、パイルハイトを２５％（＝５０／２００）増加させている。また、プロセス調整画素ＰＰへの光出力は、画像部の複数の画像画素ＩＰそれぞれへの光出力の間に出力させている。
【０１５０】
なお、ベタ画像全体の光出力値を増加させたとしても、画像品質に影響することはなく、トナー付着量のみが増加する。
【０１５１】
以上説明したように、本実施の形態によれば、プロセス調整画素ＰＰを用いることでライン画像のパイルハイトとベタ画像のパイルハイトとを制御することができる。
【０１５２】
また、本実施の形態は、画像形成装置の実際の使用環境下でライン画像のパイルハイトとベタ画像のパイルハイトとの比率が変化した場合にも、プロセス調整画素ＰＰを用いてパイルハイトの比率を調整することができる。
【０１５３】
なお、本実施の形態では、画像部への光出力値を３つ以上の値で変化させることにより、コストが上昇するものの高画質の画像形成を実現することができる。
【０１５４】
図２０は、本実施の形態におけるライン画像及びベタ画像を含む画像部と光出力波形との別の例を示す模式図である。同図に示すように、本実施の形態におけるプロセス調整画素の光出力値は、画像画素の光出力値と同値であってもよい。
【０１５５】
つまり、図１９に示したプロセス調整画素ＰＰの光出力は、画像部の複数の画像画素ＩＰそれぞれへの光出力の間に目標露光出力値の５０％の光出力値で出力させていた。
【０１５６】
これに対して、図２０に示すプロセス調整画素ＰＰの光出力は、画像部の複数の画像画素ＩＰのうち一部への光出力の間に目標露光出力値の２００％の光出力値（画像画素ＩＰへの光出力値と同値）で出力させている。
【０１５７】
図１９に示したプロセス調整画素ＰＰへの光出力値の積分光量と、図２０に示すプロセス調整画素ＰＰへの光出力値の積分光量とは、同値になる。つまり、図２０に示すプロセス調整画素ＰＰへの光出力によっても、ライン画像のパイルハイトとベタ画像のパイルハイトとを制御することができる。
【０１５８】
なお、図２０に示すプロセス調整画素ＰＰへの光出力の場合には、空間周波数の低下が生じているものの、低下量が８０μｍ程度であるため、ベタ画像の濃度ムラは生じない。
【０１５９】
また、以上の説明では、主走査方向のみに光出力値を設定しているが、副走査方向も同様に光出力値を設定することができる。このため、主走査方向に４画素で副走査方向に４画素を用いれば、１つの光出力値であっても、１６階調の画像を形成することができる。
【０１６０】
以上説明したように、本実施の形態の露光方法によれば、プロセス調整画素ＰＰを用いることで、パイルハイトを制御することができる。
【０１６１】
なお、プロセス調整画素ＰＰへの光出力値や積分光量は、形成される画質などを考慮して変化させてもよく、例えばプロセス調整画素ＰＰへの光出力がされていない場合があってもよい。
【０１６２】
図２１は、画像部におけるプロセス調整画素と画像画素との比率を示す模式図である。同図において、主走査方向と副走査方向との２次元配列による画像画素とプロセス調整画素との配置例を示す。ここで、画像／非画像を表す画像画素を黒色で示し、プロセス調整画素を白色で示す。
【０１６３】
なお、プロセス調整画素とは、上述の通り画像情報を含んでいない画素であり、図２１において便宜的に白色で表示している。
【０１６４】
図２１（ａ）は、参考例の標準露光により露光された画像の例であり、画像部は画像画素のみで構成され、プロセス調整画素を含んでいない。
【０１６５】
また、図２１（ｂ）は、本実施の形態の集中露光により露光された画像の別の例であり、画像部は７５％の画像画素と２５％のプロセス調整画素により構成される。
【０１６６】
また、図２１（ｃ）は、本実施の形態の集中露光により露光された画像のさらに別の例であり、画像部は５０％の画像画素と５０％のプロセス調整画素により構成される。
【０１６７】
また、図２１（ｄ）は、本実施の形態の集中露光により露光された画像のさらに別の例であり、画像部は２５％の画像画素と７５％のプロセス調整画素により構成される。
【０１６８】
ここで、図２１（ｂ）のように、画像部全体に対するプロセス調整画素の比率が２５％の場合には、画像画素への光出力値を目標露光出力値の１３３％に設定すればよい。
【０１６９】
なお、図２１（ｄ）のように、画像部全体に対するプロセス調整画素の比率が７５％と高い場合には、画像画素への光出力値を目標露光出力値の４００％と高く設定する必要がある。
【０１７０】
ここで、プロセス調整画素により調整する要素がパイルハイト調整など１つの要素である場合には、画像部全体に対するプロセス調整画素の比率は２５％で十分である。
【０１７１】
一方で、画像部全体に対するプロセス調整画素の比率が高い場合には、パイルハイトの他にもプロセス調整画素を用いてプロセス条件に関わる様々な調整を行うことができる。
【０１７２】
よって、画像部全体に対するプロセス調整画素の比率は、必要に応じて使い分けることが望ましい。
【０１７３】
図２２は、参考例における画素イメージを示す模式図である。同図に示すように、参考例の露光方法により露光された画像は、画像部が画像画素ＩＰと非画像画素ＮＰとで構成され、プロセス調整画素を含んでいない。
【０１７４】
図２３は、本実施の形態における画素イメージを示す模式図である。同図に示すように、本実施の形態の集中露光により露光された画像は、画像部が画像画素ＩＰと非画像画素ＮＰとプロセス調整画素ＰＰとで構成される。ここで、同図に示す画像の画像部は、２５％の画像画素ＩＰと７５％のプロセス調整画素ＰＰにより構成される。
【０１７５】
図２３に示す本実施の形態により露光された画像では、プロセス調整画素ＰＰ１とプロセス調整画素ＰＰ２とプロセス調整画素ＰＰ３とを用いて、３つの画像形成プロセスにおける要素を独立して調整することができる。ここで、パイルハイトの調整に用いるのは、プロセス調整画素ＰＰ３である。
【０１７６】
図２４は、参考例と本実施の形態との露光方法により形成される潜像径を示す模式図である。同図において、標準露光で露光した参考例の露光方法と、集中露光で露光した本実施の形態の露光方法との、ドット密度が１２００ｄｐｉの２ドットの潜像電荷分布をシミュレーションした結果を示す。ここで、集中露光では、画像画素への光出力値を目標露光出力値の４００％で露光した。
【０１７７】
図２４に示す潜像電荷分布によれば、ビームスポット径７０ｘ９０μｍの集中露光の潜像径とビームスポット径５５ｘ５５μｍの標準露光の潜像径が同等であることがわかる。つまり、本実施の形態によれば、集中露光を用いることで、標準露光のビームスポット径を小径化することと同等の効果を得ることができる。
【０１７８】
以上説明したように、本実施の形態の露光方法によれば、画像部の一部の画素を画像形成のための画像画素として用いて画像パターンを形成し、画像画素を集中露光する。これにより、本実施の形態の露光方法によれば、画像濃度を維持しつつ解像力を上げることができる。
【０１７９】
また、本実施の形態によれば、画像部内で画像画素として用いられなかった画素をプロセス調整画素として用いることで、パイルハイト等の画像形成プロセスの調整や制御を行うことができる。
【０１８０】
●画像形成方法（３）●
次に、本発明に係る画像形成方法の別の実施の形態として、微細文字再現性を向上させる処理を説明する。
【０１８１】
ドット密度が１２００ｄｐｉの文字画像(２ｐ，３ｐ，反転)は、ルビや間取り図等で利用され、画像の可読性が求められる。このような微細文字の画像が劣化する要因は、現像プロセス以降ではなく、潜像段階にあることが明らかになった。
【０１８２】
また、上述の通り、本発明に係る画像形成方法では、ＰＭ変調+ＰＷＭ変調を用いて光出力波形を制御し、短いパルス幅、かつ目標露光出力値より強い光出力値での露光（集中露光）を行う。このようにすることで、本発明に係る画像形成方法によれば、ビームスポット径を変えることなく潜像解像力を向上することができる。
【０１８３】
そこで、本実施の形態では、本発明の画像形成方法における集中露光の技術を利用して、潜像の改良により微小文字の反転画像の画質を向上させる処理について説明する。
【０１８４】
ここで、本実施形態では、白ドット毎に、白ドットに隣接する黒ドットの数に着目して、処理を行った。
【０１８５】
なお、白ドットに隣接する黒ドットとは、＋ａ側、−ａ側、＋ｂ側、及び−ｂ側のいずれかに関して、該白ドットに接している黒ドットをいう。
【０１８６】
図２５は、白ドットに隣接する黒ドットを含む画像の例を示す模式図である。
【０１８７】
本実施の形態において、例えば、図２５に示すように白ドットに隣接する黒ドットの数が４の場合には、白ドットに隣接する黒ドットにフラグＡを立てる。
【０１８８】
図２６は、白ドットに隣接する黒ドットを含む画像の別の例を示す模式図である。
【０１８９】
本実施の形態において、例えば、図２６に示すように白ドットに隣接する黒ドットの数が３の場合には、白ドットに隣接する黒ドットにフラグＢを立てる。
【０１９０】
図２７は、白ドットに隣接する黒ドットを含む画像のさらに別の例を示す模式図である。
【０１９１】
本実施の形態において、例えば、図２７に示すように、白ドットに隣接する黒ドットの数が２の場合、白ドットに隣接する黒ドットにフラグＣを立てる。
【０１９２】
なお、図２７において、端部の白ドットについては、隣接する黒ドットの数が確定しないので、ここでは無視する。
【０１９３】
図２８は、白ドットに隣接する黒ドットを含む画像のさらに別の例を示す模式図である。
【０１９４】
本実施の形態において、例えば、図２８に示すように、白ドットに隣接する黒ドットの数が１の場合、白ドットに隣接する黒ドットにフラグＤを立てる。
【０１９５】
図２９は、白ドットに隣接する黒ドットを含む画像のさらに別の例を示す模式図である。
【０１９６】
また、本実施の形態において、図２９に示すように、１つの黒ドットが２つの白ドットに隣接する場合、一方の白ドットに着目すると黒ドットのフラグはＤであり、他方の白ドットに着目すると黒ドットのフラグはＡである。
【０１９７】
図２９の＊のドットに示すように、互いに異なる複数のフラグが考えられる場合は、隣接する黒ドットの数が多い方の白ドットを優先させ、隣接する黒ドットのフラグをＡとする。
【０１９８】
図３０は、白ドットに隣接する黒ドットを含む画像のさらに別の例を示す模式図である。
【０１９９】
図３０に示すように、１つの黒ドットが３つの白ドットに隣接する場合がある。この場合には、隣接する黒ドットのフラグとしてＣとＤが考えられるが、隣接する黒ドットの数が多い方の白ドットを優先させ、隣接する黒ドットのフラグをＣとする。
【０２００】
以上説明したように、本実施の形態における微細文字再現性向上処理では、白ドットに隣接する黒ドットに着目し、黒ドットに隣接する白ドットに隣接する黒ドットの数をカウントし、その最大値（以下「ＢＭ値」という。）を算出する。
【０２０１】
図３１は、反転画像の画像データの例を示す模式図である。同図において、反転画像データの例として、「画」の文字の反転画像を示す。
【０２０２】
図３２は、反転画像の画像データの例についての演算処理後の結果を示す模式図である。また、図３３は、図３２に示す演算処理後の結果の部分拡大図である。
【０２０３】
図３２，３３は、図３１に示した反転画像の画像データについて、上述の微細文字再現性向上処理を行い、白ドットに隣接する黒ドットのフラグを付したものである。
【０２０４】
ここで、図３１に示した反転画像の画像データについて、ＢＭ値が１となる画素はＤのフラグを、ＢＭ値が２となる画素はＣのフラグを、ＢＭ値が３となる画素はＢのフラグを、それぞれ付した。
【０２０５】
なお、図３１に示した反転画像の画像データについて、白ドットに隣接する黒ドットの数が４の画素がないため、Ａのフラグを付すＢＭ値が４となる画素は含まれていない。
【０２０６】
つまり、本実施の形態によれば、白ドットに隣接する黒ドットの数に基づいて黒ドットにフラグを立てることで、エッジ処理などの文字認識などを用いることなく、微細文字の再現性を向上させることができる。
【０２０７】
図３４は、２ドット反転画像の例を示す模式図である。同図に示す２ドット反転画像は、潜像形成条件が、帯電電位が−５００Ｖ、ＯＰＣ（Organic Photoconductor）がアゾ系で膜厚３０μｍ、レーザ波長が６５５ｎｍ、ドット密度が１２００ｄｐｉである。
【０２０８】
また、図３４において、黒部で示す２ドット反転出力部の光量が１００％、Ｄｕｔｙ比が１００％であり、白部は非露光である。
【０２０９】
図３５は、２ドット反転画像における光出力設定パターン画素を示す模式図である。同図に示す２ドット反転画像では、白ドットに隣接するハッチングで示す８画素が、光出力パターンを設定する画素となる。
【０２１０】
ここで、上述のＢＭ値に基づくフラグの立て方によれば、ハッチングを付した画素のＢＭ値は２であり、フラグはＣとなるため、これらの８つの画素にフラグに基づいて光出力値を設定する。
【０２１１】
図３６は、２ドット通常画像と２ドット反転画像との試料垂直方向の潜像電界ベクトルを示す模式図である。同図において、２ドット通常画像と２ドット反転画像とを、標準露光により画像パターン信号にしたがって光出力した場合の試料垂直方向への潜像電界ベクトルである。
【０２１２】
図３６に示すように、２ドット反転画像の試料垂直方向への潜像電界ベクトルは、２ドット通常画像に比べて著しく小さい。つまり、２ドット反転画像の試料垂直方向の潜像電界ベクトルは、２ドット通常画像の試料垂直方向の潜像電界ベクトルを反転したようなものとはならない。
【０２１３】
このことは、標準露光により２ドット反転画像を画像パターン信号にしたがって光出力した場合には、所望の出力画像を得ることはできないことを示している。
【０２１４】
そこで、本実施の形態における微細文字再現性向上処理では、ＢＭ値の大きさにしたがって大きな潜像電界ベクトルを形成させるように光出力パターンを設定するのが望ましい。
【０２１５】
つまり、本実施の形態における微細文字再現性向上処理では、標準露光による画像パターン信号にしたがった場合の電界ベクトルをＥ０とする。
【０２１６】
また、本実施の形態における微細文字再現性向上処理では、ＢＭ値が１である場合の電界ベクトルをＥＤ、ＢＭ値が２である場合の電界ベクトルをＥＣ、ＢＭ値が３である場合の電界ベクトルをＥＢ、ＢＭ値が４である場合の電界ベクトルをＥＡとする。
【０２１７】
そして、本実施の形態における微細文字再現性向上処理では、以下の式（１）の関係となるように、試料垂直方向の潜像電界ベクトルを形成するのが望ましい。
【０２１８】
ＥＡ≧ＥＢ≧ＥＣ≧ＥＤ≧Ｅ０            ・・・・・・（１）
【０２１９】
なお、式（１）において、潜像電界ベクトルが大きい方が、トナーが付着しにくい方向を指す。
【０２２０】
図３７は、ＰＷＭ変調による光出力値の相違による試料垂直方向の潜像電界ベクトルの相違を示す模式図である。
【０２２１】
図３７において、白ドットに隣接する黒ドットの露光条件のうち、Ｄｕｔｙ比のみを、標準露光による画像パターン信号にしたがった場合の電界ベクトルに対して７５％、５０％、２５％と変化させて２ドット反転画像の静電潜像を形成する。そして、同図において、このように２ドット反転画像の静電潜像を形成したときの、ｃ軸電界強度と静電潜像の中心からの距離との関係を示す。
【０２２２】
なお、Ｄｕｔｙ比が１００％よりも小さい露光条件では、黒ドットへの露光は、白ドットから離れたタイミングで行われるように設定されている。
【０２２３】
静電潜像の中心でのｃ軸電界強度は、標準露光のとき２．８８×１０６Ｖ／ｍである。また、静電潜像の中心でのｃ軸電界強度は、集中露光のときＤｕｔｙ比が７５％のとき４．７３×１０６Ｖ／ｍ、Ｄｕｔｙ比が５０％のとき５．４７×１０６Ｖ／ｍ、Ｄｕｔｙ比が２５％のとき５．６５×１０６Ｖ／ｍであった。
【０２２４】
ここで、露光条件を変えたのは白ドットに隣接する黒ドットのみである。つまり、図３７によれば、白ドットに対しては露光条件を全く変更していないにも関わらず、白ドットのｃ軸電界強度は変化していることがわかる。そして、Ｄｕｔｙ比が小さくなるにつれて、白ドットのｃ軸電界強度は大きくなるため、トナーが付着しにくくなっている。
【０２２５】
以上のように、本実施の形態における微細文字再現性向上処理では、白ドットに隣接する黒ドットに付したフラグに基づいてＤｕｔｙ比を変化させることにより、白ドットが明確に表現されている反転画像を出力することができる。
【０２２６】
なお、本実施の形態における微細文字再現性向上処理では、フラグがＡの黒ドットではＤｕｔｙ比を０％（非点灯）としてもよい。この場合に、フラグがＢの黒ドットではＤｕｔｙ比を２５％とし、フラグがＣの黒ドットではＤｕｔｙ比を５０％とし、フラグがＤの黒ドットではＤｕｔｙ比を７５％とする。この場合であっても、ＥＡ≧ＥＢ≧ＥＣ≧ＥＤの関係があるため、白ドットが明確に表現されている反転画像を出力することができる。
【０２２７】
なお、Ｄｕｔｙ比の設定値は固定値でも良いが、Ｄｕｔｙ比の最適な設定値は装置毎に異なるため、予め実験等により、実機にあわせた適切な値を求めるのが好ましい。
【０２２８】
図３８は、ＰＷ＋ＰＷＭ変調による光出力値の相違による試料垂直方向の潜像電界ベクトルの相違を示す模式図である。また、図３９は、ＰＷ＋ＰＷＭ変調による光出力値の相違による光出力分散量の相違を示す模式図である。
【０２２９】
図３８，３９では、白ドットに隣接する黒ドットの露光条件のうち、点灯時間を短くして、積分光量を一定とし、光出力を変化させて２ドット反転画像の静電潜像を形成したときの、ｃ軸電界強度と静電潜像の中心からの距離との関係を示す。
【０２３０】
ここで、図３８，３９において、最大の光出力を、標準露光に対して、Ｐ４００では４００％、Ｐ２００では２００％、Ｐ１３３では１３３％として、通常の黒ベタ画像で用いる光出力よりも大きい光出力で露光（集中露光）している。
【０２３１】
本実施の形態における集中露光を行うことにより、短い点灯時間及び強い光出力で、すなわち、時間的に集中して露光されることとなる。このため、本実施の形態によれば、白抜け画像部の潜像電界を立たせる（大きく）することができ、潜像解像力が良く、かつ、黒画素の濃度を維持することができる。
【０２３２】
また、集中露光を行う場合には、積分光量が同じため、実質的に全体の画像濃度は変わらないという大きな特徴がある。
【０２３３】
また、集中露光を行う場合には、ＢＭ値に基づいてＤｕｔｙ比を変える方法や変調電流を変える方法に比べて、ｃ軸電界強度の幅が狭いため、ｃ軸電界強度を増加させた上に解像力が維持されている。
【０２３４】
さらに、集中露光を行う場合には、画像劣化がおきにくく、現像γが保存され、ハーフトーン画像にも対応できる可能性が高いなど、格別の効果が期待できる。すなわち、本発明に係る画像形成方法の微細文字再現性向上処理では、ＰＭ変調とＰＷＭ変調を組み合わせて露光条件を調整するのがより効果的である。
【０２３５】
●光源駆動部
次に、本発明に係る画像形成方法を実行する本発明に係る画像形成装置の光源駆動部について説明する。
【０２３６】
図４０は、画像形成装置の光源駆動部を示す回路図である。同図に示すように、光源駆動部４１０は、電流源２０１〜２０４とスイッチＳＷ１〜ＳＷ４とメモリ２０５を有する。また、光源駆動部４１０は、画像処理回路４０７と接続している。
【０２３７】
本発明に係る画像形成方法を実行する本発明に係る画像形成装置では、画像部における主走査方向の位置に対応して（画像部の露光開始からの時間に対応して）光出力値を変化させながら露光を行う。図４０に示す構成により、光源駆動部４１０は、パルス幅変調と光量変調（ＰＷＭ＋ＰＷ変調）とを同時に変調して光源駆動電流を生成することができる。
【０２３８】
一般的に、電流波形は、バイアス電流（Ｉｂｉ）と基本パターン電流（Ｉｏｐ）とオーバーシュート電流（Ｉｏｖ１、Ｉｏｖ２）とを加算することで生成される。
【０２３９】
電流源２０１は、オーバーシュート電流Ｉｏｖ１を生成する。また、電流源２０２は、オーバーシュート電流Ｉｏｖ２を生成する。また、電流源２０３は、基本パターン電流Ｉｏｐを生成する。さらに、電流２０４は、バイアス電流Ｉｂｉを生成する。
【０２４０】
ここで、光源駆動部４１０が生成する電流値は、画像処理回路４０７からの電流値制御信号により、電流源２０１〜２０４が制御されて決定される。
【０２４１】
スイッチＳＷ１〜ＳＷ４は、電流源２０１〜２０４に対応して設けられる。スイッチＳＷ１〜ＳＷ４は、画像処理回路４０７からの光源変調信号により制御される。スイッチＳＷ１〜ＳＷ４は、電流源２０１〜２０４の流れを制御して、光源駆動部４１０が生成するパルスのパターンを生成する。
【０２４２】
メモリ２０５は、記憶部に相当し、光源駆動電流生成時に必要な情報が格納される。画像処理回路４０７は、メモリ２０５の情報を参照する。
【０２４３】
光源駆動部４１０によれば、光源変調データから得られた光源変調信号を電流に変換することができるため、本発明に係る画像形成装置では、光出力と点灯時間を同時に制御可能なＰＭ＋ＰＷＭ変調を生成することができる。
【０２４４】
図４１は、光源駆動制御部を示すブロック図である。同図に示すように、光源駆動制御部１０１９は、基準クロック生成回路４２２と、画素クロック生成回路４２５とを備える。また、光源駆動制御部１０１９は、画像処理回路４０７と、光源選択回路４１４と、書込みタイミング信号生成回路４１５と、同期タイミング信号発生回路４１７とを備える。
【０２４５】
なお、図４１における矢印は、代表的な信号や情報の流れを示すものであり、各ブロックの接続関係の全てを表すものではない。
【０２４６】
基準クロック生成回路４２２は、光源駆動制御部１０１９全体の基準となる高周波クロック信号を生成する。
【０２４７】
画素クロック生成回路４２５は、主にＰＬＬ（Phase
Locked Loop）回路からなる。画素クロック生成回路４２５は、同期信号ｓ１９と基準クロック生成回路４２２からの高周波クロック信号とに基づいて、画素クロック信号を生成する。
【０２４８】
ここで、画素クロック信号は、周波数が高周波クロック信号と同一であり、位相が同期信号ｓ１９と一致している。
【０２４９】
したがって、画素クロック生成回路４２５は、画素クロック信号に画像データを同期させることで、走査ごとの書込み位置を制御することができる。
【０２５０】
ここで、生成された画素クロック信号は、駆動情報の１つとして光源駆動部４１０に供給されるとともに、画像処理回路４０７にも供給される。画像処理回路４０７に供給された画素クロック信号は、書込みデータｓ１６のクロック信号として使われる。
【０２５１】
光源選択回路４１４は、光源が複数の場合に用いる回路であり、選択された発光部を指定する信号を出力する。この光源選択回路４１４の出力信号ｓ１４は、駆動情報の１つとして光源駆動部４１０に供給される。
【０２５２】
図４２は、画像形成装置の各部の動作時期を示すタイミングチャートである。同図において、ｓ１９は同期検知センサ２６からの出力信号（同期信号）を示す。また、ｓ１５は書込みタイミング信号生成回路４１５の出力信号（ＬＧＡＴＥ信号）を示す。また、ｓ１４は光源選択回路４１４の出力信号を示す。さらに、ｓ１６は画像処理回路４０７の出力である書込みデータを示す。
【０２５３】
画像処理回路４０７は、画像処理ユニット（ＩＰＵ)などからの画像情報に基づいて、発光部毎の書込みデータｓ１６を作成する。書込みデータｓ１６は、駆動情報の１つとして、画素クロック信号のタイミングにより光源駆動部４１０に供給される。
【０２５４】
●静電潜像計測装置の構成
次に、静電潜像計測装置の構成について説明する。
【０２５５】
図４３は、静電潜像計測装置を示す中央断面図である。
【０２５６】
静電潜像計測装置３００は、荷電粒子照射系４００と、光走査装置１０１０と、試料台４０１と、検出器４０２と、ＬＥＤ４０３と、不図示の制御系と排出系と駆動用電源などを備えている。
【０２５７】
荷電粒子照射系４００は、真空チャンバ３４０内に配置されている。ここで、荷電粒子照射系４００は、電子銃３１１と、引き出し電極３１２と、加速電極３１３と、コンデンサレンズ３１４と、ビームブランカ３１５と、仕切り板３１６とを有している。また、荷電粒子照射系４００は、可動絞り３１７と、スティグメータ３１８と、走査レンズ３１９と、対物レンズ３２０とを有している。
【０２５８】
なお、以下の説明において、各レンズの光軸方向をｃ軸方向とし、ｃ軸方向に直交する面内における互いに直交する２つの方向をａ軸方向及びｂ軸方向として説明する。
【０２５９】
電子銃３１１は、荷電粒子ビームとしての電子ビームを発生させる。
【０２６０】
引き出し電極３１２は、電子銃３１１の−ｃ側に配置され、電子銃３１１で発生された電子ビームを制御する。
【０２６１】
加速電極３１３は、引き出し電極３１２の−ｃ側に配置され、電子ビームのエネルギーを制御する。
【０２６２】
コンデンサレンズ３１４は、加速電極３１３の−ｃ側に配置され、電子ビームを集束させる。
【０２６３】
ビームブランカ３１５は、コンデンサレンズ３１４の−ｃ側に配置され、電子ビームの照射をオン（ＯＮ）／オフ（ＯＦＦ）させる。
【０２６４】
仕切り板３１６は、ビームブランカ３１５の−ｃ側に配置され、中央に開口を有している。
【０２６５】
可動絞り３１７は、仕切り板３１６の−ｃ側に配置され、仕切り板３１６の開口を通過した電子ビームのビーム径を調整する。
【０２６６】
スティグメータ３１８は、可動絞り３１７の−ｃ側に配置され、非点収差を補正する。
【０２６７】
走査レンズ３１９は、スティグメータ３１８の−ｃ側に配置され、スティグメータ３１８を介した電子ビームをａｂ面内で偏向する。
【０２６８】
対物レンズ３２０は、走査レンズ３１９の−ｃ側に配置され、走査レンズ３１９を介した電子ビームを収束させる。対物レンズ３２０を介した電子ビームは、ビーム射出開口部３２１を通過して試料３２３の表面に照射される。
【０２６９】
各レンズ等には、不図示の駆動用電源が接続されている。
【０２７０】
なお、荷電粒子とは、電界や磁界の影響を受ける粒子をいう。ここで、荷電粒子を照射するビームは、電子ビームに代えて、例えばイオンビームを用いても良い。この場合は、電子銃に代えて、液体金属イオン銃などが用いられる。
【０２７１】
試料３２３は、感光体であり、導電性支持体、電荷発生層（ＣＧＬ：Charge
Generation Layer）、及び電荷輸送層（ＣＴＬ：Charge Transport Layer）を有している。
【０２７２】
電荷発生層は、電荷発生材料（ＣＧＭ：Charge
Generation Material）を含み、導電性支持体の＋ｃ側の面上に形成されている。電荷輸送層は、電荷発生層の＋ｃ側の面上に形成されている。
【０２７３】
試料３２３は、表面（＋ｃ側の面）に電荷が帯電している状態で露光されると、電荷発生層の電荷発生材料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それぞれ発生する。このキャリアは、電界によって、一方は電荷輸送層に、他方は導電性支持体に注入される。
【０２７４】
電荷輸送層に注入されたキャリアは、電界によって電荷輸送層の表面にまで移動し、表面の電荷と結合して消滅する。これにより、試料３２３の表面（＋ｃ側の面）には、電荷分布、すなわち、静電潜像が形成される。
【０２７５】
光走査装置１０１０は、光源、カップリングレンズ、開口板、シリンドリカルレンズ、ポリゴンミラー、走査光学系などを有している。また、光走査装置１０１０は、ポリゴンミラーの回転軸に平行な方向に関して光を走査させるための走査機構（不図示）も有している。
【０２７６】
光走査装置１０１０から出射された光は、反射ミラー３７２及び窓ガラス３６８を介して試料３２３の表面を照射する。
【０２７７】
試料３２３の表面における光走査装置１０１０から射出される光の照射位置は、ポリゴンミラーでの偏向及び走査機構での偏向によって、ｃ軸方向に直交する平面上の互いに直交する２つの方向に沿って変化する。このとき、ポリゴンミラーでの偏向による照射位置の変化方向は主走査方向であり、走査機構での偏向による照射位置の変化方向は副走査方向である。ここでは、ａ軸方向が主走査方向、ｂ軸方向が副走査方向となるように設定されている。
【０２７８】
このように、静電潜像計測装置３００は、光走査装置１０１０から射出される光によって試料３２３の表面を２次元的に走査することができる。すなわち、静電潜像計測装置３００は、試料３２３の表面に２次元的な静電潜像を形成することが可能である。
【０２７９】
ところで、光走査装置１０１０は、ポリゴンミラーの駆動モータ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、真空チャンバ３４０の外に設けられている。これにより、測定結果に及ぼす外乱の影響を抑制することができる。
【０２８０】
検出器４０２は、試料３２３の近傍に配置され、試料３２３からの２次電子を検出する。
【０２８１】
ＬＥＤ４０３は、試料３２３の近傍に配置され、試料３２３を照明する光を射出する。ＬＥＤ４０３は、測定後に試料３２３の表面に残留している電荷を消去するのに用いられる。
【０２８２】
なお、走査光学系を保持する光学ハウジングは、走査光学系全体をカバーで覆い、真空チャンバ内部へ入射する外光（有害光）を遮光するようにしても良い。
【０２８３】
走査光学系において、走査レンズは、fθ特性を有しており、光偏光器が一定速度で回転しているときに、光ビームが像面に対して略等速に移動する構成となっている。また、走査光学系において、ビームスポット径も略一定に走査することができるように構成されている。
【０２８４】
静電潜像計測装置３００では、走査光学系が真空チャンバに対して離れて配置されるので、ポリゴンスキャナ等の光偏向器を駆動する際に発生する振動が直接真空チャンバ３４０に伝播されることによる影響は少ない。
【０２８５】
なお、走査光学系を保持する不図示の構造体にダンパなどの防振手段を設けることで、さらに高い防振効果を得ることができる。
【０２８６】
走査光学系を設けることにより、静電潜像計測装置３００では、感光体の母線方向に対して、ラインパターンを含めた任意の潜像パターンを形成することができる。
【０２８７】
なお、所定の位置に潜像パターンを形成するために、光偏向手段からの走査ビームを検知する同期検知センサ２６を有しても良い。
【０２８８】
また、試料の形状は、平面であっても曲面であっても良い。
【０２８９】
●静電潜像計測の方法
次に、静電潜像計測の方法について説明する。
【０２９０】
図４４は、加速電圧と帯電との関係を示す模式図である。まず、静電潜像計測にあたり、静電潜像計測装置３００では、感光体の試料３２３に電子ビームを照射させる。
【０２９１】
ここで、図４４に示すように、加速電極３１３に印加される電圧である加速電圧｜Ｖａｃｃ｜として、試料３２３での２次電子放出比が１となる電圧よりも高い電圧が設定される。このように加速電圧を設定することにより、試料３２３では、入射電子の量が放出電子の量よりも上回るため電子が試料３２３に蓄積され、チャージアップを起こす。この結果、静電潜像計測装置３００では、試料３２３の表面をマイナス電荷で一様に帯電させることができる。
【０２９２】
図４５は、加速電圧と帯電電位との関係を示すグラフである。同図に示すように、加速電圧と帯電電位との間には、一定の関係がある。このため、静電潜像計測装置３００では、加速電圧と照射時間を適切に設定することにより、試料３２３の表面に、画像形成装置１０００における感光体ドラム１０３０と同様な帯電電位を形成することができる。
【０２９３】
なお、照射電流の大きいほうが、短時間で目的の帯電電位に到達することができるため、ここでは照射電流を数ｎＡとしている。
【０２９４】
その後、静電潜像計測装置３００では、静電潜像が観察できるように、試料３２３における入射電子量を１／１００倍〜１／１０００倍にする。
【０２９５】
静電潜像計測装置３００では、光走査装置５００を制御して、試料３２３の表面を２次元的に光走査し、試料３２３に静電潜像を形成する。なお、光走査装置５００は、試料３２３の表面に所望のビーム径及びビームプロファイルの光スポットが形成されるように調整されている。
【０２９６】
ところで、静電潜像の形成に必要な露光エネルギーは、試料の感度特性によって決まるが、通常、２〜１０ｍＪ／ｍ２程度である。なお、感度が低い試料では、必要な露光エネルギーは１０ｍＪ／ｍ２以上になる場合がある。つまり、帯電電位や必要な露光エネルギーは、試料の感光特性やプロセス条件に合わせて設定される。ここで、静電潜像計測装置３００の露光条件は、画像形成装置１０００に合わせた露光条件と同様に設定されている。
【０２９７】
図４６は、試料面上の２次電子による電位分布を示す模式図である。同図において、荷電粒子を捕獲する検出器４０２と、試料３２３との間の空間における電位分布とを、等高線で説明図的に示す。
【０２９８】
ここで、試料３２３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、検出器４０２には正極性の電位が与えられている。そのため、実線で示される電位等高線群においては、試料３２３の表面から検出器４０２に近づくにしたがい電位が高くなる。
【０２９９】
したがって、図４６において、負極性に均一帯電している部分であるＱ１点やＱ２点で発生した２次電子ｅｌ１、ｅｌ２は、検出器４０２の正電位に引かれ、矢印Ｇ１や矢印Ｇ２で示されるように変位し、検出器４０２に捕獲される。
【０３００】
一方、図４６において、Ｑ３点は光照射されて負電位が減衰した部分であり、Ｑ３点近傍では電位等高線の配列は破線で示されるように、Ｑ３点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、Ｑ３点に近いほど電位が高くなっている。
【０３０１】
換言すると、Ｑ３点の近傍で発生した２次電子ｅｌ３には、矢印Ｇ３で示すように、試料３２３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されるポテンシャルの穴に捕獲され、検出器４０２に向かって移動することができない。
【０３０２】
図４７は、試料面上の２次電子による電荷分布を示す模式図である。同図において、ポテンシャルの穴が模式的に示されている。
【０３０３】
すなわち、検出器４０２により検出される２次電子の強度（２次電子数）の大きい部分は、「静電潜像の地の部分（均一に負帯電している部分、図４６における点Ｑ１やＱ２に代表される部分）」に対応する。検出器４０２により検出される２次電子の強度（２次電子数）の小さい部分は、「静電潜像の画像部（光照射された部分、図４６における点Ｑ３に代表される部分）」に対応する。
【０３０４】
したがって、検出器４０２の出力から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れば、サンプリング時刻Ｔをパラメータとして、表面電位分布（電位コントラスト像）Ｖ（ａ，ｂ）は、「サンプリングに対応した微小領域」ごとに特定できる。
【０３０５】
そして、表面電位分布Ｖ（ａ，ｂ）を２次元的な画像データとして構成し、これを不図示の表示装置で表示する、あるいは不図示のプリンタで印刷すれば、静電潜像は、可視的な画像として得ることができる。
【０３０６】
静電潜像について、例えば、捕獲される２次電子の強度を「明るさの強弱で表現」すれば、静電潜像の画像部分は暗く、地の部分は明るくコントラストがつき、表面電荷分布に応じた明暗像として表現（出力）することができる。また、静電潜像について、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。
【０３０７】
なお、静電潜像について、表面電荷分布や表面電位分布のプロファイルを求めることにより、静電潜像をさらに高精度に測定することが可能である。
【０３０８】
図４８は、走査光学系による潜像画像パターンの例を示す模式図である。同図に示すように、走査光学系による潜像画像パターンとしては、いわゆる１ドット孤立パターンや１ドット格子パターンと称されるものが挙げられる。
【０３０９】
図４９は、走査光学系による潜像画像パターンの別の例を示す模式図である。同図に示すように、走査光学系による潜像画像パターンとしては、いわゆる２ドット孤立パターンと称されるものが挙げられる。
【０３１０】
図５０は、走査光学系による潜像画像パターンのさらに別の例を示す模式図である。同図に示すように、走査光学系による潜像画像パターンとしては、いわゆる２ｂｙ２パターンと称されるものが挙げられる。
【０３１１】
図５１は、走査光学系による潜像画像パターンのさらに別の例を示す模式図である。同図に示すように、走査光学系による潜像画像パターンとしては、いわゆる２ドットラインパターンと称されるものが挙げられる。
【０３１２】
なお、走査光学系による潜像画像パターンは、上述のものに限定されず、様々なパターンを形成することができる。
【０３１３】
ところで、検出器４０２での検出対象は、試料３２３からの２次電子に限定されるものではない。例えば、入射電子ビームが試料３２３の表面に到達する前に、試料３２３の表面近傍で反発された電子（以下「１次反発電子」ともいう。）を検出器４０２が検出しても良い。
【０３１４】
図５２は、グリッドメッシュ配置による測定例を示す中央断面図である。同図に示すように、グリッドメッシュ配置による測定例では、試料台４０１と試料３２３との間に絶縁部材４０４と導電部材４０５を設け、導電部材４０５に±Ｖｓｕｂの電圧が印加されるようになっている。
【０３１５】
以上のように構成することで、検出器４０２では、１次反発電子が検出される。
【０３１６】
なお、検出器４０２には、検出器４０２に対向して導電板が設けられても良い。
【０３１７】
ところで、一般的に加速電圧は正で表現することが一般的であるが、Ｖａｃｃは負であるため、加速電圧を負（Ｖａｃｃ＜０）で表現する。
【０３１８】
また、試料３２３の電位ポテンシャルをＶｐ（＜０）とする。
【０３１９】
ここで、電位とは単位電荷が持つ電気的な位置エネルギーであるため、入射電子は、電位０（Ｖ）では加速電圧Ｖａｃｃに相当する速度で移動する。
【０３２０】
すなわち、電子の電荷量をｅとし電子の質量をｍとすると、電子の初速度ｖ０は、ｍｖ０２／２＝ｅ×｜Ｖａｃｃ｜で表される。ここで、真空中ではエネルギー保存の法則により、加速電圧の働かない領域では電子は等速で運動する。
【０３２１】
試料３２３に接近するにしたがい、電位が高くなり、電子は、試料３２３の電荷によりクーロン反発の影響を受けて速度が遅くなる。したがって、一般的に以下のような現象が起こる。
【０３２２】
図５３は、｜Ｖａｃｃ｜≧｜Ｖｐ｜のときの入射電子の挙動を示す模式図である。同図に示すように、｜Ｖａｃｃ｜≧｜Ｖｐ｜のときは、入射電子の速度は減速されるものの、試料３２３に到達する。
【０３２３】
図５４は、｜Ｖａｃｃ｜＜｜Ｖｐ｜のときの入射電子の挙動を示す模式図である。同図に示すように、｜Ｖａｃｃ｜＜｜Ｖｐ｜のときは、入射電子の速度は試料３２３の電位ポテンシャルの影響を受けて徐々に減速し、試料３２３に到達する前に速度が０となって、反対方向に進む。
【０３２４】
空気抵抗の無い真空中では、エネルギー保存の法則がほぼ成立する。したがって、入射電子のエネルギーを変えたときの試料３２３表面上でのエネルギー、すなわちランディングエネルギがほぼ０となる条件を計測することで、試料３２３表面の電位を計測することができる。
【０３２５】
ここで、入射電子が試料３２３に到達したとき発生する２次電子と１次反発電子とでは、検出器４０２に到達する量が大きく異なるので、明暗のコントラストの境界より識別することができる。
【０３２６】
なお、走査電子顕微鏡などには、反射電子の検出器があるが、この場合の反射電子とは、一般的に試料の物質との相互作用により、入射電子が後方背面に反射（散乱）され、試料表面から飛び出す電子のことを指す。
【０３２７】
ここで、反射電子のエネルギーは入射電子のエネルギーに匹敵する。反射電子の速度ベクトルは試料の原子番号が大きいほど大きいとされる。また、反射電子は、試料の組成の違い、及び表面の凹凸などを検出するのに利用される。
【０３２８】
これに対して、１次反発電子は、試料表面の電位分布の影響を受けて試料表面に到達する前に反転する電子のことであり、反射電子とは全く異なる。
【０３２９】
図５５は、潜像深さの計測結果の例を示す模式図である。同図において、静電潜像を計測した結果の一例が示されている。ここで、Ｖｔｈは、ＶａｃｃとＶｓｕｂとの差（＝Ｖａｃｃ−Ｖｓｕｂ）である。
【０３３０】
また、電位分布Ｖ（ａ，ｂ）は、各走査位置（ａ，ｂ）でランディングエネルギーがほぼ０となるときのＶｔｈ（ａ，ｂ）から求めることができる。ここで、Ｖｔｈ（ａ，ｂ）は、電位分布Ｖ（ａ，ｂ）と一意的な対応関係があり、電荷分布がなだらかであれば、Ｖｔｈ（ａ，ｂ）は近似的に電位分布Ｖ（ａ，ｂ）と等価となる。
【０３３１】
図５５（Ａ）におけるＶｔｈと静電潜像の中心からの距離との関係を示す曲線は、試料表面の電荷分布によって生じた表面電位分布の一例である。
【０３３２】
ここで、Ｖａｃｃは−１８００Ｖとしている。静電潜像の中心では、電位が約−６００Ｖであり、静電潜像の中心から離れるにつれて、電位がマイナス側に大きくなる。静電潜像の中心から７５μｍを超える周辺領域の電位は、約−８５０Ｖになっている。
【０３３３】
図５５（Ｂ）は、Ｖｓｕｂ＝−１１５０Ｖに設定したときの検出器４０２の出力を画像化した図である。このとき、Ｖｔｈ＝−６５０Ｖである。
【０３３４】
また、図５５（Ｃ）は、Ｖｓｕｂ＝−１１００Ｖに設定したときの検出器４０２の出力を画像化した図である。このとき、Ｖｔｈ＝−７００Ｖである。
【０３３５】
そこで、１次反発電子を検出して静電潜像のプロファイルを求める方法では、ＶａｃｃまたはＶｓｕｂを変えながら、試料表面を電子ビームで走査させ、Ｖｔｈ（ａ，ｂ）を計測することにより、試料の表面電位情報を得ることができる。１次反発電子を検出して静電潜像のプロファイルを求める方法を用いることにより、従来困難であった、静電潜像のプロファイルをミクロンオーダーで可視化することができる。
【０３３６】
なお、１次反発電子を検出して静電潜像のプロファイルを求める方法では、入射電子のエネルギーが極端に変化するため、入射電子の軌道がずれて、走査倍率が変化する、あるいは歪曲収差を生じる場合がある。
【０３３７】
そこで、このような場合には、静電場の環境や電子軌道をあらかじめ計算しておき、その計算結果に基づいて検出結果を補正することにより、静電潜像のプロファイルを高精度に求めることができる。
【０３３８】
以上説明したように、静電潜像計測装置３００を用いることにより、静電潜像における電荷分布、表面電位分布、電界強度分布、及び試料表面に直交する方向に関する電界強度を、それぞれ高精度に求めることができる。
【符号の説明】
【０３３９】
１０      ：検知部
１１      ：光源
１２      ：カップリングレンズ
１３      ：開口板
１４      ：シリンドリカルレンズ
１５      ：ポリゴンミラー
２０      ：走査光学系
２１      ：第１走査レンズ
２２      ：第２走査レンズ
２４      ：折り返しミラー
１００    ：画像処理装置
１０１    ：画像処理ユニット
１０４    ：光源制御装置
１０６    ：画素クロック生成回路
１０７    ：駆動制御装置（調整装置）
１０８    ：光源駆動回路
３００    ：静電潜像計測装置
３０３    ：制御系
３２３    ：試料
４００    ：荷電粒子照射系
４０２    ：検出器
１０００  ：レーザプリンタ（画像形成装置）
１０１０  ：光走査装置（静電潜像形成装置）
１０３０  ：感光体ドラム（像担持体）
１０６０  ：プリンタ制御装置
ＩＰ      ：画像画素
ＰＰ      ：プロセス調整画素
ＮＰ      ：非画像画素
【先行技術文献】
【特許文献】
【０３４０】
【特許文献１】特開２００５−１９３５４０号公報
【特許文献２】特開２００７−１９０７８７号公報
【特許文献３】特開２００９−２２２７５４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８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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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１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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【図４６】
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【図４７】
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【図４８】
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【図４９】
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【図５０】
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【図５１】
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【図５２】
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【図５３】
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【図５４】
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【図５５】
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