(57)【要約】【課題】  感光体の露光後電位が変動しても、品質の安定した画像を提供する。【解決手段】  潜像担持体上に静電潜像を形成する画像形成方法であって、潜像担持体の露光後電位を取得して、露光後電位が所定値を下回るか否かを判断するステップと、露光後電位が所定値を下回る場合に、潜像担持体上の画像部分を複数のエリアに分割し、複数のエリアそれぞれへの光出力値を決定するステップと、決定した光出力値により潜像担持体上に静電潜像を形成するステップと、を実行する。【選択図】図１
2015040975.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
潜像担持体上に静電潜像を形成する画像形成方法であって、
前記潜像担持体の露光後電位を取得して、前記露光後電位が所定値を下回るか否かを判断するステップと、
前記露光後電位が所定値を下回る場合に、前記潜像担持体上の画像部分を複数のエリアに分割し、前記複数のエリアそれぞれへの光出力値を決定するステップと、
前記決定した光出力値により前記潜像担持体上に静電潜像を形成するステップと、
を実行することを特徴とする画像形成方法。
【請求項２】
前記複数のエリアそれぞれへの光出力値を決定するステップでは、前記画像部分の中心部より周辺部が大きな値となるように前記複数のエリアそれぞれへの光出力値を決定する、
請求項１記載の画像形成方法。
【請求項３】
前記複数のエリアそれぞれへの光出力値を決定するステップでは、前記潜像担持体の潜像深さと潜像径とに基づいて、前記複数のエリアそれぞれへの光出力値を決定する、
請求項１または２記載の画像形成方法。
【請求項４】
前記複数のエリアそれぞれへの光出力値を決定するステップでは、取得した前記露光後電位と前記所定値との差に応じて、前記画像部の光出力分散量の値を設定する、
請求項３に記載の画像形成方法。
【請求項５】
前記複数のエリアそれぞれへの光出力値を決定するステップでは、取得した前記露光後電位と前記所定値との差に応じて、前記画像部分への積分光量の値を設定する、
請求項４に記載の画像形成方法。
【請求項６】
前記複数のエリアそれぞれへの光出力値を決定するステップでは、前記画像部分の大きさに応じて、前記画像部分の積分光量の値を設定する、
請求項５に記載の画像形成方法。
【請求項７】
潜像担持体上に静電潜像を形成する画像形成装置であって、
光源と、
前記潜像担持体の露光後電位を取得する電位取得部と、
前記露光後電位が所定値を下回るか否かを判断する電位判定部と、
前記露光後電位が所定値を下回る場合に、前記潜像担持体上の画像部分を複数のエリアに分割し、前記複数のエリアそれぞれへの光出力値を決定し、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、
を有してなる、
ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項８】
前記感光体の露光後電位に対応する光出力分散量の値と積分光量の値とを記憶する記憶部を有する、
請求項７記載の画像形成装置。
【請求項９】
前記画像パターンに対応する光出力分散量の値と積分光量の値とを記憶する記憶部を有する、
請求項７または８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、画像形成装置に対する画像形成プロセスの高速化の要求が高まっている。また、画像形成装置がいわゆるオンデマンドプリンティングシステムとして簡易印刷に用いられるようになり、形成された画像の高品質化、高精度化、高安定化の要求が高まっている。
【０００３】
ここで、電子写真方式の画像形成装置では、帯電、露光、現像、転写、定着の各工程における品質が、最終的に出力される画像の品質に大きく影響を与える。特に、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要素である。
【０００４】
電子写真方式の画像形成装置では、像担持体としての感光体に静電潜像を形成し、現像手段によりトナーを付着させることで画像形成を行っている。
【０００５】
しかしながら、電子写真方式の画像形成装置で一般的に用いられる感光体は、画像形成プロセスを繰り返すに従い、感光体が光疲労して経時的に特性が変化する。
【０００６】
感光体使用初期と疲労後では、画像品質が変化してしまう。感光体の特性変動の代表的なものとして、露光後電位の変動が挙げられるが、このような感光体の特性変動に影響されることなく安定的に画像形成することができる画像形成装置が求められている。
【０００７】
温湿度等の環境変動による感光体の露光後電位変動に対して安定した画像が得られる画像形成装置を提供する目的で、感光体の温湿度特性と帯電装置の温湿度特性を組み合わせる技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００８】
また、電位センサ等の表面電位検出手段を設け、所定画像パターンで露光を行ったときの感光体の露光後電位を検出して、感光体の露光後電位変動による画像への影響を補正する技術が開示されている。
【０００９】
また、トナー付着量センサ等を設け、所定画像パターンの画像形成時のトナー付着量から感光体の露光後電位を推定し、推定した電位に応じて、露光光量を補正する技術が開示されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
すなわち、従来の技術では、電位検出の分解能が数ミリ程度であるため、電位を適切に検出するために露光に用いる画像パターンは、ベタ露光に代表される画像サイズが大きなものとなる。また、露光光量の補正量は画像パターンによらず一意的に設定されている。
【００１１】
つまり、従来の技術では、露光光量の補正がドットレベルの画像に対しても適切な補正となっているとは言い難い。
【００１２】
本発明は、感光体の露光後電位が変動しても、品質の安定した画像を提供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】
【００１３】
本発明は、潜像担持体上に静電潜像を形成する画像形成方法であって、潜像担持体の露光後電位を取得して、露光後電位が所定値を下回るか否かを判断するステップと、露光後電位が所定値を下回る場合に、潜像担持体上の画像部分を複数のエリアに分割し、複数のエリアそれぞれへの光出力値を決定するステップと、決定した光出力値により潜像担持体上に静電潜像を形成するステップと、を実行することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、感光体の露光後電位が変動しても、品質の安定した画像を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【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】感光体の構成を示す模式図である。
【図５】上記画像形成装置の光走査装置を示す模式図である。
【図６】上記光走査装置の光源の例を示す模式図である。
【図７】上記光走査装置の光源の別の例を示す模式図である。
【図８】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９】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１０】上記感光体の光減衰特性を示すグラフである。
【図１１】参考例における露光後電位の相違による潜像電位分布を示すグラフである。
【図１２】参考例における光源駆動部が生成する初期状態の光出力波形を示す模式図である。
【図１３】参考例における光源駆動部が生成する疲労状態の光出力波形を示す模式図である。
【図１４】参考例における光源駆動部の光出力の相違による潜像深さと潜像径の相違を示す表である。
【図１５】本実施の形態における光源駆動部が生成する初期状態の光出力波形を示す模式図である。
【図１６】本実施の形態における光源駆動部が生成する疲労状態の光出力波形を示す模式図である。
【図１７】本実施の形態における光源駆動部の光出力の相違による潜像深さと潜像径の相違を示す表である。
【図１８】本実施の形態における露光後電位の相違による潜像電位分布を示すグラフである。
【図１９】上記画像形成装置の光源駆動部を示す回路図である。
【図２０】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２１】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２２】光源駆動部が生成する光出力波形の一例を示す模式図である。
【図２３】上記光出力波形の一例における光出力分散量の算出結果を示す模式図である。
【図２４】上記光出力分散量の相違による潜像深さの変化を示すグラフである。
【図２５】上記光出力分散量の相違による潜像径の変化を示すグラフである。
【図２６】上記光源駆動部による光出力分散量と積分光量との算出処理を示すフローチャートである。
【図２７】本発明の実施の形態に係る画像形成装置における光源駆動部が生成する初期状態の光出力波形を示す模式図である。
【図２８】本実施の形態における光源駆動部が生成する疲労状態の光出力波形を示す模式図である。
【図２９】本実施の形態における光源駆動部の光出力の相違による潜像深さと潜像径の相違を示す表である。
【図３０】初期状態と疲労状態との潜像等価積分光量の相違を示すグラフである。
【図３１】露光後電位の変化による光出力分散量の変化を示すグラフである。
【図３２】露光後電位の変化による積分光量の変化を示すグラフである。
【図３３】上記画像形成装置の画像形成部を示す模式図である。
【図３４】静電潜像計測装置を示す中央断面図である。
【図３５】加速電圧と帯電電位との関係を示す模式図である。
【図３６】加速電圧と帯電電位との関係を示すグラフである。
【図３７】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３８】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３９】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４０】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４１】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４２】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４３】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４４】｜Ｖａｃｃ｜≧｜Ｖｐ｜のときの入射電子の挙動を示す模式図である。
【図４５】｜Ｖａｃｃ｜＜｜Ｖｐ｜のときの入射電子の挙動を示す模式図である。
【図４６】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】
【００１６】
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。
【００１７】
●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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
ＲＡＭは、ＣＰＵの作業用の一時書き込み可能なメモリである。
【００２６】
Ａ／Ｄ変換器は、アナログ信号をデジタル信号に変換する。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
除電ユニット１０３４は、感光体ドラム１０３０の表面を除電する。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
図４は、感光体（ＯＰＣ：Organic Photoconductor）の構成を示す模式図である。同図は、感光体に静電潜像を形成する方法の一例を示す。同図に示すように、感光体の構成は、導電性支持体（導電層）３２３ａの上に電荷発生層（ＣＧＬ：Charge Generation Layer）３２３ｂ、電荷輸送層（ＣＴＬ：Charge
Transport Layer）３２３ｃが形成されている。
【００４２】
感光体は、表面電荷が帯電している状態で露光されると、ＣＧＬ３２３ａの電荷発生材料（ＣＧＭ：Charge Generation Material）によって、光が吸収される。ＣＧＬ３２３ａには、正負両極性のキャリアが発生する。
【００４３】
発生したキャリアは、電界によって、一方はＣＴＬに、他方は導電層に、それぞれ注入される。ＣＴＬに注入されたキャリアは、電界によって、ＣＴＬ内部を経てＣＴＬの表面まで移動し、感光体表面の電荷と結合して消去する。これにより、感光体表面には、電荷分布すなわち静電潜像が形成される。
【００４４】
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。
【００４５】
●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。
【００４６】
図５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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
図６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。
【００５３】
図７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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
図５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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
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。
【００６２】
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。
【００６３】
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。
【００６４】
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。
【００６５】
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。
【００６６】
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。
【００６７】
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。
【００６８】
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。
【００６９】
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。
【００７０】
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。
【００７１】
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。
【００７２】
図５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。
【００７３】
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、走査線に従って静電潜像が形成される。
【００７４】
図８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。
【００７５】
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。
【００７６】
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。
【００７７】
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。
【００７８】
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。
【００７９】
図９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。
【００８０】
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。
【００８１】
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。
【００８２】
色補正部１０１ｃは、色補正（マスキング）処理を施す。
【００８３】
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。
【００８４】
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。
【００８５】
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。
【００８６】
●静電潜像の特性の変化
以上説明したように、電子写真方式の画像形成装置では、潜像担持体としての感光体に静電潜像を形成し、現像手段によりトナーを付着させることで画像形成を行っている。
【００８７】
しかしながら、電子写真方式の画像形成装置で一般的に用いられる感光体は、画像形成プロセスを繰り返すことにより、感光体が経時的に劣化（以下「疲労」という。）して特性が変化する。
【００８８】
疲労の要因の代表的なものとしては、感光体の感度低下が挙げられる。感光体の感度低下が生じた場合には、画像品質に変化が生じてしまう。つまり、感光体の感度低下に対応することは、高安定な画像形成装置を実現する上での課題となっている。
【００８９】
また、感光体の特性変化による画像品質の劣化は、感光体の寿命に繋がる。つまり、感光体の感度低下に対応することは、感光体寿命を延長する上での課題ともなっている。
【００９０】
図１０は、感光体の光減衰特性を示すグラフである。同図は、光疲労による感光体の感度低下として、初期状態と疲労後の光減衰特性を表したものである。ここで、光減衰特性とは、所定の露光エネルギー密度で露光したときの感光体の表面電位である。
【００９１】
図１０では、感光体の疲労度合いによる光減衰特性の変化を比較するために、例えば電位低下が飽和領域に達する露光エネルギー密度である１．９μＪ／ｃｍ２における感光体を露光したときの表面電位を比較する。ここで、初期状態での表面電位は−６５Ｖであるのに対して、疲労１の状態での表面電位は−８７Ｖ、疲労２の状態での表面電位は−１２９Ｖとなり、疲労が進むにつれて露光後の感光体の表面電位が上昇していることがわかる。
【００９２】
以下の説明において、電位低下が飽和領域に達するのに充分な露光エネルギー密度で露光したときの露光後潜像電位をＶＬ値と表す。また、以下の説明において、ＶＬ値の絶対値が高いものを高ＶＬ値、ＶＬ値の絶対値が低いものを低ＶＬ値と表す。さらに、以下の説明において、感光体の特性変動によりＶＬ値が低ＶＬ値から高ＶＬ値に変化することを、ＶＬ値が上昇すると表す。
【００９３】
図１１は、参考例における露光後電位の相違による潜像電位分布を示すグラフである。同図は、本発明に係る画像形成方法の参考例として、同一露光条件で露光したときの感光体の疲労前後における潜像電位の分布を計測したものである。また、同図において、低ＶＬ値とは感光体の使用初期状態を示し、高ＶＬ値とは感光体が疲労してＶＬ値が上昇した状態を示す。
【００９４】
図１１に示すように、低ＶＬ値の状態と高ＶＬ値の状態との電位分布を比較すると、ＶＬ値の相違により、電位深さと電位の幅が異なる。すなわち、高ＶＬ値の方が電位の深さが浅く、電位幅が狭くなっている。
【００９５】
ここで、電位深さは潜像深さに対応し、電位の幅は潜像径に対応する。また、最終的なトナー画像を考慮すると、潜像深さはトナー付着量に相関のあるパラメータであり、潜像径はトナー像の大きさに相関のあるパラメータである。すなわち、図１１によれば、ＶＬ値が上昇する（感光体の疲労が進む）ことにより、最終画像のトナー付着量が薄くなり、トナー像の大きさが小さくなるため、画像品質に影響を与えることがわかる。
【００９６】
本発明に係る画像形成方法の参考例では、以上のようなＶＬ値の変動による画像品質への影響に対して、ＶＬ値の変動量に対応して露光光量を制御することで画像への影響を補正する。
【００９７】
図１２は、参考例における光源駆動部が生成する初期状態の光出力波形を示す模式図である。同図は、ＶＬ値＝−６５Ｖのときの画像形成部分（以下「画像部」ともいう。）の主走査方向における光出力波形を示す。
【００９８】
図１３は、参考例における光源駆動部が生成する疲労状態の光出力波形を示す模式図である。同図は、ＶＬ値＝−１２９Ｖのときの画像形成部分の主走査方向における光出力波形を示す。
【００９９】
なお、図１２〜１３では、帯電電位を−５００Ｖ、光源の波長を６５５ｎｍ、解像度を６００ｄｐｉ、画像パターンを主走査方向に３ドットで副走査方向３ドットとした場合の結果を示す。
【０１００】
図１４は、参考例における光源駆動部の光出力の相違による潜像深さと潜像径の相違を示す表である。同図は、図１２，１３のＶＬ値における潜像深さと潜像径と積分光量比率と光出力分散量とを示す。
【０１０１】
図１４において、ＶＬ値の相違による潜像等価の判定を○と×で示す。また、図１４において、潜像等価とは、感光体のＶＬ値に影響されることなく、潜像深さと潜像径とがそれぞれ同等に形成されている状態を表している。ここで、高安定な画像品質を得るためには、感光体のＶＬ値に関わらず、潜像深さの変動が２Ｖ以内であり、潜像径の変動が２μｍ以内であることが望ましい。
【０１０２】
本実施の形態において、感光体のＶＬ値が異なる２つの条件の間で潜像深さの差が２Ｖ以内であり、潜像径の差が２μｍ以内である場合を、潜像等価と定義する。また、本実施の形態において、潜像等価の場合の露光条件を、潜像等価露光条件と定義する。
【０１０３】
参考例において、ＶＬ値＝−１２９Ｖ時（疲労状態）の画像部への光出力を１００％と設定した。また、ＶＬ値＝−６５Ｖ時（初期状態）の画像部への光出力は、ＶＬ値変動による潜像深さと潜像径との変動を補正するために、ＶＬ値＝−１２９Ｖ時に対して７８％で設定されている。
【０１０４】
画像部への光出力値は、初期状態及び疲労状態ともに、光出力されている時間内で一定（以下「時間的に一定」ともいう。）である。つまり、画像部分を露光するときの積分光量の比率は、光出力されている時間内で一定であるため、疲労状態を１００％とすると、初期状態では７８％となる。
【０１０５】
一方、図１４に示すように、初期状態と疲労状態とを比較すると、潜像径は双方の状態で同等に形成されているものの、潜像深さは８Ｖの差（深さ不一致量）が生じてしまい一致していない。
【０１０６】
以上説明した参考例によれば、光量調整のみを行う感光体への光出力の補正では、潜像深さと潜像径双方を補正するには不十分であることがわかる。つまり、光量調整のみを行う感光体への光出力の補正では、感光体の特性変動によりＶＬ値が変動した場合に、ＶＬ値の変動前後で画像へのトナー付着量とトナー像の大きさを両立して補正することができなかった。
【０１０７】
●潜像形成方法（１）
次に、本発明に係る画像形成方法の潜像形成方法の実施の形態について説明する。
【０１０８】
本実施の形態における潜像形成方法では、感光体の露光後電位が変動することで生じる潜像深さの変動と潜像径の変動とを両立して補正するために、露光時間（露光位置）に対応して画像形成時の露光後電位に基づいて画像部への光出力を変化させて露光を行う。
【０１０９】
具体的には、本実施の形態における潜像形成方法では、感光体の露光後電位を取得して、露光後電位が所定値を下回るか（疲労時に到達しているか）否かを判断する。本実施の形態における潜像形成方法では、露光後電位が所定値を下回る場合に、潜像担持体上の画像部を複数のエリアに分割し、複数のエリアそれぞれへの光出力値を決定することで、光出力値を複数の値で変化させる。
【０１１０】
ここで、本実施の形態における潜像形成方法では、複数のエリアそれぞれへの光出力値を決定するにあたり、画像中心部から画像周辺部に近づくほど光出力値が強く（大きな値と）なるように設定して画像部の静電潜像を形成する。
【０１１１】
図１５は、本実施の形態における光源駆動部が生成する初期状態の光出力波形を示す模式図である。同図は、ＶＬ値＝−６５Ｖのときの画像部の主走査方向における光出力波形を示す。
【０１１２】
図１６は、本実施の形態における光源駆動部が生成する疲労状態の光出力波形を示す模式図である。同図は、ＶＬ値＝−１２９Ｖのときの画像部の主走査方向における光出力波形を示す。
【０１１３】
なお、図１５〜１６では、帯電電位を−５００Ｖ、光源の波長を６５５ｎｍ、解像度を６００ｄｐｉ、画像パターンを主走査方向に３ｄｏｔで副走査方向３ｄｏｔとした場合の結果を示す。
【０１１４】
本発明に係る画像形成方法では、取得したＶＬ値が所定値である疲労時のＶＬ値より低い場合に、感光体の疲労時に形成される潜像深さと潜像径とを光出力値の目標値として定める。また、本発明に係る画像形成方法では、この目標値に基づいて、複数のエリアのそれぞれについて異なる値となるように光出力値を決定する。
【０１１５】
また、本発明に係る画像形成方法では、画像部の中心部より周辺部が大きな光出力値となるように複数のエリアそれぞれへの光出力値を決定する。
【０１１６】
すなわち、本発明に係る画像形成方法では、高ＶＬ値（疲労状態）であるＶＬ値＝−１２９Ｖ時の潜像深さと潜像径とを目標値として、低ＶＬ値（初期状態）であるＶＬ値＝−６５Ｖ時において、複数のエリアそれぞれについて異なる光出力値で露光を行う。
【０１１７】
つまり、図１６に示すように、本発明に係る画像形成方法では、疲労状態であるＶＬ値＝−１２９Ｖ時には画像部への光出力値が時間的に一定である。ここで、本発明に係る画像形成方法では、疲労状態であるＶＬ値＝−１２９Ｖ時の光出力値の比を１００％とした。
【０１１８】
そして、図１５に示すように、本発明に係る画像形成方法では、初期状態であるＶＬ値＝−６５Ｖ時にも疲労状態と同等の潜像深さと潜像径とを得るために、画像部を複数のエリアに分割し、分割した複数のエリアそれぞれにおける光出力値を異なる値に設定する。
【０１１９】
ここで、本発明に係る画像形成方法では、初期状態であるＶＬ値＝−６５Ｖ時にも疲労状態と同等の潜像深さと潜像径とを得るために、分割した複数のエリアについて、画像中心部のエリアの光出力値より画像周辺部のエリアの光出力値を大きく設定する。
【０１２０】
例えば、図１５において、露光する画像部の幅を１とする。このとき、本発明に係る画像形成方法では、画像周辺部にあたる画像部の露光開始時と露光終了時それぞれの２／８の距離について光出力値を１１７％として走査して露光する。
【０１２１】
また、本発明に係る画像形成方法では、画像部の中心４／８の距離について光出力値を３９％として走査して露光する。
【０１２２】
図１７は、参考例における光源駆動部の光出力の相違による潜像深さと潜像径の相違を示す表である。同図は、図１５，１６のＶＬ値における潜像深さと潜像径と積分光量比率と光出力分散量とを示す。
【０１２３】
ここで、図１７において、図１４と同様にＶＬ値の相違による潜像等価の判定を○と×で示す。
【０１２４】
なお、初期状態であるＶＬ値＝−６５Ｖ時において、画像部を露光する積分光量は、疲労状態であるＶＬ値＝−１２９Ｖ時の積分光量を１００％とすると７８％となる。
【０１２５】
図１７に示すように、本発明に係る画像形成方法では、露光後電位が初期状態と疲労状態とで異なる値であっても、潜像深さと潜像径とについて両状態で等価の値が得られている。
【０１２６】
以上説明したように、本発明の潜像形成方法によれば、感光体の露光後電位が変動しても、潜像深さと潜像径とを等価の値にすることで、品質の安定した画像を提供することができる。
【０１２７】
図１８は、本実施の形態における露光後電位の相違による潜像電位分布を示すグラフである。同図に示すように、本発明に係る画像形成方法により感光体の初期状態と疲労状態の露光後電位（ＶＬ値）に対応して光出力値を決定するため、潜像電位分布は、初期状態（低ＶＬ値）と疲労状態（高ＶＬ値）とで同等になる。
【０１２８】
つまり、本発明に係る画像形成方法によれば、ＶＬ値の変動による画像品質への影響が抑制されるため、安定的な画像形成を実現することができる。
【０１２９】
●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。
【０１３０】
図１９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。
【０１３１】
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１９に示す構成により、光源駆動部は、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。
【０１３２】
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。
【０１３３】
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。
【０１３４】
ここで、光源駆動部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。
【０１３５】
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。
【０１３６】
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。
【０１３７】
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。
【０１３８】
図２０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。
【０１３９】
なお、図２０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。
【０１４０】
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。
【０１４１】
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。
【０１４２】
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。
【０１４３】
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揃えることができる。
【０１４４】
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。
【０１４５】
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。
【０１４６】
図２１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。
【０１４７】
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。
【０１４８】
図２２は、光源駆動部が生成する光出力波形の一例を示す模式図である。同図において、露光に用いる光出力波形（露光形式）として、従来露光と、センターパルス露光と、両サイドパルス露光とを示す。
【０１４９】
ここで、従来露光とは、上述の光出力されている時間内で一定の光出力値を出力して露光する露光形式である。
【０１５０】
また、センターパルス露光とは、画像部の周辺部より中心部が大きな光出力値となるように複数のエリアそれぞれへ異なる光出力値を出力して露光する露光形式である。
【０１５１】
両サイドパルス露光とは、上述の画像部の中心部より周辺部が大きな光出力値となるように複数のエリアそれぞれへ異なる光出力値を出力して露光する露光形式である。
【０１５２】
なお、図２２に示す各露光形式では、画像部への積分光量の値を等しくして光出力波形の形状のみを変えている。また、図２２に示す各露光形式では、従来露光の光出力を１００％とした。
【０１５３】
ところで、センターパルス露光と両サイドパルス露光とでは、画像部における光出力の拡散度合いが異なる。そこで、本実施の形態において、光出力の拡散度合いを表す指標として、以下の式（１）で定義される光出力分散量σという指標を用いる。
【０１５４】
式（１）において、分割総数（３２）をｎ、分割単位（１〜３２）をｉ、走査座標（１〜８）をＸとする。
【０１５５】
2015040975.tif 000003
・・・・・・（１）
【０１５６】
式（１）によれば、図２２に示した従来露光ではσ＝１、センターパルス露光ではσ＝０．７９、両サイドパルス露光ではσ＝１．１８となる。すなわち、式（１）によれば、σの値が小さいほど、感光体に対して光出力が集中して露光されることがわかる。
【０１５７】
図２３は、光出力波形の一例における光出力分散量の算出結果を示す模式図である。同図は、図２２に示した３つの露光方式の光出力波形について光出力分散量σを算出するために、光出力を２５％ごとに、走査座標を１／８ごとに、それぞれ分割して光出力波形を表したものである。
【０１５８】
なお、図２３にセンターパルス露光方式と両サイドパルス露光方式の光出力波形の例を示したが、本発明に係る画像形成方法において光出力波形の形状はこれらに限定されない。例えば、本発明に係る画像形成方法において、上述の露光方式を光出力波形で特定せず、例えばσ＜１となる場合をセンターパルス露光方式、σ＞１となる場合を両サイドパルス露光方式と定義しても良い。
【０１５９】
図２４は、光出力分散量の相違による潜像深さの変化を示すグラフである。同図は、本発明に係る画像形成方法において、積分光量を一定に保ちつつ、光出力分散量σを０．２２〜１．４１の間で変化させて露光を行い、潜像深さの値の変化を測定した結果を示す。
【０１６０】
また、図２５は、光出力分散量の相違による潜像径の変化を示すグラフである。同図は、本発明に係る画像形成方法において、積分光量を一定に保ちつつ、光出力分散量σを０．２２〜１．４１の間で変化させて露光を行い、潜像径の値の変化を測定した結果を示す。
【０１６１】
なお、図２４，２５は、それぞれ、σ＝１である従来露光方式での測定値により規格化している。また、図中に記した近似式は、光出力分散量σによる潜像径と潜像深さの変動式である
【０１６２】
図２４，２５に示すように、センターパルス露光方式では、σの値が小さくなるに従い従来露光方式に対して潜像深さが浅く、潜像径が小さく形成されることがわかる。ここで、図２４において、センターパルス露光方式では、σに対する潜像深さの傾きは０．１５である。また、図２５において、センターパルス露光方式では、潜像径の傾きは、０．１７である。
【０１６３】
つまり、図２４，２５に示すように、センターパルス露光方式では、潜像深さ及び潜像径の両者がσの値の変化により、ほぼ同じ感度（傾き）で値が変化することがわかる。
【０１６４】
一方、両サイドパルス露光方式では、σの値が大きくなるに従い従来露光方式に対して潜像深さが浅く形成される。ここで、両サイドパルス露光方式において、σの値による潜像径の変化は小さく、従来露光方式での潜像径に対して２〜４％程度大きな径で形成される。
【０１６５】
すなわち、本発明に係る画像形成方法において、両サイドパルス露光方式を利用することにより、潜像径を大きく変えることなく、潜像深さのみを変化させることができる。
【０１６６】
また、本発明に係る画像形成方法において、両サイドパルス露光方式を利用することにより、潜像径を用いて画像部の積分光量値を規定して、潜像深さを用いて光出力分散量σを規定することで、ＶＬ値変動時の潜像等価露光条件を導くことができる。
【０１６７】
●本発明に係る画像形成方法のフローチャート
図２６は、光源駆動部による光出力分散量と積分光量との算出処理を示すフローチャートである。同図において、以上説明した本発明に係る画像形成方法をフローチャートに示す。
【０１６８】
まず、本発明に係る画像形成方法では、後述の静電潜像計測装置により、従来露光方式を用いて疲労状態の感光体を露光させ、それによって得られた潜像深さと潜像径とを計測する（Ｓ１１）。ここで計測した潜像深さと潜像径は、初期状態の潜像深さと潜像径の目標値となる。
【０１６９】
次に、本発明に係る画像形成方法では、静電潜像計測装置により、従来露光方式を用いて初期状態の感光体を露光させる。このとき、静電潜像計測装置では、その露光によって得られた潜像径が、Ｓ１１によって得られた潜像径の目標値より所定の割合（例えば２〜４％程度）小さく形成されるような積分光量を求める（Ｓ１２）。
【０１７０】
次に、静電潜像計測装置では、Ｓ１２で得られた積分光量により従来露光方式を用いて初期状態の感光体を露光させる。このとき、静電潜像計測装置では、その露光によって得られた潜像深さの計測を行い、Ｓ１１で求めた潜像深さの目標値との深さ不一致量（差分）を求める（Ｓ１３）。
【０１７１】
次に、静電潜像計測装置では、初期状態の光出力分散量σによる潜像深さの変動式から、深さ不一致量を相殺することができる適切な光出力分散量σを求める（Ｓ１４）。
【０１７２】
●潜像形成方法（２）
次に、本発明に係る画像形成方法の別の潜像形成方法について説明する。以下の説明では、本潜像形成方法と先に説明した潜像形成方法との相違点のみを説明する。
【０１７３】
以下の説明において、初期状態をＶＬ値＝−６５Ｖ時として、疲労状態をＶＬ値＝−８７Ｖ時として、初期状態と疲労状態との間での潜像深さと潜像径それぞれの値が等価となる光出力条件を求める。つまり、本潜像形成方法を実行する際の目標値は、疲労状態であるＶＬ値＝−８７Ｖ時において形成される潜像深さと潜像径である。
【０１７４】
図２７は、本実施の形態に係る画像形成装置における光源駆動部が生成する初期状態の光出力波形を示す模式図である。同図は、ＶＬ値＝−６５Ｖのときの画像部の主走査方向における光出力波形を示す。
【０１７５】
図２８は、本実施の形態における光源駆動部が生成する疲労状態の光出力波形を示す模式図である。同図は、ＶＬ値＝−８７Ｖのときの画像部の主走査方向における光出力波形を示す。
【０１７６】
すなわち、本発明に係る画像形成方法では、高ＶＬ値（疲労状態）であるＶＬ値＝−８７Ｖ時の潜像深さと潜像径とを目標値として、低ＶＬ値（初期状態）であるＶＬ値＝−６５Ｖ時において、複数のエリアそれぞれについて異なる光出力値で露光を行う。
【０１７７】
つまり、図２８に示すように、本発明に係る画像形成方法では、疲労状態であるＶＬ値＝−８７時には画像部への光出力値が時間的に一定である。ここで、本発明に係る画像形成方法では、疲労状態であるＶＬ値＝−８７Ｖ時の光出力値の比を１００％とした。
【０１７８】
そして、図２７に示すように、本発明に係る画像形成方法では、初期状態であるＶＬ値＝−６５Ｖ時にも疲労状態と同等の潜像深さと潜像径とを得るために、画像部を複数のエリアに分割し、分割した複数のエリアそれぞれにおける光出力値を異なる値に設定する。本実施の形態では、画像部を３つのエリアに分割し、分割した３つのエリアそれぞれにおける光出力値を異なる値に設定する。
【０１７９】
ここで、本発明に係る画像形成方法では、初期状態であるＶＬ値＝−６５Ｖ時にも疲労状態と同等の潜像深さと潜像径とを得るために、分割した３つのエリアについて、画像中心部のエリアの光出力値より画像周辺部のエリアの光出力値を大きく設定する。
【０１８０】
例えば、図２７において、露光する画像部の幅を１とする。このとき、本発明に係る画像形成方法では、画像周辺部にあたる画像部の露光開始時と露光終了時それぞれの１／８の距離について光出力値を１０１％として走査して露光する。
【０１８１】
また、本発明に係る画像形成方法では、画像周辺部にあたる画像部の露光開始時と露光終了時それぞれの１／８の後の２／８の距離について光出力値を８１％として走査して露光する。
【０１８２】
また、本発明に係る画像形成方法では、画像部の中心２／８の距離について光出力値を６１％として走査して露光する。
【０１８３】
図２９は、本実施の形態における光源駆動部の光出力の相違による潜像深さと潜像径の相違を示す表である。同図は、図２７，２８のＶＬ値における潜像深さと潜像径と積分光量比率と光出力分散量とを示す。
【０１８４】
ここで、図２９において、図１６，１７と同様にＶＬ値の相違による潜像等価の判定を○と×で示す。
【０１８５】
なお、初期状態であるＶＬ値＝−６５Ｖ時において、画像部を露光する積分光量は、疲労状態であるＶＬ値＝−８７Ｖ時の積分光量を１００％とすると８１％となる。
【０１８６】
また、先に説明した実施の形態と比較すると、光出力分散量σが１．０７と小さい値になっている。すなわち、基準となる目標値のＶＬ値と、計測した画像形成時のＶＬ値との差が大きいほど、画像部の光出力分散量を大きくする必要があることがわかる。
【０１８７】
また、図２９に示すように、本発明に係る画像形成方法では、露光後電位が初期状態と疲労状態とで異なる値であっても、潜像深さと潜像径とについて両状態で等価の値が得られている。
【０１８８】
以上説明したように、本発明の潜像形成方法によれば、感光体の露光後電位が変動しても、潜像深さと潜像径とを等価の値にすることで、品質の安定した画像を提供することができる。
【０１８９】
●画像パターンと積分光量との関係
図３０は、初期状態と疲労状態との潜像等価積分光量の相違を示すグラフである。図３０において、ＶＬ値が変動した場合に潜像深さと潜像径とが等価となるときの、ＶＬ値ごと、及び画像パターンごとの画像部の積分光量の相違を示す。
【０１９０】
図３０において、ＶＬ値＝−６５Ｖ時に両サイドパルス露光方式を用いて、ＶＬ値＝−８７Ｖ時、ＶＬ値＝−１２９Ｖ時の従来露光方式での潜像深さ・潜像径に合わせている。
【０１９１】
図３０において、ＶＬ値＝−８７Ｖ  Ｔａｒｇｅｔと記したものは、基準となるＶＬ値が−８７Ｖであることを示している。
【０１９２】
また、図３０において、ＶＬ値＝−１２９Ｖ  Ｔａｒｇｅｔと記したものは、基準となるＶＬ値が−１２９Ｖであることを示している。
【０１９３】
また、図３０の横軸方向において、画像パターンは、主走査方向に１ドットと副走査方向に１ドットのもの、主走査方向に２ドットと副走査方向に２ドットのもの、主走査方向に３ドットと副走査方向に３ドットのものの３種である。
【０１９４】
上述したように、例えば３ドットの積分光量は、高ＶＬ値であるＶＬ値＝−１２９Ｖ時に合わせる場合には、ＶＬ値＝-129V時の従来露光での積分光量を１００％としたとき、７８％である。
【０１９５】
図３０では、本発明に係る画像形成方法において、高ＶＬ値を目標値とすると、目標値と画像形成時のＶＬ値との差が大きいほど、画像部の積分光量を小さくする必要があることを示している。
【０１９６】
また、図３０では、本発明に係る画像形成方法において、画像パターンによっても最適な積分光量が異なることから、ドットのサイズが大きいほど、画像部の積分光量を小さくする必要があることを示している。
【０１９７】
以上説明したように、本発明に係る画像形成方法によれば、基準となるＶＬ値（目標値）と画像形成時のＶＬ値との差及び画像サイズに基づいて、画像部の積分光量を適切に設定することができる。
【０１９８】
ところで、本発明に係る画像形成方法を実行する場合には、画像部の光出力分散量σ及び積分光量の最適値は、あらかじめ潜像計測実験等により求めておくことが望ましい。
【０１９９】
図３１は、露光後電位の変化による光出力分散量σの変化を示すグラフである。同図に示すように、本発明に係る画像形成方法を実行する場合には、ＶＬ値が感光体の疲労により変動した場合であっても基準となるＶＬ値との間で潜像深さと潜像径が等価となる（最適な）光出力分散量σを求める。
【０２００】
図３２は、露光後電位の変化による積分光量の変化を示すグラフである。同図に示すように、本発明に係る画像形成方法を実行する場合には、ＶＬ値が感光体の疲労により変動した場合であっても基準となるＶＬ値との間で潜像深さと潜像径が等価となる（最適な）積分光量を求める。
【０２０１】
本発明に係る画像形成方法では、ＶＬ値の変化と光出力分散量及び積分光量との関係を把握することにより、ＶＬ値変動の影響を補正するために必要な露光条件を求めることができる。
【０２０２】
また、上述のように、光出力分散量σ及び積分光量の最適値は、画像パターンにより異なるため、図３１、３２に示した特性図を画像パターン毎に取得するのが望ましい。
【０２０３】
なお、潜像計測実験より求めた光出力分散量σ及び積分光量の最適値は、画像処理回路４０７におけるメモリ２０５等にルックアップテーブルとして格納するのが望ましい。このようにすることで、画像処理回路４０７では、画像形成条件に対応した最適な設定値を呼び出すことができる。
【０２０４】
●検出部の構成
次に、本発明に係る画像形成装置の電位取得部と電位判定部とに相当する、検出部の構成を説明する。本発明に係る画像形成装置において、画像形成時における感光体のＶＬ値は、例えば、画像形成装置の機内に搭載される各種センサにより検出する。
【０２０５】
図３３は、本発明に係る画像形成装置の画像形成部を示す模式図である。図３３において、感光体のＶＬ値を検出する検出部の一例を備える画像形成部１５０を示す。
【０２０６】
画像形成部１５０は、感光体ドラム１５１と、帯電チャージャ１５２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、表面電位センサ１６０とを有する。また、画像形成部は、トナー付着量センサ１６１と、湿度センサ１６２と、温度センサ１６３と、プロセスカウンター１６４とを有する。
【０２０７】
なお、符号１５３は光走査装置からの露光ビームを、符号１５４はトナーを、符号１５５は記録紙を、それぞれ示す。
【０２０８】
画像形成部１５０の処理について、上述した電子写真プロセスに対応させて説明する。
【０２０９】
画像形成部１５０では、帯電チャージャ１５２により感光体ドラム１５１の帯電が行われた後に露光用光源１５３により露光が行われ、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が行われる。
【０２１０】
現像後、画像形成部１５０では、感光体ドラム１５１上のトナー像を転写チャージャ１５６により記録紙１０４０に転写させることにより転写が行われる。
【０２１１】
転写後、画像形成部１５０では、感光体ドラム１５１上の残留トナーがクリーニングブレード１５８によって除去されることによりクリーニングが行われる。
【０２１２】
クリーニング後、トナー像が転写された記録紙１０４０が定着ローラ１５７に送られることにより定着が行われる。
【０２１３】
ここで、画像形成時における感光体ドラム１５１のＶＬ値を検出する方法として、画像形成装置内に搭載した表面電位センサ１６０を用いる方法が挙げられる。
【０２１４】
つまり、表面電位センサ１６０は、画像形成を行う前に、任意のタイミングで帯電し電位低下が飽和領域に達するのに充分な露光エネルギー密度で露光する感光体の表面電位を測定する。このようにすることで、表面電位センサ１６０は、感光体のＶＬ値を検出することができる。
【０２１５】
また、画像形成時における感光体のＶＬ値を検出する別の方法として、画像形成装置内に搭載したトナー付着量センサ１６１を用いる方法が挙げられる。
【０２１６】
つまり、トナー付着量センサ１６１は、画像形成を行う前に、任意のタイミングで例えばベタ画像などを画像形成し、そのときの感光体上のトナー付着量をトナー付着量センサ１６１で測定する。トナー付着量は帯電電位と露光後電位の電位差により変化するため、測定したトナー付着量から感光体のＶＬ値を検出することができる。
【０２１７】
また、画像形成時における感光体のＶＬ値を検出するさらに別の方法として、湿度センサ１６２と温度センサ１６３とプロセスカウンター１６４とを用いる方法が挙げられる。
【０２１８】
プロセスカウンター１６４は、画像形成に至るまでの画像形成プロセスをカウントする。プロセスカウンター１６４は、例えば、感光体の初期状態から画像形成プロセスの実施回数や感光体走行距離などをカウントし、これらの情報から感光体のＶＬ値を推定する。
【０２１９】
ここで、一般的に感光体は、画像形成プロセスを繰り返すことにより疲労して経時的に特性が変化する。このため、感光体の疲労特性をあらかじめ把握しておくことで、本発明に係る画像形成装置では、カウンター情報から画像形成時の感光体のＶＬ値を推定することができる。
【０２２０】
なお、感光体の特性は周囲環境の湿度や温度で変動する。このため、プロセスカウンター１６４により感光体のＶＬ値を推定する場合には、湿度センサ１６２と温度センサ１６３とを用いて湿度や温度の情報を取得することで、より精度の高いＶＬ値の推定を行うことができる。
【０２２１】
以上の方法により検出した感光体のＶＬ値の情報は、画像処理回路４０７に送信される。
【０２２２】
本発明に係る画像形成装置では、画像形成時にメモリ２０５のルックアップテーブルを参照して画像形成条件に対応した最適な露光条件を読み込んで露光を行うことで、感光体のＶＬ値変動による画像への影響を補正することができる。よって、本発明に係る画像形成装置によれば、安定した潜像形成及び画像形成が実現することができる。
【０２２３】
また、従来の画像形成装置では、感光体の特性変化による画像品質の劣化が感光体の寿命に影響していた。これに対して、本発明に係る画像形成装置では、感光体の特性変化が生じた際にも、露光条件で画像への影響を補正することができるため、感光体の長寿命化を実現することができる。
【０２２４】
また、従来の画像形成装置では、感光体の特性変化による画像品質の劣化を抑制するために、感光体開発においてＶＬ値の変動を抑制する様々な対策が講じられることで、コストアップの要因となっていた。これに対して、本発明に係る画像形成装置では、感光体の特性変化が生じた際にも、露光条件で画像への影響を補正することができるため、感光体開発のコスト低減を実現することができる。
【０２２５】
●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。
図３４は、静電潜像計測装置を示す中央断面図である。
【０２２６】
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、制御系6と、不図示の排出系及び駆動用電源などを備えている。
【０２２７】
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。
【０２２８】
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。
【０２２９】
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。
【０２３０】
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。
【０２３１】
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。
【０２３２】
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。
【０２３３】
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。
【０２３４】
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。
【０２３５】
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。
【０２３６】
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。
【０２３７】
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。
【０２３８】
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。
【０２３９】
各レンズ等には、不図示の駆動用電源が接続されている。
【０２４０】
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。
【０２４１】
試料３２３は、感光体であり、図４に示した、導電性支持体３２３ａ、電荷発生層（ＣＧＬ）３２３ｂ、及び電荷輸送層（ＣＴＬ）３２３ｃを有している。
【０２４２】
電荷発生層（ＣＧＬ）３２３ｂは、電荷発生材料（ＣＧＭ）を含み、導電性支持体３２３ａの＋ｃ側の面上に形成されている。電荷輸送層（ＣＴＬ）３２３ｃは、電荷発生層（ＣＧＬ）３２３ｂの＋ｃ側の面上に形成されている。
【０２４３】
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（ＣＧＬ）３２３ｂ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（ＣＴＬ）３２３ｃに、他方は導電性支持体３２３ａに注入される。
【０２４４】
電荷輸送層（ＣＴＬ）３２３ｃに注入されたキャリアは、電界によって電荷輸送層（ＣＴＬ）３２３ｃ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。
【０２４５】
図３４に戻り、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。
【０２４６】
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。
【０２４７】
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。
【０２４８】
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。
【０２４９】
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。
【０２５０】
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。
【０２５１】
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。
【０２５２】
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。
【０２５３】
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。
【０２５４】
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。
【０２５５】
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。
【０２５６】
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。
【０２５７】
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。
【０２５８】
また、試料の形状は、平面であっても曲面であっても良い。
【０２５９】
●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。
【０２６０】
図３５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。
【０２６１】
ここで、図３５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。
【０２６２】
図３６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。
【０２６３】
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。
【０２６４】
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。
【０２６５】
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。
【０２６６】
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。
【０２６７】
図３７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。
【０２６８】
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に近づくに従い電位が高くなる。
【０２６９】
従って、図３７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。
【０２７０】
一方、図３７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。
【０２７１】
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。
【０２７２】
図３８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。
【０２７３】
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３７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３７における点Ｑ３に代表される部分）」に対応する。
【０２７４】
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。
【０２７５】
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。
【０２７６】
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。
【０２７７】
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。
【０２７８】
図３９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。
【０２７９】
図４０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。
【０２８０】
図４１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。
【０２８１】
図４２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。
【０２８２】
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。
【０２８３】
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。
【０２８４】
図４３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。
【０２８５】
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。
【０２８６】
なお、検出器４０２に対向して導電板が設けられても良い。
【０２８７】
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。
【０２８８】
また、試料３２３の電位ポテンシャルをＶｐ（＜０）とする。
【０２８９】
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。
【０２９０】
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。
【０２９１】
試料３２３に接近するに従い、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。従って、一般的に以下のような現象が起こる。
【０２９２】
図４４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。
【０２９３】
図４５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。
【０２９４】
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。
【０２９５】
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。
【０２９６】
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。
【０２９７】
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。
【０２９８】
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。
【０２９９】
図４６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。
【０３００】
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。
【０３０１】
図４６（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。
【０３０２】
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。
【０３０３】
図４６（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。
【０３０４】
また、図４６（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。
【０３０５】
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。
【０３０６】
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。
【０３０７】
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。
【０３０８】
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。
【０３０９】
●本発明の効果●
以上説明したように、本発明に係る画像形成方法と本発明に係る画像形成装置によれば、以下のような効果を得ることができる。
【０３１０】
すなわち、本発明に係る画像形成方法と本発明に係る画像形成装置によれば、感光体の露光後電位が変動することで生じる静電潜像の変動を補正することができるため、最終画像でのトナー像の付着量、大きさの変動を抑制することができる。
【０３１１】
また、本発明に係る画像形成方法と本発明に係る画像形成装置によれば、潜像径を大きく変えることなく、潜像深さのみを独立して調整することができる。つまり、本発明に係る画像形成方法と本発明に係る画像形成装置によれば、潜像深さと潜像径とを両立して補正することができる。
【０３１２】
また、本発明に係る画像形成方法と本発明に係る画像形成装置によれば、感光体の使用初期状態から目標値とした疲労時に至るまでの画像形成において、潜像深さと潜像径との変動を抑制することができる。
【０３１３】
また、本発明に係る画像形成方法と本発明に係る画像形成装置によれば、感光体の露光後電位が変動することで生じる潜像深さと潜像径との変動を両立して補正するための光出力波形の波形形状を得ることができる。
【０３１４】
また、本発明に係る画像形成方法と本発明に係る画像形成装置によれば、感光体の露光後電位が変動することで生じる潜像深さと潜像径との変動を両立して補正する光出力波形の積分光量を得ることができる。
【０３１５】
また、本発明に係る画像形成方法と本発明に係る画像形成装置によれば、感光体の露光後電位が変動することで生じる潜像深さと潜像径との変動を両立して補正する光出力波形の積分光量を、画像パターンの形状などに影響されることなく得ることができる。
【０３１６】
また、本発明に係る画像形成方法と本発明に係る画像形成装置によれば、感光体の露光後電位が変動することで生じる静電潜像の変動を補正することができる。つまり、本発明に係る画像形成方法と本発明に係る画像形成装置によれば、最終画像でのトナー像の付着量と大きさの変動とを抑制することができる。
【０３１７】
また、本発明に係る画像形成方法と本発明に係る画像形成装置によれば、画像形成時において、画像形成時の露光後電位に応じた最適な光出力条件を読み出すことができる。
【０３１８】
また、本発明に係る画像形成方法と本発明に係る画像形成装置によれば、画像形成時において、画像パターンに応じた最適な光出力条件を読み出すことができる。
【０３１９】
また、本発明に係る画像形成方法と本発明に係る画像形成装置によれば、静電潜像での評価から得られた好適な露光条件を画像形成装置にフィードバックすることができる。つまり、本発明に係る画像形成方法と本発明に係る画像形成装置によれば、画像の高安定化に優れた走査光学系を提供することができるため、高安定な画像を提供することができる。
【符号の説明】
【０３２０】
１１    ：光源
１２    ：コリメートレンズ
１３    ：シリンドリカルレンズ
１４    ：ミラー
１５    ：ポリゴンミラー
２１    ：第１走査レンズ
２２    ：第２走査レンズ
２６    ：同期検知センサ
１０２  ：コントローラ部
１０３  ：メモリ部
１０４  ：光書込出力部
１０５  ：スキャナ部
１０１  ：画像処理ユニット
２０１  ：電流源
２０２  ：電流源
２０３  ：電流源
２０４  ：電流源
２０５  ：メモリ
１５０  ：画像形成部
１５２  ：帯電チャージャ
１５６  ：転写チャージャ
１５７  ：定着ローラ
１５８  ：クリーニングブレード
１５９  ：除電用光源
１６０  ：表面電位センサ
１６１  ：トナー付着量センサ
１６２  ：湿度センサ
１６３  ：温度センサ
１６４  ：プロセスカウンター
１５３  ：露光用光源
１５４  ：トナー
３００  ：静電潜像計測装置
３０３  ：制御系
３１１  ：電子銃
３１２  ：電極
３１３  ：加速電極
３１４  ：コンデンサレンズ
３１５  ：ビームブランカ
３１６  ：仕切り板
３１８  ：スティグメータ
３１９  ：走査レンズ
３２０  ：対物レンズ
３２１  ：ビーム射出開口部
３２３  ：試料
３４０  ：真空チャンバ
３６８  ：窓ガラス
３７２  ：反射ミラー
４００  ：荷電粒子照射系
４０１  ：試料台
４０２  ：検出器
４０３  ：ＬＥＤ
４０４  ：絶縁部材
４０５  ：導電部材
４０７  ：画像処理回路
４１０  ：光源駆動部
４１４  ：光源選択回路
４１５  ：タイミング信号生成回路
４１７  ：同期タイミング信号発生回路
４２２  ：基準クロック生成回路
４２５  ：画素クロック生成回路
１０００：レーザプリンタ
１０１０：光走査装置
１０１９：光源駆動制御部
１０３０：感光体ドラム
１０３１：帯電装置
１０３２：現像装置
１０３３：転写装置
１０３４：除電ユニット
１０３５：クリーニングユニット
１０３６：トナーカートリッジ
１０３７：給紙コロ
１０３８：給紙トレイ
１０４０：記録紙
１０４４：プリンタ筐体
１０４１：定着装置
１０４２：排紙ローラ
１０４３：排紙トレイ
１０５０：通信制御装置
１０６０：プリンタ制御装置
【先行技術文献】
【特許文献】
【０３２１】
【特許文献１】特開２００９−３７２８３号公報
【図１】
2015040975.tif 000004
【図２】
2015040975.tif 000005
【図３】
2015040975.tif 000006
【図４】
2015040975.tif 000007
【図５】
2015040975.tif 000008
【図６】
2015040975.tif 000009
【図７】
2015040975.tif 000010
【図８】
2015040975.tif 000011
【図９】
2015040975.tif 000012
【図１０】
2015040975.tif 000013
【図１１】
2015040975.tif 000014
【図１２】
2015040975.tif 000015
【図１３】
2015040975.tif 000016
【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
2015040975.tif 000019
【図１７】
2015040975.tif 000020
【図１８】
2015040975.tif 000021
【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】
2015040975.tif 000032
【図３０】
2015040975.tif 000033
【図３１】
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【図３２】
2015040975.tif 000035
【図３３】
2015040975.tif 000036
【図３４】
2015040975.tif 000037
【図３５】
2015040975.tif 000038
【図３６】
2015040975.tif 000039
【図３７】
2015040975.tif 000040
【図３８】
2015040975.tif 000041
【図３９】
2015040975.tif 000042
【図４０】
2015040975.tif 000043
【図４１】
2015040975.tif 000044
【図４２】
2015040975.tif 000045
【図４３】
2015040975.tif 000046
【図４４】
2015040975.tif 000047
【図４５】
2015040975.tif 000048
【図４６】
2015040975.tif 000049