(57)【要約】【課題】周期パターンの２次元的な潜像パターンによる感光体の潜像形成再現性に与える影響を評価するための露光条件を導出するための感光体評価方法を提供する。【解決手段】感光体の表面を帯電させるステップと、感光体の表面に静電潜像を形成するステップと、感光体から発生する２次電子を検出するステップと、を複数回繰り返し、前記所定の露光パターンは、複数回繰り返される静電潜像形成ステップごとに画像面積率の異なる露光パターンが用いられ、潜像面積又は潜像径の変化に応じて露光光学系の露光条件を設定する感光体評価方法。【選択図】  図１５
2013186391.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
感光体の表面に荷電粒子ビームを照射して前記感光体を帯電させる帯電ステップと、
帯電した前記感光体の表面に露光光学系によって所定の露光パターンを２次元的に照射して前記感光体の表面に静電潜像を形成する静電潜像形成ステップと、
前記感光体から発生する２次電子を検出する検出ステップと、
検出された前記２次電子に基づいて潜像面積又は潜像径を演算する演算ステップと、
を複数回繰り返し、
前記所定の露光パターンは、複数回繰り返される前記静電潜像形成ステップごとに画像面積率の異なる露光パターンが用いられ、
複数回演算された前記潜像面積又は潜像径の変化に応じて前記露光光学系の露光条件を設定する露光条件設定ステップと、
を含むことを特徴とする感光体評価方法。
【請求項２】
前記静電潜像形成ステップにおいて孤立パターン潜像を形成し、前記演算ステップにおいて前記孤立パターン潜像の潜像面積又は潜像径の演算をし、
前記静電潜像形成ステップにおいて周期パターン潜像を形成し、前記演算ステップにおいて前記周期パターン潜像の潜像面積又は潜像径の演算をし、
前記孤立パターン潜像に対する前記周期パターン潜像の潜像面積の変化率又は潜像径の変化率を算出する算出ステップと、
を含み、
前記露光条件設定ステップにおける、前記潜像面積又は潜像径の変化は、算出された前記孤立パターン潜像に対する前記周期パターン潜像の潜像面積の変化率又は潜像径の変化率である、
ことを特徴とする、請求項１記載の感光体評価方法。
【請求項３】
前記算出ステップにおいて、算出の対象となる潜像を注目静電潜像とした場合、前記注目静電潜像は、隣接する静電潜像と分離されている、
ことを特徴とする請求項２記載の感光体評価方法。
【請求項４】
前記潜像面積の変化率又は潜像径の変化率が所定値以下となるように、前記露光光学系の露光条件として、
前記露光光学系を構成する光源のパワー、
前記露光光学系を構成する光源の露光時間、又は、
前記露光光学系を構成する光源のビームスポットサイズ、
のいずれかを設定する、
ことを特徴とする請求項２又は３記載の感光体評価方法。
【請求項５】
感光体の評価処理を実行する感光体評価手段を備えた感光体評価装置であって、
前記感光体評価手段は、前記評価処理を実行するための、
前記感光体の表面に荷電粒子ビームを照射して前記感光体を帯電させる帯電手段と、
帯電した前記感光体の表面に露光光学系によって所定の露光パターンを２次元的に照射して前記感光体の表面に静電潜像を形成する静電潜像形成手段と、
前記感光体から発生する２次電子を検出する検出手段と、
前記検出手段により検出した前記２次電子に基づいて、潜像面積又は潜像径を演算する演算手段と、
を備え、
前記感光体評価手段は、前記評価処理を複数回繰り返し、
前記静電潜像形成手段が用いる前記所定の露光パターンは、複数回繰り返される前記評価処理ごとに画像面積率の異なる露光パターンが用いられ、
複数回演算された前記潜像面積又は潜像径の変化に応じて前記露光光学系の露光条件を設定する露光条件設定手段、
を有してなることを特徴とする感光体評価装置。
【請求項６】
前記露光光学系を構成する光源のパワーを可変する手段、
を有してなることを特徴とする請求項５記載の感光体評価装置。
【請求項７】
前記露光光学系における光源の露光時間を可変する露光時間可変手段、
を有してなることを特徴とする請求項５記載の感光体評価装置。
【請求項８】
前記露光光学系における光源のビームサイズスポットを可変する露光時間可変手段、
を有してなることを特徴とする請求項５記載の感光体評価装置。
【請求項９】
露光光学系による露光プロセスを含む電子写真プロセスを実行することにより画像を形成する画像形成装置であって、
前記露光光学系の露光条件は、請求項１乃至４のいずれかに記載の感光体評価方法により設定されることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１０】
露光光学系による露光プロセスを含む電子写真プロセスを実行することにより画像を形成する画像形成装置であって、
前記露光光学系の露光条件は、請求項５乃至８のいずれかに記載の感光体評価装置により設定され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、良好な潜像形成再現性を得るための感光体評価方法、感光体評価装置及び画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
昨今、多色画像形成装置に対する高速化への要求が高まっている。更に、多色画像形成装置は、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、画像の高品質化、高精度化が求められている。
【０００３】
電子写真方式の画像形成装置では、帯電、露光、現像、転写及び定着の各プロセスにおける性能が、最終的に出力される画像の品質に大きく影響を与える。その中で、露光プロセスにより感光体上に形成する静電潜像の性能は、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。そのため、露光後の静電潜像の状態を高精度に計測して静電潜像の品質を正しく評価することは、高品質の画像を得ることができる画像形成装置を実現する上で極めて重要であり、ミクロンスケールでの高精度の計測が要求されている。
【０００４】
ミクロンスケールで被測定物の帯電電位を観察する方法として、カンチレバー等のセンサヘッドを電位分布が形成された被測定物に近づけ、カンチレバーと被測定物との間に生じる静電引力や誘導電流を計測し、これを電位分布に変換する方法がある。しかし、この方式を用いるためには、センサヘッドを被測定物に近接させる必要があり、カンチレバーと被測定物の間で生じる放電、カンチレバー又は被測定物における不純物の吸着、センサ自身による磁場の乱れ等の問題がある。また、この方式では原理的に数ミリメートルスケールの分解能であるため、静電潜像の状態を高精度に計測することはできない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１には、電子ビームを用いた静電潜像の測定方法が記載されている。これによれば、被測定物はＬＳＩチップや静電潜像を記憶、保持できる試料に限定されており、暗減衰を生じる通常の感光体は測定することができない。通常の誘電体は電荷を半永久的に保持することができるので、電荷分布が形成された後、時間をかけて測定を行ったとしても、測定結果に影響を与えることはない。
【０００６】
しかし、感光体の場合は、その特性上電荷を長時間保持できず、暗減衰が生じ、時間とともに表面電位が低下してしまう。感光体が電荷を保持できる時間は、暗室であってもせいぜい数十秒程度である。したがって、帯電及び露光のプロセスの後に電子顕微鏡（ＳＥＭ）内で静電潜像を観察しようとしても、その準備段階で静電潜像は消失してしまい測定を行うことができない。
【０００７】
そこで、発明者らは、暗減衰を有する感光体試料であっても静電潜像を計測することができる方法及び装置を発明した（例えば、参考文献として、特願２００２−１０３３５５、特願２００３−４３５８７、特願２００７−０７０８３６等）。
【０００８】
実際の電子写真方式の画像形成装置では、周期パターン等の２次元的な潜像パターンが形成される。しかし、これらの参考文献には、周期パターン等の２次元的な潜像パターンが形成されたときに、その潜像パターンが感光体の潜像形成再現性に与える影響を評価する方法や良好な潜像形成再現性を得るための露光条件の導出方法等について何ら開示がない。
【０００９】
そこで、本発明は、従来の感光体評価方法における上述の問題を解決することを目的とする。すなわち、電子写真方式の画像形成装置で形成される周期パターン等の２次元的な潜像パターンによる感光体の潜像形成再現性に与える影響を評価するための感光体評価方法を提供することを目的とする。また、良好な潜像形成再現性を得るための露光条件等を導出するための感光体評価方法を提供することを目的とする。更には、この感光体評価方法を用いた感光体評価装置を提供すること及びこの感光体評価方法又は感光体評価装置で得られた条件を反映させた画像形成装置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】
【００１０】
本発明は、感光体の表面に荷電粒子ビームを照射して前記感光体を帯電させる帯電ステップと、帯電した前記感光体の表面に露光光学系によって所定の露光パターンを２次元的に照射して前記感光体の表面に静電潜像を形成する静電潜像形成ステップと、前記感光体から発生する２次電子を検出する検出ステップと、検出された前記２次電子に基づいて潜像面積又は潜像径を演算する演算ステップと、を複数回繰り返し、前記所定の露光パターンは、複数回繰り返される前記静電潜像形成ステップごとに画像面積率の異なる露光パターンが用いられ、複数回演算された前記潜像面積又は潜像径の変化に応じて前記露光光学系の露光条件を設定する露光条件設定ステップと、を含むことを主な特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、２次元潜像形成パターンによる潜像形成を考慮した感光体の潜像形成再現性を求めることができるとともに、潜像形成再現性に最適な露光条件を求めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明に係る感光体評価装置の実施の形態を示す構成図である。
【図２】上記感光体評価装置における２次電子捕獲部の概略図である。
【図３】上記感光体評価装置における２次元走査の光走査装置の概略図である。
【図４】上記光走査装置の光源の概略図である。
【図５】上記感光体評価装置における副走査偏光による偏向角制御手段の概略図と周波数制御発振器（ＶＣＯ）での入力電圧と出力周波数の関係の一例を示すグラフである。
【図６】上記感光体評価装置の断面図である。
【図７】上記感光体評価装置における加速電圧と２次電子放出比の関係の一例を示すグラフである。
【図８】上記感光体評価装置における電子ビーム照射時間と帯電電位の関係の一例を示すグラフである。
【図９】上記感光体評価装置における電子ビームを一定時間照射したときの加速電圧と帯電電位の関係の一例を示すグラフである。
【図１０】本発明に係る感光体評価方法で用いる潜像画像パターンの一例を示す概略図である。
【図１１】上記感光体評価装置における２次電子による電荷分布・電位分布検出の原理モデルの一例を示す概略図である。
【図１２】上記感光体評価方法における２次元潜像計測フローの一例を示すフローチャートである。
【図１３】上記感光体評価方法で用いる評価露光パターンの一例を示す概略図である。
【図１４】上記感光体評価方法における周期ピッチと潜像面積変化率の関係である潜像面積変化特性の一例を示すグラフである。
【図１５】潜像面積変化特性の評価フローの一例を示すフローチャートである。
【図１６】上記感光体評価方法における潜像面積と積分光量の関係の一例を示すグラフである。
【図１７】上記感光体評価装置における２次元走査光学系の一例を示す模式図である。
【図１８】上記感光体評価方法における光源電流量調整による潜像面積変化特性の評価フローの一例を示すフローチャートである。
【図１９】上記感光体評価方法における静電潜像における円相当径の一例を示す説明図である。
【図２０】上記感光体評価方法における露光時間調整による潜像面積変化特性の評価フローの一例を示すフローチャートである。
【図２１】上記感光体評価方法におけるアパーチャサイズ調整による潜像面積変化特性の評価フローの一例を示すフローチャートである。
【図２２】本発明に係る画像形成装置の実施の形態を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明に係る感光体評価方法、感光体評価装置及び画像形成装置の実施形態について図面を参照しながら説明する。
【００１４】
＜感光体評価装置＞
＜＜感光体評価装置全体＞＞
図１を用いて感光体評価装置の実施形態について説明する。感光体評価装置は、大きく分けて荷電粒子ビームを照射する荷電粒子照射部１０、露光光学系２２、被測定物である感光体試料２３を載置する試料設置部２７、１次反転荷電粒子又は電子等を検出する検出器２４及び感光体試料を除電するためのＬＥＤ２５を備えている。
【００１５】
荷電粒子とは、電子ビーム又はイオンビーム等、電界や磁界に対して影響を受ける粒子をいう。試料設置部２７は、所定の基準電位に接地されている（例えば、ＧＮＤ等）。
【００１６】
＜＜荷電粒子照射部＞＞
荷電粒子照射部１０は、所定の真空度の真空チャンバ４０内に上から順に後述するように配置された各部材を備えている。すなわち、荷電粒子照射部１０は、電子ビームを発生させるための電子銃１１、電子ビームを制御するためのサプレッサ電極（引き出し電極）１２、電子ビームのエネルギーを制御するための加速電極１３、電子銃１１から発生した電子ビームを集束させるためのコンデンサレンズ１４、電子ビームをオン、オフさせるためのビームブランカ１５、仕切り板１６、可動絞り１７、スティングメータとしての非点補正部１８、ビームブランカ１５を通過した電子ビームを走査させるための走査レンズ１９、走査レンズ１９を通過した電子ビームを再び収束させるための対物レンズ２０及びビーム射出開口部２１を備えている。
【００１７】
上述したそれぞれのレンズ等には、図示されていない駆動用電源が接続されている。また、２次電子検出器２４には、シンチレータや光電子増倍管等を用いる。
【００１８】
なお、荷電粒子照射部１０においてイオンビームを用いる場合、電子銃の代わりに液体金属イオン銃等を用いる。
【００１９】
＜＜検出部等＞＞
図２は、ビーム照射開口部２１、ビーム照射開口部２１の周辺に取り付けられた２次電子捕獲部材２６、感光体試料２３、２次電子を検出する検出器２４及び検出される２次電子の軌跡等を表す模式図である。２次電子捕獲部材２６は、表面に金等が蒸着された金属板であり、感光体試料２３に電子ビームを照射することで生じた２次電子が検出器２４に到達せず抜けていくことを防ぐためのものである。２次電子を２次電子捕獲部材２６にぶつけることでエネルギーを減らし、その後正極性を持つ検出器２４へ到達させる。なお、２次電子捕獲部材２６の形状は円形や正方形等、２次電子を捕獲することができれば良く任意の形状であってよい。
【００２０】
＜＜制御及び信号処理系統＞＞
感光体評価装置は、ホストコンピュータ２００を備えている。ホストコンピュータ２００は後述するように感光体評価装置の各部の動作を制御し、また、検出器２４の検出信号に基づいて信号処理を行う。この感光体評価装置の制御及び信号処理系統は以下のように構成されている。
【００２１】
＜＜＜帯電＞＞＞
ホストコンピュータ２００は、荷電粒子制御部２１０を介して、加速レンズ制御部２１１、走査レンズ制御部２１２及び対物レンズ制御部２１３を制御する。これらの制御部により、加速電極１３、走査レンズ１９及び対物レンズ２０が制御され、感光体試料２３の表面に電子ビームが照射されることで、感光体試料２３の表面が均一に帯電される。
【００２２】
＜＜＜静電潜像の形成＞＞＞
ホストコンピュータ２００は、ＬＤ制御部・２次元走査制御部２０５を介して、露光光学系２２である光源としてのＬＤ（レーザダイオード）１００を制御し、また、音響光学偏向素子１０３、光偏向器１０５（図３参照）を制御する。なお、光源としてのＬＤ１００については具体的に後述する。音響光学偏向素子１０３、光偏向器１０５の制御により、感光体試料２３の表面はレーザ光により２次元走査され、感光体試料２３の表面に所望のパターンの静電潜像が形成される。
【００２３】
また、ホストコンピュータ２００は、検出器２４の出力信号によって感光体試料２３からの放出電子を検出する電子検出部２０１、電子検出部２０１からの検出信号を処理する信号処理部２０２、処理された信号から測定結果を出力する測定結果出力部２０３及びこの測定結果出力部２０３からの出力信号を画像信号に変換する画像処理部２０４を制御する。ホストコンピュータ２００は、試料台制御部２０６を介して試料台設置部２７の位置や高さ等を制御し、更にＬＥＤ制御部２０７を介して、測定後の感光体試料２３の残留電荷を消去する。
【００２４】
＜＜露光光学系＞＞
図３は、露光光学系２２としての２次元走査型の走査光学装置の構成の一例を示す模式図である。露光光学系２２は、感光体試料２３に対して感度を有する波長を含む光源であるＬＤ１００、コリメートレンズ１０１、アパーチャ１０２、音響光学偏向素子１０３、シリンダレンズ１０４、光偏向器１０５、走査レンズ１０６、同期検知用ミラー１０７、同期検知手段１０８等を備える。
【００２５】
また、露光光学系２２は、感光体試料２３上に所望のビーム径のビームプロファイルを生成することが可能となっている。更に、ＬＤ制御部・２次元走査制御部２０５により適切な露光時間で、適切な露光エネルギーを感光体試料２３に照射できるようになっている。
【００２６】
図４は、走査光学装置における光源の一例を示す模式図である。光源は、ＬＤ１００に代えて、図４（ａ）に示すような複数の発光点が一直線状に並んだマルチビーム光源８０１や図４（ｂ）に示すようなＶＣＳＥＬ（面発光レーザ）８０２等、感光体試料２３に対して感度を有する波長を含む光源であればよい。
【００２７】
露光光学系２２は、光学系にガルバノスキャナやポリゴンスキャナ等による光偏向器１０５を用いることで、感光体試料２３の表面にライン状のパターンを形成することができる。このライン方向を主走査方向とする。また、図３に示すように、ポリゴンスキャナ等による走査方向（主走査方向）に対して直交する方向（この方向を副走査方向とする）に光束を走査するための音響光学偏向素子１０３が配置されている。
【００２８】
図３では、感光体試料２３が、画像形成装置に用いられるドラム形状のものとして描かれているが、図１に示す感光体評価装置における被検体としての感光体試料２３は、実際に使用される感光体の一部又は同じ特性の平板状のものが用いられている。
【００２９】
感光体評価装置の仕様によっては、実際の画像形成装置に用いられる態様の感光体を試料とすることも可能である。例えば、図３では感光体試料２３はいわゆるドラム型形状であるが、図１に示すような感光体評価装置に用いる場合は、試料台制御部２０６によりこのドラムを回転させるようにしてもよい。更に、感光体試料２３をシート等の形状で構成する場合は、音響光学偏向素子１０３を用いずに、試料台制御部２０６を露光光学系２２の走査方向と異なる方向へ可動させるようにしてもよい。
【００３０】
＜＜＜音響光学偏向素子＞＞＞
音響光学偏向素子１０３とは、光学媒体の中に超音波を発生させて、進行するレーザ光を回折させる素子である。入力信号を周波数変調して音響光学偏向素子１０３に加えると、加えられる信号の周波数に応じてレーザ光の回折度合いが変化し、角度変調を行うことができる。音響光学偏向素子１０３には機械的可動部がないため、これを用いることで高速な走査を実現することができる。
【００３１】
次に、音響光学偏向素子１０３の動作原理について説明する。図５に示すように、二酸化テルル（ＴｅＯ２）やモリブデン酸鉛（ＰｂＭｏＯ４）等の単結晶又はガラスから構成される音響光学偏向素子１０３に圧電素子等の超音波トランスデューサ９４が接着されている。この超音波トランスデューサ９４に外部から電気信号を与えて超音波を発生させて超音波を媒体中に伝播させると、光学素子内に周期的な屈折率の粗密を形成することができる。
【００３２】
図５における音響光学偏光素子１０３による偏向角制御手段は、入力電圧信号に対応した周波数の信号に変換する周波数変換器９５、ＲＦアンプ９６、超音波トランスデューサ９４、音響光学偏向素子１０３等から構成される。周波数変換器９５は一種のオシレータであり、例えば、周波数制御発振器（ＶＣＯ）により構成することができる。以下、周波数変換器のことを「ＶＣＯ」という。ＶＣＯで生成された信号はＲＦアンプ９６を経て超音波トランスデューサ９４に加えられ、上記のようにレーザ光の角度変調が行われる。
【００３３】
上記音響光学媒体中を通るレーザ光はブラッグ回折により回折し、入射光は、０次光の他に±１、２、３・・・の回折光を生じる。０次回折光と１次回折光との角度θ０１は、空気中の光波長をλ、音響波基本周波数をｆａ、音響波速度をＶａとすると、以下の式で表される。
式（１）：θ０１＝λ・ｆａ／Ｖａ
偏向角をΔθだけ変化させるためには、基本周波数ｆａを音響波周波数変調Δｆａ分だけシフトさせるとよい。この場合、Δθは以下の式で表される。
式（２）：Δθ＝λ・Δｆａ／Ｖａ
【００３４】
上記音響光学偏向素子１０３を、ＶＣＯ９５、ＲＦアンプ９６を用いて任意の駆動周波数で駆動することで、レーザ光を副走査方向に走査することができる。図５（ｂ）は、ＶＣＯ９５に入力する電圧信号とＶＣＯ９５の出力周波数の関係を示す。図５（ｂ）は、ＶＣＯ９５に適切な電圧信号を入力することで、所望の方向に光束を偏向させることができることを示している。
【００３５】
具体的には、音響光学偏向素子１０３の素材がＴｅＯ２の場合、ＴｅＯ２の音響波速度Ｖａが６５０ｍ／ｓ、音響波基本周波数ｆａが５０Ｍｈｚ、光波長λが６５５ｎｍとすると、
式（３）：θ０１＝６５５×１０−９×５０×１０６／６５０＝５０．３８（ｍｒａｄ）
となる。
【００３６】
ところで、音響光学偏向素子１０３は、変調信号を与えてから所定の光学特性を得るためには、ディレイすなわち時間遅れが生じる。この時間遅れを応答時間（アクセスタイム）Ｔｒｅｓと定義すると、ビームサイズをＤとしたとき、Ｔｒｅｓは、以下の式で表すことができる。
式（４）：Ｔｒｅｓ＝Ｄ／Ｖａ
【００３７】
具体例として、Ｄが５ｍｍ、Ｖａが６５０ｍ／ｓの場合、
式（５）：Ｔｒｅｓ＝５／６５０＝７．７（μｓ）
となる。
このため、応答時間Ｔｒｅｓは、反射による光偏向器１０５の走査周波数をｆｖとしたとき、
式（６）：Ｄ／Ｖａ＜１／ｆｖ
とすればよい。
【００３８】
すなわち、光偏向器１０５のポリゴンミラーの回転数（ｒｐｍ）をＲｍ、ポリゴンミラーの面数をＮとすれば、光偏向器１０５の走査周波数ｆｖは、
式（７）：ｆｖ＝（Ｒｍ／６０）×Ｎ
と表すことができ、Ｖａは、
式（８）：Ｖａ＞Ｄ×ｆｖ
でなければならない。具体例として、Ｄ＝７ｍｍ、ｆｖ＝６ｋＨｚの場合、
式（９）：Ｖａ＞４２ｍ／ｓ
となる特性を有する音響光学偏向素子を用いる必要がある。
【００３９】
露光光学系２２に用いられている光偏向器１０５が駆動モータで回転駆動されることにより生じる振動や電磁波が電子ビームの軌道に影響を与えないようにするため、露光光学系２２を真空チャンバ４０の外に配置することが好ましい。これによって、露光光学系２２を電子ビームの軌道から遠ざけることができ、測定結果に及ぼす外乱の影響を抑制することができる。この場合、露光ビームは、真空チャンバ４０の外壁に設けられた透明な入射窓より入射させることが望ましい。
【００４０】
＜＜真空チャンバ装置と露光光学系の関係＞＞
図６は、真空チャンバ装置と露光光学系２２の結合部分の具体例を示す断面図である。図６に示すように、真空チャンバ４０の鉛直軸（紙面上下方向）に対して４５°の角度で、外部の露光光学系２２から真空チャンバ４０内部に向かって光ビームを入射可能な入射窓６８が配置された構成となっている。
【００４１】
図６において、露光光学系２２は、図示されない光源のほかに、音響光学偏向素子１０３、光偏向器１０５、走査レンズ１０６、光ビームの光路を曲げるミラー７２を有している。また、図６には図示されない前記コリメートレンズ、アパーチャ、同期検知手段等を有している。
【００４２】
露光光学系２２の主要部は光学ハウジング６９の上に配置され、上部はカバーで覆われて遮光される。光学ハウジング６９は水平方向の平行移動台８３の上に取り付けられ、平行移動台８３は柱状の複数本の構造体８２を介して除振台８１の上に取り付けられている。走査ビーム７７はミラー７２でほぼ４５°の角度で斜め下方に折り曲げられ、この走査ビーム７７の進路の周りは、外部遮光筒７３、内部遮光筒７５、これら内外の遮光筒の接続部に介在するラビリンス部７４によって遮光されている。
【００４３】
上記除振台８１の上に真空チャンバ４０が固定されている。真空チャンバ４０内に前記試料載置台としての試料ステージ７８が水平面内において直交２軸方向に移動可能に取り付けられている。試料ステージ７８には被検体としての感光体試料２３を載置することができ、真空チャンバ４０内に、感光体試料２３に対して真上（紙面上側）から荷電粒子ビームを照射する前記荷電粒子照射装置１０が取り付けられている。
【００４４】
荷電粒子照射部１０の内部も真空チャンバ４０と連通していて真空に保たれている。真空チャンバ４０内には、感光体試料２３に静電潜像を形成した後、感光体試料２３に荷電粒子ビームを照射することによって放出される電子ビームを検出する検出器２４の検出端が感光体試料２３に向かって延びている。
【００４５】
光偏向器１０５としてのポリゴンスキャナを有する露光光学系２２は、真空チャンバ４０に対して離れて配置されている。したがって、ポリゴンスキャナをモータ６５によって回転駆動する際に生じる振動は、真空チャンバ４０に直接伝播されることはなく、このような振動が感光体試料２３の静電潜像測定に与える影響を低減することができる。
【００４６】
図６には示していないが、構造体８２と除振台８１との間にダンパを挿入すれば、更に、防振効果を高めることができる。このように、露光光学系２２を構成することにより、感光体試料２３に対して、２次元の潜像パターンを形成することができる。なお、上述の通り、感光体試料２３の形状は、平面であっても曲面であってもよい。
【００４７】
＜静電潜像計測方法＞
＜＜帯電＞＞
次に、静電潜像の計測方法について、図１、７、８及び９を参照しながら説明する。図１の感光体評価装置を用いて、荷電粒子照射部１０により感光体試料２３に電子ビームを照射させることで、感光体試料２３の表面を均一に帯電させる。図７は、この場合の加速電圧と２次電子放出比δとの関係を示す。
【００４８】
加速電圧Ｅ１は、２次電子放出比δが１となる加速電圧Ｅ０よりも高い加速電圧に設定する。これにより、入射電子量が放出電子量より上回り、電子が感光体試料２３に蓄積し、感光体試料２３が帯電する。この結果、感光体試料２３の表面は負に一様に帯電された状態となる。また、加速電圧と照射時間を適切に設定することにより、所望の帯電電位を形成することができる。帯電電位が形成されたら、静電潜像が観察できるように入射電子量を１／１００〜１／１０００に下げる。
【００４９】
ここで、２次電子放出比δは、
式（１０）：２次電子放出比δ＝放出電子／入射電子
と表されるが、より厳密には、透過電子と反射電子の影響を考慮する必要があるので、
式（１１）：放出電子＝透過電子＋反射電子＋２次電子
とするとよい。
【００５０】
２次電子放出比δは、電子ビームのエネルギー、すなわち加速電圧に依存し、一般的に図７に示すような関係になっている。δ＝１となるような加速電圧Ｅ１では帯電が起きず、平衡状態を保っている。加速電圧Ｅ１＞Ｅ０の場合は、δ＜１となり、入射電子数に比べて放出電子数が少ないため、負帯電となる。
【００５１】
図８は、複数の加速電圧に対する照射時間と帯電電位の関係を示したグラフである。図８は、電子ビーム照射直後は急激に電荷が蓄積されていくが、照射時間に従い、感光体試料２３の負帯電電位の影響で入射電子が減速されることを示している。帯電電位Ｖｓ（＜０）における、電子の感光体試料の表面到達時の速度をＶ、電子の質量をｍ、電荷量をｅとすると、
式（１２）：Ｖ＝｛２ｅ（Ｅ１−（−Ｖｓ））｝１／２
と表すことできる。
【００５２】
これは、相対的に加速電圧Ｅ１が小さくなっていることを意味する。これにより、単位時間あたりの電荷蓄積量が減少し、Ｅ１−（−Ｖｓ）＝Ｅ０に相当する帯電電位になると、飽和帯電電位に達し平衡状態となる。このため、図８に示すように、帯電電位Ｖｓは、電子ビーム照射直後は急激な勾配で変化し、照射時間の経過に従い緩やかな勾配となり飽和することになる。
【００５３】
電子ビームの加速電圧Ｅ１と飽和帯電電位Ｖｓには、近似的に式（１３）が成立する。
式（１３）：飽和帯電電位＝−｛（電子ビームの加速電圧Ｅ１）−（δ＝１となる電子ビームの加速電圧Ｅ０）｝
Ｅ０は、試料の特性によって異なってくる場合があるが、以下の手順で求めることができる。
【００５４】
図９は、電子ビームを一定時間照射したときの加速電圧と帯電電位の関係を示すグラフである。この関係は、ほぼ直線的に変化しているとみなすことができる。図９の近似直線より、加速電圧Ｅ１＝０．９１５ｋＶのときＶｓ＝０であるため、この感光体試料２３でのＥ０は０．９１５ｋＶと求めることができる。
【００５５】
式（１３）によれば、この感光体試料２３を−８００Ｖに帯電させようとした場合、電子ビームの加速電圧Ｅ１が１．５ｋＶ以下では、飽和帯電電位は−５８５Ｖであり−８００Ｖの帯電電位には達しない。式（１４）より、１．７１５ｋＶ以上の加速電圧が必要である。
式（１４）：｜Ｅ１−Ｅ０｜≧｜Ｖｓ｜
【００５６】
加速電圧Ｅ１を大きくすると所望の帯電電位に到達する照射時間を短くすることができる。しかし、帯電電位を制御することが困難となり、また感光体試料２３へのダメージも生じる。したがって、できる限り低い加速電圧Ｅ１で、所望の帯電電位を形成できる条件で感光体試料２３の表面を帯電させることが望ましい。すなわち、式（１５）の条件を満たすことが望ましい。
式（１５）：｜Ｖｓ｜≦｜Ｅ１−Ｅ０｜≦｜Ｖｓ｜＋２ｋＶ
【００５７】
今回の感光体試料２３では、例えば−８００Ｖに帯電させるために、１．７〜３．７ｋＶ程度が望ましい。この場合、電子ビーム照射時間は、２分程度以下である。短い時間で帯電させるためには、電子ビームの電流密度を高くすればよい。
【００５８】
＜＜露光＞＞
上述した帯電プロセスにより、感光体試料２３の表面が所望の帯電電位に均一帯電された後、露光光学系２２を用いた２次元走査により感光体試料２３を露光する。露光光学系２２は、感光体試料２３の表面に所望のビーム径及びビームプロファイルを形成するように調整されている。
【００５９】
必要な露光エネルギーは感光体試料２３の特性によって決まる要素であるが、通常の感光体材料では、２〜１０ｍＪ／ｍ２程度である。感度が低い感光体試料２３では、必要露光エネルギーは十数ｍＪ／ｍ２となることもある。帯電電位や必要露光エネルギーは、感光体特性やプロセス条件に合わせて設定するとよい。
【００６０】
また、ビームスポット径、デューティ比、画周波数、書込密度、画像パターン等の条件設定を任意に行うことで、様々な条件での潜像を形成し、これらを計測することが可能となる。
【００６１】
図１０は、潜像画像パターンの一例を示す。潜像画像パターンとしては、１バイ１、２バイ２、１ドット格子、副走査１ドットライン又は副走査ピッチむらのある１ドットライン等があり、これらのパターンの一つを意図的に発生させたラインのほか、様々なパターンを形成することができる。このように、帯電と露光により、感光体試料２３に所望するパターンの静電潜像を形成することができる。この露光プロセスは、ホストコンピュータ２００が、ＬＤ制御部・２次元走査制御部２０５を制御することによって実行される。
【００６２】
＜＜静電潜像計測＞＞
次に、静電潜像計測を行う。上述のようにして静電潜像が形成された感光体試料２３を電子ビームで走査する。放出される２次電子を検出器２４で検出し、これを電子検出部２０１で電気信号に変換してコントラスト像を観察する。
【００６３】
このようにすると、帯電部の２次電子検出量が多く、露光部の２次電子検出量が少ない明暗のコントラスト像が生じる。暗の部分を露光による潜像部とみなすことができるので、ビームを走査させることなくスポット露光した場合の明暗の境界を潜像径とすることができる。なお、検出器２４としてはシンチレータを用いることができる。
【００６４】
感光体試料２３の表面に電荷分布が存在すると、感光体試料２３の上方に位置する空間に、表面電荷分布に応じた電界分布が形成される。入射電子によって発生した２次電子は、この電界によって押し戻され、検出器２４に到達する量が減少する。したがって、電荷リーク箇所は、露光部が黒、非露光部が白となり、感光体試料２３の表面の電荷分布に応じたコントラスト像を測定することができる。
【００６５】
＜＜２次電子による電荷分布と電位分布検出の原理＞＞
図１１（ａ）は、荷電粒子を捕獲する検出器２４と感光体試料２３との間の空間における電位分布を、等高線で示したものである。感光体試料２３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２４には正極性の電位が与えられている。そのため、実線で示す電位等高線群においては、感光体試料２３の表面から検出器２４に近づくにつれて電位が高くなる。
【００６６】
ここで、Ｑ１点、Ｑ２点は、感光体試料２３の表面において、負極性に均一帯電している部分である。つまり、Ｑ１点やＱ２点で発生した２次電子ｅｌ１、ｅｌ２は、感光体試料２３の表面と検出器２４の間の電界によって輸送され、検出器２４に捕獲される。ここで、矢印Ｇ１や矢印Ｇ２は、電気力線を示す。
【００６７】
図１１（ａ）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、電位等高線は、破線で示す通りＱ３点を中心とした半円形の波紋状となる。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。
【００６８】
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、感光体試料２３側に拘束する静電気力が作用する。２次電子ｅｌ３は、破線の電位等高線で示すポテンシャルの井戸（この場合はＱ３点の近傍をいう。）に捕獲され、検出器２４に向かって移動することができない。
【００６９】
図１１（ｂ）は、上記ポテンシャルの井戸を模式的に示している。すなわち、検出器２４により検出される２次電子の強度（２次電子数）は、強度の大きい部分が「静電潜像の地の部分（均一に負帯電している部分、図１１（ａ）の点Ｑ１やＱ２に代表される部分）」に対応し、強度の小さい部分が「静電潜像の画像部（光照射された部分、図１１（ａ）の点Ｑ３に代表される部分）」に対応することになる。
【００７０】
したがって、２次電子の検出部２４で得られる電気信号を、信号処理部２０２で適当なサンプリング時間でサンプリングすれば、前述の如く、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（Ｘ，Ｙ）を「サンプリングに対応した微小領域」ごとに特定できる。
【００７１】
また、信号処理部２０２により上記表面電位分布Ｖ（Ｘ，Ｙ）を２次元的な画像データとして構成し、これを測定結果出力部２０３、画像処理部２０４を経て、ディスプレイやプリンタ等のアウトプット装置で出力すれば、静電潜像が可視的な画像として得られる。
【００７２】
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。
【００７３】
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。また、潜像画像に対して、画像処理を行うことで、潜像面積を算出することが可能である。例えば、潜像画像に対して２値化処理を行い、潜像パターンの輪郭を抽出し、輪郭の内側を占める画素数をカウントすることで潜像面積を算出することができる。
【００７４】
＜＜除電＞＞
最後に、ＬＥＤ２５（図１参照）を点灯して感光体試料２３の表面に光を照射し、感光体試料２３の除電を行う。感光体試料２３上に生成された帯電電荷は光を照射することで消失し、次の測定に備えることができる。
【００７５】
以上のプロセスを行うことで、所望の条件で形成された静電潜像を計測することができる。
【００７６】
以上説明した感光体評価装置は、後述する感光体評価方法（第１〜第５の実施形態）を実施するために用いる。
【００７７】
＜第１の実施形態＞
＜感光体評価方法＞
次に、本発明に係る感光体評価方法の実施形態について説明する。図１２は、上述した２次元潜像形成計測フローに係る一連のステップを示す。各ステップの説明を以下に記述する。
【００７８】
まず、ステップＳ１において、上述の荷電粒子照射部１０を用いて電子ビームによる帯電により、感光体試料２３の表面に帯電電荷を形成する。感光体試料２３の帯電を行った後は、静電潜像が観察できるように入射電子量を１／１００〜１／１０００に下げる。
【００７９】
次に、ステップＳ２において、上述の露光光学系２２を用いて、所望の２次元露光パターンが形成されるように露光し、感光体試料２３の表面上に潜像パターンを形成する。
【００８０】
次に、ステップＳ３において、潜像パターンが形成された感光体試料２３に対して、電子ビームを照射し、感光体試料２３から放出される２次電子を検出することで静電潜像計測を行う。
【００８１】
次に、ステップＳ４において、必要があれば、ＬＥＤ２５を用いて感光体試料２３の除電を行い、次の測定に備える。以上の構成を用いることで、任意の潜像パターンを２次元的に形成・計測することが可能となる。
【００８２】
なお、一度帯電した後、潜像パターンが形成された感光体試料２３の表面は、ＬＥＤ２５によって、一定レベルの電位にまで除電を行った方が好ましいが、感光体試料２３の特性によっては、いわゆる除電レスであっても、感光体試料２３の表面を均一に帯電できる帯電特性を示すものがある。
【００８３】
また、上述の各ステップ（Ｓ１〜Ｓ３）は、任意の潜像パターンを２次元的に形成・計測することが可能な基本的ステップである。この基本ステップを、画像面積率の異なる複数の露光パターンによって繰り返し行い、その都度、感光体試料２３から発生する２次電子を検出し、その検出された信号に基づいて潜像面積又は潜像径を演算する。これらの結果に基づいて、潜像面積又は潜像径の変化を定量化し、露光条件を設定する。
【００８４】
以上説明した実施形態によれば、露光条件を変えたときの潜像の状態を計測することにより、２次元露光パターンによる潜像形成を考慮した感光体の潜像形成再現性を求めることができる。更に、その特性に応じて露光条件を設定することで露光パターンによる潜像面積又は潜像径の変化を補償することができる。
【００８５】
＜第２の実施形態＞
＜感光体評価方法＞
次に、本発明に係る感光体評価方法の別の実施形態について、第１の実施形態とは異なる部分を中心に説明する。
【００８６】
具体的には、孤立パターン潜像及び周期パターン潜像を形成し、この孤立パターン潜像及び周期パターンの潜像面積又は潜像径を演算し、孤立パターン潜像に対する周期パターン潜像の潜像面積の変化率又は潜像径の変化率を算出し、算出された周期パターン潜像の潜像面積の変化率又は潜像径の変化率に応じて露光光学系の露光条件を設定することを特徴とする。また、算出の対象となる潜像を注目静電潜像とした場合、この注目静電潜像は、隣接する静電潜像と分離されていることを特徴とする。
【００８７】
電子写真方式の画像形成装置の画像に関する特有の課題の一つに、画像を構成するドットの再現性の指標である粒状度の改善が挙げられる。そして、高品質な画像形成装置を提供するためには優れたドット再現性を有することが求められる。
【００８８】
そして、本発明を完成させるに至った感光体評価から、同じ露光条件で静電潜像形成した場合であっても、潜像を孤立的に形成したときと２次元的に周期的に形成したときでは潜像面積が異なり、孤立的に形成された潜像が最も潜像面積が大きくなることを発見した。
【００８９】
つまり、潜像形成再現性は、露光パターンを変更することにより低下することを意味する。一方、画像形成装置において良好な粒状性を得るためには、孤立パターンに対する任意の周期パターンでの潜像径変化率が１０％以下であることが望ましい。その上で、２次元露光パターンによる感光体の潜像形成再現性評価から画像形成装置による粒状性を予測するとともに、評価結果を用いて良好な粒状性を得るための露光条件を導出することが求められている。
【００９０】
本実施形態は、２次元露光パターンによる潜像形成を考慮した感光体の潜像形成再現性を評価するものであり、本発明を用いることで露光パターンによる潜像特性変化の観点からみた感光体特性を評価することができる。潜像形成段階で評価を行うことで、現像、転写、定着のプロセスによる要因を排除でき、高精度に感光体特性を評価することが可能となる。
【００９１】
図１３は、感光体の潜像形成再現性を評価するための２次元露光パターンの一例を示す概略図である。図１３（１）は、帯電した感光体試料内に潜像を孤立的に形成するもので、以後「孤立パターン」という。ここで、孤立パターンとは、形成潜像を中心とした５ｍｍ四方の領域に他潜像が形成されていないことを条件としたものと定義する。
【００９２】
図１３（２）及び（３）は、同じ露光パターンを周期的に形成したもので、以後「周期パターン」という。図１３（２）と図１３（３）は画像記録密度に基づく周期ピッチが異なる。図１３（２）では周期ピッチが１ピクセル、図１３（３）では周期ピッチが２ピクセルであることを示し、それぞれ画像面積率の異なる露光パターンである。
【００９３】
ここでは、周期ピッチの異なる露光パターンの例として図１３（２）及び（３）を示したが、本発明における感光体の潜像形成再現性を評価するための２次元露光パターンはこれに限定されるものではなく、例えば周期ピッチがピクセル以下の露光パターンを含んでもよい。なお、ピクセル（ｐｉｘｅｌ、画素）とは、色情報（色調や階調）を持つ最小単位をいう。
【００９４】
このような周期ピッチの異なる露光パターンにより潜像を感光体試料２３上に形成すると、潜像を構成する個別の露光領域を形成する露光条件が同じであっても、露光パターンにより静電潜像の大きさが異なり、孤立パターン潜像が最も大きく形成される。これは、周期パターンにおける個々の潜像が形成する電界分布が隣接する潜像部に影響を与えるためである。
【００９５】
次に、本発明に係る感光体評価方法の具体的方法について説明する。上述した孤立パターンと周期パターンを含む２水準以上の露光パターンを用いて感光体試料２３上に静電潜像を形成する。孤立パターン形成時の潜像面積を計測し、周期パターン形成時における注目潜像の潜像面積を計測する。
【００９６】
その上で、孤立パターン形成時の潜像面積と周期パターン形成時における注目潜像の潜像面積の比（以下、「潜像面積変化率」という。）を算出することで、周期パターンによる潜像面積変化特性を評価する。なお、本発明に係る感光体評価方法においては、個々の潜像の潜像面積を評価指標とするため、注目潜像の潜像が隣接する潜像と分離されている条件で評価を行う。
【００９７】
また、ここでは静電潜像の大きさの指標として潜像面積を用いたが、潜像面積に代えて、例えば、後述する長さの単位を有する物理量であってもよい。
【００９８】
まず、帯電された感光体試料２３に対して孤立パターン潜像を形成し、その潜像面積を計測する。このときの孤立パターンでの潜像面積をＳ０とする。次に周期パターン潜像を形成し、その潜像面積を計測する。このときの周期パターンでの潜像面積をＳｃとする。
【００９９】
Ｓｃは周期パターンにおける１つの潜像の潜像面積でもよいし、複数個の潜像の平均潜像面積であってもよい。計測したＳ０とＳｃの比をとることで、孤立パターンに対する周期パターンでの潜像面積変化率Ｓ´を求めることができる。
【０１００】
Ｓ´は式（１６）で表される。
式（１６）：Ｓ´＝Ｓｃ／Ｓ０    
このような手順により、周期ピッチを変えながら複数回行うことで、周期パターンによる潜像面積変化率を求めることができ、複数周期パターンにおける潜像面積変化率から、潜像面積変化特性を求めることができる。
【０１０１】
図１４に潜像面積変化特性の一例を示す。周期ピッチが十分に広い場合、つまり、周期パターンにおける個々の潜像同士の距離が長い場合、潜像面積Ｓｃと孤立パターンでの潜像面積Ｓ０は同値に近づくからＳ´は１に近づく。一方、周期ピッチが狭くなるにつれてＳｃは小さくなり、結果的にＳ´はより小さくなる。高品質の画像を得るためにはパターンによらずＳ´が所定値以下となることが望ましい。
【０１０２】
以上説明した実施形態によれば、孤立パターン潜像形成時と周期パターン潜像形成時の潜像面積変化率又は潜像径変化率を求めることが可能となり、注目潜像の周辺に潜像が形成されたときの影響を求めることができる。
【０１０３】
また、周期パターンのうち任意に選択した注目潜像の潜像が隣接する潜像と分離されている条件で評価を行うことにより、注目潜像の潜像面積又は潜像径を求めることができる。
【０１０４】
＜第３の実施形態＞
＜感光体評価方法＞
次に、本発明に係る感光体評価方法の別の実施形態について、第１及び第２の実施形態とは異なる部分を中心に説明する。具体的には、潜像面積の変化率又は潜像径の変化率が所定値以下となるように、露光光学系を構成する光源のパワーを設定して実行することを特徴とする。
【０１０５】
＜＜潜像面積変化特性の評価フロー＞＞
図１５は、潜像面積変化特性の評価フローを示す。各ステップ及びフローを以下に説明する。
【０１０６】
ステップＳ１１は、帯電した感光体試料２３に対して孤立パターン潜像を形成し、その潜像面積Ｓ０を計測する。次に、ステップＳ１２は、潜像面積変化率Ｓ´を算出する周期パターンを選択する。次に、ステップＳ１３は、帯電した感光体試料２３に対して周期パターン潜像を形成し、その潜像面積Ｓｃを計測する。次に、ステップＳ１４は、計測したＳ０及びＳｃから潜像面積変化率Ｓ´を算出する。最後に、ステップＳ１５は、潜像評価の終了の可否を判断する。更に、評価を行う場合はステップＳ１２へ進む。
【０１０７】
更に、露光パターンに応じて露光条件を変更した上で、上述した感光体評価を行うことで、潜像面積変化率が所定値以下となるような露光条件を求めることができる。
【０１０８】
感光体試料２３上に形成される潜像は、露光時の積分光量が大きいほど大きな潜像が形成される。積分光量Ｅは、感光体試料２３上における露光ビームパワー（光源のパワー）Ｐと露光時間ｔの積であり、式（１７）で表される。
式（１７）：Ｅ＝Ｐ×ｔ
【０１０９】
図１６は、孤立パターンを形成したときと周期パターンを形成したときの潜像面積と積分光量の関係の一例を示したものである。例えば、ある積分光量Ｅ１で露光を行ったとき、形成される潜像の潜像面積は周辺潜像が形成する電界条件の違いなどの要因により、孤立パターンではＳ０、周期パターンではＳ１０となる。
【０１１０】
このとき、周期パターンでの積分光量をＥ２と設定すれば、２つのパターン間における潜像面積の変化は補償され、露光パターンが変化しても潜像面積を揃えることができる。この手順を行うことで、ある露光パターンでの潜像面積変化が所定値以下となるような露光条件を求めることができる。
【０１１１】
＜＜光源電流量調整による潜像面積変化特性の評価フロー＞＞
積分光量の可変は、感光体試料２３上における露光ビームパワーＰを変更することで実現でき、露光ビームパワーは、光源に流れる電流量を制御することで変更できる。光源に流れる電流量は、図１７に示す光走査装置の模式図において、ホストコンピュータ２００を介して光源電流量制御部３０１を制御することで実現できる。積分光量可変手段として露光ビームパワーを変えて潜像面積変化を補償するときの評価フローを図１８に示し、各ステップの説明を以下に記述する。
【０１１２】
ステップＳ２１は、帯電した感光体試料２３に対して孤立パターン潜像を形成し、その潜像面積Ｓ０を計測する。次に、ステップＳ２２は、潜像面積変化率Ｓ´を算出する周期パターンを選択する。次に、ステップＳ２３は、帯電した感光体試料２３に対して周期パターン潜像を形成し、その潜像面積Ｓｃを計測する。次に、ステップＳ２４は、計測したＳ０及びＳｃから潜像面積変化率Ｓ´を算出する。
【０１１３】
次に、ステップＳ２５は、潜像面積変化率Ｓ´が所定値以下となっているかの合否判定を行い、積分光量を変える必要がある場合は、ステップＳ２６へ進む。ステップＳ２６では、積分光量を変えるために光源電流制御部を用いて光源の電流量の設定を行う。設定後はステップＳ２３へ進み、周期パターンでの潜像形成・計測を行う。
【０１１４】
上述の例で、静電潜像の大きさの指標として潜像面積を用いたが、潜像面積に代えて、例えば、長さの単位を有する量であってもよい。長さの単位を有する指標としては、例えば潜像径がある。また、後述する（第４の実施形態）円相当径を潜像径として扱ってもよい。
【０１１５】
以上説明した実施形態によれば、孤立パターンと周期パターンによる潜像形成と計測を行うことによる感光体評価を、露光パターンに応じて露光条件である、光源のパワーを変更して行うことにより、潜像面積変化率が所定値以下となるような露光条件を求めることが可能となり、最適な露光条件を求めることができるという効果を奏する。
【０１１６】
＜第４の実施形態＞
＜感光体評価方法＞
次に、本発明に係る感光体評価方法の別の実施形態について、上述の実施形態とは異なる部分を中心に説明する。具体的には、潜像面積の変化率又は潜像径の変化率が所定値以下となるように、露光光学系を構成する光源の露光時間を設定して実行することを特徴とする。
【０１１７】
露光光学系２２で感光体試料２３上に静電潜像を形成する場合、形成される静電潜像は楕円に近いドット形状（楕円状）であることが多い。これは、図３に示した走査光学系のＬＤ１００の直後に形状が矩形のアパーチャ１０２を設けた場合であり、このときのドット形状は図１９(ａ）のようになる。
【０１１８】
この楕円状のときの面積がＳであったとすると、この面積を変えずに、楕円に近い形状を完全な円として、その半径がｒの場合、πｒ２＝Ｓである（πは円周率）。したがって、ｒ＝（Ｓ／π）１／２である。ここで、２ｒを円相当径と呼ぶ。静電潜像の大きさとしてｒ或いは円相当径２ｒを用いてもよい。
【０１１９】
この場合、ｒは静電潜像の面積Ｓを円周率πで除した平方根と定義される。走査光学系のビーム径や最終画像のトナー径を長さの単位で表して連関評価を行う場合など、同様に潜像情報も長さの単位で表したほうが適切である。
【０１２０】
第４の実施形態では、積分光量の変更手段として、感光体上における露光ビームパワーＰの変更を行ったが、露光時間ｔを変更しても同様の効果が得られる。露光時間ｔは、光源に駆動電流が流れる時間を制御することで変更でき、図１７に示す光走査装置の模式図において、ホストコンピュータ２００を介して露光時間制御部３０２を制御することで実現できる。
【０１２１】
露光時間を制御する場合、光源に流れる電流量を一定とする、所謂定電流制御を行うことができる。この定電流制御によって露光時間を制御することで、電流量による光出力波形の立ち上がり特性変化などの影響を受けずに露光パターンによる面積変化を補償することができる。
【０１２２】
図２０は、積分光量可変手段として露光時間ｔを変えて潜像面積変化を補償するときの評価フローを示す。各ステップの説明を以下に記述する。
【０１２３】
ステップＳ３１は、帯電した感光体試料２３に対して孤立パターン潜像を形成し、その潜像面積Ｓ０を計測する。次に、ステップＳ３２は、潜像面積変化率Ｓ´を算出する周期パターンを選択する。次に、ステップＳ３３は、帯電した感光体試料２３に対して周期パターン潜像を形成し、その潜像面積Ｓｃを計測する。次に、ステップＳ３４は、計測したＳ０及びＳｃから潜像面積変化率Ｓ´を算出する。
【０１２４】
次に、ステップＳ３５は、潜像面積変化率Ｓ´が所定値以下となっているかの合否判定を行い、積分光量を変える必要がある場合は、ステップＳ３６へ進む。最後に、ステップＳ３６は、積分光量を変えるために露光時間制御部を用いて露光時間ｔの設定を行う。設定後はステップＳ３３へ進み、周期パターンでの潜像形成・計測を行う。
【０１２５】
以上説明した実施形態によれば、孤立パターンと周期パターンによる潜像形成と計測を行うことによる感光体評価を、露光パターンに応じて露光条件である、露光時間を変更して行うことにより、潜像面積変化率が所定値以下となるような露光条件を求めることが可能となり、最適な露光条件を求めることができる。
【０１２６】
＜第５の実施形態＞
＜感光体評価方法＞
次に、本発明に係る感光体評価方法の別の実施形態について、上述の実施形態とは異なる部分を中心に説明する。具体的には、潜像面積の変化率又は潜像径の変化率が所定値以下となるように、露光光学系を構成する光源のビームスポットサイズを設定して実行することを特徴とする。
【０１２７】
孤立パターンに対する周期パターンでの潜像面積変化は、周期パターンにおける個々の潜像が形成する電界分布が隣接する潜像部に影響を与えるために生じる。潜像が形成する電界分布は潜像電荷分布により決定されるため、感光体上における露光ビームのビームスポットサイズを変更することで潜像面積変化特性は変化する。
【０１２８】
これより、感光体試料２３上における露光ビームのビームスポットサイズを変更して潜像評価を行うことで、孤立パターンに対する周期パターンでの潜像面積変化が所定値以下となるようなビームスポットサイズを求めることができる。
【０１２９】
感光体試料２３上における露光ビームのビームスポットサイズは、図３に示すアパーチャ１０２の開口部の大きさにより決まり、このアパーチャサイズを変更することで感光体試料２３上における露光ビームのビームスポットサイズを制御することができる。アパーチャ１０２は光源ユニットに対してネジで固定され、取り外し可能な構成となっている。
【０１３０】
図２１は、感光体上における露光ビームのビームスポットサイズを変更して孤立パターンに対する周期パターンでの潜像面積変化を評価する評価フローを示す。各ステップの説明を以下に記述する。
【０１３１】
ステップＳ４１は、帯電した感光体試料に対して孤立パターン潜像を形成し、その潜像面積Ｓ０を計測する。次に、ステップＳ４２は、潜像面積変化率Ｓ´を算出する周期パターンを選択する。次に、ステップＳ４３は、帯電した感光体試料に対して周期パターン潜像を形成し、その潜像面積Ｓｃを計測する。次に、ステップＳ４４は、計測したＳ０及びＳｃから潜像面積変化率Ｓ´を算出する。
【０１３２】
次に、ステップＳ４５は、潜像面積変化率Ｓ´が所定値以下となっているかの合否判定を行い、感光体上における露光ビームのビームスポットサイズを変える必要がある場合は、ステップＳ４６へ進む。最後に、ステップＳ４６は、感光体試料２３上における露光ビームのビームスポットサイズを変えるためにアパーチャサイズの設定を行う。設定後はステップ４１へ進み、孤立パターンでの潜像形成・計測を行う。
【０１３３】
以上説明した実施形態によれば、孤立パターンと周期パターンによる潜像形成と計測を行うことによる感光体評価を、露光パターンに応じて露光条件である、ビームスポットサイズを変更して行うことにより、潜像面積変化率が所定値以下となるような露光条件を求めることが可能となり、最適な露光条件を求めることができる。
【０１３４】
＜画像形成装置の実施形態＞
次に、本発明に係る画像形成装置の実施形態について説明する。
【０１３５】
電子写真方式の画像形成装置において良好な粒状性を得るためには、孤立パターンに対する周期パターンでの潜像径変化率が所定値以下であることが望ましい。
【０１３６】
図２２に電子写真方式の画像形成装置の一構成例を示す。この画像形成装置は、感光体（ＯＰＣ）７０１、帯電器７０２としての帯電チャージャー、走査光学系７０３、トナー（現像手段）７０４、記録媒体（転写紙等の紙）７０５、転写チャージャー７０６、定着ローラー７０７、クリーニングブレード７０８、除電用光源７０９を備えている。
一般的な電子写真プロセスは、主に、以下に示す（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。
【０１３７】
（１）帯電プロセスとは、暗所において帯電器７０２を用いて光導電体である感光体７０１の表面を帯電させることをいう。
【０１３８】
（２）露光プロセスとは、帯電した感光体７０１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ことをいう。なお、現在デジタル機器においてはネガ型が主流である。
【０１３９】
（３）現像プロセスとは、静電潜像と逆極性に帯電させた微小な粒子であるトナー７０４を、静電潜像に静電的に付着させることをいう。
【０１４０】
（４）転写プロセスとは、記録媒体である紙７０５を現像後のトナー像に重ね、紙の裏側の帯電器７０６で、トナー７０４の帯電極性とは逆極性の電荷を紙７０５に与え、静電力によりトナーを紙７０５に転写することをいう。
【０１４１】
（５）クリーニングプロセスとは、転写されずに感光体７０１に残った残留トナーをブレード７０８、磁気ブラシ等のクリーナを用いて除去することをいう。
【０１４２】
（６）定着プロセスとは、転写紙７０５に付着したトナー７０４を熱ローラ定着機７０７に送り、熱及び圧力によりトナー７０４を転写紙７０５に定着させることをいう。
【０１４３】
ここで、画像形成装置は、上述の感光体評価方法又は上述の感光体評価装置による評価で得られた露光パターンに応じた露光条件の設定を画像形成に反映させる手段を有している。例えば、感光体７０１の検査時に上述の静電潜像評価を行い、孤立パターンに対する周期パターンでの潜像径変化率が目標値以下となるような露光条件を求めておく。
【０１４４】
更に、露光パターンと露光条件が対応する電子的なテーブルを作成し、図２２に示すような露光条件メモリ３０３などのメモリに格納し、必要に応じてテーブルを参照し画像形成に反映させる。このような画像形成装置を用いることで静電潜像評価の評価結果を画像形成に反映させることができ、高品質な最終画像を得ることができる。
【０１４５】
以上説明した実施形態によれば、感光体７０１の潜像形成再現性が向上する露光条件を画像形成装置に反映することで、高品質な最終画像を得ることができる。
【符号の説明】
【０１４６】
１０  荷電粒子照射部       
１１  電子銃
１２  サプレッサ電極
１３  加速電極
１４  コンデンサレンズ
１５  ビームブランカ
１６  仕切り板
１７  可動絞り
１８  非点補正部
１９  走査レンズ
２０  対物レンズ
２１  ビーム照射開口部
２２  露光光学系
２３  感光体試料
２４  ２次電子を検出する検出器
２５  ＬＥＤ
２７  試料設置部
４０  真空チャンバ
６５  モータ
６８  入射窓
６９  光学ハウジング
７１  ハウジング
７２  ミラー
７３  外部遮光筒
７４  ラビリンス部
７５  内部遮光筒
７７  走査ビーム
７８  試料ステージ
８１  除振台
８２  構造体
８３  平行移動台
９４  超音波トランスデューサ
９５  周波数変換器
９６  ＲＦアンプ
１００  ＬＤ（レーザダイオード）
１０１  コリメートレンズ
１０２  アパーチャ
１０３  音響光学偏向素子
１０４  シリンダレンズ
１０５  光偏向器
１０６  走査レンズ
１０７  同期検知用ミラー
１０８  同期検知手段
２００  ホストコンピュータ
２０１  電子検出部
２０２  信号処理部
２０３  測定結果出力部
２０４  画像処理部
２０５  ＬＤ制御部・２次元走査制御部
２０６  試料台制御部
２０７  ＬＥＤ制御部
２１０  荷電粒子制御部
２１１  加速レンズ制御部
２１２  走査レンズ制御部
２１３  対物レンズ制御部
３０１  光源電流量制御部
３０２  露光時間制御部
３０３  露光条件メモリ
７０１  感光体（ＯＰＣ）
７０２  帯電チャージャー
７０３  走査光学系
７０４  トナー（現像手段）
７０５  記録媒体（転写紙等の紙）
７０６  転写チャージャー
７０７  定着ローラー
７０８  クリーニングブレード
７０９  除電用光源
８０１  マルチビーム光源
８０２  ＶＣＳＥＬ（面発光レーザ）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０１４７】
【特許文献１】特開平０３−０４９１４３号公報
【図１】
2013186391.tif 000003
【図２】
2013186391.tif 000004
【図４】
2013186391.tif 000005
【図５】
2013186391.tif 000006
【図６】
2013186391.tif 000007
【図７】
2013186391.tif 000008
【図８】
2013186391.tif 000009
【図９】
2013186391.tif 000010
【図１１】
2013186391.tif 000011
【図１２】
2013186391.tif 000012
【図１３】
2013186391.tif 000013
【図１４】
2013186391.tif 000014
【図１５】
2013186391.tif 000015
【図１６】
2013186391.tif 000016
【図１７】
2013186391.tif 000017
【図１８】
2013186391.tif 000018
【図１９】
2013186391.tif 000019
【図２０】
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【図２１】
2013186391.tif 000021
【図２２】
2013186391.tif 000022
【図３】
2013186391.tif 000023
【図１０】
2013186391.tif 000024