(57)【要約】      （修正有）【課題】所望のトナー像を実現するために、どのような静電潜像を形成すべきか、どのような光ビームによる露光を行なうべきかを逆方向的に設計する設計手法を実現可能とする画像形成評価装置および画像形成評価方法を提供する。【解決手段】静電潜像を形成する静電潜像形成手段と、該静電潜像形成手段により形成された静電潜像の、静電潜像プロファイルｆ２(ｒ)を測定する静電潜像測定手段と、静電潜像をトナー像として可視化するトナー像形成手段と、トナー像形成手段により形成されたトナー像の、トナー像プロファイルｆ３(ｒ)を測定するトナー像測定手段と、静電潜像測定手段により測定される静電潜像プロファイルｆ２(ｒ)と、トナー像プロファイルｆ３(ｒ)との間に介在する現像劣化関数ｇ２(ｒ)を、逆畳み込み演算を用いて導出する現像劣化関数導出手段とを有する。【選択図】図９
2013003353.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光導電性の感光体に、帯電と光ビームによるドット露光を行なって静電潜像を形成し、形成された静電潜像をトナー像として可視化する電子写真プロセスの、画像形成評価を行なう画像形成評価装置であって、
静電潜像を形成する静電潜像形成手段と、  
該静電潜像形成手段により形成された静電潜像の、静電潜像プロファイルを測定する静電潜像測定手段と、
上記静電潜像をトナー像として可視化するトナー像形成手段と、  
該トナー像形成手段により形成されたトナー像の、トナー像プロファイルを測定するトナー像測定手段と、
上記静電潜像測定手段により測定される静電潜像プロファイルと、上記トナー像測定手段により測定されるトナー像プロファイルとの間に介在する現像劣化関数を、逆畳み込み演算を用いて導出する現像劣化関数導出手段とを有することを特徴とする画像形成評価装置。
【請求項２】
光導電性の感光体に、帯電と光ビームによるドット露光を行なって静電潜像を形成し、形成された画像をトナー像として可視化する電子写真プロセスの、画像形成評価を行なう画像形成評価装置であって、
光導電性の感光体に静電潜像を形成する静電潜像形成手段と、
上記静電潜像形成手段が放射する露光ビームのビームプロファイルを測定するビームプロファイル測定手段と、
上記露光ビームにより形成される静電潜像の静電潜像プロファイルを測定する静電潜像測定手段と、
上記静電潜像をトナー像として可視化するトナー像形成手段と、  
該トナー像形成手段により形成されたトナー像の、トナー像プロファイルを測定するトナー像測定手段と、
上記ビームプロファイルと静電潜像プロファイルとの間に介在する露光劣化関数を、逆畳み込み演算を用いて導出する露光劣化関数導出手段と、
上記静電潜像プロファイルとトナー像プロファイルとの間に介在する現像劣化関数を、逆畳み込み演算を用いて導出する現像劣化関数導出手段とを有することを特徴とする画像形成評価装置。
【請求項３】
請求項１記載の画像形成評価装置において、
画像形成によって形成すべきトナー像の、トナー像プロファイルを実現しうる、静電潜像プロファイルを、求められた現像劣化関数に基づき求める手段を有することを特徴とする画像形成評価装置。
【請求項４】
請求項２記載の画像形成装置において、
画像形成によって形成すべきトナー像のトナー像プロファイルを実現しうるビームプロファイルを、求められた露光劣化関数と現像劣化関数とに基づき求める手段を有することを特徴とする画像形成評価装置。
【請求項５】
請求項１〜４の任意の１に記載の画像形成評価装置において、
静電潜像形成手段の光ビームによる露光で、１ドットの静電潜像を、１以上形成し、
トナー像測定装置により、上記１ドットの静電潜像によるトナー像を３次元的に測定し、トナー像の高さを等高線として表現し、上記等高線から上記トナー像のトナー像プロファイルを求めるものであることを特徴とする画像形成評価装置。  
【請求項６】
光導電性の感光体に、光書込み手段によるドット露光により静電潜像を形成し、形成された静電潜像をトナー像として可視化する電子写真プロセスの、画像形成評価を行なう方法であって、
静電潜像を形成する静電潜像形成工程と、
該静電潜像形成工程で形成された静電潜像の静電潜像プロファイルを、関数：ｇとして特定する静電潜像プロファイル特定工程と、
上記静電潜像プロファイルを特定された静電潜像をトナー像として可視化するトナー像形成工程と、
該トナー像形成工程により形成されたトナー像のトナー像プロファイルを、関数：ｋとして特定するトナー像プロファイル特定工程と、
上記特定された関数：ｇと関数：ｋとを用いる逆畳み込み演算を用いて、現像劣化関数：ｐを求める現像劣化関数演算工程と、を有することを特徴とする画像形成評価方法。
【請求項７】
光導電性の感光体に、光書込み手段によるドット露光により静電潜像を形成し、形成された静電潜像をトナー像として可視化する電子写真プロセスの、画像形成評価を行なう方法であって、
ドット露光を行なうビームの露光面上におけるビームプロファイルを、関数：ｆとして特定するビームプロファイル特定工程と、
上記関数：ｆを与える光ビームによるドット露光により、感光体に静電潜像を形成する静電潜像形成工程と、
形成された静電潜像のプロファイルを、関数：ｇとして特定する静電潜像プロファイル特定工程と、
上記関数：ｇを特定された静電潜像をトナー像として可視化するトナー像形成工程と、
該トナー像形成工程により形成されたトナー像の、トナー像プロファイルを、関数：ｋとして特定するトナー像プロファイル特定工程と、
上記関数：ｆと関数：ｇとを用いる逆畳み込み演算を用いて、露光劣化関数：ｈを求める露光劣化関数演算工程と、
上記関数：ｇと関数：ｋとを用いる逆畳み込み演算を用いて、現像劣化関数：ｐを求める現像劣化関数演算工程と、を有することを特徴とする画像形成評価方法。
【請求項８】
請求項６または７記載の画像形成評価方法において、
画像形成によって形成すべきトナー像のトナー像プロファイル：ｋ０を実現しうる、静電潜像プロファイル：ｇ０を、求められた現像劣化関数：ｐに基づき定める静電潜像プロファイル決定工程を有することを特徴とする画像形成評価方法。
【請求項９】
請求項７記載の画像形成評価方法において、
画像形成によって形成すべきトナー像のトナー像プロファイル；ｋ０を実現しうるビームプロファイル：ｆ０を、求められた露光劣化関数：ｈと現像劣化関数：ｐとに基づき求めるビームプロファイル決定工程を有することを特徴とする画像形成評価方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、画像形成評価装置および画像形成評価方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
デジタル複写機やレーザプリンタ等、電子写真原理を応用した画像形成装置において、より高品位で安定性のある画像の形成が求められている。
【０００３】
高品位で安定性のある画像形成を実現する上で、重要な要素として、走査光学系と感光体及びトナーが挙げられる。
【０００４】
電子写真プロセスは、光導電性の感光体の帯電と、走査光学系による光走査とによる静電潜像形成に始まる。即ち、走査光学系による光走査は、画像形成の入力に相当するものであり、従って走査光学系の設計は重要である。
【０００５】
走査光学系の開発・設計における重要な設計仕様の１つとして、ビームスポット径（以下、単に「ビーム径」と言う。）の大小がある。通常は「仕様として定めたビーム径」を達成できるように、走査光学系の光学素子やレンズの設計を行う。
【０００６】
静電潜像は帯電させた感光体上に形成され、静電潜像を形成された感光体表面に、帯電させたトナー粒子を静電的に付着させ、静電潜像をトナー像として可視化する。  
トナー粒子は、反転現像の場合には「静電潜像と同一の帯電極性」とされ、そうでない場合には「静電潜像と逆の帯電極性」とされる。  
最小のトナー像は、原理的には「１個のトナー粒子」で形成されるが、通常は「多数のトナー粒子」の集合で形成され、微視的に見れば、トナー粒子の集合により、円錐状や円錐台状あるいは円柱状になっている。
【０００７】
トナー粒子は「大きさが十数μｍから数μｍの粒子」であり、以下において単に「トナー」とも呼ぶ。
【０００８】
静電潜像の測定は、従来から可能であり、測定技術として特許文献１記載のものが知られている。
【０００９】
光導電性の感光体には「帯電や感光の均一性」や、静電潜像の繰り返し形成における再現性や耐久性などに加え、所望の静電潜像の形成を実現できる形成能力が求められる。
【００１０】
所望の静電潜像を形成するには「光走査を行う光ビームと、この光ビームにより書き込まれて形成される静電潜像との関係」を十分に把握する必要がある。  
光ビームと静電潜像の関係は、入力(光ビーム)と出力(静電潜像)の関係に相当するが、この関係は「線形」とは限らず、この関係を把握することも重要である。
【００１１】
上記のように、光ビームによる光走査で静電潜像が形成され、この静電潜像がトナー像として可視化されるので、高品位の画像を実現するためには「光ビーム・静電潜像・トナー像の相互関係」を把握することが重要となる。
【００１２】
同様のことは、感光体上に形成されたトナー像を、転写紙等のシート媒体に転写・定着するプロセスについても言える。  
トナー像が転写紙上に転写・定着された画像を「トナー画像」と呼ぶことにする。トナー画像の測定は、感光体上のトナー像の測定と同様に理解できる。
【００１３】
転写紙上に定着されたトナー画像は、熱や機械的圧力により、トナー粒子相互が溶け合って一体となっているが、光学濃度測定や「触針式測定による表面形状の測定」により把握できる。  
シート媒体上に定着されたトナー画像が最終的な画像であり、光ビームによる露光に始まる画像形成プロセスの最終的な出力である。  
「画像形成の各プロセス」の評価技術が進めば、シート媒体上に定着されたトナー画像を測定し、後述する劣化関数を考慮しつつ、画像形成プロセスを遡り、良好なトナー画像を得ることの出来る「光ビーム」の仕様を決めることができ、これは走査光学系の設計にとって非常に重要となる。
【００１４】
トナー粒子には、材料・材質や構造の仕様に加え、形状やサイズ、「形状の均一性」や「サイズの均一性(粒径分布)」などが要求される。  
例えば、トナー粒子の形状は「球形状」が理想であり、サイズは「小さいほど良い」と考えられている。光ビームのビーム径（感光面上に集光される光スポットの径）や光強度、静電潜像の帯電電位を一定とし、トナー粒子を特定するパラメータ（材料・材質、構造の仕様、形状、サイズ、形状分布や粒径分布）を変え、トナー像がパラメータの変化と共にどのように変化するかを見、好適なトナー像のパラメータを決定する。
【００１５】
また、トナー粒子に関するパラメータを一定とし、光ビームのビーム径や光強度、静電潜像の帯電電位等の条件を変え、これら条件の変化によりトナー像がどのように変化するかを見て、光ビーム・静電潜像の好ましい条件を決定することが可能である。
【００１６】
これらの方法は、何れも、トナー像に影響するパラメータを変化させ、パラメータ変化に伴うトナー像の変化を見て、好適なパラメータ（トナー像に影響するパラメータ）を決定する。このようなパラメータ決定方式を「順方向的決定方式」と呼ぶことにする。
【００１７】
この方式は、上記パラメータの変化に伴う「トナー像の変化」から、好適なパラメータを特定する方式である。
【００１８】
これとは別に、予め「好適なトナー像」を特定しておき、この好適なトナー像を実現できる静電潜像、さらには、かかる静電潜像を実現する光ビームを決定する「逆方向的決定方式」が考えられる。
【００１９】
この逆方向決定方式では「良好なトナー画像を実現する静電潜像」を実現できる。
【００２０】
光ビームによる露光による静電潜像形成、現像によるトナー像の形成という１連のプロセスを、露光プロファイル・潜像プロファイル・現像プロファイルのプロファイル伝達として捉える考え方が特許文献２に記載されている。
【００２１】
この発明も、後述するようにプロファイルに関する演算を用いるが、その中心となる考え方は「劣化関数と、逆畳み込み演算」を用いる点にあり、このような考え方は引用文献２には開示されていない。
【００２２】
「走査光学系」は、半導体レーザ、垂直面発光レーザ（VCSEL:Vertical Cavity Surface Emitting Laser）などを光源とし、コリメートレンズ、ポリゴンミラー、走査レンズなどの光学装置・光学素子を有し、光走査用の光ビームを感光体へ導光する。
【００２３】
近年、これら光学装置・光学素子を用いずに、多数のＬＥＤ（Light Emitting Diode）光源をライン状に並べ、各ＬＥＤ光源に対応させて配列した屈折率分布レンズのアレイを用い、個々のＬＥＤ光源から放射される光を感光体まで導光する方式の走査光学系も知られている。  
この方式の場合においても、ＬＥＤ光源から射出して、感光体をドット露光する光束を「光ビーム」と呼ぶ。感光体面における光スポットのビーム径は、レーザ光源の場合と同様に定義され、形成される静電潜像も測定可能である。
【００２４】
感光体を露光する光ビームの「ビーム径」は、市販の汎用のビームプロファイル測定装置（例えば、PHOTON inc．社製のBeamScan或いはNanoScan）により測定できる。  
「ビーム径」は、まずビームプロファイルを測定し、その最大強度を１（１００％）と規格化し、「最大強度の１／ｅ２≒１３．５％（ｅは自然対数）」のレベルにおけるプロファイル幅として定義するのが一般的である。
【００２５】
これらの測定で得られるのは一方向のプロファイル（強度を表す縦軸と、位置を表す横軸とによる２次元平面での２次元的プロファイル）である。
【００２６】
光ビームの強度を「２次元のＣＣＤ（Charge-Coupled Device）を用いて測定すると、２次元の位置座標を横軸とし、強度を縦軸として「３次元的なビームプロファイル」を測定することが可能である。
【００２７】
以下の説明において「ビーム径」は、これら２次元的あるいは３次元的なビームプロファイルに応じて定まるものである。
【００２８】
「トナー像の測定」には、汎用の光学顕微鏡を用いることができる。３次元的な測定が容易に実施できるもの（例えば、株式会社キーエンス製  形状測定レーザマイクロスコープ「VK―8700」などを挙げることができる。）が好ましい。
【００２９】
これら顕微鏡による測定で「顕微鏡光軸上での位置と、この位置で合焦した画像」とを対応させることにより「観察物の高さ方向の情報」を得ることができる。  
面内での解像度に関して言うと、１個のトナー粒子の大きさは「十数μｍ〜数μｍ」であり、光学顕微鏡でも、観察倍率などの条件が適切であれば、個別のトナー粒子の識別が可能である。
【００３０】
仮に、トナー粒子の径が５μｍであり、ビーム径：５０μｍの円形の光ビームによる露光で、理想的に直径：５０μｍの円形の静電潜像が形成され、この静電潜像が、直径：５μｍのトナー粒子を用いる現像により理想的に可視化されたものとすると、感光体表面上において、静電潜像の直径方向に１０個のトナー粒子が並ぶことになる。  
さらに、静電潜像の電界強度分布に従い、トナー粒子が「円錐状」に積み重なるものとするとし、円錐の最大高さが１００μｍであったとすると、直径：５μｍのトナー粒子は高さ方向に２０個積み重なることになる。  
この明細書においては、このように「トナー粒子が３次元的に集合したもの」をトナー像と呼ぶ。
【００３１】
感光体上に高品位・高精細な画像（静電潜像・トナー像）を形成するための光ビームのビーム径は、細ければ細い程良いと考えられているが、走査光学系における各種の収差や回折など「画像劣化の要因」を抑えねばならないため、細いビーム径ほど、走査光学系の設計への負担が大きく、このような光学系の作製はコスト高に繋がる。
【００３２】
また、ビーム径のみならず、感光体の特性や、トナーの性能を考慮する必要がある。  
走査光学系で実現されるビーム径が細くても、感光体の特性、特に解像性能が悪ければ、高品位な静電潜像を実現することは難しい。逆に、ビーム径が太くても、光ビームの強度を下げれば、ドット露光により感光体に形成される「１ドットの静電潜像」の径を小さくできる。  
従って、必ずしも、ビーム径が設計の仕様値、目標値であることにはならない。
【００３３】
このように、高品位・高精細な静電潜像の実現には、走査光学系と感光体との両方を考慮した設計が重要となる。
【００３４】
高品位な画像の形成には「どのようなトナー粒子を用いるか」も重要である。  
１個のトナー粒子は、感光体上で静電潜像を形成する電荷である電子や正孔と比較すると桁違いに大きいから、静電潜像を与える「感光体表面電位分布」が、滑らかな曲線（静電潜像プロファイル）で表されても、これをトナーで可視化すると、付着トナー粒子の集合であるトナー像は「多数の凹凸・空隙」を有し、静電潜像プロファイルを忠実に再現しない。  
静電潜像プロファイル再現性の良否を決める１つの因子はトナー粒子の粒径であり、この意味で、トナー粒径はトナー像の空間分解能を決定する。
【００３５】
通常、走査光学系の設計は「感光体、静電潜像、トナー粒子、トナー像」とは別個に進められ、走査光学系の設計・作製が終了した後、画像評価の段階で、初めて画質の良否が分る。勿論、設計者の経験で「走査光学系の設計仕様であるビーム径」を定めた場合に、どの程度の画質の画像が得られるかはある程度予想できるが、正確かつ詳細な予測は困難である。  
評価された画像の画質が、要求水準を満たさないときは、設計を見直す必要が生じる。
【００３６】
従って、設計から製造に至る１連のプロセスの効率を考えると、走査光学系の設計時点で、感光体・静電潜像・トナー粒子とトナー像の特性を考慮し、予め「画質をある程度予測できる」ことが好ましい。この予測は、シミュレーションによりある程度可能であるが、常に、精度良く予測と結果が一致するとは言い難い現状である。
【００３７】
一方、上記とは逆に、予め、実現しようとするトナー像を定め、このトナー像を実現するために、どのような静電潜像を形成すべきか、そのために、どのようなビーム径の光ビームで露光を行なうべきかを求める「逆方向的な設計手法」を実現できれば、設計の見直しと言う事態を有効に回避できる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００３８】
この発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、上記逆方向的な設計手法を実現可能とする画像形成評価装置および画像形成評価方法の提供を課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００３９】
請求項１の画像形成評価装置は「光導電性の感光体に、帯電と、光ビームによるドット露光を行なって静電潜像を形成し、形成された静電潜像をトナー像として可視化する電子写真プロセスの、画像形成評価を行なう装置」であって、静電潜像形成手段と、静電潜像測定手段と、トナー像形成手段と、トナー像測定手段と、現像劣化関数導出手段とを有する。
【００４０】
「静電潜像形成手段」は、静電潜像を形成する手段である。  
静電潜像を感光体に形成する場合であれば、静電潜像形成手段は、感光体を均一帯電する帯電手段と、光ビームによるドット露光を行なう露光手段を有する。
【００４１】
帯電手段としては、公知の適宜のもの、例えば、各種のコロナ帯電器や、接触型や非接触型の帯電ローラや帯電ブラシを用いることが可能である。勿論、帯電手段は、これらのものに限定されない。
【００４２】
また、露光手段としては、光ビームによるドット露光を行なうものが用いられる。このような露光手段としては、先に説明した「光走査方式の走査光学系」や、「ＬＥＤ光源とレンズの組み合わせ」によるものを用いることができる。
【００４３】
即ち、帯電手段、露光手段は、電子写真方式の画像形成装置に関連して広く知られたものを適宜用いることができる。
【００４４】
請求項１記載の画像形成評価装置においては、静電潜像の形成は、必ずしも「光導電性の感光体の帯電と露光」によらなくてもよい。例えば、誘電体表面を持つ静電潜像担持体に対して、電子ビーム等による描画で、帯電分布を形成して静電潜像としてもよい。
【００４５】
「静電潜像測定手段」は、静電潜像形成手段により形成された静電潜像の静電潜像プロファイルを測定する手段である。静電潜像の測定は、基本的には「形成された静電潜像を保持する静電潜像担持体」の表面電位分布を測定することによって行なうことができる。
【００４６】
このような測定を行なう具体的なものとしては、前述した特許文献１に記載のものを挙げることができる。「静電潜像プロファイル」については後述する。
【００４７】
「トナー像形成手段」は、感光体や、誘電性の潜像担持体に形成された静電潜像にトナー粒子を付着させてトナー像として可視化する手段であり、電子写真技術において知られた各種の「乾式現像装置」を利用できる。
【００４８】
「トナー像測定手段」は、トナー像形成手段により形成されたトナー像の、トナー像プロファイルを測定する手段である。
【００４９】
トナー像の測定には、前述の「汎用の光学顕微鏡」を用いることができ、３次元的な測定が容易に実施できるものを好適に用いることができる。「トナー像プロファイル」については後述する。
【００５０】
「現像劣化関数導出手段」は、静電潜像測定手段により測定される静電潜像プロファイルと、トナー像測定手段により測定されるトナー像プロファイルとの間に介在する現像劣化関数を、逆畳み込み演算を用いて導出する手段である。
【００５１】
このように、請求項１の画像形成評価装置では、静電潜像測定手段により測定される静電潜像プロファイルと、トナー像測定手段により測定されるトナー像プロファイルとの間に介在する「現像劣化関数」が、現像劣化関数導出手段により「逆畳み込み演算」により導出される。
【００５２】
「現像劣化関数」については後述する。
【００５３】
例えば、特許文献１記載の装置で測定される静電潜像、即ち静電潜像の電位分布は、それ自体をデータとして演算処理を行い難い。トナー像測定によって得られるトナー像も、その測定データそのままでは演算処理を行い難い。
【００５４】
そこで、上記「静電潜像の電位分布」を、演算で取り扱い易い関数により近似する。このように関数として近似された電位分布が「静電潜像プロファイル」である。同様に、トナー像の測定データを、演算で取り扱い易い関数で近似したものが「トナー像プロファイル」である。
【００５５】
上記関数による近似の方法は、種々の方法が可能である。例えば「多項式による近似」や既存の関数、例えば、正弦関数等にフィットさせる方法が考えられる。有効な関数としては、ガウス分布関数のパラメータを調整して、トナー像データや電位分布にフィットさせることが考えられる。
【００５６】
従って、静電潜像測定手段が「静電潜像の静電潜像プロファイルを測定する」とは、静電潜像の電位分布を測定し、この電位分布を良好に近似する静電潜像プロファイルを得ることを意味する。
【００５７】
同様に、トナー像測定手段が「トナー像の、トナー像プロファイルを測定する」とは、トナー像を測定し、その測定データを良好に近似するトナー像プロファイルを得ることを意味する。
【００５８】
静電潜像測定手段やトナー像測定手段は、測定を行なって測定データを得る測定部と、この測定部により得られた測定データを関数近似する演算部とを有する。演算部はコンピュータあるいはマイクロプロセッサ、ＣＰＵ等により構成できる。
【００５９】
「逆畳み込み演算」については、後述する。
【００６０】
請求項２記載の画像形成評価装置は「光導電性の感光体に、帯電と光ビームによるドット露光を行なって静電潜像を形成し、形成された画像をトナー像として可視化する電子写真プロセスの、画像形成評価を行なう装置」であって、静電潜像形成手段と、ビームプロファイル測定手段と、静電潜像測定手段と、トナー像形成手段と、トナー像測定手段と、露光劣化関数導出手段と、現像劣化関数導出手段とを有する。
【００６１】
「静電潜像形成手段」は、光導電性の感光体に静電潜像を形成する手段である。
【００６２】
静電潜像の形成は、光導電性の感光体の、均一帯電と、光ビームによるドット露光により行なわれる。
【００６３】
「ビームプロファイル測定手段」は、静電潜像形成手段が放射する露光ビームのビームプロファイルを測定する手段である。
【００６４】
ビームプロファイルは、例えば、前述の「市販の汎用のビームプロファイル測定装置」によりプロファイル形状を測定し、測定データを関数により近似する。この近似された関数が「ビームプロファイル」である。  
即ち、ビームプロファイル測定手段は、プロファイル形状を測定する測定部と、この測定部により得られた測定データを関数近似する演算部とを有する。
【００６５】
演算部はコンピュータあるいはマイクロプロセッサ、ＣＰＵ等により構成できる。
【００６６】
「静電潜像測定手段」は、露光ビームにより形成される静電潜像の静電潜像プロファイルを測定する手段であり、静電潜像の電位分布を測定する測定部（例えば、特許文献１に記載の測定装置）と、この測定部により得られた測定データを関数近似して静電潜像プロファイルとする演算部とを有する。演算部はコンピュータあるいはマイクロプロセッサ、ＣＰＵ等により構成できる。
【００６７】
即ち、静電潜像測定手段は、請求項１におけるものと同様のものである。
【００６８】
「トナー像形成手段」は、静電潜像形成手段により感光体上に形成された静電潜像をトナー像として可視化する手段であり、感光体に形成された静電潜像にトナー粒子を付着させて、トナー像として可視化する手段であり、電子写真技術において知られた各種の「乾式現像装置」を利用できる。
【００６９】
「トナー像測定手段」は、トナー像形成手段により形成されたトナー像の、トナー像プロファイルを測定する手段であって、トナー像に対する測定を行なって測定データを得る測定部と、この測定部により得られた測定データを関数近似する演算部とを有する。演算部はコンピュータあるいはマイクロプロセッサ、ＣＰＵ等により構成できる。
【００７０】
即ち、トナー像測定手段は、請求項１におけるものと同様のものである。
【００７１】
「露光劣化関数導出手段」は、ビームプロファイルと静電潜像プロファイルとの間に介在する露光劣化関数を、逆畳み込み演算を用いて導出する手段である。
【００７２】
「露光劣化関数」については後述する。
【００７３】
「現像劣化関数導出手段」は、静電潜像プロファイルとトナー像プロファイルとの間に介在する現像劣化関数を、逆畳み込み演算を用いて導出する手段であり、請求項１におけるものと同様のものである。
【００７４】
「現像劣化関数」については後述する。
【００７５】
請求項１、２における現像劣化関数導出手段、請求項２における露光劣化関数導出手段は、演算を行なうものであり、コンピュータあるいはマイクロプロセッサ、ＣＰＵ等により構成できる。
【００７６】
請求項１における、静電潜像測定手段やトナー像測定手段における「関数近似演算を行なう部分」や上記現像劣化関数導出手段は、１つのコンピュータで総合的に実現できる。
【００７７】
同様に、請求項２におけるビームプロファイル測定手段、静電潜像測定手段やトナー像測定手段における「関数近似演算を行なう部分」や、現像劣化関数導出手段、露光劣化関数導出手段も、１つのコンピュータで総合的に実現できる。
【００７８】
請求項１の画像形成評価装置は、さらに「画像形成によって形成すべきトナー像の、トナー像プロファイルを実現しうる静電潜像プロファイルを、求められた現像劣化関数に基づき求める手段」を有することができる。
【００７９】
また、請求項２記載の画像形成装置は、さらに「画像形成によって形成すべきトナー像のトナー像プロファイルを実現しうるビームプロファイルを、求められた露光劣化関数と現像劣化関数とに基づき求める手段」を有することができる。
【００８０】
請求項６の画像形成評価方法は「光導電性の感光体に、光書込み手段によるドット露光により静電潜像を形成し、形成された静電潜像をトナー像として可視化する電子写真プロセスの、画像形成評価を行なう方法」であって、静電潜像形成工程と、静電潜像プロファイル特定工程と、トナー像形成工程と、トナープロファイル特定工程と、現像劣化関数特定工程と、を有する。
【００８１】
「静電潜像形成工程」は、静電潜像を形成する工程である。この静電潜像形成工程は、光導電性の感光体の帯電とドット露光により行なうこともできるし、誘電性基板の表面を電子ビームにより走査する描画方式で行うこともできる。
【００８２】
「静電潜像プロファイル特定工程」は、静電潜像形成工程で形成された静電潜像の、静電潜像プロファイルを、関数：ｇとして特定する工程である。
【００８３】
「トナー像形成工程」は、静電潜像プロファイルを特定された静電潜像をトナー像として可視化する工程である。
【００８４】
「トナー像プロファイル特定工程」は、トナー像形成工程により形成されたトナー像のトナー像プロファイルを、関数：ｋとして特定する工程である。
【００８５】
「現像劣化関数演算工程」は、特定された関数：ｇと関数：ｋとを用いる逆畳み込み演算を用いて、現像劣化関数：ｐを求める工程である。
【００８６】
「静電潜像形成工程」は前記静電潜像形成手段により実行され、「静電潜像プロファイル特定工程」は静電潜像測定手段により実行される。
【００８７】
また、「トナー像形成工程」は前記トナー像形成手段により実行され、「トナー像プロファイル特定工程」はトナー像測定手段により実行され、「現像劣化関数演算工程」は前記現像劣化関数導出手段により実行される。
【００８８】
請求項７の画像形成評価方法は「光導電性の感光体に、光書込み手段によるドット露光により静電潜像を形成し、形成された静電潜像をトナー像として可視化する電子写真プロセスの、画像形成評価を行なう方法」であって、ビームプロファイル特定工程と、静電潜像形成工程と、静電潜像プロファイル特定工程と、トナー像形成工程と、トナー像プロファイル特定工程と、露光劣化関数演算工程と、現像劣化関数演算工程と、を有する。
【００８９】
「ビームプロファイル特定工程」は、ドット露光を行なうビームの露光面上におけるビームプロファイルを、関数：ｆとして特定する工程である。
【００９０】
「静電潜像形成工程」は、関数：ｆを与える光ビームによるドット露光により、感光体に静電潜像を形成する工程である。
【００９１】
「静電潜像プロファイル特定工程」は、形成された静電潜像のプロファイルを、関数：ｇとして特定する工程である。
【００９２】
「トナー像形成工程」は、関数：ｇを特定された静電潜像を、トナー像として可視化する工程である。  
「トナー像プロファイル特定工程」は、トナー像形成工程により形成されたトナー像の、トナー像プロファイルを、関数：ｋとして特定する工程である。
【００９３】
「露光劣化関数演算工程」は、関数：ｆと関数：ｇとを用いる逆畳み込み演算を用いて、露光劣化関数：ｈを求める工程である。
【００９４】
「現像劣化関数演算工程」は、関数：ｇと関数：ｋとを用いる逆畳み込み演算を用いて、現像劣化関数：ｐを求める工程である。  
「ビームプロファイル特定工程」は、前述のビームプロファイル測定手段により実行される。「静電潜像形成工程」は、前述の静電潜像形成手段により実行される。
【００９５】
「静電潜像プロファイル特定工程」は、前述の静電潜像測定手段により実行される。  
「トナー像形成工程」は、前述のトナー像形成手段により実行される。  
「トナー像プロファイル特定工程」は、前述のトナー像測定手段により実行される。
【００９６】
「露光劣化関数演算工程」は、前述の露光劣化関数演算手段により実行される。  
「現像劣化関数演算工程」は、前述の現像劣化関数演算手段により実行される。
【００９７】
請求項６または７記載の画像形成評価方法は「画像形成によって形成すべきトナー像のトナー像プロファイル：ｋ０を実現しうる、静電潜像プロファイル：ｇ０を、現像劣化関数：ｐに基づき定める静電潜像プロファイル決定工程」を有することができる。
【００９８】
請求項７記載の画像形成評価方法はまた「画像形成によって形成すべきトナー像のトナー像プロファイル：ｋ０を実現しうるビームプロファイル：ｆ０を、求められた露光劣化関数：ｈと現像劣化関数：ｐとに基づき求めるビームプロファイル決定工程」を有することができる。
【発明の効果】
【００９９】
上記の如く、この発明によれば、新規な画像形成評価装置および画像形成評価方法を提供できる。
【０１００】
請求項１の画像形成評価装置および請求項６の画像形成評価方法によれば、測定される静電潜像プロファイルとトナー画像プロファイルとを関連付ける「現像劣化関数」を求めることができる。求められた現像劣化関数は、現像手段の現像特性を与えるものであり、画像形成プロセスにおける現像工程を評価できる。
【０１０１】
請求項２の画像形成評価装置および請求項７の画像形成評価方法によれば、測定される静電潜像プロファイルとトナー画像プロファイルとを関連付ける「現像劣化関数」に加えて、ビームプロファイルと静電潜像プロファイルとを関連付ける「露光劣化関数」を求めることができる。  
求められた現像劣化関数は、現像手段の現像特性を与えるものであり、露光劣化関数は、静電潜像形成手段の露光特性を与えるものである。従って、これらの劣化関数により、画像形成プロセスにおける静電潜像形成工程・現像工程を評価できる。
【０１０２】
さらに、請求項３の画像形成評価装置、請求項８の画像形成評価方法によれば、形成すべきトナープロファイルを実現するために形成すべき静電潜像を定めることができる。
【０１０３】
また、請求項４の画像形成評価装置、請求項９の画像形成評価方法によれば、形成すべきトナープロファイルを実現するために形成すべきビームプロファイルを定めることができる。
【図面の簡単な説明】
【０１０４】
【図１】トナー像プロファイルの導出を説明するための図である。
【図２】トナー像プロファイルの導出を説明するための図である。
【図３】トナー像測定を説明するための図である。
【図４】ビームプロファイル測定装置を説明図的に示す図である。
【図５】走査光学系の１例を示す図である。
【図６】ビームプロファイルの１例を示す図である。
【図７】ビームプロファイルの例（２次元）を示す図である。
【図８】ビームプロファイルの例（３次元）を示す図である。
【図９】ビームプロファイル、静電潜像プロファイル、トナー像プロファイルの関係を説明するための図である。
【図１０】トナー像プロファイルによる、静電潜像プロファイルの再現性を概念的に示す図である。
【図１１】逆畳み込み演算の例を説明するための図である。
【図１２】逆畳み込み演算の例を説明するための図である。
【図１３】静電潜像プロファイルの１例を示す図である。
【図１４】各プロファイルの測定条件を説明するための図である。
【図１５】画像形成評価装置の一例を説明図として示す図である。
【図１６】測定のフローチャートを示す図である。
【図１７】帯電倍率の段階的な変化に伴う静電潜像プロファイルの縦軸方向のずれを説明するための図である。
【図１８】帯電倍率を変化させたときの静電潜像の様子を示す図である。
【図１９】静電潜像プロファイルを説明するための図である。
【図２０】静電潜像の径を説明するための図である。
【図２１】静電潜像プロファイルの例（２次元）を示す図である。
【図２２】所望のトナー像を与え、走査光学系を設計するプロセスを示す図である。
【図２３】画像形成装置の１例を示す図である。
【図２４】感光体の構成の１例を説明するための図である。
【図２５】走査光学系設計のプロセスを説明するフロー図である。
【図２６】スムージング処理を説明するための図である。
【図２７】トナー像プロファイルの抽出を説明するための図である。
【図２８】トナー像プロファイルの抽出を説明するための図である。
【図２９】静電潜像のパターンを説明するための図である。
【図３０】測定の機能ブロックを示す図である。
【図３１】ビームプロファイルと静電潜像プロファイルの間の劣化関数ＢＳと、静電潜像プロファイルとトナー像プロファイルとの間の劣化関数ＳＴとを説明するための隋である。
【発明を実施するための形態】
【０１０５】
以下、実施の形態を説明する。  
まず、図３を参照して、トナー像測定を説明する。
【０１０６】
図３は、トナー像測定手段を概念的に説明図として示している。
【０１０７】
図３において、符号３Ａ１は「光導電性の感光体」を示す。
【０１０８】
感光体３Ａ１の感光面に、電位分布による静電潜像ＲＩが形成されている。
【０１０９】
静電潜像ＲＩは、図３においては、ドット露光により形成される１ドットの静電潜像が３個形成された状態を示している。勿論、静電潜像ＲＩは肉眼では見えない。  
これら３個の静電潜像ＲＩにトナー粒子が付着して、トナー像ＴＩを構成している。
【０１１０】
図３は概念図であるから、各部のサイズは実際とは異なる。例えば、感光体３Ａ１のサイズは数ｃｍ〜数十ｃｍであり、トナー像ＴＩを構成するトナー粒子の大きさは十数μｍ〜数μｍのオーダである。
【０１１１】
トナー像ＴＩを、顕微鏡３Ａ２を用いて測定し、測定データをコンピュータ３Ａ３によりデータ処理する。
【０１１２】
顕微鏡３Ａ２は、対物レンズ３Ａ２１とＣＣＤカメラ３Ａ２２とを有し、対物レンズ３Ａ２１によるトナー像ＴＩの像を、ＣＣＤカメラ３Ａ２２により撮像するようになっている。トナー像ＴＩの照明は、例えば、対物レンズ３Ａ２１の近傍に設けた白色光源（図示されず)から照明光を照射することにより行なう。
【０１１３】
顕微鏡３Ａ２は、固定焦点距離であり、対物レンズ３Ａ２１の光軸方向へ移動可能となっている。顕微鏡３Ａ２の移動は、コンピュータ３Ａ３により制御される。
【０１１４】
トナー像ＴＩは、説明中の例では「トナー粒子が円錐状に集合した形状」である。勿論「円錐状」は、トナー粒子の集合状態を「大雑把」に表現するものであって正確なものではない。
【０１１５】
先ず、顕微鏡３Ａ２を感光体３Ａ１の表面（トナー像ＴＩの形成されている面）近傍に合焦させ、「１個のトナー像」の拡大像をＣＣＤカメラ３Ａ３２の受光面に結像させる。
【０１１６】
このとき、顕微鏡３Ａ２は感光体表面近傍に合焦しているので、上記受光面上に結像するのは、円錐状のトナー像ＴＩにおける「底面部分を構成するトナーの２次元像」であり、この状態で、上記円錐状の底面部分の「輪郭」を得ることができる。この輪郭をＣＴＲ（１）とする。
【０１１７】
ＣＣＤカメラ３Ａ２２の撮像データから、上記輪郭を得る処理はコンピュータ３Ａ３のデータ処理により行う。
【０１１８】
次に、顕微鏡３Ａ２を、対物レンズ３Ａ２１の光軸方向において、所定の微少量（仮にＨとする。Ｈは、トナー粒子の大きさ（十数μｍ〜数μｍ）と同程度としておく。
【０１１９】
このようにすると、ＣＣＤカメラ３Ａ２２の受光面に結像するのは、トナー像ＴＩの上記底面部から高さ：Ｈの部分である。従って、この部分の輪郭を得ることができる。この輪郭をＣＴＲ（２）とする。
【０１２０】
さらに、顕微鏡３Ａ２を、対物レンズ３Ａ２１の光軸方向において、所定の微少量Ｈだけ変位させると、トナー像ＴＩの底面部から高さ：２Ｈの部分の輪郭が得られる。この輪郭をＣＴＲ（３）とする。
【０１２１】
このプロセスを「ｉ回」繰り返せば、ｉ個の輪郭ＣＴＲ（ｉ）（ｉ＝１〜ｉ）が得られる。このプロセスの繰り返しによって、トナー像ＴＩの底面部から頂部までを「高さ：Ｈごとの平行な仮想平面」で切断した断面の輪郭を得ることができる。
【０１２２】
上記底面部から頂部までの間に、顕微鏡３Ａ２をＮ回変位させたとすれば、得られる輪郭ＣＴＲ（ｊ）（ｊ＝１〜Ｎ）は、トナー像ＴＩの円錐状の形状を「高度差：Ｈの等高線で表したもの」となる。
【０１２３】
顕微鏡３Ａ２の「高さ方向（光軸）の分解能」は、顕微鏡の機械精度により決定されるが、トナー像を測定する目的には「用の顕微鏡で問題ないレベル」である。
【０１２４】
このようにして、汎用の顕微鏡３Ａ２を用いて、トナー像ＴＩの形状を３次元的に測定できる（汎用の顕微鏡装置としては、例えば、株式会社キーエンス社製の「形状測定レーザマイクロスコープ  ＶＫ−９５００」などを用いることができる。）。
【０１２５】
等高線の決定については後述する。
【０１２６】
図３において、感光体３Ａ１は円筒形であり、トナー像ＴＩの形成されている面は「曲率」を有しているが、トナー像ＴＩは小さいので、感光体表面の曲率は無視できる。
【０１２７】
コンピュータ３Ａ３内で画像処理を行ない、トナー像ＴＩの形状を等高線で現し、これに基づいて、トナー像プロファイルを抽出する。
【０１２８】
感光体３Ａ１上の静電潜像ＲＩへのトナー粒子の付着は、電子写真プロセスでの現像であり、静電潜像ＲＩに帯電トナー粒子を静電的に付着させる。  
従って、トナー像形成は、通常の複写機やレーザプリンタのような電子写真装置を用いて実行することができるが、これらの装置をそのまま使うのは不便であり、感光体にトナー粒子を付着させた時点(トナー像を形成した時点)でプロセスを止めるように、電気的制御あるいは制御ソフトウエアを調整した装置を用いる。
【０１２９】
トナー粒子によりトナー像が形成された感光体を装置から取り外し、トナー像が崩れ落ちないよう注意して顕微鏡３Ａ２にセットし、上記の如くしてトナー像測定を行なう。
【０１３０】
なお、電子写真装置に顕微鏡を入れるスペースを確保して、装置内で、顕微鏡による測定が行なわれるようにしても良い。
【０１３１】
図１および図２を参照して、トナー像プロファイルの導出を説明する。
【０１３２】
図１（ａ）左図は、図３に即して説明したトナー像測定で得られたトナー像を、高さ方向から見た状態を概念的に示している。トナー粒子の形状は理想的な球形で、直径が５μｍであるものとする。  
勿論、実際のトナー粒子は、球形に限らず、球形から歪んだ形状をしており、直径も全ての粒子が５μｍというわけでなく、粒径分布に従って粒径が分布している。
【０１３３】
図１（ａ）左図では、トナー像中のトナー粒子の高さを「濃さ」で表しており、右図のように、高さ方向に５μｍ間隔で「濃さを変化」させている。
【０１３４】
図１では、単純化して、トナー像の高さを［５μｍ刻みで４段階(即ち２０μｍ)］としているが説明の便宜上のことであり、実際がこのとおりである訳では必ずしもない。
【０１３５】
高さ方向の分解能は、上記５μｍよりもさらに細かくてもよい。
【０１３６】
図１（ｂ）は、上に説明した如くして、トナー像の高さを５μｍごとに輪切りにした輪郭群を示している。輪郭を抽出するに当たっては、適宜スムージングなどの画像処理を行い輪郭が滑らかになるようにする。
【０１３７】
このスムージング処理の説明図を図２６に示す。直線的に抽出された輪郭をスムージング処理により破線のように滑らかにしている。
【０１３８】
図１（ｃ）は、このように抽出された輪郭による等高線を示している。隣接等高線間の高度差は５μｍである。
【０１３９】
図１（ｃ）におけるｘ、ｙ方向は「感光体表面において互いに直交する方向で」あり、ｘ方向は主走査方向、ｙ方向は副走査方向である。このように等高線により表されたトナー像に基づき、トナー像プロファイルを導出する。
【０１４０】
図２は、図１（ｃ）の等高線表示から得られる「トナー像のｘ方向およびｙ方向のトナー像プロファイル」を示している。
【０１４１】
ｘ、ｙ方向以外の異なる方向（例えばｘ、ｙ軸の原点を中心とする放射状の方向）について、プロファイルを求めれば、３次元的なプロファイルを得ることもできる。
【０１４２】
上に説明した工程は、静電潜像形成手段の光ビームによる露光で、１ドットの静電潜像を、１以上形成し、トナー像想定装置により、１ドットの静電潜像によるトナー像を３次元的に測定し、トナー像の高さを等高線として表現し、等高線から上記トナー像のトナー像プロファイルを求めるものである。
【０１４３】
図２６を参照して、トナー像の輪郭抽出の詳細を説明する。  
まず、得られたトナー像の中心位置を決める（図中の「×」印）。次に、この中心位置から放射状に、同じ高さ（図は最下層の場合を示す。）にあるトナー粒子に向かって直線を引く。この直線とトナー粒子の外側とが交わった点を結んで行けば「トナー像の輪郭」を抽出できる（実線）。
【０１４４】
そして、適宜スムージングを用いれば輪郭は滑らかになる（破線）。  
トナー像の中心からトナー粒子に向かって直線を引く場合、例えばトナー粒子の中心を通るようにする。上側のトナー粒子に遮られ見えないところは無視して良い。同様に、上側にあるトナー粒子に関しても輪郭を抽出できる。
【０１４５】
このようにして輪郭から求められる等高線に基づく「トナー像プロファイルの抽出」を、図２７、図２８を参照して説明する。
【０１４６】
上記の如く求めた等高線に、図２７に示す如く「正方格子」を重ねる。正方格子のピッチはＣＣＤカメラの画素ピッチで、等間隔である。重ねられた正方格子の各升目に「等高線に対応する高さ」を当てはめる。格子ピッチは「ＣＣＤカメラの画素ピッチの整数倍」に設定することもできる。  
１つの升目において、複数の等高線が重なるときは、升目を占有する面積の大きいほうの値を入れるなどする。  
図２７に示された正方格子を底面とし、升目の数値を高さ方向に表せば、図２８に示す如き「トナー像プロファイル」が得られる。図２８に示すプロファイルは「やや荒削り」であり、これは格子のピッチが粗いことに対応する。このような場合は、適切な関数を用いてカーブフィティングを行う。
【０１４７】
図３０は、上に説明したことを機能ブロックとして示している。  
機能ブロックは、大別すると「ビーム測定手段」、「静電潜像測定手段」、「トナー測定手段」を有する。これらの測定手段により得られた結果を、プロファイルとして表す演算手段がある。
【０１４８】
ビームプロファイルは、例えば、図７、図８や、後述の式１、式２で示すようなものであり、静電潜像プロファイルは、例えば、図２１や、後述の式３で示すようなものであり、トナー像プロファイルは、図２や図２８に例示する如きものである。
【０１４９】
このようにして、各種のプロファイルが得られると、「逆畳み込み演算手段」及び「劣化関数導出手段」により劣化関数を求めることができる。
【０１５０】
「逆畳み込み演算」の例は、図１１、図１２、式４に示す如きものである。劣化関数導出手段は、例えば、図１１で得られた劣化関数を「適切な近似関数を用いてフィッティング」したものである。
【０１５１】
図３０に示す機能ブロック図では、ビームプロファイルと静電潜像プロファイルとの間に介在する劣化関数と、静電潜像プロファイルとトナー像プロファイルとの間に介在する劣化関数との比較を行う「比較演算手段」がある。これは２つの劣化関数について、電子写真プロセス（画像形成）への影響度を把握するためのものである。
【０１５２】
例えば「劣化関数の半値幅」を用い、２つの劣化関数の「半値幅の大小」を比較することにより、定性的のみならず、定量的に「電子写真プロセスへの影響の度合い」を知ることができる。
【０１５３】
図３１には、ビームプロファイルと静電潜像プロファイルの間の劣化関数ＢＳと、静電潜像プロファイルとトナー像プロファイルとの間の劣化関数ＳＴとが描かれている。この例では、劣化関数ＳＴが劣化関数ＢＳよりも「幅が広く」なっている。  
これらプロファイルＳＴ、ＢＳの比較により、光ビームによるドット露光、トナーによる可視化の「プロセスへの影響度」を定性的に知ることができる。
【０１５４】
２つに劣化関数ＳＴ、ＢＳの半値幅（ＦＷＨＭ）を求める。  
この半値幅は「長さの単位」を有する。２つの半値幅１、半値幅２の差・商を取ることにより、プロセスへの影響度を定量化できる、なお、２つの劣化関数の高さは適宜規格化しているが、半値幅は規格化せずとも求めることができる。
【０１５５】
この発明の画像形成評価装置は、このように、劣化関数ＢＳ、ＳＴの比較演算を行なう演算手段を有することができる。
【０１５６】
劣化関数ＢＳは、感光体に光ビームによる露光を行なう光ビームの「ビームプロファイル」と、露光により形成された静電潜像の「静電潜像プロファイル」との間に介在するものである。  
感光体が特定されている状態で、この感光体を露光する光ビームのビームプロファイルが定まっていれば、ドット露光により形成される静電潜像は、感光体の特性に応じて定まる。従って、劣化関数ＢＳは「感光体の特性」を表すものである（図３０の「感光体特性値」）。
【０１５７】
また、劣化関数ＳＴは、静電潜像プロファイルとトナー像プロファイルとの間に介在するものであり、静電潜像プロファイルを特定された静電潜像が、トナー粒子により「どのように可視化されるか」を特徴付けている。
【０１５８】
従って、可視化のための条件が定まっていれば、劣化関数ＳＴは「トナー粒子の可視化特性」を表すものである（図３０の「トナー特性値」）。
【０１５９】
例えば、感光体を特定し、走査光学系による露光の条件を設定し、静電潜像を可視化する現像の条件を設定して、光ビームによるドット露光で静電潜像を形成し、形成された静電潜像をトナー像として可視化する画像形成プロセスを実行する場合を考える。
【０１６０】
この場合、予め、劣化関数ＢＳ、ＳＴが知られていれば、ドット露光を行なう光ビームのビームプロファイルを与えることにより、最終的にえられるトナー像のトナー像プロファイルを知ることが出来るわけであり、ドット露光を行なう光ビームのビームプロファイルに応じて、どのようなトナー像が得られるかを知ることができる。
【０１６１】
即ち、この場合には、光ビームを特定することにより得られるトナー像の「画像評価」が可能になる。
【０１６２】
逆に、画像形成プロセスで形成すべき「好ましいトナー画像」を、予めトナー像プロファイルにより特定できれば、このようなトナー像を実現するために「どのようなビームプロファイルを持った光ビームでドット露光を行なうべきか」を知ることができる。
【０１６３】
即ち、劣化関数ＢＳ、ＳＴを知ることにより、ドット露光からトナー像形成に至る画像形成の評価が可能となる。
【０１６４】
次に、ビームプロファイルの測定について説明する。
【０１６５】
図４に、ビームプロファイル測定手段であるビームプロファイル測定装置を、説明図的に示す。
【０１６６】
図の繁雑を避けるため、走査光学系８を簡略化して、レーザ光源１とレンズ２のみを描いてある。走査光学系の実際の構成は、例えば図５に示す如きものである。
【０１６７】
図４において、ビームプロファイル測定装置は、検出部３、インタフェース４、ディスプレイ及びコンピュータ５からなる。  
ビームプロファイル測定装置は、市販された汎用のもので良い（例えば、前述の、PHOTON inc．社製のBeamScanやNanoScan）。また、測定されたビームプロファイル６を拡大して示しているのが、図４左下図の符合７で示す部分である。  
ビームプロファイル６は、メインローブ９とサイドローブ１１を有し、メインプローブ９の最大を１に規格化するとき、その１３．５％となるメインプローブ９の幅がビーム径である。
【０１６８】
図４の測定装置において「デフォーカス」は、走査光学系８と検出部３との距離を変えることにより行う。ビームプロファイルの測定は、走査光学系において光を偏向させるポリゴンミラーを静止した状態で行う。この状態での光ビームを「静止光」と呼ぶ。  
走査光学系により静電潜像を形成するときは、ポリゴンミラーを回転して、光ビームを偏向する。  
このようにして偏向される光ビームを「走査光」と呼ぶ。走査光は「書き込むべき情報により変調されるパルス光」である。
【０１６９】
ビームプロファイル測定の際に用いられる静止光は、連続発光したレーザ光である。
【０１７０】
ビームプロファイル測定を「走査光で行なう」と、光走査が高速で、且つ光量が微弱であるため測定装置が応答できず、測定が困難となる。
【０１７１】
走査光学系の一例を図５に示す。  
走査光学系はレーザ光源１３１、コリメートレンズ１３２、シリンドカルレンズ１３３、第１のミラー１３４、ポリゴンミラー１３５、第１の走査レンズ１３６、第２の走査レンズ１３７、第２のミラー１３８を有する。  
図５の走査光学系は、あくまで１例であり、構成、配置はこれに限られるものではなく、公知の適宜のものであってよい。  
ポリゴンミラー１３５は、回転軸１３５１を中心に１万〜数万ｒｐｍ（round per minute）の高速で回転し、入射光を偏向させる。この偏向により走査される方法を主走査方向と呼ぶ。
【０１７２】
図５において、走査方向は「感光体１３９の長手方向」である。感光体１３９は、回転軸１３９１の回りに回転する。回転に伴う感光体周面の移動方向を副走査方向と呼ぶ。
【０１７３】
感光体自体は走査光学系に含まれなくとも良い。また、光源１３１の直前に開口１３９３（アパーチャ）を設け、感光体上におけるビーム径の調整を行なう。
【０１７４】
開口サイズが大きくなるほど「ビーム径を小さく」することができるが、収差や回折の影響も大きくなる。開口形状は矩形や正方形が一般的であるが、円形、楕円形、多角形でもよい。開口のサイズにより感光体上のビーム径が決まる。
【０１７５】
静電潜像は、感光体１３９上に、ドット（ｄｏｔ）であれば、ドット潜像１３９２のように形成される。また、上記各部は筐体に収納されてモジュール化されている。この場合、感光体１３９はモジュールと別体であり走査光学系に含まれない。
【０１７６】
ビームプロファイル測定の「測定条件の１例」を挙げると、レーザ光源１３１としては波長（λ）が６５０ｎｍのレーザダイオード（ＬＤ：Laser Diode）を用い、ポリゴンミラー１３５として偏向反射面数：６、回転数：約３７０００ｒｐｍのものを用いた。
【０１７７】
ビームプロファイル測定装置により測定した像面でのビーム径は４５．８μｍ×５２．３μｍ（主走査方向×副走査方向）であった。このビーム径は、前述のように、ビームプロファイルの最大値を１（１００％）とし、その１３．５％でメインローブの幅の値である。像面は、感光体の被走査位置に相当する。
【０１７８】
走査光学系は、解像度：６００ｄｐｉ（dot per inch）で、１ドットの大きさは約４２μｍである。
【０１７９】
上記「４５．８μｍ×５２．３μｍ（主走査方向×副走査方向）のビーム径」を持つビームプロファイルの１例を図６に示す。
【０１８０】
図６の（ａ）が主走査方向、（ｂ）が副走査方向のプロファイルであり、ビームプロファイル測定装置として、前述の「NanoScan」を用いて測定したものである。  
測定は、図５に示したポリゴンミラー１３５を停止させて「静止光による光ビーム」について行った。  
ポリゴンミラーを回転させて走査ビームに対してビーム径の測定を行なうことも、高速度カメラなどの使用により可能ではあるが、１ドット形成の時間は数〜数十ナノ秒と短いので「Ｓ／Ｎ比（シグナルノイズ比）の良い結果」を得るのは難しい。静止光による光ビームを用いれば、精度の高い結果を得ることができる。
【０１８１】
上記の如く、ビーム径は、ビームプロファイルの最大値の１３.５％（メインローブをガウス分布で近似したとき「１／ｅ２」に相当する。）でのプロファイルの幅と定義されるが、光ビームによるドット露光で形成された静電潜像の径が、光ビームのビーム径と同一である保証はない。  
用いる感光体の種類、光源の発光強度などにより静電潜像の径は変化する。なお、ビーム径の定義として「半値全幅（FWHM：Full Width Half Maximum）」を用いることもある。
【０１８２】
図６のビームプロファイルで、中心にある強度最大のピームがメインローブで、その両側にサイドローブが出ている。これは、走査光学系における回折によるものである。  
レーザ光源を用いているため、回折強度をある程度以下にすることは難しい。  
サイドローブを無視すると、ビームプロファイル（メインローブ）は、ガウス関数で良く近似できる。
【０１８３】
図６のビームプロファイルをガウス関数で近似した結果を図７に示す。  
ガウス関数は、主走査方向：ｘについて２次元の場合は、ａ、σｘをパラメータとして、次式（１）で表される。
【０１８４】
ｆ（ｘ）＝ａ・ｅｘｐ｛−（ｘ２／σｘ２）｝                            （１）
また、主走査方向：ｘ、副走査方向：ｙについて３次元の場合には、ａ、σｘ、σｙをパラメータとして、次式（２）で表される。
【０１８５】
ｆ（ｘ，ｙ）＝ａ・ｅｘｐ［−｛（ｘ２／σｘ２）＋（ｘ２／σｘ２）｝］  （２）
２次元の場合（式１）では、横軸が主走査方向の距離、縦軸が光強度である。３次元の場合（式２）は、横軸が主・副操作方向の距離、縦軸が光強度である。
【０１８６】
実測されたビームプロファイルを、これらの式（１）等を用いて適宜フィッティングを行い、このようにして求められた図７(ａ)、（ｂ）から、式２のσｘ，σｙを求めると、以下の如き値になった。
【０１８７】
ａ＝１    
σｘ＝０．００００１６    
σｙ＝０．００００１８                                    。
【０１８８】
これらの値を、式２に代入すると、ビームプロファイル：ｆ（ｘ，ｙ）は、
ｆ(ｘ，ｙ)＝ｅｘｐ[−{(ｘ２/0.000016２)＋(ｘ２/0.000018２）｝]  
となる。これを３次元的に図示すると、図８の如くになる。
【０１８９】
実際のビームプロファイル評価おいては、２次元のプロファイルよりも３次元のプロファイルを用いた方が正確であるが、以下では、説明の簡単のために、３次元のプロファイルを２次元のプロファイルを用いて説明を行うこともあるが差異があるわけではない。
【０１９０】
また、上の説明では、実測されたビームプロファイルをガウス関数で近似したが、近似すべき関数はガウス関数に限られない。例えば、サイドローブをより良く表現できるように、シンク関数（Ｓｉｎξ／ξ、ξは横軸の量）を用いてもよい。
【０１９１】
上の説明では、式１を用いて「ｘ、ｙ方向についてのパラメータ」を求め、その結果を式に代入して３次元のビームプロファイルを求めたが、ビームプロファイル測定手段に２次元ＣＣＤカメラを用いれば、直接的に、図８に示す様なビームプロファイルを測定できる。
【０１９２】
ここで、図９を参照して、ビームプロファイル、静電潜像プロファイル、トナー像プロファイルの関係を説明する。説明の簡単のため、各プロファイルは、何れも２次元的に示している（横軸：距離、縦軸：強度の２次元）。  
これらのプロファイルは何れも、例えば、図８に示された例のように、実際には３次元的に表されるが、図９は、３次元のプロファイルを「或る方向から見た断面形状」に相当する。  
図９の（１）は「ビームプロファイル」を示し、（２）は「静電潜像プロファイル」を示し、（３）は「トナー像プロファイル」を示している。  
図９（１）において「検出器」とあるのは、図４に示すビームプロファイル測定装置において光ビームを受光する検出部３の受光面を意味する。図９（１）に示すように、ビームプロファイルは解析関数：ｆ１(ｒ)として近似されている。解析関数：ｆ１(ｒ)は例えば、前述のガウス関数である。
【０１９３】
図９（２）、（３）における「ＯＰＣ」とあるのは、感光体として用いられる有機光半導体による感光体の感光面を意味する。静電潜像もトナー像も、感光体の感光面に形成される。また、静電潜像プロファイルは解析関数：ｆ２(ｒ)で近似され、トナー像プロファイルは解析関数：ｆ３(ｒ)により近似されている。
【０１９４】
即ち、ビームプロファイル：ｆ１(ｒ)は、先に「関数：ｆ」として説明したものであり、静電潜像プロファイル：ｆ２（ｒ）、トナー像プロファイル：ｆ３(ｒ)は、それぞれ先に「関数：ｇ」、「関数：ｋ」として説明したものである。
【０１９５】
図９（４）は劣化関数：ｇ１(ｒ)を示している。この劣化関数：ｇ１(ｒ)は、ビームプロファイル：ｆ１(ｒ)と静電潜像プロファイル：ｆ２(ｒ)との間に介在するものであり、以下の畳み込み積分（コンボリューション積分）により、これらプロファイル：ｆ１(ｒ)、ｆ２(ｒ)を結びつけるものである。  
ｆ２(ｒ)＝∫ｆ１(ｒ)＊ｇ１(ｒ)ｄｒ                      （３）          。
【０１９６】
図９（５）は劣化関数：ｇ２(ｒ)を示している。  
劣化関数：ｇ２(ｒ)は、静電潜像プロファイル：ｆ２(ｒ)とトナー像プロファイル：ｆ３(ｒ)との間に介在するものであり、以下の畳み込み積分（コンボリューション積分）により、これらプロファイル：ｆ２(ｒ)、ｆ３(ｒ)を結びつけるものである。  
ｆ３(ｒ)＝∫ｆ２(ｒ)＊ｇ２(ｒ)ｄｒ                      （４）          
式（３）、（４）において積分の範囲は何れも「−∞から∞」である。
【０１９７】
ビームプロファイル：ｆ１(ｒ)の縦軸である「光強度」は、測定装置により異なり、ワット（Ｗ）、ジュール（Ｊ）などの物理単位を用いることができるが、最大値を１に規格化することにより「任意単位」とすることができる。横軸は距離（長さ）で表される。
【０１９８】
トナー像プロファイル（図９の（３））は、感光体上に形成された静電潜像を可視化したトナー像（トナー粒子の集合）を、前述したように顕微鏡（株式会社キーエンス製のＶＫ―９５００等）により測定して得られる等高線に基づき得られる。
【０１９９】
トナー像プロファイルの縦軸は「トナーの積み重なりの高さ」、横軸は「感光体上における距離」である。  
トナー像プロファイル：ｆ３(ｒ)は、静電潜像プロファイル：ｆ２(ｒ)を可視化したものと言える。静電潜像を評価する際にトナー粒子により可視化する方法は、現在、良く用いられる方法である。
【０２００】
上記３つのプロファイル：ｆ１(ｒ)、ｆ２(ｒ)、ｆ３(ｒ)は、横軸（距離、長さ）の単位が共通であり、縦軸の物理量は異なるが、プロファイルとして表される点において類似している。  
縦軸の物理量を無視するとき、ビームプロファイル：ｆ１(ｒ)、静電潜像プロファイル：ｆ２(ｒ)、トナー像プロファイル：ｆ３(ｒ)の形状が「同一もしくは相似」形であることが理想的であるが、これら３つのプロファイルの形状は、一般的には、同一もしくは相似形とはならず、三者の関係は線形では表せない。
【０２０１】
これら三者が「線形の関係」にあれば、電子写真プロセスによる画像形成において、トナー像プロファイルはビームプロファイルを忠実に再現することになるので、ビームプロファイル以外の評価は不要となる。しかしながら、各プロセスにおいて、理想的なプロファイルの再現を妨げる劣化関数が介在し、各種の評価が必要となる。
【０２０２】
ビームプロファイルに関する劣化の主要因は、感光体において、電荷発生層・電荷輸送層などの各層内での光散乱や、電荷輸送層における電荷の拡散などがあるためである。
【０２０３】
これらの原因により「静電潜像プロファイル」は、ビームプロファイルと同一もしくは相似の形状にならず、ビームプロファイルが劣化したプロファイル形状となる。
【０２０４】
図９における劣化関数：ｇ１(ｒ)が、ビームプロファイル：ｆ１(ｒ)を静電潜像プロファイル：ｆ２(ｒ)へと劣化させる劣化関数であり、先に「露光劣化関数：ｈ」と呼んだものである。
【０２０５】
同様に、静電潜像がトナー像として可視化される際、静電潜像プロファイル：ｆ２(ｒ)は劣化されてトナー像プロファイル：ｆ３(ｒ)となる。静電潜像の可視化に際しての、静電潜像プロファイル：ｆ２(ｒ)の劣化を特徴付けるのが、劣化関数：ｇ２(ｒ)であり、これが先に「現像劣化関数：ｐ」と呼んだものである。
【０２０６】
先に述べたように、ビームプロファイル、静電潜像プロファイル、トナー像プロファイルは、適当な関数により近似されたものであり、図９のような場合であれば、何れもガウス関数により良好に近似できる。
【０２０７】
トナー像プロファイル：ｆ３(ｒ)に関しては、静電潜像プロファイル：ｆ２(ｒ)の忠実な再現が難しいことは容易に分る。  
その理由は、トナー粒子が、小さいものでもμｍ単位の大きさをもち、トナー粒子の大きさが「静電潜像プロファイルの再現性における解像度」を決定するからである。  
ビームプロファイルを形成する光子や、静電潜像プロファイルを形成する電荷（電子や正孔等）は、トナー粒子と比べると、その大きさを無視できる。  
図１０に、同一の静電潜像プロファイルを、トナー粒子の粒径を大・中・小に異ならせて可視化した場合の「トナー像プロファイルによる、静電潜像プロファイルの再現性」を概念的に示す。  
個々のトナー粒子は球形としている。トナー粒子の粒径が大きいほど解像度が低く、静電潜像プロファイル形状の再現性が悪くなる。
【０２０８】
静電潜像プロファイルとトナー像プロファイルとに介在する劣化関数（現像劣化関数）には、トナー粒径が関与する。トナー粒径が大きいほど、劣化関数（の幅）は広くなりやすい。  
また、現像劣化関数に関与する他の要因として粒径の不均一（粒度分布）や粒子形状、形状のばらつき、感光体の帯電不均一、及びこれらの組合せが考えられ、現像劣化関数はこれらを反映したものと考えられる。
【０２０９】
従って、現像劣化関数を知ることができれば、静電潜像をトナー像として可視化する際に、上記の種々の要因の影響を「総合的」に知ることができる。
【０２１０】
図９に示した、ビームプロファイル：ｆ１(ｒ)、静電潜像プロファイル：ｆ２(ｒ)、トナー像プロファイル：ｆ３(ｒ)と、劣化関数：ｇ１(ｒ)、ｇ２(ｒ)との間には、上述のコンボリューションの関係（３）、（４）がある。
【０２１１】
従って、プロファイル：ｆ１(ｒ)〜ｆ３(ｒ)、劣化関数：ｇ１(ｒ)、ｇ２(ｒ)が知られれば、関係（３）、（４）により、トナー像プロファイル：ｆ３(ｒ)から、静電潜像プロファイル：ｆ２(ｒ)を経て、ビームプロファイル：ｆ１(ｒ)まで遡ることが可能となる。
【０２１２】
式３、式４で実験的に求められるのは、ビームプロファイル：ｆ１(ｒ)、静電潜像プロファイル：ｆ２(ｒ)、トナー像プロファイル：ｆ３(ｒ)の３つである。  
プロファイル：ｆ１(ｒ)とｆ２(ｒ)との間には、コンボリューション積分（３）が成り立ち、プロファイル：ｆ２(ｒ)とｆ３(ｒ)との間には、コンボリューション積分（４）が成り立つ。
【０２１３】
従って、コンボリューション演算の逆演算である「逆畳み込み演算（デコンボリューション演算）」を行なうことにより、劣化関数ｇ１(ｒ)、ｇ２(ｒ)を求めることができる。
【０２１４】
畳み込み演算（コンボリューション）や逆畳み込み演算（デコンボリューション）は、特別なものではなく、これらを実行する汎用のソフトウェアが市販されており、これを適宜用いて行うことができる。あるいは、適宜にプログラミングすることもできる。
【０２１５】
「逆畳み込み演算の代表的なアルゴリズム」として、繰り返し計算を用いたリチャードソン−ルーシーによるものが知られている（W.H.Richardson,Journal Of The Optical Society Of America,Volume62,Number1,1971.L.B.Lucy,The Astronomical Journal Volume 79, Number6,1974)。
【０２１６】
例えば、１次元の場合につき、静電潜像プロファイルをｈ(ｘ)、ビームプロファイルをｆ(ｘ)とし、これらプロファイル：ｈ(ｘ)、ｆ(ｘ)から、露光劣化関数：ｇ(ｘ)を求めるデコンボリューションの繰り返し演算は、次式（５）の如きものである。
【０２１７】
ｇ(ｘ)ｋ＋１＝［｛ｈ(ｘ)/(ｇ(ｘ)ｋ［×］ｆ(ｘ））｝［×］ｆ(ｘ)］ｇ(ｘ)ｋ  （５）
この式において、記号：［×］は、コンボリューション演算（畳み込み演算）を表す。
【０２１８】
式（５）の右辺におけるｇ(ｘ)ｋとして適当な「初期値」を与え、（５）式の演算を行なって、左辺の「ｇ(ｘ)ｋ＋１」を演算し、得られた「ｇ(ｘ)ｋ＋１」を（５）式の右辺におけるｇ(ｘ)ｋとして、「ｇ(ｘ)ｋ＋２」を求める。  
この演算プロセスを繰り返し、（５）式の右辺のｇ(ｘ)ｊと、左辺のｇ(ｘ)ｊ＋１が実質的に等しくなったときの「ｇ(ｘ)ｊ」が、露光劣化関数：ｇ(ｘ)（これは、上の説明でｇ１(ｒ)として説明したものである。）が得られる。
【０２１９】
式５において、ｆ(ｘ)として「トナー像プロファイル：ｆ３(ｒ)」を用い、ｈ(ｘ)として「静電潜像プロファイル：ｆ２(ｒ)」を用いれば、現像劣化関数：ｇ２(ｒ)を得ることができ、式５で、変数を２変数：ｘ、ｙにすれば、３次元の劣化関数：ｇ(ｘ、ｙ)が得られる。
【０２２０】
ビームプロファイルと静電潜像プロファイルとに介在する劣化関数（露光劣化関数）の導出の１例を図１１に示す。
【０２２１】
図１１（ａ）は、ビームプロファイル（図７、図８に示したもの）を示し、同図（ｂ）は静電潜像プロファイル（図１３に示したもの）を示す。  
図１１（ｃ）は、露光劣化関数に対する繰り返し演算における初期値（ｋ＝１における露光劣化関数）、（ｄ）はｋ＝１０に対する劣化関数、（ｅ）はｋ＝３０に対する劣化関数を示している。
【０２２２】
図１１（ｂ）に示す静電潜像プロファイルと、同図（ａ）に示すビームプロファイルを用い、繰り返し回数：ｋにおける「劣化関数の畳み込みの結果」との残差２乗和をとり、繰り返し計算の収束の様子を図１２に示す。  
繰り返し回数：ｋの増大とともに、残差２条和が小さくなり良好に収束していることが分る。このようにして露光劣化関数が求まる。
【０２２３】
図１２に示す例では、ｋ＝１〜３０について３０回計算を行い、充分に収束したとしたが、繰り返し回数はこれに限定されるものではない。また「計算のアルゴリズム」もこれに限られるものではなく他の方法であっても良い。
【０２２４】
同様にして、トナー像プロファイルと潜像プロファイルとに介在する現像劣化関数を演算で求めることが可能である。各プロファイルを関数で近似せずに、測定データそのものを用いて演算を行なうことも可能ではあるが、計算量が多くなって計算時間が長くなったりすることを鑑みると、適当な関数により近似しておくのが良い。
【０２２５】
「電子線プローブを用いて真空中で行う静電潜像測定装置」においては、感光体の帯電状態及び静電潜像の測定が可能であるが、トナー像の測定までは行えないので、トナー像の測定は別個に行う必要があり、このとき、帯電電位、ビーム径、光ビームの強度などの条件を揃えておく必要がある。
【０２２６】
図１４を参照して、各プロファイルの測定条件を説明する。  
ビームプロファイル、静電潜像プロファイル、トナー像プロファイルの３つのプロファイルを測定するには、３つの独立した測定が必要となる。  
まず、ビームプロファイルの測定に際しては、光ビーム径、発光強度、発光時間（これらを「条件１」と言う。）等を、３つのプロファイルの測定で揃える必要がある。  
また、静電潜像プロファイルの測定と、トナー像プロファイルの測定では、感光体、帯電電位（これらを「条件２」と呼ぶ。）を揃える必要がある。
【０２２７】
さらに、トナー像プロファイルの測定では、用いるトナー粒子、現像バイアス等の条件（これらを「条件３」と呼ぶ。）を揃える必要がある。
【０２２８】
静電潜像プロファイルの測定は、真空中で電子線を用いて行う。トナー像の形成は、通常の電子写真装置を基本とした装置を用いる。  
通常の装置は大気中で感光体を帯電させる。装置上の違いはあるが、用いる感光体、及び帯電電位を揃えれば、個別の測定でも統一性のある実験結果を得ることができる。
【０２２９】
条件を揃えるのは、図１６に示した測定のフローチャートに最初において行う。具体的にはコンピュータ上に条件を入力しておく。
【０２３０】
画像形成評価装置の一例を図１５に説明図として示す。測定制御及び劣化関数導出を行なう制御演算手段１５００により劣化関数を導出する。制御演算手段１５００における劣化関数導出は１例として、図１６に示すフローチャートに従って行なわれる。このフローチャートの内容を、適宜アルゴリズム化してプログラミングすればよい。
【０２３１】
制御演算手段１５００は、エレキボードのようなハードウェアでもコンピュータ内のソフトウェアでも良い。
【０２３２】
図１６のフローチャートを説明すると、「測定１」は、ビームプロファイルと静電潜像プロファイルの測定に関し、「測定２」は、トナー像プロファイルの測定に関する。
【０２３３】
測定１と測定２は、並行して行っても良いし、順次行ってもよい。いずれの場合も、図１４に示したように「実験の条件を揃える」ことが重要である。  
測定１、２を並行して行なう場合、測定１と測定２とも「繰り返し回数：ｎ」は同じであり、繰り返しｎ回毎に同期して、測定１の結果を測定２に転送することが好ましい。
【０２３４】
リアルタイム処理でなくとも、一定のデータをコンピュータの記憶装置に蓄積し、その後にデータ演算処理しても良い。
【０２３５】
露光劣化関数：ｇ１(ｒ)は、感光体の特性を表しており、これには感光体の各層での光散乱や「電荷輸送層での電荷の拡散」などの情報が含まれている。  
ビームプロファイルを一定として、即ち、ドット露光条件を同じにして、感光体の種類を変えて測定を行うと、感光体毎に異なる露光劣化関数が得られる。この露光劣化関数は「感光体の種類による特性・特徴量」を表すものとしても用いることができる。これらの情報を用いることにより感光体の評価を行うことも可能となる。
【０２３６】
劣化関数：ｇ１(ｒ)の縦軸の単位は、例えば電位／光強度などと表されるが、電位の代わりに電界強度あるいはこれらに比例する量を用いても良い。
【０２３７】
例えば、露光劣化関数：ｇ１(ｒ)の半値幅が５μｍで、用いた感光体の電荷輸送層の厚みが３０μｍであるとすると「露光劣化関数の度合い」を、角度：
ｔａｎ−１（５／３０）=９．５°
により表すことができる。
【０２３８】
これは「感光体の層中での光散乱や、電荷輸送時の電荷の拡散によるビームプロファイルの劣化」の度合いを表している。露光劣化関数は、定性的にはビームプロファイルと静電潜像プロファイルの差に相当する。
【０２３９】
現像劣化関数：ｇ２(ｒ)は、トナー粒子の特性を表しており、粒径、形状、粒径のばらつき（粒度分布）、形状のばらつき等の情報を含み、また、感光体の「帯電の不均一性」などの情報も含まれている。  
同一の感光体に静電潜像形成条件を同一にして「一定の静電潜像プロファイルを持つ静電潜像」を形成し、トナーの種類を変えて評価を行えば、トナーの種類毎に異なる現像劣化関数が得られる。  
この場合の現像劣化関数は、トナーの種類による特性・特徴量を表すものとしても用いることができ、これらの情報を用いることにより、トナー粒子の評価を行うことも可能となる。トナー粒径の違いによる「トナー像プロファイルの差異」に関しては、図１０に即して説明したとおりである。
【０２４０】
現像劣化関数：ｇ２(ｒ)の縦軸の単位は、例えば、高さ／帯電電位や電界強度（あるいはこれらに比例する量）等で表される。
【０２４１】
ビームプロファイルが、露光劣化関数の影響を受けて静電潜像プロファイルになり、静電潜像プロファイルが、現像劣化関数の影響を受けトナー像プロファイルになることを考えると、これは電子写真プロセスによる画像形成におけるプロファイルの伝達（伝播）と捉えることができる。
【０２４２】
さらに、電子写真プロセスによる画像形成における「感光体上に静電潜像を形成した後のプロセス」として、感光体上にトナー像を形成（トナー付着）し、トナー像を中間ベルト或いは紙に転写し、最終的に紙上にトナー像を定着する各工程がある。
【０２４３】
従って、各工程の特性をプロファイルとして捉えれば、電子写真プロセスによる画像形成の全プロセスにおけるプロファイルの伝達という見方ができる。  
これらのプロファイルはいずれも測定可能である。例えば、紙上に定着したトナー像は「光学的に、濃度としてプロファイルを得る」ことができる。このプロファイルの「プロセスにおける伝達」を把握していけば、画質の予測、設計仕様、各プロセスでの仕様配分などを決めることが可能となる。
【０２４４】
「プロファイルの伝達」は、画像のパターン、空間周波数により、変調或いは劣化の度合いが異なると予測され、光学系におけるＭＴＦ（Modulation Transfer Function）に類するものとして捉えることもでき、上記劣化関数は、プロファイル伝達関数（Profile Transfer Function）と考えることができる。
【０２４５】
図１５に、画像形成評価装置１４１を模式的に示す。
【０２４６】
装置の基本的な構成は、電子銃１４２、コンデンサレンズ１４３、走査レンズ１４４、対物レンズ１４５、走査光学系１４６、感光体１４７、試料ステージ１４５０、電子検出器１４３０、真空ポンプ１４９、インタフェース１４８、電子計算機（コンピュータ及びディスプレイ）１４１０で構成される。
【０２４７】
また、帯電した感光体１４７上に、ドット露光による静電潜像形成領域を、符号１４４０として誇張して拡大し手示す。「黒丸」は、ドット露光により形成された静電潜像を表す。
【０２４８】
静電潜像の測定結果を電子計算機１４１０のコンピュータ上でデータ・画像処理をしている様子を符号１４２０で示している。
【０２４９】
走査光学系１４６は筐体に収められてユニットとなっている。  
走査光学系１４６は「画像形成評価装置内部にある」ように描いてあるが、取り外し可能である。走査光学系の詳細は、図５に示した如きものである。  
走査光学系１４６を画像形成評価装置本体から取り外し、ビームプロファイル測定装置１４６０を用いて「ビームプロファイルの測定」を行う。  
ビームプロファイル測定装置１４６０は、図４に示した如きものである。これらは電子計算機１４１０と接続され、ビームプロファイル、静電潜像プロファイルの測定結果を、一括してコンピュータ処理・解析可能である。  
トナー像プロファイル測定装置は、図３に即して説明したのと同様で、感光体１４４０及び顕微鏡システム１５１０で構成される。  
顕微鏡システム１５１０は、インタフェースを介して電子計算機１４１０のコンピュータに接続されている。感光体は、できれば「同じ時期に同じ工程で作製したもの」が好ましい。
【０２５０】
コンピュータは、図１６に示したチャートに従い、ビームプロファイル、静電潜像プロファイル、トナー像プロファイルの測定を、並行して、或いは順次に行う。  
揃えるべき実験条件は、図１４に示したとおりである。  
これらの条件を測定開始前に電子計算機１４１０のコンピュータに入力しておく。
【０２５１】
なお、図１５には図示していないが、感光体１４４０に形成された静電潜像をトナー粒子で可視化する手段も有している（例えば、図２３参照）。
【０２５２】
コンピュータは、測定の制御及び劣化関数の導出を行なう制御演算手段１５００を有する。制御演算手段１５００による「測定の制御及び劣化関数の導出演算」の内容は、図１６に示すチャートで表され、これを適宜プログラミングしたものである。これはハードウェアでもソフトウェアでも良い。
【０２５３】
静電潜像プロファイル、ビームプロファイル、トナー像プロファイルの測定結果及び演算結果はコンピュータに蓄積される．
図１５において、感光体１４７を帯電させるための荷電粒子を発生させる手段は、具体的には電子銃１４２及び各レンズ１４３、１４４、１４５であり、感光体１４７にドット露光して静電潜像を形成する手段は、具体的には光書き込み系としての走査光学系１４６である。
【０２５４】
感光体上に形成された静電潜像を観察する手段は、具体的には電子銃１４１、各レンズ１４３、１４４、１４５及び電子検出器１４３０で構成される。
【０２５５】
なお「ＬＥＤ光源アレイを用いた光書き込み系」の場合は、光書き込み系を感光体１４４０に近接させれば良い。このとき、電子線照射と光書き込みが位置的に干渉しないように、帯電と観察時以外は、光書き込み系は退避させるなどする。光書き込み系は真空槽内に配置しておく。
【０２５６】
電子銃１４２は、例えば、走査電子顕微鏡（ＳＥＭ：Scanning Electron Microscopy）に用いられるものでよく、電子銃としては熱フィラメント、フィールドエミッションなど適宜のものを用いて良い。
【０２５７】
電子銃１４２を用いて電子で感光体を帯電させるので、電子銃、感光体等は真空中に置く必要があり、ＳＥＭと同様である。このため真空ポンプ１４９を用いて、装置全体を真空状態に減圧する。
【０２５８】
図１５では、真空ポンプ１４９は便宜的に１つのみ描いてあるが、達成させる真空度に応じてロータリーポンプ、ターボ分子ポンプ、イオンスパッタポンプ等複数を併用し、多段式にできることは言うまでもない。静電潜像観察は「２×１０−４Ｐａよりも高真空」で行うことが好ましい。
【０２５９】
荷電粒子は負の極性を持つ電子が一般的であるが、ＦＩＢ（Focused ion Beam）で用いられているイオン銃の場合のように「Ｇａ＋などの正イオン」で帯電させても良い。  
ＦＩＢ装置は、市販されている汎用のものは微細化加工用であるが、図１５の装置に転用することは可能である。
【０２６０】
コンデンサレンズ１４３、走査レンズ１４４、対物レンズ１４５は、何れも、磁界レンズ或いは静電レンズである。走査レンズ１４４により、荷電粒子ビームを感光体１４７上で２次元的に走査して、均一に帯電させる。
【０２６１】
感光体の帯電には、電子ビームを用いるのが好適である。  
感光体表面の帯電電位は、電子ビームを用いる場合、主として「電子の加速電圧と照射時間」により定まり、電子の加速電圧が高いほど感光体表面の帯電電位は高くなる。
【０２６２】
画像形成評価装置においては、帯電電位を「電子写真プロセス」の場合の帯電電位と同等にする必要がある。このための条件は、加速電圧（Ｖａｃｃ）：１．０〜数ｋＶ程度、走査時間：数十秒〜数十分程度である。  
上記条件での帯電電位は、例えば汎用の表面電位計を用いて測定して、−６００〜−１０００Ｖ程度の値であり、実際の複写機やプリンタ（画像形成装置）の画像形成の場合と同等の帯電電位となる。
【０２６３】
加速電圧：Ｖａｃｃを変化させる代りに、感光体１４７にバイアス電圧をかけるなどして帯電電位を調整することもできる。  
バイアス電圧を印加するのは、静電潜像にオフセットをかける１手段である。
【０２６４】
始めに、加速電圧：Ｖａｃｃを一定として、感光体１４７の帯電電位を所定の値まで高めて静電潜像を形成し、次で、バイアス電圧を定幅刻みで段階的に掛けていくと、感光体表面電位はそれに応じて変化し、形成されている静電潜像（の径）は、バイアス電圧に応じて変化する。  
このときの静電潜像径の変化を測定すれば，静電潜像プロファイルを測定できる。
【０２６５】
図１５では、走査光学系１４６を装置本体の内部に描いてあるが、大気中に設置しても良い。この場合、本体内の真空状態を維持するため、装置本体に透過率の高いガラスなどの透明な窓を設けて内部を密封し、走査光学系からの光を上記窓を介して感光体１４６まで導けばよい。
【０２６６】
走査光学系は、図５に具体例として示したように、端面発光レーザや垂直面発光レーザによるレーザ光源を有する。レーザ光源に搭載された発光特性制御用の電子電気回路は、インタフェース１４８を介して，ＰＣなどの電子計算機１４１０のコンピュータにより行う。
【０２６７】
図１５において、感光体１４７は平板（或いはシート状）として描かれているが、勿論、円筒（或いはドラム。図５の１３９を参照）でも良い。試料ステージ１４５０はｘ，ｙ，ｚの３次元方向に移動できるものである。
【０２６８】
静電潜像の観察には、好適には、電子ビームを用いる。  
帯電に用いた電子銃１４２を用い、電流値を微弱化した電子ビームで、感光体１４７上の静電潜像を２次元的に走査する。電子ビームの電流値は、例えば、帯電の際の値が数ｎＡであるとすれば、観察時の電流値は数ｐＡとし、帯電時の「千分の一程度」にする。
【０２６９】
静電潜像を走査する電子ビームの電流値が大きいと、走査される静電潜像が消失してしまう。照射する電子ビームの電流値が大きいほど、静電潜像は速く消失する。
【０２７０】
電子ビームの走査範囲に応じて、観察領域の大きさ、即ち、倍率が変わることは通常のＳＥＭと同様である。
【０２７１】
感光体帯電時の倍率を「帯電倍率」、静電潜像測定時の倍率を「観察倍率」と呼ぶことにする。帯電倍率と観察倍率とは、電子の加速電圧は同じであるが、電子ビームの照射量が異なる。
【０２７２】
電子検出器１４３０は「２次電子検出器」である。  
観察用の電子が感光体１４７表面に到達すると、感光体１４７から２次電子を放出させる。静電潜像測定は、２次電子が、静電潜像が形成されている部位からはあまり放出されず、静電潜像が形成されていない部位からは良く放出されることを利用している。  
２次電子は２次電子検出器１４３０で検出する。２次電子検出器１４３０は、電子に照射されるとき光を放出する蛍光体と、導光路、放出された光を増倍する光電子増倍部などを有する。  
２次電子検出器１４３０は「走査型の検出器」で、電子ビームの「感光体走査」に追随する。
【０２７３】
上記各手段の制御は、インタフェース１４８を介してコンピュータ１４１０で行なう。
【０２７４】
図１５において符号１４４０で示す部分の静電潜像を観察すると、観察された静電潜像は電子計算機１４１０のディスプレイ上に表示され（図１５に符号１４２０で表示）、静電潜像プロファイル測定のための各種データ・画像処理、演算がなされる．
電子計算機１４１０のコンピュータにより、前述のデータ処理や演算などを行い、評価対象を求める。データ処理・演算（グラフ化、関数の近似、畳み込み演算、逆畳み込み演算）は特別なものでなく、汎用のデータ・画像処理ソフト等を用いても行うことが可能である。
【０２７５】
画像形成評価装置に関しては「装置上の制約」がある場合がある。  
例えば、電子ビームを走査する範囲を広くできない場合とか、感光体１４７のサイズに制約がある場合などである。  
電子ビームの走査範囲は、汎用のＳＥＭと比較して「数ｎｍ程度の分解能」を犠牲にすれば、ある程度（数ｍｍ×数ｍｍ）の範囲を走査することが可能である。  
しかし、感光体１４７は、ドラム状である場合、直径：数ｃｍ、長手方向：数十ｃｍのサイズのものが多く、この場合、感光体全面を一度に走査することは難しく、感光体を移動させて「部分的な走査」を繰り返すことになる。  
この大きさの感光体を測定対象とすると、試料ステージ１４５０が大型になり、真空槽も大容量にする必要がある。  
従って、感光体を切り出して測定するなど工夫が必要になる。  
この場合の走査は「ごく狭い範囲」で十分である。
【０２７６】
静電潜像プロファイルの測定を説明する。
【０２７７】
例えば、ＳＥＭにおいて、電子ビームの走査範囲を変えることは「観察倍率を変える」ことであり、観察倍率が高いほど走査範囲は狭くなる。
【０２７８】
説明中の装置において、観察倍率が例えば１５００倍なら、電子ビームの走査範囲は約０．５７ｍｍ×０．４４ｍｍであり、観察倍率が３０００倍なら、走査範囲は約０．３３ｍｍ×０．２９ｍｍとなる。  
これは帯電倍率であっても同様であり、帯電倍率が１５００倍よりも３０００倍の方が捜査範囲は狭い。このことを利用して、帯電電位，電界強度或いはこれらに比例する量を擬似的に変えることが可能となる。
【０２７９】
即ち、電子ビームの照射量を一定として、走査範囲を変えることにより、オフセットを掛けることができる。
【０２８０】
観察倍率を一定にし、帯電倍率を段階的に変化させると、図１７に示すように、静電潜像プロファイルが、縦軸方向にずれる。  
図１７において、帯電倍率３＜帯電倍率２＜帯電倍率１である。帯電倍率が異なっても、静電潜像プロファイルの形状は「中心付近（縦軸近傍）」では略保たれる。
【０２８１】
帯電倍率の変化により「縦軸上の閾値での静電潜像の径」が、帯電倍率に応じて変わることが分る。これがオフセットの原理である。  
観察倍率を一定値：３０００倍とし、帯電倍率を４００、６００、１０００、１５００、２０００倍としたときの静電潜像の様子を図１８に示す。  
ドット露光は、図５に示したのと同様の走査光学系を用いて行った。帯電倍率によらず、レーザ光源の発光強度は一定としている。
【０２８２】
ドット露光は、ポリゴンミラー１３５の回転数を略３７０００ｒｐｍとし、走査光により「１ドットの静電潜像パターン」を形成した。電子銃１４２の加速電圧（Ｖａａ）は１５５０Ｖとしている。
【０２８３】
感光体１４７は、主として、ＵＬ、ＣＧＬ、ＣＴＬの３層からなり、ＣＧＬはチタニルフタロシアニン系の材料を用いたものである。厚みは、ＵＬが３．５μｍ、ＣＴＬが３０μｍである。帯電電位は−６００Ｖ前後とした。
【０２８４】
形成された静電潜像は、図１８に示すように、帯電倍率が大きくなる程小さくなっている。図１８に示されているのは「静電潜像プロファイルの閾値での断面」である。従って、これら静電潜像は、静電潜像プロファイルの縦軸に直交する断面をスライスして見ていることに相当する。この状態を図１９に説明図的に示す。また、図１７に示したグラフから「帯電倍率ごとのオフセット」を定量的に得ておけば、静電潜像プロファイルの縦軸の情報を推測できる。
【０２８５】
図２０に示すように、「静電潜像の径」を主走査方向と副走査方向とについて定義し、図１８に示した測定データからそれらの値を読み取る。  
読取った値は、以下の如くである。
【０２８６】
帯電倍率        主潜像径          副潜像径  
４００          ７５．７１        ９６．１４  
６００          ７０．９０        ７８．１１  
１０００          ５７．０８        ６４．２９  
１５００          ５１．６７        ５９．４８  
２０００          ３１．８５        ３４．２５            。
【０２８７】
この結果を、次の（５）式：
ｇ(ｘ，ｙ)＝ｂ＋ａ・ｅｘｐ［−{(ｘ２／σｘ２)＋(ｘ２／σｘ２)}α］      （６）
用いて近似し、静電潜像プロファイルを得る。
【０２８８】
（６）式におけるｘは走査方向、ｙは副走査方向に相当する。  
このように近似された（６）式のパラメータ：ｂ、ｃ、σｘ、σｙ、αは、  
ｂ＝０．０１、ｃ＝１、σｘ＝０．００００２、σｙ＝０．００００２２、α＝１．２  
である。
【０２８９】
主走査方向、副走査方向につき、上記近似で得られた２次元の静電潜像プロファイルを図２１に示す。
【０２９０】
次に、（６）式と上記パラメータとから３次元の静電潜像プロファイルを求めた。  
図１３は、このようにして得られた「３次元の静電潜像プロファイル」である。
【０２９１】
以上で「ビームプロファイル及び潜像プロファイル」が得られた。  
この２つのプロファイルを用いて「露光劣化関数」を求める。
【０２９２】
これには、（５）式に即して説明した「逆畳み込み演算（デコンボリュ−ション）」を行えば良い。「露光劣化関数」も、ビームプロファイル、静電潜像プロファイルと同様に、適当な関数で近似する。
【０２９３】
次に、露光劣化関数に基づく「感光体の評価・検査」を説明する。
【０２９４】
感光体は、ドット露光に用いる走査光学系が同じであっても、感光体の層構成や材料設計等に従って、静電潜像の形成性能が異なる。  
また、感光体を構成する電荷発生層、電荷輸送層の材料や、これら各層の厚さなどによっても静電潜像形成性能が大きく異なる。
【０２９５】
上に説明した画像形成評価装置を用いて、露光劣化関数を求めると、この露光劣化関数や、露光劣化関数を特定するパラメータが「感光体の特徴」を表す量となる。
【０２９６】
同様に、トナー像プロファイルと静電潜像プロファイルとに介在する現像劣化関数から、トナー粒子に関しても、粒径や粒径分布、形状、形状のばらつき、感光体の帯電の不均一性など、トナーの特性、感光体の特性を表すパラメータを用いる評価が可能となる。
【０２９７】
電子写真プロセスを用いる画像形成装置においては、画像の素は１ドットであり、画像は多数のドットで形成される。走査光学系は、所望の画像に応じてドット群を形成する。
【０２９８】
従って、１ドットについてのビームプロファイル、静電潜像プロファイル、トナー像プロファイルが分れば、基本的には「１ドット以外の複雑なパターン・画像」の評価も、畳み込み演算を用いて行える。  
上に説明した例は、静電潜像形成手段の光ビームによる露光で、１ドットの静電潜像を、１以上形成し、トナー像測定装置により１ドットの静電潜像によるトナー像を３次元的に測定し、トナー像の高さを等高線として表現し、上記等高線から「トナー像のトナー像プロファイルを求める」ものである。  
例えば、図２９(ａ)に示すような「ライン状のパターン」の形成は、図２９（ｂ）に示すように「１ドットを走査方向に並べる」ことにより行う。  
「並べたドットとドットとの間隔」が解像度である。  
６００ｄｐｉでは上記間隔は約４２μｍであり、昨今主流となりつつある１２００ｄｐｉでは、その半分の約２１μｍである。
【０２９９】
走査方向は主・副いずれでも良い。レーザ光源のレーザ発光強度などの条件によるが、ビーム径は「解像度よりも大きくなる」ことが多く、解像度が高いほど「解像度にあわせてビーム径」を設計することは困難である。
【０３００】
１２００ｄｐｉにあわせて２１μｍのビーム径を実現できる走査光学系を設計・作製することは難しい。  
ビーム径が解像度よりも大きいと、ドットを図２９（ｂ）のように並べても同図（ａ）のようにライン状のパターンが形成させる。
【０３０１】
「ライン状のパターン」は、図２９（ｃ）に示すように、ビームのプロファイルと「形成する櫛状の関数」との畳み込み演算により表すことができる。このとき、１ドットのプロファイルが素となっている。  
櫛状の関数は「デルタ関数を解像度の間隔で並べたもの」であり、パターンと解像度により決定される。原理的には、１ドットのプロファイルと、パターン及び解像度により、どのような画像でも形成することが可能である。
【０３０２】
従って「１ドットのプロファイル」を把握しておくことが重要である。このことは、静電潜像とトナー像との関係にも当てはまる。
【０３０３】
通常の走査光学系の設計においては、始めにビーム径を設定し（仕様として定め）、このように設定されたビーム径を実現する走査光学系を設計する。設計のこの時点では、感光体やトナーは考慮されておれず、走査光学系が実際に作製された後、感光体、トナーとともに画像評価を行う。  
問題は、この段階で初めて画質が分ることである。評価された画像の画質が要求水準を満たさない場合には、ビーム径の設定・走査光学系の設計を見直すことになる。この点は、このような設計をシミュレーションによって行っても同様である。シミュレーションの場は、実際に装置を試作する手間は省けるものの設計の方法・方向性は変わらない。
【０３０４】
上述の如く、ビームプロファイル、静電潜像プロファイル、トナー像プロファイルを測定すると、これから露光劣化関数・現像劣化関数が求まる。
【０３０５】
静電潜像プロファイルは「ビームプロファイルと露光劣化関数との畳み込み」の結果であり、トナー像プロファイルは「静電潜像プロファイルと現像劣化関数との畳み込み」の結果である。
【０３０６】
露光劣化関数は、特定の「ビームプロファイルと静電潜像プロファイル」の間でのみ定まるものではなく、現像劣化関数も特定の「静電潜像プロファイルとトナー像プロファイル」との間でのみ定まるものではない。
【０３０７】
即ち、露光劣化関数が定まると、同一の感光体を用いて、同じドット露光を行なうとき、ビームプロファイルが変化しても、この変化したビームプロファイルに露光劣化関数を用いて畳み込み演算を行なえば、変化したビームプロファイルに応じた静電潜像プロファイルが得られる。
【０３０８】
逆に、静電潜像プロファイルが変化しても、露光劣化関数を用いてデコンボリューション演算を行なえば、変化した静電潜像プロファイルに応じたビームプロファイルが得られる。この関係は、静電潜像プロファイルとトナー像プロファイルおよびこれらの間に介在する現像劣化関数についても同様である。
【０３０９】
このことを鑑みれば「所望のトナー像」に対応するトナー像プロファイル（実現するべきトナー像プロファイル）を先ず与え、このトナー像プロファイルに対し現像劣化関数を用いるデコンボリューション演算で、静電潜像プロファイルを求めると、求められた静電潜像プロファイルは「所望のトナー像を得るために感光体上に形成するべき静電潜像」のプロファイルであり、このようにして「求めるべきトナー像を得るために、どのような静電潜像を形成するべきか」を知ることができる。
【０３１０】
さらに、このように求められた静電潜像プロファイルと露光劣化関数を用いるデコンボリューション演算を行なって得られるビームプロファイルは、求めている「所望のトナー像」を実現できるビームプロファイルである。
【０３１１】
このように、上記のプロセスを用いれば「所望のトナー画像を実現するために必要とされるビームプロファイル」を特定でき、このビームプロファイルを実現できる光ビームを仕様として、走査光学系を設計できる。
【０３１２】
図２２は、この様子を示すものである。
【０３１３】
上記プロセスを図２５の（ｂ）に示す。
【０３１４】
用いるトナー及び感光体は、実際の画像形成装置に用いるものと同種のものを、別途準備して走査光学系を用いて予め画像評価を行い、露光劣化関数および現像劣化関数を導出しておく。このとき用いられる走査光学系は「これから設計しようとしているもの」とは無関係でよく既存のもので良い。
【０３１５】
上記の如く、露光劣化関数は特定の「ビームプロファイルと静電潜像プロファイル」の間でのみ定まるのでないからである。
【０３１６】
ただし、レーザ光源の波長は「設計する走査光学系のもの」に揃え、実験条件を幾つか変えて露光劣化関数を求めておくことが好ましい。  
所望のトナー像は、電子写真プロセスにおける「後の工程で、最終的には紙の上に定着したトナー像から求められる」ものである。  
一般的には、例えばトナー像プロファイルの断面が円形であれば、円柱状のプロファイルが良いと考えられている。  
このような「トナー像からビームプロファイルの仕様を決める方法」は、図２５（ｂ）に示すように、画質の良否判定の工程が不要となる利点がある。走査光学系を設計・作製し他のちにトナー像の画質が分るのではなく、走査光学系を設計する前に画質を予測できるからである。
【０３１７】
図１６を参照して総括すると、まず、測定１において、始めに測定条件の設定を行う。
【０３１８】
測定条件は「走査光学系におけるレーザ光源の発光強度や、ポリゴンミラーの回転数」などである。  
ビーム径は、ビームプロファイルの最大強度を１に規格化してその１３．５％のプロファイル幅をビーム径とするのが一般的であるが、これが静電潜像と整合性が取れるか保証の限りではないので、条件設定に当たっては、この値からずらした値を用いる。
【０３１９】
画像パターンは、基本的に１ドットであるが、ライン状、点線状、格子状であっても良い。
【０３２０】
次に感光体の帯電電位は、電子ビームの加速電圧として設定する。また、オフセットは帯電倍率であり、これを幾つの段階とするか（図１８の例では５段階）の決定である。
【０３２１】
以上の組合せから、全測定回数：ｎが決まる。
【０３２２】
これらは画像形成評価装置に含まれるコンピュータから設定・入力できることが操作性の観点から好ましい。
【０３２３】
次にビームプロファイルを測定し、静電潜像プロファイルを測定する。これらの測定の順番は逆でも良い。測定したビームプロファイル、静電潜像プロファイルはコンピュータに蓄積される。  
記録部位は、コンピュータのハードディスクなどが一般的であるが、測定の高速化・効率化を図る目的で、これとは別のメモリを設けて蓄積してもよい。
【０３２４】
ビームプロファイル、静電潜像プロファイルに対しては適切なデータ処理が成される。特に、静電潜像プロファイルは、プロファイルの複数の断面から構成されるためフィッティング、スムージングなどのデータ処理を行うことが好ましい。
【０３２５】
ビームプロファイル及び静電潜像プロファイルを用いて，逆畳み込み演算により露光劣化関数を導出する。逆畳み込み演算は「汎用のデータ処理ソフト」などを用いて行うことができる。  
これを全測定回数：ｎ回繰り返す。なお、逆畳み込み演算及び劣化関数の導出は、ビームプロファイル及び静電潜像プロファイルの全測定が終った後に行っても良い。
【０３２６】
このように各工程をアルゴリズム化することにより、画像形成評価装置のハードウェア或いはソフトウェアに評価方法を実装することができる。  
初期の測定条件の決定は、画像形成評価装置に接続されているコンピュータ上から変更できること、従ってソフトウェア的に実現することが好ましい。
【０３２７】
これとは別にトナー像の評価を行う（図１６の測定２）。  
測定条件は測定１と合わせておく(図１４参照)。測定２は、測定１と同時的でも順次でも良い。量測定を並列して行う場合には、同期して測定１の結果を測定２に転送する。測定２で劣化関数を導出するのに測定１の静電潜像プロファイルが必要だからである。
【０３２８】
このようにして、設計、作製された走査系を搭載して、デジタル複写機やレーザプリンタなどの画像形成装置を実現できる。上記走査光学系における仕様はビームプロファイルであるので、光ビーム偏向型の走査光学系に限らず、ＬＥＤアレイのような光書き込み系を設計することもできる。
【０３２９】
以下に、電子写真プロセスを簡単に説明する。
【０３３０】
電子写真プロセスは一般に、（１）帯電、（２）露光、（３）現像、（４）トナー像転写、（５）感光体クリーニング、（６）トナー像定着の各工程を有する。
【０３３１】
（１）の帯電工程では、暗所において帯電器を用いて光半導体である感光体の表面を帯電させる。  
（２）の露光工程では、帯電させた感光体に光照射を行い、光が照射された部分の電荷を消失させて静電潜像を形成する。現在、デジタル機器においてはネガ潜像を形成する露光が主流である。
【０３３２】
（３）の現像工程では、静電潜像と同極性もしくは逆極性に帯電させた微小なトナー粒子を静電潜像に静電的に付着させて静電潜像を可視化する。
【０３３３】
（４）のトナー像転写工程では、記録媒体である転写紙を、感光体上のトナー像に重ね、転写紙裏側から帯電器で「トナー粒子と逆極性の電荷」を与え、静電力によりトナー像を転写紙に転写する。  
（５）のクリーニング工程では、転写されずに感光体に残った残留トナーを、ブレードや磁気ブラシ等のクリーナを用いて除去する。  
（６）の定着工程では、トナー像を転写された転写紙を熱ローラ定着機に送り、熱及び圧力でトナー像を定着する。
【０３３４】
（１）から（６）の工程を実行する画像形成装置の１例を図２３に示す。
【０３３５】
図２３において、符号１５１は感光体、符号１５２は帯電チャージャ、符号１５３は露光（用光源）、符号１５４はトナー、符号１５５は転写紙、符号１５６は転写チャージャ、符号１５７は定着ローラ、符号１５８はクリーニングブレード、符号１５９は除電用光源である。
【０３３６】
上記の工程（１）〜（６）と対応させると、感光体１５１の帯電が帯電チャージャ１５２により行われ（帯電工程）、露光用光源１５３による露光が行なわれ（露光工程）、トナー１５４を感光体１５１に付着させることにより、静電潜像がトナー像として可視化され（現像工程）、転写チャージャ１５６により、感光体１５１上のトナー像が転写紙１５５に転写される（転写工程）。
【０３３７】
さらに、クリーニングブレード１５８により、感光体１５１上に残ったトナーを取り除くクリーニングが行なわれ（クリーニング工程）、定着ローラ１５７により転写紙１５５上のトナー像が定着される（定着工程）。
【０３３８】
この発明の画像形成評価装置は、このプロセスの帯電と露光（静電潜像形成）を部分的に取り入れたものである。さらに、感光体上の静電潜像へのトナーの付着は、上記（３）の現像工程である。トナー像の形成にはこのプロセスを用いる。  
通常の電子写真装置では「一連のプロセスを途中で止める」ことはできないが、（３）の現像工程でプロセスが止るように適宜、装置に改造を施す。
【０３３９】
以下に「トナー」について説明する。
【０３４０】
（３）の現像工程の実行には幾つかの方式があり、方式からトナー・現像剤を分類すると、乾式と湿式があり、高速性の上で乾式が主流である。  
乾式には、１成分現像剤を用いる方式と２成分現像剤を用いる方式がある。  
１成分現像剤には、非磁性トナー、磁性トナーがある。２成分現像剤はトナーとキャリアとからなり、トナーには非磁性トナー、磁性トナーがある。  
トナー粒子は大部分がポリマーから成り、着色剤等が含まれ、大きさは数μｍから十数μｍである。キャリアは鉄粉などの金属系材料で、数十から数百μｍの粒径を有する。
【０３４１】
現像剤の種類、トナーの種類・材料、着色剤（トナーの色）は限定されない。感光体上にトナー像が形成できれば良い。現像剤の種類等の条件を変える場合、その条件にあった改造を含む電子写真装置を用いれば良い。
【０３４２】
「感光体」を説明する。  
感光体は光導電材料（Photoconductor）である。現在、低コスト・加工性容易の点から有機電子写真感光体（ＯＰＣ：Organic Photoconductor）が主として使われている。
【０３４３】
一般にＯＰＣは層構成で作られ、導電性支持体（導電層）上に中間層を設け、電荷発生層（ＣＧＬ：Charge Generation Layer）と電荷輸送層（ＣＴＬ：Charge Transfer Layer）を積層する。
【０３４４】
この積層順層では感光体を負帯電して使用する負帯電方式になる。  
ＣＧＬとＣＴＬとの積層順を上記と逆にした構成では「感光体を正帯電して使用する正帯電方式」になる。  
また、電荷発生材料と電荷輸送材料を混合させた材料を用いた単層感光体もある。  
中間層は、電荷リークなどの防止ために設けられる。  
上記感光体の層構成及び帯電、光照射の様子を模式的に示す。
【０３４５】
順層構成の場合である図２４において、符号１６１は導電層、符号１６２は電荷発生層、符号１６３は電荷輸送層、符号１６６は電子、符号１６７はホール、符号１６４は照射光、符号１６５は「ホールの電荷輸送層中の移動方向」を示す。
【０３４６】
表面を帯電させたＯＰＣに光を照射すると、ＣＧＬにおいて光が吸収され、正・負の電荷が発生する。発生した正・負の電荷は、表面の電荷が形成する電界により、一方の電荷がＣＴＬに、他方の電荷が導電性支持体に注入される。
【０３４７】
ＣＴＬに注入された電荷は、ＣＴＬを通り感光体表面に到達して、表面の電荷を打ち消す。照射する光ビームを２次元的に走査して、文字・画像のパターンを書き込み、静電潜像を形成する。  
一般に、ＣＧＬの厚みは「サブμｍ」程度、ＣＴＬの厚みは「数十μｍ」である。静電潜像はドットを最小単位とし、ドットの配列により文字・画像として形成される。
【０３４８】
感光体には上記のような積層型以外に、電荷発生と電荷輸送両方の機能を一層で賄う単層感光体もある。この発明において感光体はこれらに限定されるものではない。
【０３４９】
トナー像を転写されるシート状媒体としては、前述の転写紙のみならず、オーバーヘッドプロジェクタ用の「ＯＨＰシート」等の高分子材料によるシート媒体もある。
【符号の説明】
【０３５０】
３Ａ１      感光体  
ＲＩ        静電潜像  
ＴＩ        トナー像  
３Ａ２      顕微鏡  
３Ａ３      コンピュータ  
６          ビームプロファイル
８          走査光学系  
ｆ１(ｒ)    ビームプロファイル  
ｆ２(ｒ)    静電潜像プロファイル  
ｆ３(ｒ)    トナー像プロファイル  
ｇ１(ｒ)    劣化関数  
ｇ２(ｒ)    劣化関数  
【先行技術文献】
【特許文献】
【０３５１】
【特許文献１】特開２００９−３００５３５号公報
【特許文献２】特開２００２−１２３０７１号公報
【図１】
2013003353.tif 000003
【図２】
2013003353.tif 000004
【図３】
2013003353.tif 000005
【図４】
2013003353.tif 000006
【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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