JP5998750B2 - 静電潜像計測方法及び静電潜像計測装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えば画像形成装置における像担持体としての感光体の静電特性を把握するための静電潜像計測方法、該静電潜像計測方法を実施してなる静電潜像計測装置に関する。

昨今、多色画像形成装置に対する画像形成の高速化への要求が高まるとともに、画像形成装置が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。
画像形成装置における画像形成の課題項目として、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。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していることが求められる。

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プロセスクオリティが、最終的に出力される画像の品質に大きく影響を与える。
中でも、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ファクターである。
そのため、潜像形成時のドット再現性の評価として、画像形成装置で用いられているような２次元的なドット周期パターン潜像を形成し、そのときの潜像形成の再現性を高精度に計測することが試みられている。
このような試みは、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る。

ミクロンスケールで被測定物の帯電電位を算出する方法として、カンチレバーなどのセンサヘッドを電位分布を有する試料に近づけ、そのとき静電潜像とカンチレバーなどとの間に相互作用として起こ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知られている。
しかしながら、この方式を用いるためには、センサヘッドを試料に近接させる必要があり、放電や吸着の発生、センサ自身が磁場を乱す等の問題がある。
また、この方式では原理的に数ミリ程度の分解能であるため、静電潜像特性を評価するのに適していない。

特許文献１等に記されているように、電子ビームを用いた静電潜像の測定方法が知られているが、試料としては、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いる。
すなわち、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、電荷分布を形成後、時間をかけて測定を行っても、測定結果に影響を与えることはない。

一方、感光体の場合は、抵抗値が無限大ではないので、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である。
従って、帯電、露光後に電子顕微鏡（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う。
この問題に対処すべく、本出願人は、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のできる方法及び装置を提案した（特許文献２〜４参照）。

この方法では、試料を帯電させた後、光学系を介して帯電した試料を露光することにより静電潜像を形成し、試料上に電荷分布を生成する。
静電潜像が形成された試料を電子ビームで走査し、これによって発生する試料からの２次電子を検出器で検出し、画像処理手段により２次電子のコントラスト像から潜像面積ないしは潜像径を算出するものである。
検出器は、試料の上方の片側に配置されている。
特許文献５には、空間周波数を考慮した潜像の再現性を評価する目的で、感光体試料の任意の点で空間周波数を変えながら順次、潜像形成及び計測を行うことで潜像形成の再現性を評価する手法が開示されている。

しかしながら、従来の計測方法では、検出器が感光体試料に対して非対称的に（偏って）配置されていることや、潜像計測領域に対する帯電領域の空間的な位置関係、感光体試料の帯電状態などが起因して、計測領域内の潜像形成位置によって２次電子の検出条件が異なる。
このため、同じ露光条件で潜像を形成したとしても、得られる潜像情報が異なるという課題があった。
２次電子像を同じ解析条件で解析すると、計測領域内の潜像形成位置により潜像の特性を示す特徴量が変動してしまい、潜像形成の再現性を高精度に評価することができなかった。

このような問題は、測定試料（試料または感光体試料と同義）内の特定の位置での潜像形成の再現性や、狭い領域での潜像形成の再現性を評価する場合では影響は小さい。
しかしながら、例えば1mm×1mm程度の領域に２次元的な潜像パターンを形成し、その再現性を評価する場合などには無視できないものとなる。

本発明は、このような現状に鑑みてなされたもので、測定試料の異なる領域に形成された離隔した複数の潜像について、潜像形成の再現性を高精度に評価可能な静電潜像計測方法の提供を、その主な目的する。

上記目的を達成するために、本発明は、測定試料の異なる領域に形成された離隔した複数の潜像において、解析対象の潜像の周辺帯電部の輝度に応じて２値化スレッシュ値を設定することで、測定試料内の潜像形成位置による検出条件の違いを補正して解析することとした。

具体的には、本発明は、感光体試料の表面に形成される静電潜像を計測する静電潜像計測方法であって、前記感光体試料の表面に荷電粒子ビームを照射し前記感光体試料を帯電させる帯電工程と、光源からの光束を２次元的に照射して、帯電した前記感光体試料に静電潜像を形成する静電潜像形成工程と、静電潜像が形成された前記感光体試料を電子ビームで走査することにより、前記感光体試料から発生する２次電子を検出する２次電子検出工程と、検出した２次電子のコントラスト像から潜像面積ないしは潜像径を算出する画像処理工程と、を備え、前記画像処理工程では、前記感光体試料の異なる領域に形成された離隔した複数の静電潜像において、各領域毎に静電潜像の２値化スレッシュ値を設定して２値化処理を行い、解析対象の静電潜像の周辺帯電部輝度をＢｒ _ｍ 、基準輝度をＢｒ _０ 、基準２値化スレッシュ値をＴｈ _０ としたときに、解析対象の静電潜像の２値化スレッシュ値Ｔｈ _ｍ は、以下の式により設定し、解析対象の静電潜像の周辺帯電部輝度Ｂｒ _ｍ は、解析対象の静電潜像中心と隣接する静電潜像中心の中点を通り、各辺が露光光学系による主走査方向、または、副走査方向と平行な長方形と定義されるＢｒ _ｍ 算出枠上の平均輝度より算出することを特徴とする。
Ｔｈ _ｍ ＝Ｂｒ _ｍ ／Ｂｒ _０ ×Ｔｈ _０

また、本発明は、感光体試料の表面に形成される静電潜像を計測する静電潜像計測装置であって、前記感光体試料の表面に荷電粒子ビームを照射し前記感光体試料を帯電させる帯電手段と、光源からの光束を２次元的に照射して、帯電した前記感光体試料に静電潜像を形成する静電潜像形成手段と、静電潜像が形成された前記感光体試料を電子ビームで走査する手段と、電子ビームの走査により前記感光体試料から発生する２次電子を検出する２次電子検出手段と、検出した２次電子のコントラスト像から潜像面積ないしは潜像径を算出する画像処理手段と、を備え、前記画像処理手段は、前記感光体試料の異なる領域に形成された離隔した複数の静電潜像において、各領域毎に静電潜像の２値化スレッシュ値を設定する２値化スレッシュ値設定手段を有し、解析対象の静電潜像の周辺帯電部輝度をＢｒｍ、基準輝度をＢｒ _０ 、基準２値化スレッシュ値をＴｈ _０ としたときに、解析対象の静電潜像の２値化スレッシュ値Ｔｈ _ｍ は、以下の式により設定し、解析対象の静電潜像の周辺帯電部輝度Ｂｒ _ｍ は、解析対象の静電潜像中心と隣接する静電潜像中心の中点を通り、各辺が露光光学系による主走査方向、または、副走査方向と平行な長方形と定義されるＢｒ _ｍ 算出枠上の平均輝度より算出することを特徴とする。
Ｔｈ _ｍ ＝Ｂｒ _ｍ ／Ｂｒ _０ ×Ｔｈ _０

本発明によれば、感光体試料内の潜像形成位置による検出条件の変動を考慮した潜像解析を実現でき、潜像形成の再現性を高精度に評価することができる。
評価結果に基づいて露光条件を制御することにより、画像形成装置において高品質の画像を得ることができる。

本発明の第１の実施形態に係る静電潜像計測装置の概要構成図である。 感光体試料、検出器と２次電子捕獲部材との関係を示す図である。 感光体試料に静電潜像を形成する露光光学系の概要構成を示す斜視図である。 露光光学系の光源の種類を示す図である。 音響光学偏光素子の構成と、入力電圧、出力周波数との関係とを示す図である。 真空チャンバ装置と露光光学系の結合部分を示す断面図である。 加速電圧と２次電子放出比との関係を示す特性図である。 電子ビーム照射時間と帯電電位との関係を示す特性図である。 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との関係を示す特性図である。 潜像画像の各パターンを示す模式図である。 ２次電子による電荷分布と電位分布検出の原理モデル図である。 ２次元潜像計測のフローチャートである。 計測領域内の位置における検出条件の変動を示す図で、（ａ）は検出器と計測領域の位置関係を示す平面図、（ｂ）は計測領域（試料内位置）と出力輝度との関係を示す特性図である。 ドット状潜像を形成したときの試料上の電荷状態と、試料電界を示す図である。 計測領域内の位置における潜像面積の変動を示す図で、（ａ）は潜像形成位置を示す平面図、（ｂ）は潜像形成位置（試料内位置）と潜像面積との関係を示す特性図である。 潜像の周辺輝度に応じた２値化スレッシュ値の算出方法を示す模式図である。 静電潜像の周辺帯電部輝度の算出枠の設定方法を示す模式図である。 潜像画像の解析工程を示すフローチャートである。 ２値化スレッシュ値変動解析の制御構成を示すブロック図である。 ２値化スレッシュ値変動解析の効果を示す図で、（ａ）は潜像形成位置を示す図、（ｂ）はスレッシュ値固定解析とスレッシュ値変動解析との効果の違いを示す特性図である。 潜像ばらつき評価の露光パターンを示す図である。 第２の実施形態における潜像画像の解析工程を示すフローチャートである。 第２の実施形態における２値化スレッシュ値変動解析の制御構成を示すブロック図である。 第３の実施形態における２値化スレッシュ値変動解析の制御構成を示すブロック図である。

以下、本発明の実施形態を図を参照して説明する。
図１乃至図２１に第１の実施形態を示す。まず、図１に基づいて、本実施形態に係る静電潜像計測装置の構成について説明する。
静電潜像計測装置は、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、感光体試料（以下、単に「試料」という）２３を載置する試料設置部ＧＮＤおよび１次反転荷電粒子や２次電子などの検出部２４およびＬＥＤ２５等を備えている。
ここでいう「荷電粒子」とは、電子ビームあるいはイオンビームなど電界や磁界の影響を受ける粒子を指す。

帯電手段としての荷電粒子照射部１０は、所定の真空チャンバ４０内に上から順に以下の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、電子銃から発生され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ＯＮ／ＯＦＦさせるためのビームブランカ１５、仕切り板１６、可動絞り１７、非点補正部（スティングメータ）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およびビーム射出開口部２１を備えている。

それぞれのレンズ等には、図示しない駆動用電源が接続されている。なお、イオンビームの場合には、電子銃の代わりに液体金属イオン銃などを用いる。
２次電子検出手段としての２次電子検出器（以下、単に「検出器」ともいう）２４には、シンチレータや光電子増倍管などを用いている。

ビーム照射開口部２１には、図２に示すように、２次電子捕獲部材２６が取り付けられている。
これは、表面に金などが蒸着された金属板であり、感光体試料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へ到達させる。２次電子捕獲部材２６の形状は円形や正方形など、任意の形状であってよい。

図１に示すように、静電潜像計測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ようになっている。
この静電潜像計測装置の制御および信号処理系統は以下のように構成されている。

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、対物レンズ制御部２１３を制御するようになっている。
これらの制御部により、加速電極１３、走査レンズ１９、対物レンズ２０が制御されて、感光体試料２３の表面に電子ビームが適正に照射され、感光体試料２３表面が均一に帯電される。

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、静電潜像形成手段としての露光光学系２２の光源としてのＬＤ（レーザダイオード）１００を制御する。
また、ホストコンピュータ２００は、図３に示すように、音響光学偏向素子１０３、光偏向器１０５を制御するようになっている。
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の表面がレーザ光で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ようになっている。

また、ホストコンピュータ２００は、図１に示すように、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、測定結果出力部２０３からの出力信号から画像信号に変換する画像処理部２０４を制御するようになっている。

電子検出部２０１、信号処理部２０２、測定結果出力部２０３、画像処理部２０４及びホストコンピュータ２００により、画像処理手段が構成されている。
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ＧＮＤの位置や高さなどを制御し、さらに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ようになっている。

露光光学系２２は、図３に示すように、感光体に関して感度を持つ波長の光源である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、走査結像レンズ１０６、同期検知用ミラー１０７、同期検知手段１０８などを備えている。
これにより、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。

ＬＤ制御手段（ホストコンピュータ２００）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。
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、図４（ｂ）に示すような、ＶＣＳＥＬ（面発光レーザ）８０２等を用いてもよい。

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などによる光偏向器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、ポリゴンスキャナなどによる走査方向（主走査方向）に対し直交する方向（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。

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に示す静電潜像計測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。
静電潜像計測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。

音響光学偏向素子１０３の一例を図５に示す。音響光学偏向素子１０３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これを音響光学偏向素子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わり、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。

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（ＴｅＯ_２）やモリブデン酸鉛（ＰｂＭｏＯ_４）などの単結晶またはガラスからなる音響光学媒体（音響光学偏向素子１０３の本体）に圧電素子など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、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。

図５において符号９５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を、符号９６はＲＦアンプを示している。
周波数変換器９５は一種のオシレータで、例えば、周波数制御発振器（ＶＣＯ）で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。

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…の回折光を生じる。０次回折光と１次回折光との角度θ_０１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。
θ_０１＝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。
Δθ＝λ・Δｆａ／Ｖａ

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）からわかるように、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。

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、露光光学系２２を真空チャンバ４０の外に配置するとよい。
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。

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。
図６において、露光光学系２２は、図示されない光源、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には描かれていないが、前記コリメートレンズ、アパーチャ、同期検知手段などを有している。

露光光学系２２を保持するハウジング７１は、露光光学系２２全体をカバーで覆い、以下に述べるように、真空チャンバ４０内部へ入射する外光（有害光）を遮光する構成にするとよい。
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、上部は上記カバー７１で覆われて遮光されている。
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は上記ミラー７２でほぼ４５°の角度で斜め下方に折り曲げられている。
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。
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、この感光体試料２３に対し真上から荷電粒子ビームを照射する荷電粒子照射装置１０が真空チャンバ４０内に取り付けられている。
荷電粒子照射装置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に向かって伸びている。

ポリゴンスキャナ等の光偏向器１０５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。
このため、ポリゴンスキャナ等の光偏向器１０５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、上記振動が感光体試料２３の静電潜像測定に与える影響は少ない。
さらに、図６では示していないが、構造体８２と除振台８１との間にダンパを挿入すれば、防振効果を更に高めることができる。

次に、以上のように構成されている本実施形態の静電潜像計測装置の動作および静電潜像計測方法について説明する。
まず、荷電粒子照射装置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。
このときの加速電圧と２次電子放出比δとの関係を図７に示す。加速電圧Ｅ１は、これを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るため電子が試料２３に蓄積され、チャージアップを起こす。
この結果、試料２３はマイナスの一様帯電を生じることができる。

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。
ここで、２次電子放出比δは、
２次電子放出比δ＝放出電子／入射電子
と表されるが、より厳密にいうと、透過電子と反射電子を考慮する必要があるので、
放出電子＝透過電子＋反射電子＋２次電子
とするとよい。

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、負帯電となっている。
照射時間に対する帯電電位の関係を、加速電圧ごとに示したのが図８である。

図８からわかるように、電子ビーム照射直後は、急激に電荷が蓄積されていくが、時間の経過に従い、試料の負帯電電位の影響で入射電子が減速される。
帯電電位Ｖｓ（＜０）における、電子の試料表面到達時の速度をＶ、電子の質量、電荷量をそれぞれｍ、ｅとすると、Ｖ＝｛２ｅ（Ｅ１−（−Ｖｓ））｝１／２と表すことできる。
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安定する。

このため、図８に示すように電子ビーム照射直後は急激に立ち上がり、時間の経過につれ次第に変化が小さくなり飽和することになる。
電子ビームの加速電圧Ｅ１と飽和帯電電位Ｖｓには、近似的に以下の関係式が成立する。
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）｝・・・・（１）
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。

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。
ほぼ直線的に変化していると見なすことができるので、近似直線より加速電圧Ｅ１＝０．９１５ｋＶのときＶｓ＝０であるため、この試料でのＥ０＝０．９１５ｋＶと求めることができる。
式（１）によれば、上記試料を−８００Ｖに帯電させようとした場合、電子ビームの加速電圧が１．５ｋＶ以下では、飽和帯電電位でも−５８５Ｖであり、−８００Ｖの帯電電位には達しない。

最低でも次の式
｜Ｅ１−Ｅ０｜≧｜Ｖｓ｜・・・・（２）
より、１．７１５ｋＶ以上の加速電圧が必要である。
加速電圧が大きくなると目標とする帯電電位に到達する時間が短くなるので、制御することが難しくなるだけでなく、試料へのダメージも無視できなくなる。
従って、なるべく小さい加速電圧で、所望の帯電電位を形成できる条件が望ましい。

すなわち、
｜Ｖｓ｜≦｜Ｅ１−Ｅ０｜≦｜Ｖｓ｜＋２ｋＶ・・・・（３）
が適切である。
今回の試料で例えば−８００Ｖに帯電させるために、１．７〜３．７ｋＶ程度が適当と考える。そのときの電子ビーム照射時間は、２分以下程度である。
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大きくすればよい。

前述の所望の帯電電位が形成されたら、次に、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。
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ファクターであるが、通常、２〜１０ｍＪ／ｍ^２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／ｍ^２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。

また、ビームスポット径、デューティ、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を計測することが可能となる。
画像パターンとしては、図１０に示すような、１ｂｙ１、２ｂｙ２、１ドット格子、副走査１ドットラインや副走査ピッチむらのある１ドットラインなどがある。
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。

次に、静電潜像計測を行う。上記のようにして静電潜像が形成された感光体試料２３を、電子ビーム走査手段としての荷電粒子照射部１０によって電子ビームで走査し、放出される２次電子を検出器（シンチレータ）２４で検出する。
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。
このとき、２次電子検出部は、電子ビーム走査レンズ19からの走査信号と同期を取ることで、各走査位置とその位置における２次電子検出量を関連付ける。

このようにすると、帯電部が２次電子検出量が多く、露光部が２次電子検出量が少ない明暗のコントラスト像を得ることができる。
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、コントラスト像の明暗の境界を潜像径とすることができる。
試料表面に電荷分布があると、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。
従って、電荷リーク箇所は、露光部が黒、非露光部が白となり、表面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。

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、等高線で説明図的に示したものである。
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に近づくに従い電位が高くなる。

従って、感光体試料２３の、負極性に均一帯電している部分である図のＱ１点やＱ２点で発生した２次電子ｅｌ１、ｅｌ２は、検出器２４の正電位に引かれ、矢印Ｇ１や矢印Ｇ２で示すように変位し、検出器２４に捕獲される。
一方、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の配列は破線で示すように、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。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すポテンシャルの穴に捕獲され、検出器２４に向かって移動することができない。
図１１（ｂ）は、上記ポテンシャルの穴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。

従って、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。
そして、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など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。

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。
もちろん、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。
上述の構成によれば、表面電荷分布を有する試料に荷電粒子ビームを照射して得られる検出信号により、試料の電荷分布の状態を測定する方法において、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、感光体の静電特性を把握することができる。

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。
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。

これらの潜像形成に係る一連の動作を、図１２のフローチャートに基づいて説明する。
上述の電子ビームによる帯電により、感光体試料に帯電電荷を生成する（Ｓ１）。感光体試料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。
上述の露光光学系を用いて、所望の２次元露光パターンが形成されるように露光し、感光体試料上に潜像パターンを形成する（Ｓ２）。
潜像パターンが形成された試料に対して、電子ビームを照射し、試料から放出される２次電子を検出することで静電潜像計測を行う（Ｓ３）。
ＬＥＤを用いて感光体試料の除電を行い、次の測定に備える（Ｓ４）。

電子写真方式の画像形成装置における画像形成の課題項目として、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、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していることが求められる。
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ファクターである。
そのため、潜像形成時のドット再現性評価として、画像形成装置で用いられているような２次元的なドット周期パターン潜像を形成し、そのときの潜像形成再現性を高精度に計測することが、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うえで極めて重要であるといえる。

しかしながら、上述の構成を持った静電潜像計測装置を用いて帯電した感光体試料の計測を行う際、１次反転荷電粒子や２次電子などを検出する検出器２４が感光体試料に対して非対称的に配置されていることや、潜像計測領域に対する帯電領域の空間的な位置関係、感光体試料の帯電状態などが起因して、計測領域内において２次電子の検出条件の変動が生じてしまう。
また、その検出条件の変動特性は、図１３に示すように、計測条件により様々な特性で変化する。
すなわち、潜像の形成位置が同じ（ａ〜ｅ）であっても、計測条件の変化により輝度の変動特性が変化する。
図１３（ｂ）において、黒丸はある計測条件での輝度の変動特性を示し、黒三角はそれとは異なる計測条件での輝度の変動特性を示している。

このような条件下において、図１５に示すように、同露光条件を用いてドット状の静電潜像を計測領域内の異なる位置に形成すると、各ドットにおいて２次電子の検出条件が異なるため、同露光条件にもかかわらず、計測領域内での潜像計測量（ここでは潜像面積）の変動が生じてしまう。
これは、感光体の帯電部の検出輝度が高い場所、即ち、検出感度の高い場所では、図１４のようなコントラスト像の明暗の境界に対応する、電界の極性が変化する位置において検出される微弱な２次電子でも検出輝度が高まり、他の場所で形成された静電潜像と比べて、コントラストの暗い部分が狭まるためである。
電子ビーム走査から得られたコントラスト像に対して、同じ解析条件を用いて潜像面積を算出した場合、図１５に示すように、潜像形成位置により潜像面積が異なるため、計測領域内において計測ばらつきが生じ、潜像形成の再現性を高精度に評価することができない。

図１３（ｂ）で示したように、計測条件の変化により輝度の変動特性が変化するため、図１５（ｂ）に示すように、輝度の変動特性の変化に対応して潜像面積の変動特性も変化する。

従来の静電潜像評価では、露光ビームの一次元走査での潜像評価など潜像形成範囲が狭い領域で行われる場合が一般的である。
このような条件では上記の検出条件の変動の影響は小さく、問題視されていなかった。
本発明の構成では、後述するように、露光ビームの二次元走査が実現でき、これにより従来と比較して広範囲領域に潜像形成が可能となった。

広範囲領域に潜像形成ができ、且つ、その再現性を高精度に評価できれば、画像形成装置の感光体特性を把握する精度が向上する。ひいては、画像形成に係る露光条件の精度向上につながり、画質向上に寄与する。
例えば1mm×1mm程度の領域に離隔した複数の潜像を有する２次元的な潜像パターンを形成し、その再現性を評価する場合などには上記の検出条件の変動は無視できないものとなる。

本発明者らは、この広範囲領域での潜像評価から上記課題を新たに認識し、また、その影響により生じる計測ばらつきを改善するための潜像解析手法を見出したのである。
電子ビーム照射から得られたコントラスト像に対して画像処理を行うことで、潜像面積ないしは潜像径を算出することができる。
例えば、コントラスト像に対して所定のスレッシュ値で２値化処理を行い、潜像部の輪郭を抽出し、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。

従来の潜像計測では、潜像部の輪郭を抽出するための２値化スレッシュ値は潜像形成位置によらず固定されていることが一般的であった。
しかし、スレッシュ値を固定した解析条件で図１５に示したような異なる位置に形成された潜像の潜像面積ないしは潜像径を算出する場合、上述した検出条件の変動の影響を受けて計測ばらつきが生じてしまう。

本発明の潜像の解析方法を具体的に説明する。
図１６に示すような２次元的なドット周期パターン潜像が感光体試料に形成された場合を考える。
本発明の潜像の解析方法では、計測領域内の異なる位置に形成された離隔した複数の潜像において、各潜像の周辺帯電部の輝度を求め、その周辺輝度に応じて２値化スレッシュ値を設定する。
２値化スレッシュ値の算出式を式（４）に示す。ここで、Ｔｈ_ｍは解析に用いる２値化スレッシュ値を、Ｂｒ_ｍは注目潜像の周辺帯電部輝度を表し、異なる位置に形成された各潜像それぞれで値が設定される。また、Ｔｈ_０は基準２値化スレッシュ値を、Ｂｒ_０は基準輝度を表し、予め所定値に定めておく。
Ｔｈ_ｍ＝（Ｂｒ_ｍ／Ｂｒ_０）×Ｔｈ_０ （４）

周辺帯電部輝度Ｂｒ_ｍは、潜像画像においてＢｒ_ｍ算出枠として指定された画素の輝度値を算出枠に渡って平均することで求める。
すなわち、潜像計測画像では、画像のピクセル毎にそれぞれ異なる輝度値を持っているため、算出枠上の全ピクセルの輝度値を取得し、それを平均することにより周辺帯電部輝度Ｂｒ_ｍが求まる。
「算出枠上」とは、枠内という意味ではなく、枠としてのライン上を意味する。換言すれば、算出枠が四角形の場合には、４辺に亘るライン上である。
輝度値の平均は、該ライン上の全ピクセルの合計輝度値を全ピクセル数で割ることにより得られる。
Ｂｒ_ｍ算出枠の設定に関して、図１７を用いて説明する。図１７は、感光体試料に２次元的なドット周期パターン潜像が形成されたときの潜像画像を表す。
解析対象の潜像におけるＢｒ_ｍ算出枠は、解析対象の潜像中心と隣接する潜像中心の中点を通り、各辺が露光光学系による主走査方向、または、副走査方向と平行な長方形と定義される。
この定義に基づくＢｒ_ｍ算出枠の設定により、感光体試料上に形成された離隔した複数の潜像に対して任意の１つの潜像を内部に含む枠を設定することができる。

図１６は、複数の離隔したドットに対して本発明の解析方法を適用したもので、計測領域内の各潜像においてＢｒ_ｍ算出枠を設定し、周辺帯電部輝度Ｂｒ_ｍ（Ｂｒ_ｍ１，Ｂｒ_ｍ２，Ｂｒ_ｍ３・・・）をそれぞれ求めることで、各潜像における２値化スレッシュ値の算出を行う。
ここでは図示されないが、ドット潜像は、図示した潜像の外部にも周期的に形成され、それに基づき、Ｂｒ_ｍ算出枠が設定されている。
式（４）によれば、感光体の帯電部の検出輝度が高い場所、即ち、検出感度の高い場所では２値化スレッシュ値が高く設定されるため、潜像輪郭が大きく解析され、上述の計測領域内での検出条件の変動を補正することができる。
すなわち、図１４（ｂ）で説明した「検出輝度が高いことによって潜像径が狭くなり潜像面積が小さくなる」という検出条件の変動による計測誤差を、検出条件の変動に対応して２値化スレッシュ値を変化させることで是正することができる。

すなわち、本発明は、感光体試料内での潜像形成位置による検出条件の違いを帯電部の輝度から読み取り、それを解析条件にフィードバックするものである。
これより、計測領域内の潜像形成位置による検出条件の変動を考慮した潜像解析が実現でき、計測ばらつきを改善することができる。
これらの一連の手順を、図１８のフローチャートに基づいて説明する。
周辺帯電部輝度Ｂｒ_ｍを算出するためのＢｒ_ｍ算出枠を設定する（Ｓ１１）。
Ｂｒ_ｍ算出枠は、解析対象の潜像中心と隣接する潜像中心の中点を通り、各辺が露光光学系による主走査方向、または、副走査方向と平行な長方形と定義される。

Ｂｒ_ｍ算出枠上の画素毎の輝度の平均値を算出し、周辺帯電部輝度Ｂｒ_ｍを求める（Ｓ１２）。
式（４）に基づき、２値化スレッシュ値Ｔｈ_ｍを算出する（Ｓ１３）。
Ｓ１３で算出した２値化スレッシュ値Ｔｈ_ｍを用いて、注目潜像（解析対象潜像）に対して、２値化処理を行う（Ｓ１４）。
２値化処理から抽出した潜像部の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（Ｓ１５）。
潜像画像に対する解析終了の有無を判断し（Ｓ１６）、別の潜像に対して解析を行う場合は、Ｓ１１へ進む。

これらの解析手順を行うための制御系構成を図１９に示す。
Ｂｒ_ｍ算出部では、測定結果出力部から取得できる画像情報をもとに、注目潜像の周辺帯電部輝度Ｂｒ_ｍを算出し、その値はＴｈ_ｍ算出部へ送られる。
Ｔｈ_ｍ算出基準値設定部では、Ｔｈ_ｍ算出に用いる基準２値化スレッシュ値Ｔｈ_０、基準輝度Ｂｒ_０を任意の値に設定可能であり、設定された値はＴｈ_ｍ算出部へ送られる。

Ｔｈ_ｍ算出部では、Ｂｒ_ｍ算出部からの周辺帯電部輝度Ｂｒ_ｍ、Ｔｈ_ｍ算出基準値設定部からの基準２値化スレッシュ値Ｔｈ_０、基準輝度Ｂｒ_０を入力信号として受け、これらの値をもとに、上記の算出式より２値化スレッシュ値Ｔｈ_ｍを算出する。
算出された値は、２値化処理部へ送られる。

２値化処理部では、Ｔｈ_ｍ算出部からの２値化スレッシュ値Ｔｈ_ｍを用いて潜像画像の２値化処理を行い、潜像部を占める画素数をカウントし、この情報を像面積算出部へ送ることで潜像面積の算出を行う。

図２０は、本発明の解析方法を適用したときの計測ばらつきに対する効果の一例を表した図である。
２値化スレッシュ値を固定値で設定して解析を行う従来方式では、検出器に近い位置では潜像径が小さく、遠ざかるほど潜像径が大きくなる計測量の傾きが生じていた。
これに対し、本発明を適用し、潜像形成位置により２値化スレッシュ値を潜像ごとに変動させて解析した場合は、計測量の傾きが改善されることがわかる。

また、図２１に示す画像記録密度６００dpiの主・副１by３パターンを露光したときに形成される１６個（４×４個）のドット潜像の潜像径ばらつき（平均潜像径/標準偏差）は、２値化スレッシュ値が固定値であるとき1.5%であった。
これに対し、本発明を適用すると0.9%に改善され、従来と比較して高精度な潜像評価が実現できることがわかる。

以上の構成により、本発明によれば、計測領域内の潜像形成位置による検出条件の変動を考慮した潜像解析が実現でき、計測ばらつきを改善することができる。
すなわち、本発明によれば、画像形成装置で用いられているような２次元的なドット周期パターン潜像において、その潜像形成の再現性の高精度な計測が実現できる。

図２２及び図２３に基づいて第２の実施形態を説明する。
電子写真方式の画像形成装置では、帯電させた感光体に対して光を照射し、静電潜像を形成する。
これにより電荷分布が生じ、トナーの付着の有無が決まるが、感光体の仕様、或いは欠陥により、光を照射しなくても、電荷分布が生じることがある。
これは感光体が層構成をしており、帯電した際に、電荷が自然にリークしてしまうことによる。これを以下、電荷リークと呼ぶ。

本発明の構成による静電潜像計測では、この電荷リークも静電潜像と同様の見え方をするため、電荷リーク箇所は暗いコントラストで計測される。
前述の実施形態において、２値化スレッシュ値の算出のために注目潜像を囲むＢｒ_ｍ算出枠上の平均輝度より周辺帯電部輝度Ｂｒ_ｍを求めたが、電荷リークの影響を受けずにＢｒ_ｍの算出を行うために、算出過程において電荷リーク部の輝度は除外する必要がある。
これは、出力輝度が所定値以上の画素のみをＢｒ_ｍ算出有効画素として設定して、Ｂｒ_ｍの算出を行えばよい。
これにより、暗いコントラストで計測される電荷リーク部を算出から除くことができ、電荷リークの影響を受けずに２値化スレッシュの設定ができる。

これらの手順を図２２のフローチャートに基づいて説明する。
周辺帯電部輝度Ｂｒ_ｍを算出するためのＢｒ_ｍ算出枠を設定する（Ｓ２１）。
Ｂｒ_ｍ算出枠は、解析対象の潜像中心と隣接する潜像中心の中点を通り、各辺が露光光学系による主走査方向、または、副走査方向と平行な長方形と定義される。
Ｂｒ_ｍ算出に対する電荷リーク部の影響を除くため、出力輝度が所定値以上の画素のみをＢｒ_ｍ算出有効画素に設定する（Ｓ２２）。

Ｓ２２で設定したＢｒ_ｍ算出有効画素の輝度平均値を算出し、周辺帯電部輝度Ｂｒ_ｍを求める（Ｓ２３）。
式（４）に基づき、２値化スレッシュ値Ｔｈ_ｍを算出する（Ｓ２４）。
Ｓ２４で算出した２値化スレッシュ値Ｔｈ_ｍを用いて、注目潜像に対して、２値化処理を行う（Ｓ２５）。

２値化処理から抽出した潜像部の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（Ｓ２６）。
潜像画像に対する解析終了の有無を判断し（Ｓ２７）、別の潜像に対して解析を行う場合は、Ｓ２１へ進む。

これらの解析手順を行うための制御系構成を図２３に示す。
Ｂｒ_ｍ算出下限値設定部では、周辺帯電部輝度Ｂｒ_ｍの算出過程における電荷リークの影響を除外するための輝度下限値を設定し、その値はＢｒ_ｍ算出部に送られる。
Ｂｒ_ｍ算出部では、Ｂｒ_ｍ算出下限値設定部からの輝度下限値と測定結果出力部から取得できる画像情報をもとに、Ｂｒ_ｍ算出に用いる有効画素を決定し、それらの輝度平均値からＢｒ_ｍを算出する。
その値は、Ｔｈ_ｍ算出部へ送られる。

Ｔｈ_ｍ算出基準値設定部では、Ｔｈ_ｍ算出に用いる基準２値化スレッシュ値Ｔｈ_０、基準輝度Ｂｒ_０を任意の値に設定可能であり、設定された値はＴｈ_ｍ算出部へ送られる。
Ｔｈ_ｍ算出部では、Ｂｒ_ｍ算出部からの周辺帯電部輝度Ｂｒ_ｍ、Ｔｈ_ｍ算出基準値設定部からの基準２値化スレッシュ値Ｔｈ_０、基準輝度Ｂｒ_０を入力信号として受け、これらの値をもとに、上記の算出式より２値化スレッシュ値Ｔｈ_ｍを算出する。
算出された値は、２値化処理部へ送られる。

２値化処理部では、Ｔｈ_ｍ算出部からの２値化スレッシュ値Ｔｈ_ｍを用いて潜像画像の２値化処理を行い、潜像部を占める画素数をカウントし、この情報を像面積算出部へ送ることで潜像面積の算出を行う。
以上の構成により、電荷リークの影響を受けずに２値化スレッシュの設定ができ、また、計測領域内の潜像形成位置による検出条件の変動を考慮した潜像解析が実現できる。

図２４に基づいて、第３の実施形態を説明する。
上述の実施形態において、計測領域内の各潜像において２値化スレッシュ値の算出及び設定を行うことで、計測領域内の潜像形成位置による検出条件の変動を考慮した潜像解析が実現でき、これにより、２次元的なドット周期パターン潜像に関わる潜像形成再現性の高精度な計測が実現できることを示した。
この計測領域内の潜像形成位置による潜像解析条件の設定は、測定試料の異なる領域に形成された離隔した各潜像に必要とされる解析条件を予めメモリに蓄えておき、その解析条件をメモリから参照することで、効率的に潜像形成再現性の高精度計測に必要とされる２値化スレッシュ値の設定が実現できる。

これらを実現するための制御系構成を図２４に示す。
２値化条件メモリでは、上述の実施形態における解析手順から得られた所望の実験条件における２値化スレッシュ値Ｔｈ_ｍと潜像形成位置の関係を格納している。
２値化処理部では、注目する潜像の計測領域内での潜像形成位置情報を２値化条件メモリに送り、その形成領域に応じた２値化スレッシュ値Ｔｈ_ｍを受け取る。

そして、この２値化スレッシュ値Ｔｈ_ｍを用いて、測定結果出力部から得られた画像情報に対して２値化処理を行うことで、計測領域内の潜像形成位置による検出条件の変動を考慮した２値化スレッシュ値の設定が実現できる。
以上の構成により、潜像測定毎に解析条件を算出する作業が省略でき、効率的に測定試料の異なる領域に形成された離隔した各潜像に対して、潜像形成再現性の高精度計測に必要とされる２値化スレッシュ値の設定が実現できる。

１０ 帯電手段としての荷電粒子照射部
１０ 感光体試料を電子ビームで走査する手段としての荷電粒子照射部
２２ 静電潜像形成手段としての露光光学系
２３ 感光体試料
２４ ２次電子検出手段としての検出器
１００ 光源としてのＬＥＤ
２００ ２値化スレッシュ値設定手段としてのホストコンピュータ

特開平０３−０４９１４３号公報 特開２００３−２９５６９６号公報 特開２００４−２５１８００号公報 特開２００８−２３３３７６号公報 特開２０１０−１７６０９３号公報

Claims (6)

1. 感光体試料の表面に形成される静電潜像を計測する静電潜像計測方法であって、
   前記感光体試料の表面に荷電粒子ビームを照射し前記感光体試料を帯電させる帯電工程と、
   光源からの光束を２次元的に照射して、帯電した前記感光体試料に静電潜像を形成する静電潜像形成工程と、
   静電潜像が形成された前記感光体試料を電子ビームで走査することにより、前記感光体試料から発生する２次電子を検出する２次電子検出工程と、
   検出した２次電子のコントラスト像から潜像面積ないしは潜像径を算出する画像処理工程と、を備え、
   前記画像処理工程では、前記感光体試料の異なる領域に形成された離隔した複数の静電潜像において、各領域毎に静電潜像の２値化スレッシュ値を設定して２値化処理を行い、解析対象の静電潜像の周辺帯電部輝度をＢｒ _ｍ 、基準輝度をＢｒ _０ 、基準２値化スレッシュ値をＴｈ _０ としたときに、解析対象の静電潜像の２値化スレッシュ値Ｔｈ _ｍ は、以下の式により設定し、解析対象の静電潜像の周辺帯電部輝度Ｂｒ _ｍ は、解析対象の静電潜像中心と隣接する静電潜像中心の中点を通り、各辺が露光光学系による主走査方向、または、副走査方向と平行な長方形と定義されるＢｒ _ｍ 算出枠上の平均輝度より算出することを特徴とする静電潜像計測方法。
   Ｔｈ _ｍ ＝Ｂｒ _ｍ ／Ｂｒ _０ ×Ｔｈ _０
2. 請求項１に記載の静電潜像計測方法において、
   前記光源からの光照射以外の要因で生じる電荷分布からの信号を除去して２値化スレッシュ値Ｔｈ _ｍ を算出することを特徴とする静電潜像計測方法。
3. 請求項２に記載の静電潜像計測方法において、
   所定値以上の出力輝度を有効値として、２値化スレッシュ値Ｔｈ _ｍ を算出することを特徴とする静電潜像計測方法。
4. 請求項１〜３のいずれか１つに記載の静電潜像計測方法において、
   前記感光体試料の異なる領域に同一の露光パターンを用いて、離隔した複数の静電潜像を形成することを特徴とする静電潜像計測方法。
5. 感光体試料の表面に形成される静電潜像を計測する静電潜像計測装置であって、
   前記感光体試料の表面に荷電粒子ビームを照射し前記感光体試料を帯電させる帯電手段と、
   光源からの光束を２次元的に照射して、帯電した前記感光体試料に静電潜像を形成する静電潜像形成手段と、
   静電潜像が形成された前記感光体試料を電子ビームで走査する手段と、
   電子ビームの走査により前記感光体試料から発生する２次電子を検出する２次電子検出手段と、
   検出した２次電子のコントラスト像から潜像面積ないしは潜像径を算出する画像処理手段と、
   を備え、
   前記画像処理手段は、前記感光体試料の異なる領域に形成された離隔した複数の静電潜像において、各領域毎に静電潜像の２値化スレッシュ値を設定する２値化スレッシュ値設定手段を有し、
   解析対象の静電潜像の周辺帯電部輝度をＢｒ _ｍ 、基準輝度をＢｒ _０ 、基準２値化スレッシュ値をＴｈ _０ としたときに、解析対象の静電潜像の２値化スレッシュ値Ｔｈ _ｍ は、以下の式により設定し、解析対象の静電潜像の周辺帯電部輝度Ｂｒ _ｍ は、解析対象の静電潜像中心と隣接する静電潜像中心の中点を通り、各辺が露光光学系による主走査方向、または、副走査方向と平行な長方形と定義されるＢｒ _ｍ 算出枠上の平均輝度より算出することを特徴とする静電潜像計測装置。
   Ｔｈ _ｍ ＝Ｂｒ _ｍ ／Ｂｒ _０ ×Ｔｈ _０
6. 請求項５に記載の静電潜像計測装置において、
   ２値化スレッシュ値Ｔｈｍの算出に関して、前記光源からの光照射以外の要因で生じる電荷分布からの信号を除去する信号除去手段を有することを特徴とする静電潜像計測装置。

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