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JP4931846B2 - Electrostatic latent image evaluation method and electrostatic latent image evaluation apparatus - Google Patents

Electrostatic latent image evaluation method and electrostatic latent image evaluation apparatus Download PDF

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JP4931846B2 JP2008070441A JP2008070441A JP4931846B2 JP 4931846 B2 JP4931846 B2 JP 4931846B2 JP 2008070441 A JP2008070441 A JP 2008070441A JP 2008070441 A JP2008070441 A JP 2008070441A JP 4931846 B2 JP4931846 B2 JP 4931846B2
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  • Cleaning In Electrography (AREA)
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Description

本発明は,複写機やレーザプリンタといった電子写真方式の画像形成装置に好適な静電潜像評価方法,静電潜像評価装置およびこれらの方法または装置を取り入れた画像形成装置に関するものである。   The present invention relates to an electrostatic latent image evaluation method suitable for an electrophotographic image forming apparatus such as a copying machine or a laser printer, an electrostatic latent image evaluation apparatus, and an image forming apparatus incorporating these methods or apparatuses.

複写機やレーザプリンタといった電子写真方式の画像形成装置では,画像の出力に際して,通常,以下の作像工程を経る。
a.光導電性の感光体表面を均一に帯電させる帯電工程
b.帯電された感光体表面に光を照射して光導電性により静電潜像を形成する露光工程
c.帯電したトナー粒子を用いて,感光体上に可視画像を形成する現像工程
d.現像された可視画像を紙片等の転写材に転写する転写工程
e.転写された画像を転写材上に融着・固定する定着工程
f.可視画像転写後の感光体上の残留トナーを清掃するクリーニング工程
g.感光体上の残留電荷を除電する除電工程
In an electrophotographic image forming apparatus such as a copying machine or a laser printer, the following image forming process is usually performed when an image is output.
a. A charging step for uniformly charging the surface of the photoconductive photoreceptor; b. An exposure step of irradiating light on the surface of the charged photoreceptor to form an electrostatic latent image by photoconductivity; c. A developing step of forming a visible image on the photoreceptor using the charged toner particles; d. A transfer step of transferring the developed visible image to a transfer material such as a piece of paper; e. A fixing step of fusing and fixing the transferred image on a transfer material; f. A cleaning step of cleaning residual toner on the photoreceptor after transfer of the visible image; g. Static elimination process to eliminate residual charge on the photoconductor

これらの工程それぞれでのプロセスファクタやプロセスクオリティは,最終的な出力画像の品質に大きく影響する。近年は,高画質に加え,高耐久性,高安定性,さらには省エネルギ化など環境に優しい作像プロセスの要求がより高まってきており,各工程のプロセスクオリティの向上が強く求められている。   The process factor and process quality in each of these processes greatly affect the quality of the final output image. In recent years, in addition to high image quality, there has been a growing demand for environmentally friendly imaging processes such as high durability, high stability, and energy saving, and there is a strong demand for improving the process quality of each process. .

上記作像工程において,帯電・露光により感光体上に形成される静電潜像は,トナー粒子の挙動に直接影響を与えるファクタであり,感光体上における静電潜像を的確に品質評価することが重要となる。感光体上の静電潜像を観測して品質評価し,その結果を設計にフィードバックすることにより,帯電工程や露光工程のプロセスクオリティの向上を図ることができ,その結果,画質・耐久性・安定性や省エネルギ化のさらなる向上を期待することができる。   In the above image forming process, the electrostatic latent image formed on the photoconductor by charging and exposure is a factor that directly affects the behavior of the toner particles, and the quality of the electrostatic latent image on the photoconductor is accurately evaluated. It becomes important. By observing the electrostatic latent image on the photoconductor, evaluating the quality, and feeding back the results to the design, the process quality of the charging and exposure processes can be improved. As a result, image quality, durability, Further improvement in stability and energy saving can be expected.

光導電性の感光体等の誘電体における表面電荷分布あるいは表面電位分布をミクロン(μm)オーダーで高分解能に計測する方法として,特許文献1,2記載の技術が知られている。これらの特許文献に記載されている静電潜像測定方法および静電潜像評価方法によれば,測定試料の表面が荷電粒子ビームにより走査され,測定試料表面で発生する2次電子を検出して測定し,静電潜像の品質が評価される。これらの方法は,直接測定されるのは測定試料表面の電界分布であり,この電界分布に基づいて表面電位分布が演算的に求められる。   As a method for measuring the surface charge distribution or surface potential distribution in a dielectric such as a photoconductive photoconductor with high resolution on the order of microns (μm), the techniques described in Patent Documents 1 and 2 are known. According to the electrostatic latent image measurement method and the electrostatic latent image evaluation method described in these patent documents, the surface of the measurement sample is scanned with a charged particle beam to detect secondary electrons generated on the measurement sample surface. The quality of the electrostatic latent image is evaluated. In these methods, the electric field distribution on the surface of the measurement sample is directly measured, and the surface potential distribution is calculated arithmetically based on this electric field distribution.

特開2003−295696号公報JP 2003-295696 A 特開2003−305881号公報JP 2003-305881 A

ところで,画像形成装置に含まれる光書き込み装置の光源として,半導体レーザ発光素子が多く用いられている。半導体レーザ発光素子で生成された光は,いくつかのレンズを透過し,数十μmサイズに集光されたビームスポットとなり,ポリゴンミラーに代表される光偏向器による上記ビームスポットの位置走査と,半導体レーザ発光素子の点灯タイミング制御により,感光体表面位置での走査ビームスポットパターンが形成される。   By the way, a semiconductor laser light emitting element is often used as a light source of an optical writing device included in an image forming apparatus. The light generated by the semiconductor laser light-emitting element is transmitted through several lenses and becomes a beam spot condensed to a size of several tens of μm. The position of the beam spot is scanned by an optical deflector represented by a polygon mirror, By controlling the lighting timing of the semiconductor laser light emitting element, a scanning beam spot pattern is formed at the surface position of the photoreceptor.

上記半導体レーザ発光素子の点灯タイミング制御は,半導体レーザ発光素子に注入される順方向電流値の制御により行う。高速駆動を行う場合には,非点灯時であってもバイアス電流が流されているため,点灯時と比較して非常に低出力(nW〜μWオーダ)であるが,微弱に発光している。以下,この微弱な発行を「オフセット発光」という。オフセット発光によっても感光体を露光してしまい,オフセット発光強度が高い場合には,出力画像にもノイズとして現れてしまう。バイアス電流の設定に際しては,バイアス電流値の設定値を高めることにより,点灯パルスの時間応答特性が向上するが,同時にオフセット発光強度も高まってしまうという二律背反の関係にある。現状では,画像形成装置を用いた実験により,出力画像に現れないバイアス電流レベルに設定している。しかし,この設定は出力画像,すなわち,現像し,定着した画像を評価した結果に基づいたものである。画像を出力する前の,静電潜像の観察結果に基づいた設定を行なうことにより,調整精度をより高めることができる可能性がある。   The lighting timing control of the semiconductor laser light emitting element is performed by controlling the forward current value injected into the semiconductor laser light emitting element. When driving at high speed, the bias current is flowing even when the lamp is not lit. Therefore, the output is very low (on the order of nW to μW) compared to when the lamp is lit, but it emits weak light. . Hereinafter, this weak issue is referred to as “offset emission”. The photosensitive member is also exposed by offset light emission, and if the offset light emission intensity is high, it also appears as noise in the output image. When setting the bias current, increasing the setting value of the bias current value improves the time response characteristics of the lighting pulse, but at the same time, the offset emission intensity also increases. At present, the bias current level that does not appear in the output image is set by an experiment using an image forming apparatus. However, this setting is based on the result of evaluating the output image, that is, the developed and fixed image. There is a possibility that the adjustment accuracy can be further improved by performing the setting based on the observation result of the electrostatic latent image before outputting the image.

また,高画質でかつ画像出力の高速化の要求に対応するため,光源の高出力化,面発光レーザ光源(VCSEL)の利用をはじめとしたマルチビーム化が進んでおり,これに対処するために,レーザ発光素子の駆動の高速化とオフセット発光による出力画像への影響回避を両立することが求められている。よって,バイアス電流値の調整にこれまで以上に厳密さが求められ,オフセット発光による影響を静電潜像レベルで直接的に把握することの必要性が高まっている。   In order to meet the demands for high image quality and high-speed image output, multi-beams are being developed, including higher light source output and the use of surface-emitting laser light sources (VCSEL). In addition, it is required to achieve both high speed driving of the laser light emitting element and avoidance of influence on the output image by offset light emission. Therefore, the adjustment of the bias current value is required to be more strict than before, and the necessity of directly grasping the influence of offset light emission at the electrostatic latent image level is increasing.

以上のことを鑑み,本発明は,半導体レーザ発光素子におけるオフセット発光による静電潜像形成への影響を明らかにすることが可能な静電潜像評価方法および静電潜像評価装置を提供することを目的とする。   In view of the above, the present invention provides an electrostatic latent image evaluation method and an electrostatic latent image evaluation apparatus capable of clarifying the influence of offset light emission on electrostatic latent image formation in a semiconductor laser light emitting element. For the purpose.

本発明はまた,上記評価方法または評価装置を用いて把握した評価情報を基に,半導体レーザ発光素子におけるバイアス電流値を設定することで,より高い品質の画像を得ることができる画像形成装置を提供することを目的とする。   The present invention also provides an image forming apparatus capable of obtaining a higher quality image by setting a bias current value in a semiconductor laser light emitting element based on evaluation information grasped by using the evaluation method or the evaluation apparatus. The purpose is to provide.

本発明にかかる静電潜像評価方法は,帯電と光像の露光により静電潜像パターンが形成された光導電性試料の,上記静電潜像パターンが形成された面を荷電粒子ビームにより2次元的に走査し,上記静電潜像パターンによる電気的影響を受けた荷電粒子を捕獲して,その強度信号を上記静電潜像パターン形成面上の位置に対応させて検出し,検出した強度信号から静電潜像パターンを抽出し,静電潜像パターンの幅および面積を算出する静電潜像評価方法であって,上記光像の露光が開始される時刻から,静電潜像パターン形成開始時刻までの時間を計測することを最も主要な特徴とする。   The electrostatic latent image evaluation method according to the present invention is a method in which a surface of a photoconductive sample on which an electrostatic latent image pattern is formed by charging and exposure of a light image is charged with a charged particle beam. Scans two-dimensionally, captures charged particles that are electrically affected by the electrostatic latent image pattern, detects the intensity signal corresponding to the position on the electrostatic latent image pattern forming surface, and detects An electrostatic latent image evaluation method for extracting an electrostatic latent image pattern from a measured intensity signal and calculating a width and an area of the electrostatic latent image pattern, wherein the electrostatic latent image pattern is calculated from a time when the exposure of the optical image is started. The most important feature is to measure the time until the image pattern formation start time.

本発明にかかる静電潜像評価方法はまた,光像の露光は,半導体レーザ発光素子における発光しきい値以下の注入電流がもたらす微弱発光による第一の露光と,第一の露光中の任意のタイミングで上記発光素子における発光しきい値以上の電流注入による第二の露光により行なわれ,第一の露光の露光時間を可変とした場合における,第二の露光により形成される静電潜像パターンの幅および面積の変化を計測することを特徴とする。   The electrostatic latent image evaluation method according to the present invention also includes the first exposure by weak light emission caused by the injection current below the emission threshold value in the semiconductor laser light emitting element, and the optional exposure during the first exposure. The electrostatic latent image formed by the second exposure when the exposure time of the first exposure is made variable by performing the second exposure by the current injection exceeding the light emission threshold in the light emitting element at the timing of It is characterized by measuring changes in the width and area of the pattern.

本発明にかかる静電潜像評価装置は,静電潜像パターンを形成するための帯電手段および光像露光手段と,静電潜像パターンが形成された光導電性試料の上記静電潜像パターン形成面を荷電粒子ビームで2次元的に走査する荷電粒子ビーム走査手段と,上記静電潜像パターンによる電気的影響を受けた荷電粒子を捕獲してその強度信号を上記静電潜像パターン形成面上の位置に対応させて検出し,上記静電潜像パターンにおける電荷分布状態を観測して評価する評価手段と,を備えた静電潜像評価装置であって,上記光像露光手段は半導体レーザ発光素子であり,上記半導体レーザ発光素子における発光しきい値以下の電流注入がもたらす微弱発光の発光時間制御手段と,上記静電潜像パターンの幅もしくは面積の算出手段を備えることを特徴とする。   The electrostatic latent image evaluation apparatus according to the present invention includes a charging unit and an optical image exposure unit for forming an electrostatic latent image pattern, and the electrostatic latent image of the photoconductive sample on which the electrostatic latent image pattern is formed. Charged particle beam scanning means for two-dimensionally scanning the pattern formation surface with a charged particle beam, and capturing the charged particles that are electrically influenced by the electrostatic latent image pattern and outputting the intensity signal of the electrostatic latent image pattern An electrostatic latent image evaluation apparatus comprising: an evaluation unit that detects and evaluates a charge distribution state in the electrostatic latent image pattern detected in correspondence with a position on a formation surface, and the optical image exposure unit Is a semiconductor laser light-emitting element, comprising: a light emission time control means for weak light emission caused by current injection below the light emission threshold in the semiconductor laser light-emitting element; and a means for calculating the width or area of the electrostatic latent image pattern. Special To.

上記静電潜像評価装置において,発光素子における発光しきい値以上の電流注入による発光時間制御手段および出力制御手段と,上記発光素子における発光しきい値以下の電流注入による微弱発光での露光と上記発光しきい値以上の電流注入による発光による露光の双方が重畳した露光により形成される静電潜像パターンを検出対象とする潜像特性変化検出手段と,を備えているとなおよい。   In the above-mentioned electrostatic latent image evaluation apparatus, light emission time control means and output control means by current injection above the light emission threshold in the light emitting element, exposure with weak light emission by current injection below the light emission threshold in the light emitting element, and It is further preferable to include a latent image characteristic change detecting means for detecting an electrostatic latent image pattern formed by exposure in which both exposure by light emission caused by current injection exceeding the light emission threshold is superimposed.

本発明にかかる画像形成装置は,上記静電潜像評価方法または静電潜像評価装置を採用して,半導体レーザ発光素子のバイアス電流値を設定していることを特徴とする。   An image forming apparatus according to the present invention employs the above-described electrostatic latent image evaluation method or electrostatic latent image evaluation apparatus, and sets a bias current value of a semiconductor laser light emitting element.

本発明にかかる静電潜像評価方法および静電潜像評価装置によれば,オフセット発光による画像への影響度合いを,静電潜像レベルでこれを計測することにより把握することができるため,露光プロセス以外の例えば現像プロセスなどの条件によって受ける影響を排除して,オフセット発光による画像への影響度合いを直接的に評価することが可能である。評価方法,および評価装置を提供することができる。   According to the electrostatic latent image evaluation method and the electrostatic latent image evaluation apparatus according to the present invention, the degree of influence of offset light emission on an image can be grasped by measuring this at the electrostatic latent image level. It is possible to directly evaluate the degree of influence of the offset light emission on the image by eliminating the influence of conditions other than the exposure process such as the development process. An evaluation method and an evaluation apparatus can be provided.

本発明にかかる静電潜像評価方法および静電潜像評価装置において,オフセット発光による画像への影響度合いを,画像パターン書き込みによる露光と重畳して計測するように構成することにより,実際の画像形成装置の書き込み条件に近い条件で計測し評価することができる。   In the electrostatic latent image evaluation method and the electrostatic latent image evaluation apparatus according to the present invention, an actual image is configured by measuring the degree of influence on the image by offset light emission superimposed on the exposure by image pattern writing. It can be measured and evaluated under conditions close to the writing conditions of the forming apparatus.

本発明にかかる静電潜像評価方法および静電潜像評価装置において,光走査手段が付加された光像露光手段を含むシステムを用い,画像形成装置の条件を反映した光書き込み条件での評価を行なうように構成することにより,実際の画像形成装置の書き込み条件に近い条件で計測し評価することができる。   In the electrostatic latent image evaluation method and the electrostatic latent image evaluation apparatus according to the present invention, the evaluation is performed under the optical writing condition using the system including the optical image exposure means to which the optical scanning means is added and reflecting the conditions of the image forming apparatus. By performing the configuration, it is possible to measure and evaluate under conditions close to the writing conditions of the actual image forming apparatus.

本発明にかかる画像形成装置によれば,上記静電潜像評価方法および静電潜像評価装置を用いてオフセット発光による画像への影響度合いを評価することにより,画像形成装置に搭載される半導体レーザ発光素子の調整精度を高めることができるとともに,バイアス電流の調整余裕を増やすことができる。これにより,高画質化と,高速駆動をより高い次元で両立することができる。   According to the image forming apparatus of the present invention, a semiconductor mounted in an image forming apparatus is evaluated by evaluating the degree of influence of offset light emission on an image using the electrostatic latent image evaluation method and the electrostatic latent image evaluation apparatus. The adjustment accuracy of the laser light emitting element can be increased, and the adjustment margin of the bias current can be increased. As a result, high image quality and high-speed driving can be achieved at a higher level.

以下,図面を参照しながら,本発明にかかる静電潜像評価方法,静電潜像評価装置およびこれらの方法または装置を取り入れた画像形成装置の実施例を説明する。   Embodiments of an electrostatic latent image evaluation method, an electrostatic latent image evaluation apparatus, and an image forming apparatus incorporating these methods or apparatuses according to the present invention will be described below with reference to the drawings.

まず,静電潜像評価装置の概要,および静電潜像評価方法に基づく評価過程を説明する。静電潜像観測装置の1実施形態を示す図1において,符号11は荷電粒子銃,12はアパーチャ,13は荷電粒子に対するコンデンサレンズ,14はビームブランカ,15は荷電粒子ビームに作用してビームを偏向する走査レンズ,16は荷電粒子ビームに対する対物レンズをそれぞれ示している。これら,荷電粒子銃11,アパーチャ12,コンデンサレンズ13,ビームブランカ14,走査レンズ15および対物レンズ16は,荷電粒子ビーム照射部10を構成している。荷電粒子ビーム照射部10の各構成部は,それらの動作が荷電粒子ビーム制御部31により制御されるようになっている。荷電粒子ビーム照射部10と荷電粒子ビーム制御部10bとは「荷電粒子ビーム走査手段」を構成している。   First, an outline of the electrostatic latent image evaluation apparatus and an evaluation process based on the electrostatic latent image evaluation method will be described. In FIG. 1 showing an embodiment of an electrostatic latent image observation apparatus, reference numeral 11 denotes a charged particle gun, 12 denotes an aperture, 13 denotes a condenser lens for charged particles, 14 denotes a beam blanker, and 15 denotes a charged particle beam. A scanning lens 16 for deflecting the objective lens 16 is an objective lens for the charged particle beam. These charged particle gun 11, aperture 12, condenser lens 13, beam blanker 14, scanning lens 15, and objective lens 16 constitute a charged particle beam irradiation unit 10. The operation of each component of the charged particle beam irradiation unit 10 is controlled by the charged particle beam control unit 31. The charged particle beam irradiation unit 10 and the charged particle beam control unit 10b constitute a “charged particle beam scanning unit”.

図1において,符号17bは光源である半導体レーザ発光素子(以下「LD」という場合もある),17aは光源を駆動するLD制御部,18はコリメートレンズ,19はアパーチャ,20は結像レンズをそれぞれ示している。これらの各光学部品によっては「光像露光手段」を構成している。光像露光手段により,LD17bからの光ビームは光導電性試料00の表面に集光され,ビームスポットを形成する。また,LD制御部17aにより,発光時間,光ビーム強度の調整・設定が可能である。   In FIG. 1, reference numeral 17b denotes a semiconductor laser light emitting element (hereinafter also referred to as "LD") as a light source, 17a denotes an LD control unit for driving the light source, 18 denotes a collimator lens, 19 denotes an aperture, and 20 denotes an imaging lens. Each is shown. Each of these optical components constitutes “optical image exposure means”. By the optical image exposure means, the light beam from the LD 17b is condensed on the surface of the photoconductive sample 00 to form a beam spot. Further, the light emission time and the light beam intensity can be adjusted and set by the LD control unit 17a.

LD17bに注入される順方向電流値とLD17bの光出力の関係は図2に示すような折れ線となる。図2に示すように,点灯時の電流値をIo,非点灯時(点灯待機状態)のバイアス電流値をIbと設定した場合,それぞれの電流値によって光出力Po,Pbが得られる。出力値Pbがオフセット発光出力となる。なお,出力値Pbは,非常に微弱であり,出力範囲は50μW以下である。請求項中に記載した「微弱発光」は,この範囲の出力を意味する。また,IOFFはレーザ発光素子17bの電源供給がオフの状態であり,この状態では光出力もゼロとなる。オフセット発光によって光導電性試料00に静電潜像を形成するためには,電流値をIbに設定し,光導電性試料00を露光する。また,非露光時の電流値はIOFFに設定する。 The relationship between the forward current value injected into the LD 17b and the optical output of the LD 17b is a broken line as shown in FIG. As shown in FIG. 2, when the current value during lighting is set to Io and the bias current value during non-lighting (lighting standby state) is set to Ib, light outputs Po and Pb are obtained by the respective current values. The output value Pb is the offset light emission output. The output value Pb is very weak and the output range is 50 μW or less. The “weak light emission” described in the claims means an output in this range. I OFF is a state in which the power supply to the laser light emitting element 17b is off, and in this state, the light output is also zero. In order to form an electrostatic latent image on the photoconductive sample 00 by offset light emission, the current value is set to Ib and the photoconductive sample 00 is exposed. The current value during non-exposure is set to I OFF .

図1において,符号24は荷電粒子検出器,25aは信号処理部,25bは評価部,26はモニタ,27はプリンタ等のアウトプット装置を示している。荷電粒子検出器24,信号処理部25a,潜像特性演算部25b,モニタ26,アウトプット装置27は「評価手段」を構成している。また,符号28は試料載置台,00は光導電性試料,29は除電用の発光素子を示す。試料載置台28は接地された金属板で構成されている。上記各部は,図1に示すようにケーシング30内に配設され,ケーシング30内部は,真空制御部31により高度に減圧できるようになっている。すなわち,ケーシング30は「真空チャンバ」としての機能を有している。   In FIG. 1, reference numeral 24 denotes a charged particle detector, 25a denotes a signal processing unit, 25b denotes an evaluation unit, 26 denotes a monitor, and 27 denotes an output device such as a printer. The charged particle detector 24, the signal processing unit 25a, the latent image characteristic calculation unit 25b, the monitor 26, and the output device 27 constitute “evaluation means”. Reference numeral 28 denotes a sample mounting table, 00 denotes a photoconductive sample, and 29 denotes a light-emitting element for charge removal. The sample mounting table 28 is composed of a grounded metal plate. As shown in FIG. 1, each of the above parts is disposed in a casing 30, and the inside of the casing 30 can be highly decompressed by a vacuum control unit 31. That is, the casing 30 has a function as a “vacuum chamber”.

また,静電潜像評価装置の全体はホストコンピュータ(以下「PC」という)32により制御されるようになっている。上述の,荷電粒子ビーム制御部10aや信号処理部25a等は,ホストPC32に「その機能の一部」として設定することもできる。   The entire electrostatic latent image evaluation apparatus is controlled by a host computer (hereinafter referred to as “PC”) 32. The charged particle beam control unit 10a, the signal processing unit 25a, and the like described above can be set as “part of their functions” in the host PC 32.

図1に示す状態において,表面が均一に帯電された光導電性試料00は,試料載置台28上に載置され,ケーシング30内部は高度に減圧されている。この状態で,LD17bの発光に応じて,光ビームスポットが光導電性試料00の均一帯電された面上に形成される。
光ビームスポットの強度分布は断面がガウシアンプロファイルとなり,その強度ピーク値の1/e^2倍強度での直径は,例えば50μm程度と微小である。
In the state shown in FIG. 1, the photoconductive sample 00 whose surface is uniformly charged is placed on the sample placing table 28, and the inside of the casing 30 is highly decompressed. In this state, a light beam spot is formed on the uniformly charged surface of the photoconductive sample 00 according to the light emission of the LD 17b.
The intensity distribution of the light beam spot has a Gaussian profile in the cross section, and the diameter at 1 / e 2 times the intensity peak value is as small as about 50 μm, for example.

光導電性試料00は上記光ビームスポットが形成されることにより露光され,光導電性試料00に照射された光像に応じた静電潜像パターンが形成される。このように静電潜像パターンが形成された光導電性試料00の面を,荷電粒子ビームにより2次元的に走査する。すなわち,荷電粒子銃11から荷電粒子のビームを放射させると,放射された荷電粒子ビームはアパーチャ12を通過してビーム径を規制されたのち,コンデンサレンズ13により集束されつつビームブランカ14を通過する。コンデンサレンズ13により集束された荷電粒子ビームは,対物レンズ16により光導電性試料00の表面上に集束される。このとき,走査レンズ15により荷電粒子ビームの向きを偏向させることにより,荷電粒子ビームが集束する位置を,光導電性試料00面上で2次元的に,例えば,図面の左右方向と図面に直交する方向に変位させることができる。   The photoconductive sample 00 is exposed when the light beam spot is formed, and an electrostatic latent image pattern corresponding to the light image irradiated on the photoconductive sample 00 is formed. The surface of the photoconductive sample 00 on which the electrostatic latent image pattern is thus formed is scanned two-dimensionally with a charged particle beam. That is, when a charged particle beam is emitted from the charged particle gun 11, the emitted charged particle beam passes through the aperture 12, the beam diameter is regulated, and then passes through the beam blanker 14 while being focused by the condenser lens 13. . The charged particle beam focused by the condenser lens 13 is focused on the surface of the photoconductive sample 00 by the objective lens 16. At this time, by deflecting the direction of the charged particle beam by the scanning lens 15, the position where the charged particle beam is focused is two-dimensionally on the surface of the photoconductive sample 00, for example, orthogonal to the horizontal direction of the drawing and the drawing. It can be displaced in the direction of

このようにして,光導電性試料00の静電潜像パターンが形成された面が,荷電粒子ビームにより2次元的に走査される。走査される領域は,走査レンズの倍率設定により,走査される領域のサイズを変えることが可能である。例えば,5mm×5mm程度の低倍率や,1μm×1μm程度の高倍率等,様々な倍率で観察することができる。   In this way, the surface of the photoconductive sample 00 on which the electrostatic latent image pattern is formed is two-dimensionally scanned with the charged particle beam. The size of the scanned area can be changed by setting the magnification of the scanning lens. For example, it can be observed at various magnifications such as a low magnification of about 5 mm × 5 mm and a high magnification of about 1 μm × 1 μm.

荷電粒子検出器24には,所定の極性の捕獲電圧が印加されている。そしてこの捕獲電圧の作用により,「静電潜像パターンによる電気的影響を受けた荷電粒子」が荷電粒子検出器24に捕獲され,その強度,すなわち単位時間当たりの捕獲粒子数が検出され,電気信号に変換される。光導電性試料00の「荷電粒子ビームにより2次元的に走査される領域:S」を,2次元座標を用いてS(X,Y)で表すと,例えば,0mm≦X≦1mm,0mm≦Y≦1mmである。この領域:S(X,Y)に形成されている静電潜像パターンを,その表面電位分布:V(X,Y)とする。   A trapping voltage having a predetermined polarity is applied to the charged particle detector 24. By this action of the trapping voltage, “charged particles that are electrically affected by the electrostatic latent image pattern” are captured by the charged particle detector 24, and the intensity, that is, the number of trapped particles per unit time is detected. Converted to a signal. The “region that is two-dimensionally scanned by the charged particle beam: S” of the photoconductive sample 00 is represented by S (X, Y) using two-dimensional coordinates, for example, 0 mm ≦ X ≦ 1 mm, 0 mm ≦ Y ≦ 1 mm. The electrostatic latent image pattern formed in this region: S (X, Y) is defined as its surface potential distribution: V (X, Y).

荷電粒子ビームによる上記領域の2次元的な走査は所定の条件で行われるので,2次元的な走査の開始から終了に至る時間をT0≦T≦TFとすると,走査が行われているときの時間:Tは,走査領域:S(X,Y)内の各走査位置と1:1に対応する。荷電粒子検出器24に捕獲される荷電粒子は静電潜像パターンの表面電位分布:V(X,Y)の電気的影響を受けているので,時間:Tにおいて捕獲される荷電粒子の強度:F(T)は,時間:Tをパラメータとした表面電位分布:V{X(T),Y(T)}と対応関係にある。この対応関係は,基準の電位:VNにより影響される荷電粒子の強度を観測することにより知ることができ,この対応関係に基づき,荷電粒子の強度:Fを較正することにより,強度:Fに対応する電位:Vを知ることができる。従って,荷電粒子検出器24から得られる検出信号を適当な間隔でサンプリングすることにより,表面電位分布: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。   Since the two-dimensional scanning of the region by the charged particle beam is performed under a predetermined condition, if the time from the start to the end of the two-dimensional scanning is T0 ≦ T ≦ TF, the scanning is performed. Time: T corresponds to each scanning position in the scanning area: S (X, Y) 1: 1. Since the charged particles captured by the charged particle detector 24 are electrically influenced by the surface potential distribution of the electrostatic latent image pattern: V (X, Y), the intensity of the charged particles captured at time: T: F (T) has a correspondence relationship with surface potential distribution: V {X (T), Y (T)} with time: T as a parameter. This correspondence can be known by observing the intensity of the charged particles affected by the reference potential: VN. Based on this correspondence, the intensity: F of the charged particles is calibrated to become intensity: F. The corresponding potential: V can be known. Therefore, by sampling the detection signal obtained from the charged particle detector 24 at an appropriate interval, the surface potential distribution: V (X, Y) can be specified for each “micro area corresponding to sampling”.

上記の荷電粒子ビームは,先にも述べたように,電子ビームやイオンビーム等,電界や磁界の影響を受ける粒子のビームであり,電子ビームを用いる場合であれば荷電粒子銃11としては「電子銃」が用いられ,イオンビームを用いる場合であれば「イオン銃」等が用いられる。   As described above, the charged particle beam is a particle beam that is affected by an electric field or a magnetic field, such as an electron beam or an ion beam. An “electron gun” is used, and if an ion beam is used, an “ion gun” or the like is used.

以下,荷電粒子ビームとして電子ビームを用いる場合につき,具体的に説明する。このとき,荷電粒子銃11は「電子銃」であり,光導電性試料00の「静電潜像パターンの形成された面」は,電子ビームにより2次元的に走査される。光導電性試料00に静電潜像パターンを形成するには,光像による露光に先立ち,その表面を均一に帯電する必要がある。光導電性試料00の均一帯電については,帯電を観測装置外で行い,均一帯電された光導電性試料00を試料載置台28上に載置するようにしてもよい。しかし,前述のように,ケーシング30の内部は高度に減圧する必要があり,光導電性試料00をセットしたあとケーシング30内を減圧すると,電子ビームによる走査が可能になるまでに暗減衰により帯電電位が減衰し,場合によっては静電潜像パターンを観測できなくなる場合もある。この観点からすると,光導電性試料00の均一帯電はケーシング30内で「高度の減圧を実現した後」に行うことが好ましい。   Hereinafter, the case where an electron beam is used as the charged particle beam will be described in detail. At this time, the charged particle gun 11 is an “electron gun”, and the “surface on which the electrostatic latent image pattern is formed” of the photoconductive sample 00 is two-dimensionally scanned with an electron beam. In order to form an electrostatic latent image pattern on the photoconductive sample 00, it is necessary to uniformly charge the surface prior to exposure with a light image. For the uniform charging of the photoconductive sample 00, charging may be performed outside the observation apparatus, and the uniformly charged photoconductive sample 00 may be mounted on the sample mounting table 28. However, as described above, the inside of the casing 30 needs to be highly depressurized. When the inside of the casing 30 is depressurized after setting the photoconductive sample 00, it is charged by dark decay until scanning by the electron beam becomes possible. The potential is attenuated, and in some cases, the electrostatic latent image pattern cannot be observed. From this point of view, it is preferable that uniform charging of the photoconductive sample 00 is performed in the casing 30 “after high pressure reduction is realized”.

図1に示す実施の形態においては,荷電粒子ビーム走査手段を用いて,電子ビームによる帯電を行うようになっている。電子ビームを光導電性試料00に照射すると,照射される電子による衝撃で,光導電性試料00から「2次電子」が発生する。電子ビームとして光導電性試料00に照射される電子量と発生する2次電子の量との収支において,2次電子の放出量R2に対する照射電子量R1の比:R1/R2が1以上であれば,差し引きで照射される電子の量が2次電子量を上回り,両者の差が光導電性試料00に蓄積して光導電性資料00を帯電させる。   In the embodiment shown in FIG. 1, charging by an electron beam is performed using a charged particle beam scanning means. When the photoconductive sample 00 is irradiated with the electron beam, “secondary electrons” are generated from the photoconductive sample 00 by the impact of the irradiated electrons. In the balance between the amount of electrons irradiated to the photoconductive sample 00 as an electron beam and the amount of secondary electrons generated, the ratio of the amount of irradiated electrons R1 to the amount of emitted secondary electrons R2: R1 / R2 is 1 or more For example, the amount of electrons irradiated by subtraction exceeds the amount of secondary electrons, and the difference between the two accumulates in the photoconductive sample 00 and charges the photoconductive material 00.

従って,電子銃11から放射される電子の量とその加速電圧を調整し,上記比:R1/R2が1より大きくなる条件を設定して電子ビームを2次元的に走査することにより,光導電性試料00を均一帯電させることができる。このような放出電子量と加速電圧の調整は,荷電粒子ビーム制御部10aにより行われる。また,電子ビームの走査に伴う電子ビームのオン・オフは荷電粒子ビーム制御部10aによりビームブランカ14を制御することによって行う。   Accordingly, the amount of electrons emitted from the electron gun 11 and its acceleration voltage are adjusted, and the above condition: the condition that R1 / R2 is larger than 1 is set, and the electron beam is scanned two-dimensionally. The property sample 00 can be uniformly charged. Such adjustment of the amount of emitted electrons and the acceleration voltage is performed by the charged particle beam control unit 10a. Further, on / off of the electron beam accompanying the scanning of the electron beam is performed by controlling the beam blanker 14 by the charged particle beam control unit 10a.

図3は,光導電性試料00の表面を上記の如く電子ビームにより帯電させた状態を模型的に示している。図2に示す光導電性試料00の例は,いわゆる「機能分離型感光体」と呼ばれるものであり,導電層1上に電荷発生層2を設け,その上に電荷輸送層3を形成したものである。電子銃により照射される電子は,電荷輸送層3の表面に撃ち込まれ,電荷輸送層3の表面にある電荷輸送層材料分子の電子軌道に捕獲され,上記分子をマイナスイオン化した状態で電荷輸送層3の表面部に留まる。この状態が光導電性試料00を帯電させた状態である。   FIG. 3 schematically shows a state in which the surface of the photoconductive sample 00 is charged with an electron beam as described above. An example of the photoconductive sample 00 shown in FIG. 2 is a so-called “function-separated type photoreceptor”, in which a charge generation layer 2 is provided on a conductive layer 1 and a charge transport layer 3 is formed thereon. It is. The electrons irradiated by the electron gun are shot into the surface of the charge transport layer 3 and are captured by the electron orbits of the charge transport layer material molecules on the surface of the charge transport layer 3, and the charge transport layer in a state in which the molecules are negatively ionized. 3 remains on the surface. This state is a state in which the photoconductive sample 00 is charged.

このように帯電した状態の光導電性試料00に光LTが照射されると,照射された光LTは電荷輸送層3を透過して電荷発生層2に至り,そのエネルギにより電荷発生層2内に正・負の電荷キャリヤを発生させる。発生した正・負の電荷キャリヤのうち,負キャリヤは,電荷輸送層3の表面の負電荷による反発力の作用で導電層1へ移動し,正キャリヤは電荷輸送層3を輸送されて同層3の表面部の負電荷(捕獲された電子)と相殺しあう。このようにして,光導電性試料00において光LTで照射された部分では帯電電荷が減衰し,光LTの強度分布に従う電荷分布が形成される。この電荷分布のパターンが静電潜像パターンに他ならない。   When the photoconductive sample 00 in such a charged state is irradiated with the light LT, the irradiated light LT passes through the charge transport layer 3 and reaches the charge generation layer 2, and the energy is generated in the charge generation layer 2. To generate positive and negative charge carriers. Among the generated positive and negative charge carriers, the negative carriers move to the conductive layer 1 due to the repulsive force due to the negative charges on the surface of the charge transport layer 3, and the positive carriers are transported through the charge transport layer 3 to the same layer. It counteracts with the negative charges (captured electrons) on the surface portion of 3. In this way, in the portion of the photoconductive sample 00 irradiated with the light LT, the charged charge is attenuated, and a charge distribution according to the intensity distribution of the light LT is formed. This charge distribution pattern is nothing but an electrostatic latent image pattern.

上記の如く均一に帯電された光導電性試料00に対して光像に従った露光を行い、静電潜像パターンを形成する。この露光は,図1に示す実施形態の「光像露光手段」により行う。すなわち,半導体レーザ17bからの光が,結像レンズ20を介して光導電性試料00の表面に光ビームスポットを形成する。光導電性試料00に上記の如くして静電潜像パターンを形成した状態において,光導電性試料00の走査領域を,電子ビームにより2次元的に走査する。この走査により発生する2次電子を,荷電粒子検出器24により検出する。検出の対象が2次電子で負電荷であるので,荷電粒子検出器24は2次電子捕獲用に正電圧(捕獲電圧)を印加し,電子ビームの走査に伴って発生する2次電子を正電圧により吸引して捕獲する。捕獲された電子はシンチレータによりシンチレーション輝度に変換し,これをさらに電気信号に変換する。   The photoconductive sample 00 uniformly charged as described above is exposed in accordance with a light image to form an electrostatic latent image pattern. This exposure is performed by the “optical image exposure means” in the embodiment shown in FIG. That is, the light from the semiconductor laser 17 b forms a light beam spot on the surface of the photoconductive sample 00 via the imaging lens 20. In a state where the electrostatic latent image pattern is formed on the photoconductive sample 00 as described above, the scanning region of the photoconductive sample 00 is two-dimensionally scanned with an electron beam. Secondary electrons generated by this scanning are detected by the charged particle detector 24. Since the detection target is a secondary electron and a negative charge, the charged particle detector 24 applies a positive voltage (capture voltage) for capturing the secondary electrons, and positively generates the secondary electrons generated by scanning the electron beam. Capture by aspiration with voltage. The captured electrons are converted into scintillation luminance by a scintillator and further converted into an electric signal.

光導電性試料00の表面と荷電粒子検出器24の間の空間部分には,光導電性試料00表面の電荷(静電潜像を形成する負電荷)と荷電粒子検出器24に印加されている正極性の捕獲電圧とにより「電位勾配」が形成されている。上記電位勾配により,前述の特許文献2に記載されている公知の原理に基づき,上記静電潜像パターンの分布に応じた強度信号が得られる。ここでいう強度とは,2次電子の検出強度(2次電子数)のことであり,静電潜像パターンが形成されている箇所では強度が低く,形成されていない箇所では強度が高い信号となる。   In the space between the surface of the photoconductive sample 00 and the charged particle detector 24, the charge on the surface of the photoconductive sample 00 (negative charge forming an electrostatic latent image) and the charged particle detector 24 are applied. A “potential gradient” is formed by the positive trapping voltage. Based on the known principle described in Patent Document 2 described above, an intensity signal corresponding to the distribution of the electrostatic latent image pattern is obtained by the potential gradient. The intensity here is the detected intensity (number of secondary electrons) of secondary electrons, and is a signal having a low intensity at a place where an electrostatic latent image pattern is formed and a high intensity at a place where it is not formed. It becomes.

荷電粒子検出器24で得られる上記強度信号を信号処理部25a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:V(X,Y)を「サンプリングに対応した微小領域」ごとに特定することができ,信号処理部25aにより上記表面電荷分布すなわち電位コントラスト像:V(X,Y)を,2次元的な強度画像データとして構成できる。上記の如くして得られる強度画像データは,光導電性試料00の表面上での光強度の時間積分に応じて形成された静電潜像パターンを含むものとなる。   If the intensity signal obtained by the charged particle detector 24 is sampled by the signal processing unit 25a at an appropriate sampling time, the surface potential distribution: V (X, Y) is obtained using the sampling time: T as a parameter as described above. It can be specified for each “small region corresponding to sampling”, and the surface charge distribution, that is, the potential contrast image: V (X, Y) can be configured as two-dimensional intensity image data by the signal processing unit 25a. The intensity image data obtained as described above includes an electrostatic latent image pattern formed in accordance with the time integration of the light intensity on the surface of the photoconductive sample 00.

上記強度画像データに対し,2値化処理を施すことにより,潜像特性を算出することができる。以下,潜像特性とは,図4に示すような,静電潜像パターンにおける面積,画像全体に占める面積比率,および特定の方向の径,といった,静電潜像パターンの分布状態を表すパラメータの総称とする。   By applying a binarization process to the intensity image data, the latent image characteristics can be calculated. Hereinafter, the latent image characteristics are parameters indicating the distribution state of the electrostatic latent image pattern, such as the area in the electrostatic latent image pattern, the area ratio in the entire image, and the diameter in a specific direction as shown in FIG. It is a general term.

図5は,図1における潜像特性演算部25bの動作過程の詳細を示したものである。潜像特性演算部25bは,図5に示すように,「時系列の強度画像データ蓄積過程」41a,オフセット発光により静電潜像が形成されるまでの時間すなわち「オフセット露光許容時間計測過程」41bで構成される。それぞれの動作を以下に示す。   FIG. 5 shows details of the operation process of the latent image characteristic calculator 25b in FIG. As shown in FIG. 5, the latent image characteristic calculation unit 25 b performs “time-series intensity image data accumulation process” 41 a, time until an electrostatic latent image is formed by offset light emission, that is, “offset exposure allowable time measurement process”. 41b. Each operation is shown below.

時系列の強度画像データ蓄積過程
潜像特性算出に先立ち,前述の光像露光手段によりオフセット発光による露光を行い,同時に,評価対象となる時系列の強度画像データを取得する。強度画像データは一定のサンプリング間隔Ts(例えば,0.25〜1ms間隔の範囲で適宜選択する)で複数枚取得する。取得開始時刻T〜終了時刻TENDまでの時間は,予め定めた時間設定(例えば,0.2〜1sの範囲で適宜選択する)にて取得する。ただし,この場合はオフセット発光強度が低い場合には,定めた時間内に静電潜像パターンが形成されないことがある。これを防ぐためには,予め,撮影終了とする静電潜像の面積比率Ru(0%より大きい適当な値,例えば,10〜50%の範囲で適宜選択する)を決めておき,図6に示す強度画像取得フローのように逐次潜像面積比率を算出し比較を行い,Ruに達するまで撮影を継続する方法が望ましい。
Time-series intensity image data accumulation process Prior to the calculation of the latent image characteristics, exposure by offset light emission is performed by the above-described optical image exposure means, and at the same time, time-series intensity image data to be evaluated is acquired. A plurality of pieces of intensity image data are acquired at a constant sampling interval Ts (for example, appropriately selected within a range of 0.25 to 1 ms). The time from the acquisition start time T 0 to the end time T END is acquired by a predetermined time setting (for example, appropriately selected in the range of 0.2 to 1 s). However, in this case, when the offset emission intensity is low, the electrostatic latent image pattern may not be formed within a predetermined time. In order to prevent this, an area ratio Ru (an appropriate value larger than 0%, for example, appropriately selected within a range of 10 to 50%) of the electrostatic latent image to be photographed is determined in advance, and FIG. It is desirable that the latent image area ratio is sequentially calculated and compared as in the intensity image acquisition flow shown, and imaging is continued until Ru is reached.

図6に示す時系列の強度画像取得フローでは, 先ず図1に示したLD制御部17aにて電流値をIbに設定し,オフセット発光による露光を開始する(S1)。同時に,強度画像の取得を開始し,画像取得時刻を図1に示したタイムカウンタ33にて管理し,一定のサンプリング間隔Tsにてループ処理を回し,画像取得を続ける(S3,S4,S5)。先に示した通り,面積比率が予め定めたRuに達した場合に,画像取得のループ処理を終了し(S3のYES),LD制御部17aにて電流値をIOFFとしてオフセット発光を停止する(S6)。このときの時刻をTENDとする(S7)。以上により,オフセット発光開始時刻T0から,オフセット発光による静電潜像パターンが形成される時刻を経て画像取得が終了するTENDに至るまでの,それぞれの時刻に対応した「時系列の強度画像データ」を取得することができる。 In the time-series intensity image acquisition flow shown in FIG. 6, first, the LD controller 17a shown in FIG. 1 sets the current value to Ib and starts exposure by offset light emission (S1). At the same time, the acquisition of the intensity image is started, the image acquisition time is managed by the time counter 33 shown in FIG. 1, and the loop processing is rotated at a constant sampling interval Ts to continue the image acquisition (S3, S4, S5). . As described above, when the area ratio reaches a predetermined Ru, the image acquisition loop processing is terminated (YES in S3), and the LD controller 17a sets the current value to I OFF and stops offset light emission. (S6). The time at this time is TEND (S7). By the above, from the offset light emission start time T0, up to the T END the image acquisition is completed through the time the electrostatic latent image pattern by the offset light emission is formed, intensity image data of "time series corresponding to each of the time Can be acquired.

オフセット露光許容時間計測過程
上記時系列の強度画像データ蓄積過程で取得した「時系列の強度画像データ」の各画像について,潜像面積値を算出し,時系列にプロットすると,図7に示すような「オフセット発光時間と潜像面積の関係データ」のグラフとなる。図7には,グラフの他に,グラフ中の代表的な3通りの潜像形成状態について強度画像データの模式図,および「オフセット発光時間と積算露光エネルギの関係データ」のグラフを示している。「オフセット発光時間と積算露光エネルギの関係データ」のグラフからわかるように,オフセット発光を開始すると,積算露光エネルギは経過時間に比例して増加する。それに対し,「オフセット発光時間と潜像面積の関係データ」のグラフにおいては,オフセット発光を開始して暫くは,静電潜像パターンが形成されない。この状態を図7では「状態(1)」として表わしている。ある時刻をもって静電潜像パターンの形成が確認できるようになる。この静電潜像パターンの形成を確認することができるようになった時点での状態を図7では「状態(2)」としている。それ以後は時間経過に対し概ね比例的に潜像面積が拡大していく。この状態を図7では「状態(3)」として表わしている。オフセット発光が静電潜像形成に影響しない時間範囲,即ち「オフセット露光許容時間」は,オフセット発光開始時刻から,潜像面積が0より大きい状態である「状態(2)」に移行する直前の時刻までの時間である。なお,請求項に記載した「静電潜像パターン形成開始時刻」(記号TSGとする)とは,この潜像面積が0より大きい状態である「状態(2)」に移行する直前の時刻と同義である。
Offset exposure permissible time measurement process For each image of “time series intensity image data” acquired in the above time series intensity image data accumulation process, the latent image area value is calculated and plotted in time series, as shown in FIG. This is a graph of “related data of offset light emission time and latent image area”. In addition to the graph, FIG. 7 shows a schematic diagram of intensity image data and a graph of “relationship data between offset light emission time and integrated exposure energy” for three typical latent image formation states in the graph. . As can be seen from the graph of “Relation data between offset light emission time and integrated exposure energy”, when offset light emission is started, the integrated exposure energy increases in proportion to the elapsed time. On the other hand, in the graph of “Relation data between offset light emission time and latent image area”, an electrostatic latent image pattern is not formed for a while after the start of offset light emission. This state is represented as “state (1)” in FIG. The formation of the electrostatic latent image pattern can be confirmed at a certain time. The state at the time when the formation of the electrostatic latent image pattern can be confirmed is shown as “state (2)” in FIG. Thereafter, the area of the latent image increases in proportion to the passage of time. This state is represented as “state (3)” in FIG. The time range in which the offset light emission does not affect the electrostatic latent image formation, that is, the “offset exposure allowable time” is the time immediately before the transition from the offset light emission start time to “state (2)” where the latent image area is larger than zero. Time to time. The time just before the was claim "electrostatic latent image pattern formation start time" (the symbol T SG), to move to the "state (2)" The latent image area is greater than zero state It is synonymous with.

上記図7に示すような「オフセット発光時間と潜像面積の関係データ」,および「オフセット露光許容時間」の算出は,図8のフローチャートに沿って行うことで求めることができる。まず,「時系列の強度画像データ」を準備し(S11),時間スケールTをT0(=0)にセットし(S12),時刻Tでの強度画像データから潜像面積を算出する(S13)。次に,時刻Tでの潜像面積は0以上か否かを判定し(S14),0以下であればS15に進み,0以上であれば,オフセット露光許容時間データTSGとしてTを記録し(S16),その後S15に進む。S15では,TをT+Tsに置き換え,次にTがTENDに達したか否かを判断する(S17)。TがTENDに達していなければ,時刻Tでの強度画像データから潜像面積を算出し,かつ,時刻Tに対応した潜像面積データを記録し(S18),ステップS14に戻る。ステップS17でTがTENDに達していれば,記録していた時刻Tに対応した潜像面積データを記録し,かつ,オフセット露光許容時間データTSGを出力し(S19),一連の動作を終了する。 The “offset light emission time and latent image area relation data” and “offset exposure allowable time” as shown in FIG. 7 can be calculated by following the flowchart of FIG. First, “time-series intensity image data” is prepared (S11), the time scale T is set to T0 (= 0) (S12), and the latent image area is calculated from the intensity image data at time T (S13). . Next, it is determined whether or not the latent image area at time T is 0 or more (S14). If it is 0 or less, the process proceeds to S15. If it is 0 or more, T is recorded as offset exposure allowable time data TSG. (S16), and then the process proceeds to S15. In S15, replacing T in T + Ts, then T is determined whether reaches T END (S17). If T does not reach TEND , the latent image area is calculated from the intensity image data at time T, and the latent image area data corresponding to time T is recorded (S18), and the process returns to step S14. If in step S17 T reaches T END, recording a latent image area data corresponding to the time T that has been recorded, and outputs the offset exposure allowable time data T SG (S19), a series of operations finish.

上記の例では,「静電潜像パターン形成開始時刻」であるかどうかの判断条件として,「潜像面積が0より大」とし,これが成立する直前の時刻までの時間を「オフセット露光許容時間」と定義したが,判断条件値は適宜状況に合わせて選択されるべきである。例えば,現像プロセスでのトナー付着能力を考慮すると,トナー付着に影響を及ぼす面積・径を条件値として設定することが有効である。この場合,潜像面積の条件として0〜40μm^2以下,潜像径の条件としては0〜10μm以下の範囲にて設定することが望ましい。   In the above example, as a condition for determining whether or not the “electrostatic latent image pattern formation start time” is set, “latent image area is greater than 0”, and the time until the time immediately before this is established is the “offset exposure allowable time”. However, the criterion value should be selected according to the situation. For example, considering the toner adhesion capability in the development process, it is effective to set the area and diameter that affect the toner adhesion as the condition values. In this case, it is desirable to set the latent image area condition in the range of 0 to 40 μm ^ 2 or less and the latent image diameter condition in the range of 0 to 10 μm or less.

加えて,取得する強度画像の撮像条件,光導電性試料の状態によっては,電荷のリークなどの発生により,オフセット発光による露光領域以外の領域で静電潜像パターンが形成されてしまっていることもある。このことを考慮すると,潜像面積の評価の際には,オフセット発光前後の相対的な変化のみを抽出することも有効である。   In addition, depending on the imaging conditions of the intensity image to be acquired and the state of the photoconductive sample, an electrostatic latent image pattern may be formed in an area other than the exposure area due to offset light emission due to the occurrence of charge leakage. There is also. In consideration of this, it is also effective to extract only a relative change before and after the offset light emission when evaluating the latent image area.

以上の方法に基づき,「オフセット露光許容時間」を計測することにより,半導体レーザ発光素子における,オフセット発光の影響を把握することができる。   By measuring the “offset exposure allowable time” based on the above method, the influence of offset light emission in the semiconductor laser light emitting device can be grasped.

以上述べた「時系列の強度画像データ」や「オフセット発光時間と潜像面積の関係データ」,「オフセット露光許容時間」計測結果は,図1における表示部26に表示し,あるいは出力部27で出力することにより,定量的な評価結果として目視,あるいはデータとして取得することができる。   The above-mentioned “time-series intensity image data”, “offset emission time and latent image area relation data”, and “offset exposure allowable time” measurement results are displayed on the display unit 26 in FIG. By outputting, it can be obtained visually or as data as a quantitative evaluation result.

なお,図1に示すケーシング30内にセットされた光導電性試料00が当初,何らかの原因によりその表面が不均一に帯電しているような場合には,このような帯電状態が観測のノイズとなるので,観測するための帯電工程を実施する前に,除電用の発光素子29(例えば,発光ダイオード)からの光により光照射を行って,光導電性試料00の光除電を行うのがよい。また,発光素子29による光除電は,同一の光導電性試料00に対し,静電潜像パターンの形成条件を変えて観測を複数回行うような場合,各観測に先立って行う。光除電用の発光素子29は,場合によっては省略してもよい。   In the case where the surface of the photoconductive sample 00 set in the casing 30 shown in FIG. 1 is initially charged unevenly for some reason, such a charged state is considered to be an observation noise. Therefore, before carrying out the charging step for observation, it is preferable to perform photo-discharge of the photoconductive sample 00 by irradiating light with light from the light-emitting element 29 (for example, light-emitting diode) for discharging. . In addition, the light neutralization by the light emitting element 29 is performed prior to each observation when the same photoconductive sample 00 is observed a plurality of times while changing the formation conditions of the electrostatic latent image pattern. The light emitting element 29 for light neutralization may be omitted depending on circumstances.

以上,図1に示した実施形態では,光導電性試料00に対する露光スポット位置が変化しないシステムを用いた静電潜像評価方法および静電潜像評価装置として構成されていたが,露光スポット位置を変化させて静電潜像を評価するようにしてもよい。図9に示す実施例がそれで,光走査手段が付加された光像露光手段50を含むシステムを用い,画像形成装置に近い条件で測定することにより,画像形成装置の構成を反映した光書込条件での評価を行なうことができる。これにより,より直接的に画像形成装置におけるオフセット発光の影響を把握することが可能になる。   As described above, the embodiment shown in FIG. 1 is configured as an electrostatic latent image evaluation method and an electrostatic latent image evaluation apparatus using a system in which the exposure spot position with respect to the photoconductive sample 00 does not change. May be changed to evaluate the electrostatic latent image. The embodiment shown in FIG. 9 is the optical writing that reflects the configuration of the image forming apparatus by using a system including the optical image exposure means 50 to which the optical scanning means is added and measuring under conditions close to the image forming apparatus. Evaluation can be performed under conditions. Thereby, it becomes possible to grasp the influence of offset light emission in the image forming apparatus more directly.

図9における光像露光手段50の部品配置の一例を図10に示す。図10において,光像露光手段50は,半導体レーザ発光素子51b,コリメートレンズ52,アパーチャ53,副走査方向にのみパワーを持つシリンダレンズ54,偏向器であるポリゴンミラー55,fθレンズ56,同期検知用受光素子58を備えている。ポリゴンミラー55により光ビーム57は主走査方向に偏向され,光導電性試料00の表面上に走査ビームスポットを形成する。図9に示す実施形態は,先に述べた光走査手段が付加された光像露光手段50を備えていることを除いては,図1に示すシステムの構成と同等である。   An example of the component arrangement of the optical image exposure means 50 in FIG. 9 is shown in FIG. In FIG. 10, the optical image exposure means 50 includes a semiconductor laser light emitting element 51b, a collimating lens 52, an aperture 53, a cylinder lens 54 having power only in the sub-scanning direction, a polygon mirror 55 as a deflector, an fθ lens 56, and synchronization detection. The light receiving element 58 is provided. The light beam 57 is deflected in the main scanning direction by the polygon mirror 55 to form a scanning beam spot on the surface of the photoconductive sample 00. The embodiment shown in FIG. 9 is the same as the system configuration shown in FIG. 1 except that the optical image exposure means 50 to which the optical scanning means described above is added is provided.

図9における潜像特性演算部25bの詳細も図5により表されているものと同様に構成されている。潜像特性演算部25bは,図5に示すように,「時系列の強度画像データ蓄積過程」41a,オフセット発光により静電潜像が形成されるまでの時間「オフセット露光許容時間計測過程」41bで構成され,「オフセット発光時間と潜像面積の関係データ」は,図7に対応して図11に示したとおりのグラフとなる。図11に示すグラフ中の代表的な3通りの潜像形成状態についての強度画像データでは,図11に模式図で示すたように,主走査方向に走査された直線状の潜像が形成される。   The details of the latent image characteristic calculation unit 25b in FIG. 9 are also configured in the same manner as shown in FIG. As shown in FIG. 5, the latent image characteristic calculation unit 25b includes a “time-series intensity image data accumulation process” 41a, a time until an electrostatic latent image is formed by offset light emission, and an “offset exposure allowable time measurement process” 41b. The “relationship data between the offset light emission time and the latent image area” is a graph as shown in FIG. 11 corresponding to FIG. In the intensity image data for the three typical latent image forming states in the graph shown in FIG. 11, a linear latent image scanned in the main scanning direction is formed as shown in the schematic diagram of FIG. The

オフセット発光が静電潜像形成に影響しない時間範囲,すなわち「オフセット露光許容時間」も,先に述べた実施形態のものと同様に,オフセット発光開始時刻から,潜像面積が0より大きい状態である「状態(2)」に移行する直前の時刻までの時間として計測することができる。   The time range in which the offset light emission does not affect the formation of the electrostatic latent image, that is, the “offset exposure allowable time” is also in a state where the latent image area is larger than 0 from the offset light emission start time, as in the embodiment described above. It can be measured as the time until the time immediately before shifting to a certain “state (2)”.

なお,前述の実施例と同様に,潜像形成の判断条件として,上記実施例では「潜像面積が0より大」としているが,必ずしもこの限りではなく,判断条件値は適宜状況に合わせて選択されるべきである。前に説明した通り,潜像面積の条件として0〜40um^2以下,潜像径の条件としては0〜10um以下の範囲にて設定は有効である。   As in the above-described embodiment, the latent image formation determination condition is “the latent image area is greater than 0” in the above-described embodiment. However, this is not necessarily limited, and the determination condition value is appropriately set according to the situation. Should be selected. As described above, the setting is effective in the range of 0 to 40 μm 2 or less as the latent image area condition and the range of 0 to 10 μm or less as the latent image diameter condition.

上記のようにして計測した結果についての数値例を示す。計測条件として,画素密度600dpi,画周波数40MHz,ポリゴンミラーの回転数40000rpm,潜像形成の判断条件を「潜像面積が0より大」とした場合に,「オフセット露光許容時間」は8.0msであった。   The numerical example about the result measured as mentioned above is shown. As measurement conditions, when the pixel density is 600 dpi, the image frequency is 40 MHz, the rotation speed of the polygon mirror is 40,000 rpm, and the latent image formation determination condition is “the latent image area is greater than 0”, the “offset exposure allowable time” is 8.0 ms. Met.

これまでの説明では,オフセット発光のみによる露光での静電潜像形成の有無についての評価方法,装置について述べたが,画像形成装置においては,オフセット発光による露光に加え,画像パターン書込による露光が重畳して行なわれる。オフセット発光による露光強度,時間の違いにより,画像パターン書込後に形成される静電潜像パターンに違いが現れることがある。以下では,このパターンの違いについての評価方法,装置について述べる。   In the above description, the evaluation method and apparatus for the presence / absence of electrostatic latent image formation by exposure only by offset light emission have been described. However, in image forming apparatuses, exposure by image pattern writing is performed in addition to exposure by offset light emission. Is performed in a superimposed manner. Due to differences in exposure intensity and time due to offset light emission, a difference may appear in the electrostatic latent image pattern formed after image pattern writing. In the following, an evaluation method and apparatus for this pattern difference will be described.

まず,オフセット発光による露光強度,時間の違いにより,画像パターン書込後に形成される静電潜像パターンが異なる現象について図12〜図14の模式図を用いて説明する。先ず,図12に示すように,3通りのオフセット発光による露光時間設定により強度画像を取得する。取得した強度画像は図13のようになり,静電潜像パターンは形成されない。図14には,オフセット発光による露光に加え,1ドット(dot)画像パターン書込を実施した場合の強度画像を示す。図14では,オフセット発光による露光時間設定の違いに応じた静電潜像パターンが形成されている。「オフセット露光時間(a)」の場合の潜像は,オフセット発光の影響を全く受けていないパターンである。これに対して,「オフセット露光時間(b)」及び「オフセット露光時間(c)」の潜像は,オフセット発光の影響を受けての,主走査方向への線状の潜像パターンの発生や,パターンの太りの発生を確認することができる。   First, a phenomenon in which the electrostatic latent image pattern formed after image pattern writing differs depending on the difference in exposure intensity and time due to offset light emission will be described with reference to the schematic diagrams of FIGS. First, as shown in FIG. 12, an intensity image is acquired by setting an exposure time by three types of offset light emission. The acquired intensity image is as shown in FIG. 13, and no electrostatic latent image pattern is formed. FIG. 14 shows an intensity image in a case where 1 dot (dot) image pattern writing is performed in addition to exposure by offset light emission. In FIG. 14, an electrostatic latent image pattern corresponding to a difference in exposure time setting due to offset light emission is formed. The latent image in the case of “offset exposure time (a)” is a pattern which is not affected by offset light emission at all. On the other hand, the latent images of “offset exposure time (b)” and “offset exposure time (c)” are affected by offset light emission, and a linear latent image pattern in the main scanning direction is generated. The occurrence of pattern fatness can be confirmed.

このパターンの違いについて評価することができる評価装置の実施形態を図15に示す。図15に示す実施形態は,前述の図9に示す実施形態に対し,潜像特性演算部の構成が異なっている。図15に示す実施形態では,潜像特性演算部を符号25cで示している。潜像特性演算部25cについての詳細を図16に示す。図16において,潜像特性演算部25cは,「時系列の強度画像データ蓄積過程」41a,オフセット発光により静電潜像が形成されるまでの時間「オフセット露光許容時間計測過程」41b,「オフセット露光及び画像パターン露光,重畳露光による強度画像取得過程」41c,「画像パターン書込時におけるオフセット露光許容時間計測過程」41dの4過程で構成される。このうち前半の2過程は,既出の図5で説明した動作と同一である。これらの過程を経て,オフセット露光許容時間の情報を取得する。以下,後半2過程の動作を示す。   FIG. 15 shows an embodiment of an evaluation apparatus that can evaluate this pattern difference. The embodiment shown in FIG. 15 differs from the above-described embodiment shown in FIG. 9 in the configuration of the latent image characteristic calculation unit. In the embodiment shown in FIG. 15, the latent image characteristic calculation unit is denoted by reference numeral 25c. Details of the latent image characteristic calculation unit 25c are shown in FIG. In FIG. 16, the latent image characteristic calculation unit 25 c includes a “time-series intensity image data accumulation process” 41 a, a time until an electrostatic latent image is formed by offset light emission “offset exposure allowable time measurement process” 41 b, “offset Intensity image acquisition process by exposure, image pattern exposure, and superposition exposure "41c" and "offset exposure allowable time measurement process at the time of image pattern writing" 41d. Of these, the first two steps are the same as the operations described with reference to FIG. Through these processes, information on the allowable offset exposure time is acquired. The operation of the second half is shown below.

「オフセット露光及び画像パターン露光,重畳露光による強度画像取得過程」41cでは,前過程で得たオフセット露光許容時間以下の時間でのオフセット発光,および,オフセット発光中における画像パターン(例えば,1dotパターン)の露光を行ない,強度画像を取得する。画像パターン露光条件,例えば,パターン,パワー,デューティ,発光タイミングなどを揃えた上で,オフセット発光時間条件のみを可変とし,複数枚の強度画像の取得を行なう。これにより,図14の模式図で示すような,オフセット発光時間条件に応じて静電潜像パターンの異なる強度画像を得ることができる。オフセット発光時間条件を可変として画像取得する際,必ずオフセット発光時間がゼロの条件も含める。   In the “intensity image acquisition process by offset exposure, image pattern exposure, and superposition exposure” 41c, the offset light emission in the time shorter than the offset exposure allowable time obtained in the previous process, and the image pattern during the offset light emission (for example, 1 dot pattern) To obtain an intensity image. The image pattern exposure conditions, for example, pattern, power, duty, light emission timing, etc. are aligned, and only the offset light emission time condition is made variable, and a plurality of intensity images are acquired. Thereby, as shown in the schematic diagram of FIG. 14, intensity images having different electrostatic latent image patterns can be obtained according to the offset light emission time condition. When acquiring images with variable offset emission time conditions, always include the condition that the offset emission time is zero.

「画像パターン書込時におけるオフセット露光許容時間計測過程」41dでは,前過程で得たオフセット発光時間条件に応じて,静電潜像パターンの異なる強度画像について,画像パターン潜像における潜像面積拡大率を求める。前過程で得た,オフセット発光時間がゼロの条件での強度画像の静電潜像パターンの面積を基準とし,各強度画像における潜像面積の拡大率を求める。拡大率を求めた結果の一例を図17に示す。図17からわかるように、図14での模式図の変化を反映し,オフセット発光時間の増大に伴い,潜像拡大率が変化していることがわかる。   In the "offset exposure allowable time measurement process at the time of image pattern writing" 41d, the latent image area in the image pattern latent image is enlarged for different intensity images of the electrostatic latent image pattern according to the offset emission time condition obtained in the previous process. Find the rate. Based on the area of the electrostatic latent image pattern of the intensity image obtained in the previous process under the condition that the offset light emission time is zero, the enlargement ratio of the latent image area in each intensity image is obtained. An example of the result of obtaining the enlargement ratio is shown in FIG. As can be seen from FIG. 17, the change in the schematic diagram in FIG. 14 is reflected, and it can be seen that the latent image enlargement ratio changes as the offset light emission time increases.

図17に示すグラフから,予め定められた潜像面積変動率許容値SLimitに到達するオフセット発光時間を算出し,この時間をもって,「画像パターン書込時におけるオフセット露光許容時間」の計測結果とする。SLimitについては,画像品質仕様値に基づいて決められる値であり,設定例としては,書き込まれる画像パターンが1dotパターンであれば,基準パターンの+10%程度を目安とすることが望ましい。このオフセット露光許容時間を計測することにより,走査ビームによる画像書込時における,オフセット発光の影響を把握することができる。
また、上述の静電潜像パターンの評価指標として述べた「面積」に代えて、「円相当径」を用いてもよい。円相当径Dは、潜像の面積として、
D=(S/π)^0.5*2
にて表わされる。この円相当径による評価指標は、特に図14のような複雑な形状の潜像において、線像径と同様の、直径による評価指標として導入できるため有効である。
From the graph shown in FIG. 17, the offset light emission time to reach a predetermined latent image area variation rate allowable value S Limit is calculated, and with this time, the measurement result of “offset exposure allowable time at the time of image pattern writing” and To do. S Limit is a value determined on the basis of the image quality specification value. As a setting example, if the image pattern to be written is a 1 dot pattern, it is desirable to use about + 10% of the reference pattern as a guide. By measuring the allowable offset exposure time, it is possible to grasp the influence of offset light emission at the time of image writing by the scanning beam.
Further, instead of the “area” described as the evaluation index of the above-described electrostatic latent image pattern, “circle equivalent diameter” may be used. The equivalent circle diameter D is the area of the latent image,
D = (S / π) ^ 0.5 * 2
It is represented by The evaluation index based on the equivalent circle diameter is effective because it can be introduced as an evaluation index based on the diameter similar to the line image diameter, particularly in a latent image having a complicated shape as shown in FIG.

次に,以上説明した静電潜像評価装置を用いて評価し,この評価に基づいてバイアス電流の調整がなされた半導体レーザ発光素子を画像形成装置に搭載するとよい。かかる画像形成装置の実施形態について説明する。図18は一般的な画像形成装置の例を示す。図示の画像形成装置の例においては,像担持体であるドラム状の感光体を中心にしてその周囲および周辺に,以下に述べるような画像形成のための工程を実行するユニットが配置されている。
a.帯電ユニット:光導電性の感光体を均一に帯電させる帯電工程
b.露光ユニット:感光体に光を照射して光導電性により静電潜像を形成する露光工程
c.現像ユニット:帯電したトナー粒子を用いて,感光体上に可視画像を形成する現像工程
d.転写ユニット:現像された可視画像を紙片等の転写材に転写する転写工程
e.定着ユニット:転写された画像を転写材上に融着・固定する定着工程
f.クリーニングユニット:可視画像転写後の感光体上の残留トナーを清掃するクリーニング工程
g.除電ユニット:感光体上の残留電荷を除電する除電工程
Next, it is preferable to mount the semiconductor laser light emitting element, which has been evaluated using the above-described electrostatic latent image evaluation apparatus and whose bias current is adjusted based on the evaluation, in the image forming apparatus. An embodiment of such an image forming apparatus will be described. FIG. 18 shows an example of a general image forming apparatus. In the example of the image forming apparatus shown in the figure, a unit for executing an image forming process as described below is arranged around and around a drum-shaped photoconductor as an image carrier. .
a. Charging unit: charging step for uniformly charging the photoconductive photosensitive member b. Exposure unit: an exposure process in which an electrostatic latent image is formed by photoconductivity by irradiating light to a photoreceptor c. Development unit: Development step of forming a visible image on the photoreceptor using charged toner particles d. Transfer unit: Transfer step for transferring the developed visible image to a transfer material such as a piece of paper e. Fixing unit: a fixing step of fusing and fixing the transferred image on a transfer material; f. Cleaning unit: a cleaning step for cleaning residual toner on the photoreceptor after transfer of the visible image g. Static elimination unit: Static elimination process to eliminate residual charge on the photoconductor

上記画像形成装置においては,高画質の画像を得ることができるものであること,光束で画像を形成するために高速駆動の光書込用半導体レーザ発光素子を搭載していることが望まれる。以下,高画質,高速駆動の画像形成装置について説明する。画像形成装置に含まれる光書込装置の光源として,半導体レーザ発光素子において,高速駆動を行う場合には,点灯パルスの立ち上がり特性向上のために,非点灯時(点灯待機状態)であってもバイアス電流を流しておくことが望ましい。しかし,点灯時と比較して非常に低出力(nW〜μWオーダ)ながら,オフセット発光が生じ,感光体を露光してしまい,オフセット発光強度が高い場合には,出力画像にもノイズとして現れてしまう。バイアス電流の設定に際しては,バイアス電流値の設定値を高めることにより,点灯パルスの時間応答特性が向上するが,同時にオフセット発光強度も高まってしまう二律背反(トレードオフ)の関係にある。   In the image forming apparatus, it is desired that a high-quality image can be obtained, and that a high-speed optical writing semiconductor laser light-emitting element is mounted in order to form an image with a light beam. Hereinafter, an image forming apparatus with high image quality and high speed driving will be described. As a light source of an optical writing device included in an image forming apparatus, when a semiconductor laser light emitting device is driven at high speed, even when it is not lit (lighting standby state) in order to improve the rising characteristics of the lighting pulse. It is desirable to pass a bias current. However, offset light emission occurs at a very low output (nW to μW order) compared to when the light is on, and the photosensitive member is exposed. If the offset light emission intensity is high, it appears as noise in the output image. End up. In setting the bias current, the time response characteristic of the lighting pulse is improved by increasing the set value of the bias current value, but at the same time, there is a trade-off relationship in which the offset emission intensity also increases.

バイアス電流の設定に際しては,先に求めた「画像パターン書込時におけるオフセット露光許容時間」を用いる。この時間と,この時間の計測実験に用いたオフセット発光出力値(既知の光源特性(図2参照),予め測定を行う)により,潜像が形成されることのない積算露光エネルギ密度範囲を算出することができる。画像形成装置に半導体レーザ発光素子を搭載する祭に,光書込条件を考慮し,オフセット発光による積算露光エネルギ密度が上記範囲の上限値となるようにバイアス電流を調整する。この,静電潜像観察結果に基づくオフセット発光による影響を把握することにより,従来よりも厳密に上限値を追い込むことで,調整精度が高められるとともに,バイアス電流の調整余裕が生まれる。結果として,画像形成装置において,高画質,高速駆動をより高い次元で両立できるようになり,高品質化に貢献できる。
上記の調整方法により半導体レーザ発光素子を調整することで,バイアス電流(図2中の「Ib」)は5〜70mAの範囲となる。
本発明の技術の導入により,素子の駆動高速化とオフセット発光による出力画像への影響回避を両立するための,バイアス電流値の調整対応力が向上する。
When setting the bias current, the previously obtained “offset exposure allowable time at the time of image pattern writing” is used. Based on this time and the offset emission output value (known light source characteristics (see Fig. 2), measured in advance) used in the measurement experiment for this time, the integrated exposure energy density range where no latent image is formed is calculated can do. When the semiconductor laser light emitting element is mounted on the image forming apparatus, the bias current is adjusted so that the integrated exposure energy density due to the offset light emission becomes the upper limit of the above range in consideration of the optical writing conditions. By grasping the influence of offset light emission based on the electrostatic latent image observation result, the upper limit value is driven more strictly than before, so that the adjustment accuracy is improved and the adjustment margin of the bias current is generated. As a result, the image forming apparatus can achieve high image quality and high-speed driving at a higher level, which can contribute to higher quality.
By adjusting the semiconductor laser light emitting element by the above adjustment method, the bias current (“Ib” in FIG. 2) is in the range of 5 to 70 mA.
By introducing the technique of the present invention, the ability to adjust the bias current value for improving the drive speed of the element and avoiding the influence on the output image due to offset light emission is improved.

本発明は,今後,画像形成装置における高画質・高速化要求の達成に向けて実用化が見込まれる面発光レーザ光源(VCSEL)等の高出力,マルチビーム光源への適用が可能な技術である。   The present invention is a technology that can be applied to a high-power, multi-beam light source such as a surface-emitting laser light source (VCSEL) that is expected to be put into practical use in the future in order to achieve high image quality and high speed requirements in image forming apparatuses. .

本発明にかかる静電潜像観測装置の1実施形態を示す光学配置図である。It is an optical arrangement | positioning figure which shows one Embodiment of the electrostatic latent image observation apparatus concerning this invention. 半導体レーザ発光素子に注入される順方向電流値と半導体レーザ発光素子の光出力の関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the forward current value inject | poured into a semiconductor laser light emitting element, and the optical output of a semiconductor laser light emitting element. 光導電性試料の表面を電子ビームにより帯電させたときの様子を示すモデル図である。It is a model figure which shows a mode when the surface of a photoconductive sample is charged with the electron beam. 潜像特性に応じて形成される静電潜像パターンの一例を示すモデル図である。It is a model figure which shows an example of the electrostatic latent image pattern formed according to a latent image characteristic. 上記静電潜像観測装置の1実施形態における潜像特性演算部の動作過程を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the operation | movement process of the latent image characteristic calculating part in one Embodiment of the said electrostatic latent image observation apparatus. 上記静電潜像観測装置の1実施形態における強度画像取得動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the intensity | strength image acquisition operation | movement in one Embodiment of the said electrostatic latent image observation apparatus. 上記静電潜像観測装置の1実施形態におけるオフセット発光時間と潜像面積の関係データ,オフセット発光時間と積算露光エネルギの関係データを示すグラフおよびこれらのグラフ中の代表的な潜像形成状態における強度画像データを示すモデル図である。In one embodiment of the electrostatic latent image observation apparatus, graphs showing relationship data between offset light emission time and latent image area, graphs showing relationship data between offset light emission time and accumulated exposure energy, and typical latent image formation states in these graphs It is a model figure which shows intensity | strength image data. 上記静電潜像観測装置の1実施形態におけるオフセット発光時間と潜像面積の関係データおよびオフセット露光許容時間の算出動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the calculation operation | movement of the relationship data of offset light emission time and a latent image area, and offset exposure permissible time in one Embodiment of the said electrostatic latent image observation apparatus. 本発明にかかる静電潜像観測装置の第2の実施形態を示す光学配置図である。It is an optical arrangement | positioning figure which shows 2nd Embodiment of the electrostatic latent image observation apparatus concerning this invention. 上記第2の実施形態中の光像露光手段の例を示す部品配置図である。It is a component arrangement | positioning figure which shows the example of the optical image exposure means in the said 2nd Embodiment. 上記第2の実施形態におけるオフセット発光時間と潜像面積の関係データを示すグラフおよびこのグラフ中の代表的な潜像形成状態における強度画像データを示すモデル図である。It is a model figure which shows the intensity | strength image data in the typical latent image formation state in the graph which shows the relationship data of the offset light emission time in the said 2nd Embodiment, and a latent image area. オフセット発光による露光強度,時間の違いにより,画像パターン書き込み後に形成される静電潜像パターンが異なる現象を説明するためのグラフである。It is a graph for demonstrating the phenomenon in which the electrostatic latent image pattern formed after image pattern writing changes with the difference in exposure intensity and time by offset light emission. オフセット発光による露光のみの場合の強度画像データの例を露光時間の違いごとに示すモデル図である。It is a model figure which shows the example of the intensity | strength image data in the case of only the exposure by offset light emission for every difference in exposure time. オフセット発光による露光に加えて1ドット画像パターン露光を行った場合の強度画像データの例を露光時間の違いごとに示すモデル図である。It is a model figure which shows the example of the intensity | strength image data at the time of performing 1 dot image pattern exposure in addition to the exposure by offset light emission for every difference in exposure time. 本発明にかかる静電潜像観測装置の第3の実施形態を示す光学配置図である。It is an optical arrangement | positioning figure which shows 3rd Embodiment of the electrostatic latent image observation apparatus concerning this invention. 上記静電潜像観測装置の第3の実施形態における潜像特性演算部の動作過程を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the operation | movement process of the latent image characteristic calculating part in 3rd Embodiment of the said electrostatic latent image observation apparatus. 光導電性試料のオフセット発光時間に対する潜像面積および画像パターン潜像の面積拡大率の関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship of the latent image area with respect to the offset light emission time of a photoconductive sample, and the area expansion rate of an image pattern latent image. 本発明にかかる静電潜像観測方法および静電潜像観測装置を適用可能な画像形成装置の例を示すモデル図である。It is a model figure which shows the example of the image forming apparatus which can apply the electrostatic latent image observation method and electrostatic latent image observation apparatus concerning this invention.

符号の説明Explanation of symbols

00 光導電性試料
10a 荷電粒子ビーム制御部
10b 荷電粒子ビーム照射部
11 荷電粒子銃
12 アパーチャ
13 コンデンサレンズ
14 ビームブランカ
15 走査レンズ
16 対物レンズ
17a LD制御部
18 コリメートレンズ
19 アパーチャ
20 結像レンズ
24 荷電粒子検出器
25a 信号処理部
25b 潜像特性演算部(評価部)
00 photoconductive sample 10a charged particle beam control unit 10b charged particle beam irradiation unit 11 charged particle gun 12 aperture 13 condenser lens 14 beam blanker 15 scanning lens 16 objective lens 17a LD control unit 18 collimating lens 19 aperture 20 imaging lens 24 charging Particle detector 25a Signal processing unit 25b Latent image characteristic calculation unit (evaluation unit)

Claims (9)

帯電と光像の露光により静電潜像パターンが形成された光導電性試料の,上記静電潜像パターンが形成された面を荷電粒子ビームにより2次元的に走査し,上記静電潜像パターンによる電気的影響を受けた荷電粒子を捕獲して,その強度信号を上記静電潜像パターン形成面上の位置に対応させて検出し,検出した強度信号から静電潜像パターンを抽出し,静電潜像パターンの幅および面積を算出する静電潜像評価方法であって,
上記光像の露光が開始される時刻から,静電潜像パターン形成開始時刻までの時間を計測することを特徴とする静電潜像評価方法。
A surface of the photoconductive sample on which the electrostatic latent image pattern is formed by charging and light image exposure is two-dimensionally scanned with a charged particle beam to form the electrostatic latent image. Captures charged particles that are electrically affected by the pattern, detects the intensity signal corresponding to the position on the electrostatic latent image pattern forming surface, and extracts the electrostatic latent image pattern from the detected intensity signal. , An electrostatic latent image evaluation method for calculating the width and area of an electrostatic latent image pattern,
An electrostatic latent image evaluation method, comprising: measuring a time from a start time of exposure of the optical image to an electrostatic latent image pattern formation start time.
請求項1に記載の静電潜像評価方法において,上記光像の露光は,半導体レーザ発光素子における発光しきい値以下の注入電流がもたらす微弱発光により行なわれることを特徴とする静電潜像評価方法。   2. The electrostatic latent image evaluation method according to claim 1, wherein the exposure of the optical image is performed by weak light emission caused by an injection current less than a light emission threshold value in the semiconductor laser light emitting element. Evaluation methods. 帯電と光像の露光により静電潜像パターンが形成された光導電性試料の,上記静電潜像パターンが形成された面を荷電粒子ビームにより2次元的に走査し,上記静電潜像パターンによる電気的影響を受けた荷電粒子を捕獲して,その強度信号を上記静電潜像パターン形成面面上の位置に対応させて検出し,検出した強度信号から静電潜像パターンを抽出し,静電潜像パターンの幅及び面積を算出する静電潜像評価方法であって,
上記光像の露光は,半導体レーザ発光素子における発光しきい値以下の注入電流がもたらす微弱発光による第一の露光と,第一の露光中の任意のタイミングで上記発光素子における発光しきい値以上の電流注入による第二の露光により行なわれ,
第一の露光の露光時間を可変とした場合における,第二の露光により形成される静電潜像パターンの幅および面積の変化を計測することを特徴とする静電潜像評価方法。
A surface of the photoconductive sample on which the electrostatic latent image pattern is formed by charging and light image exposure is two-dimensionally scanned with a charged particle beam to form the electrostatic latent image. Captures charged particles that are electrically affected by the pattern, detects the intensity signal corresponding to the position on the surface where the electrostatic latent image pattern is formed, and extracts the electrostatic latent image pattern from the detected intensity signal An electrostatic latent image evaluation method for calculating the width and area of an electrostatic latent image pattern,
The exposure of the optical image includes a first exposure by weak light emission caused by an injection current less than a light emission threshold value in the semiconductor laser light emitting element, and a light emission threshold value in the light emitting element at an arbitrary timing during the first exposure. Second exposure by current injection of
An electrostatic latent image evaluation method, comprising: measuring a change in width and area of an electrostatic latent image pattern formed by second exposure when the exposure time of the first exposure is variable.
請求項3記載の静電潜像評価方法において,上記第二の露光により形成される静電潜像パターンの幅および面積の変化が,予め定めた値以下となっている時間範囲における,第一の露光における露光時間の最大値を求めることを特徴とする静電潜像評価方法。   4. The electrostatic latent image evaluation method according to claim 3, wherein a change in width and area of the electrostatic latent image pattern formed by the second exposure is within a time range in which the change is equal to or less than a predetermined value. A method for evaluating an electrostatic latent image, comprising: obtaining a maximum value of an exposure time in the exposure. 静電潜像パターンを形成するための帯電手段および光像露光手段と,
静電潜像パターンが形成された光導電性試料の上記静電潜像パターン形成面を荷電粒子ビームで2次元的に走査する荷電粒子ビーム走査手段と,
上記静電潜像パターンによる電気的影響を受けた荷電粒子を捕獲してその強度信号を上記静電潜像パターン形成面上の位置に対応させて検出し,上記静電潜像パターンにおける電荷分布状態を観測して評価する評価手段と,を備えた静電潜像評価装置であって,
上記光像露光手段は半導体レーザ発光素子であり,
上記半導体レーザ発光素子における発光しきい値以下の電流注入がもたらす微弱発光の発光時間制御手段と,上記静電潜像パターンの幅もしくは面積の算出手段を備えることを特徴とする静電潜像評価装置。
Charging means and optical image exposure means for forming an electrostatic latent image pattern;
Charged particle beam scanning means for two-dimensionally scanning the electrostatic latent image pattern forming surface of the photoconductive sample on which the electrostatic latent image pattern is formed with a charged particle beam;
Charge particles in the electrostatic latent image pattern are detected by capturing charged particles that are electrically affected by the electrostatic latent image pattern and detecting the intensity signal corresponding to the position on the electrostatic latent image pattern forming surface. An electrostatic latent image evaluation device comprising an evaluation means for observing and evaluating a state,
The optical image exposure means is a semiconductor laser light emitting element,
An electrostatic latent image evaluation comprising: a light emission time control means for weak light emission caused by current injection below a light emission threshold in the semiconductor laser light emitting element; and a means for calculating the width or area of the electrostatic latent image pattern apparatus.
請求項5記載の静電潜像評価装置において,上記発光素子における発光しきい値以上の電流注入による発光時間制御手段および出力制御手段と,上記発光素子における発光しきい値以下の電流注入による微弱発光での露光と,上記発光しきい値以上の電流注入による発光による露光の双方が重畳した露光により形成される静電潜像パターンを検出対象とする潜像特性変化検出手段と,を備えていることを特徴とする静電潜像評価装置。   6. The electrostatic latent image evaluation apparatus according to claim 5, wherein the light emission time control means and the output control means by current injection above the light emission threshold in the light emitting element, and the weakness by current injection below the light emission threshold in the light emitting element. A latent image characteristic change detecting means for detecting an electrostatic latent image pattern formed by exposure in which both exposure by light emission and exposure by light emission by current injection exceeding the light emission threshold value are superimposed. An electrostatic latent image evaluation device. 請求項5,6記載の静電潜像評価装置において,上記光像露光手段は,光走査手段を含むことを特徴とする静電潜像評価装置。   7. The electrostatic latent image evaluation apparatus according to claim 5, wherein the optical image exposure unit includes an optical scanning unit. 画像形成装置であって,請求項1乃至4のいずれかに記載の静電潜像評価方法を用い,半導体レーザ発光素子のバイアス電流値を設定していることを特徴とする画像形成装置。   An image forming apparatus, wherein the bias current value of the semiconductor laser light emitting element is set using the electrostatic latent image evaluation method according to claim 1. 画像形成装置であって,請求項5乃至7のいずれかに記載の静電潜像評価装置を用い,半導体レーザ発光素子のバイアス電流値を設定していることを特徴とする画像形成装置。   An image forming apparatus, wherein the bias current value of the semiconductor laser light emitting element is set using the electrostatic latent image evaluation apparatus according to claim 5.
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