JP2004114604A

JP2004114604A - 発光素子アレイ位置検出装置

Info

Publication number: JP2004114604A
Application number: JP2002283828A
Authority: JP
Inventors: Koichi Kawano; 川野　康一; Motoi Hiramatsu; 平松　基
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2002-09-27
Filing date: 2002-09-27
Publication date: 2004-04-15

Abstract

【課題】測定をしながら複数の発光素子アレイユニットのユニット間のドット位置合わせのための測定を製品本体と異なる装置で行い、測定しながら調整を行うリアルタイム的作業を得る発光素子アレイ位置検出装置を提供する。
【解決手段】複数の発光素子を直線状に並べて配置した発光素子アレイ１，２，３を複数個用いる場合に各々の発光素子アレイ１，２，３を所定の位置に調整・配置するための発光素子アレイ位置検出装置において、前記発光素子を点灯させる発光素子駆動手段１２と、前記発光素子アレイ１，２，３に対向させて配設された発光ビームを検出する光受光素子８，９，１０，１１と、前記光受光素子８，９，１０，１１に入力されたデータを処理する画像処理手段１３と、全体の制御と共にデータ処理を行うコンピュータ１４とを有することを特徴とする。
【選択図】　　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機等の事務機器においてＬＥＤ（発光素子）プリンタの露光装置として使用されるＬＥＤヘッドを長尺状態に複数個配置するための位置決め（ビーム位置、ビーム深度）用の発光素子アレイ位置検出装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、複数のＬＥＤ等の発光素子を基板上に一直線上に並べて配置した発光素子アレイユニット（発光素子アレイ基板）から発した光を書き込み対象物である感光体の帯電面に照射し、そこに潜像を書き込むようにした書き込み装置がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
このような書き込み装置で、例えばＡ０サイズのように幅が広い画像を書き込む場合には、その画像の書き込み幅以上の例えば１ｍ程度の長さの発光素子アレイユニットを必要とする。
【０００４】
しかしながら、このように１ｍもの長さの発光素子アレイユニットを、例えば４００ｄｐｉ（ドットピッチ６３．５μｍ）で作ろうとすると、幅広のＬＥＤチップマウンタやワイヤボンディングマシン等の高価な設備が専用で必要となる。
【０００５】
また、発光素子列に対応して設ける自己収束性ロッドレンズアレイ（セルフォックレンズアレイ：ＳＬＡ）も、一般的に幅が広くなればなるほど単位長さ当りの価格が高くなってしまうということがあった。
【０００６】
そこで、このような問題を解決するために、従来の書き込み装置には、例えばＡ３サイズの幅のように比較的短尺に形成した発光素子アレイユニットを、その発光素子アレイが並んでいる長手方向に複数個並べることにより、全体として長尺の発光素子アレイユニットを構成するようにしたものがある（例えば実開昭６４−１６３４２号公報参照）。
【０００７】
しかしながら、このように複数個の発光素子アレイユニットを長手方向に並べて長尺の発光素子アレイユニットを構成しているものでは、その複数の発光素子アレイユニットのユニット間のドット位置合わせが問題になる。すなわち、４００ｄｐｉにおけるドットピッチは６３．５μｍ　あるが、通常はドットピッチ誤差を５μｍ程度よりも小さくしないと、画像に縦の黒や白のすじが発生しやすい。
【０００８】
更に、上記のように複数個の発光素子アレイユニットを長手方向に並べる場合の各々の発光素子アレイユニットの配置を正確に行う装置に対しての公知の技術はなく、そのため発光素子アレイユニット（発光素子アレイ基板）から発した光を書き込み対象物である感光体の帯電面に照射し、そこに潜像を書き込み、一般に知られる複写機の現像機構により現像させた出力画像をみて調整しているが、この方法は紙を大量に使用することから、環境負荷が大きいという問題点がある。
【０００９】
特開平１−１７０９６１号公報におけるように発光素子アレイユニット（発光素子アレイ基板）から発した光を書き込み対象物である感光体の帯電面に照射し、そこに潜像を書き込み、その潜像を読み取る機構を製品自体に設けたものは存在している。しかし、製品自体にこれら機構を持たせることは製品コストを大幅にアップさせる。
【００１０】
また、ずれ測定には光量の変化を検出するセンサとスリットとを組み合わせ、潜像を移動させて、移動中の光量変化で　ずれ量を把握する。しかしこの方法では測定（スキャン）、調整、再測定、調整を繰り返すこととなり、測定しながら調整を行うリアルタイム的作業とはならないため、トライ・アンド・エラーの効率の悪いものとなる。
【００１１】
一方、特許第０３０１４１５６号の装置は単体のＬＥＤプリントヘッドアレイ内の複数のＬＥＤが配列のずれを測定する装置であり、本発明の対象とする複数のＬＥＤヘッドの位置関係を測定するものではない。ただし、測定範囲を広げ、複数のＬＥＤアレイの発光部分に対応すれば本発明と同様の効果を得られるが、投影スクリーンやＸＹステージの構成があり、装置が複雑となる。
【００１２】
さらに、特開平１−１７０９６１号公報と同様にリアルタイム的作業を得ることはできない。投影スクリーンやＸＹステージの構成があり、装置が複雑で、さらに、特開平１−１７０９６１号公報と同様にリアルタイム的作業を得ることはできない。
【００１３】
本発明の目的は、上述の問題点に対し、測定をしながら複数の発光素子アレイユニットのユニット間のドット位置合わせのための測定を製品本体と異なる装置で行い、測定しながら調整を行うリアルタイム的作業を得る発光素子アレイ位置検出装置を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、請求項１の発明では、複数の発光素子を直線状に並べて配置した発光素子アレイを複数個用いる場合に各々の発光素子アレイを所定の位置に調整・配置するための発光素子アレイ位置検出装置において、前記発光素子を点灯させる発光素子駆動手段と、前記発光素子アレイに対向させて配設された発光ビームを検出する光受光素子と、前記光受光素子に入力されたデータを処理する画像処理手段と、全体の制御と共にデータ処理を行うコンピュータとを有する発光素子アレイ位置検出装置を最も主要な特徴とする。
【００１５】
請求項２の発明では、前記発光素子駆動手段が前記発光素子を選択的に点灯させる発光素子駆動手段である請求項１記載の発光素子アレイ位置検出装置を主要な特徴とする。
【００１６】
請求項３の発明では、前記光受光素子は複数の発光素子アレイの発光を１つの光受光素子内で受光する請求項１または２記載の発光素子アレイ位置検出装置を主要な特徴とする。
【００１７】
請求項４の発明では、１つの光受光素子でビームの大きさおよびビームの位置を検出する請求項１ないし３のいずれか１項記載の発光素子アレイ位置検出装置を主要な特徴とする。
【００１８】
請求項５の発明では、前記発光素子アレイの複数の発光点を検出し前記発光素子アレイの傾きを検出する請求項１ないし４のいずれか１項記載の発光素子アレイ位置検出装置を主要な特徴とする。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、図面により本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１は本発明による発光素子アレイ位置検出装置の実施の形態を示す概略図である。図において、発光素子アレイ位置検出装置ＡはＬＥＤ（発光ダイオード、発光素子）アレイ１，２，３を備えており、これらのＬＥＤアレイ１，２，３は本実施の形態では千鳥状（ジグザグ）に配置してある。
【００２０】
これらＬＥＤアレイ１，２，３は詳細を図示しない製品構造体４によって連結されている。ＬＥＤアレイ１，２，３および製品構造体４は調整される製品であり、調整のための機構（微動送り、固定）はこの製品側が備えている。図示はしないが、調整機構を治具に包含させれば、固定手段のみを製品に持たせることも可能である。
【００２１】
本装置において、製品構造体４は装置のベース部５に調整時に製品を固定するための位置決め機構（図示しない）を持った側板６および７によって支持されている。製品構造体４には基準位置がありその基準を支持している。製品構造体４の基準は製品（複写機など）にセットするさいの基準位置と同じであることが好ましい。
【００２２】
ＬＥＤアレイ１，２，３および製品構造体４の配置位置とＬＥＤの深度（焦点）位置を調整するにあたり、本装置ではＣＣＤ（電荷結合素子）カメラ（光受光素子）８，９，１０，１１を図のように配置している。ここでのＣＣＤカメラ８，９，１０は２次元状に光受光素子を持つものが好ましい。
【００２３】
本実施の形態ではＣＣＤカメラ８，９，１０にはレンズなどの光学系部材はなく直接ＣＣＤ素子でＬＥＤ発光を受光している。もちろん光学系部材を用いてＬＥＤ発光を受光しても構わない（例えば、レンズで拡大して受光など）。
【００２４】
ＬＥＤ形式などにより場合によってはＣＣＤ受光量が飽和してしまう場合があるが、光学的絞りがない本実施の形態の場合は、光量補正に図示しないＮＤフィルターをＣＣＤ画素前に配置して使用する。通常はＬＥＤの駆動機構により光量補正を行う。
【００２５】
ＣＣＤカメラ９，１０はビームの位置を検出する光受光素子は複数の光素子アレイの発光を１つの受光素子内で受光することを特徴とする部分である。もちろんＣＣＤを各々独立させても構わない。
【００２６】
各々のＣＣＤカメラ９，１０は顕微鏡などを用いてあらかじめ各々の画素に位置と製品構造体２の位置決め基準の位置関係が明確になっている。ＬＥＤアレイ１，２，３の基準発光点がＣＣＤ受光素子に照射する画素位置をＣＣＤ受光素子の基準画素点として、コンピュータに記憶する。
【００２７】
すなわち、発光素子アレイ位置検出装置は複数の発光素子を直線状に並べて配置してなるＬＥＤアレイを複数個（１，２，３）用いる場合に、各々の発光素子アレイ１，２，３を調整しかつ所定の位置に配置するのに使用する。
【００２８】
この発光素子アレイ位置検出装置の実施の形態において、ＬＥＤ発光（駆動）手段（ＬＥＤを選択的に点灯させるＬＥＤ駆動手段）１２と発光素子アレイ１，２，３に対向させて配設された発光ビームを検出する光受光素子（例えばＣＣＤカメラ）８，９，１０，１１とが設けられる。さらに、光受光素子（ＣＣＤカメラ）８，９，１０，１１に入力されたデータを処理する画像処理手段１３と全体の制御と共にデータ処理を行うコンピュータ（パソコン）とが設けてある。
【００２９】
またはマスタとなる３本のＬＥＤアレイ１，２，３が正しく配置されたマスタの構造体を装置にセットし、基準発光点を受光するＣＣＤカメラ画素を記憶してもよい。
【００３０】
ＬＥＤアレイ１，２，３の基準発光点はＬＥＤ発光（駆動）手段１２により発光され、各ＬＥＤアレイの任意の点（単数または複数）を発光させる。各々のＬＥＤアレイ１，２，３の傾きも調整するので発光点は各ＬＥＤアレイの端部に近い点が好ましい、
【００３１】
また、複数のＬＥＤアレイ１，２，３を繋ぐ繋ぎの部分は繋ぎ目に相当するＬＥＤアレイ１，２，３の発光点とするのが好ましい。ＬＥＤ発光点が測定可能となり、繋ぎ目部分のずれの測定、調整が可能となる
【００３２】
ＬＥＤアレイ１，２，３の基準発光点はＣＣＤカメラ８，９，１０，１１により受光され、画像処理装置１３により受光点の重心位置、大きさを計測する。　受光された位置とＣＣＤ受光素子の基準画素点のずれが明確になることから、測定・調整が行える。また、発光点の大きさを測ることで、ＬＥＤアレイ１，２，３のピント（深度）状態も確認でき、こちらの調整も可能となる。
【００３３】
ＬＥＤの位置関係で傾きを測定する場合、例えば、のＬＥＤアレイ１から複数発光させ（図では両端２発光）ＣＣＤカメラ８，９の位置関係からコンピュータで演算すれば傾きを知ることができる。
【００３４】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１によれば、ＬＥＤアレイの発光点をＣＣＤカメラで読み取ること可能であり、ＬＥＤの配置状態の理想位置からのずれ量が確認できて、調整が行える。
【００３５】
請求項２によれば、ＬＥＤアレイの発光点を任意に選択する（調整に適した点灯部分：実施の形態ではＬＥＤ端部）ことで測定、調整がさらに容易となる。
【００３６】
請求項３によれば、複数のＬＥＤアレイの繋ぎ目など測定発光点が複数で間隔が短い場合には複数のＣＣＤカメラを配置することは困難であるが、複数の光素子アレイの発光を１つの受光素子内で受光する構成によって測定が可能となり、また、ＣＣＤカメラの個数も削減でき装置のコストダウンが可能となる。
【００３７】
請求項４によれば、発光ビームの位置を測定し、ＬＥＤアレイの位置を調整できると共に、ビームの大きさを測定することでＬＥＤアレイのピント（深度）をも測定・調整することが可能となる。
【００３８】
請求項５によれば、光素子アレイの複数の発光点を検出し、ＣＣＤカメラで検出し、２ヶ所のＣＣＤカメラの受光位置からＬＥＤアレイの傾きを演算して、測定しており、ＬＥＤ傾き状態の調整が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による発光素子アレイ位置検出装置の実施の形態を示す概略図である。
【符号の説明】
１　ＬＥＤ（発光素子）アレイ
２　ＬＥＤ（発光素子）アレイ
３　ＬＥＤ（発光素子）アレイ
４　製品構造体
８　ＣＣＤカメラ（光受光素子）
９　ＣＣＤカメラ（光受光素子）
１０　ＣＣＤカメラ（光受光素子）
１１　ＣＣＤカメラ（光受光素子）
１２　ＬＥＤ駆動手段
１３　画像処理装置
１４　パソコン（コンピュータ）

Claims

複数の発光素子を直線状に並べて配置した発光素子アレイを複数個用いる場合に各々の発光素子アレイを所定の位置に調整・配置するための発光素子アレイ位置検出装置において、前記発光素子を点灯させる発光素子駆動手段と、前記発光素子アレイに対向させて配設された発光ビームを検出する光受光素子と、前記光受光素子に入力されたデータを処理する画像処理手段と、全体の制御と共にデータ処理を行うコンピュータとを有することを特徴とする発光素子アレイ位置検出装置。
前記発光素子駆動手段が前記発光素子を選択的に点灯させる発光素子駆動手段であることを特徴とする請求項１記載の発光素子アレイ位置検出装置。
前記光受光素子は複数の発光素子アレイの発光を１つの光受光素子内で受光することを特徴とする請求項１または２記載の発光素子アレイ位置検出装置。
１つの光受光素子でビームの大きさおよびビームの位置を検出することを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項記載の発光素子アレイ位置検出装置。
前記発光素子アレイの複数の発光点を検出し前記発光素子アレイの傾きを検出することを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項記載の発光素子アレイ位置検出装置。