JP2006289790A - Method of determining optimum conjugate length of lens array, printing head, its manufacturing method, and apparatus of determining optimum conjugate length of lens array - Google Patents

Method of determining optimum conjugate length of lens array, printing head, its manufacturing method, and apparatus of determining optimum conjugate length of lens array Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a printing head which prevents streak irregularities in images resulting from variation of optical characteristics and is superior in printing image quality. <P>SOLUTION: A light beam ejected from a lens array 17 is imaged while the lens array 17 is moved along a direction of light axis. Along with this, an imaging point 32 when an X-direction beam diameter A1 or Y-direction beam diameter A2 obtained from a two-dimensional shape of the imaged light beam becomes a minimum value is obtained (step S290). A distance between the obtained imaging point 32 and a light emitting point is determined as an optimum conjugate length of the lens array 17 (step S300). <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、電子写真式の複写機やプリンタなどに用いられるプリントヘッド及びその製造方法、プリントヘッドが備えるレンズアレイの最適共役長の決定方法、レンズアレイの最適共役長の決定に用いるレンズアレイ最適共役長決定装置に関するものである。   The present invention relates to a print head used in an electrophotographic copying machine, a printer, and the like, a manufacturing method thereof, a method for determining an optimum conjugate length of a lens array provided in the print head, and an optimum lens array used for determining an optimum conjugate length of a lens array. The present invention relates to a conjugate length determination device.

一般に複写機やプリンタなどの電子写真装置は画像形成装置を備えており、プリントヘッドは、画像形成装置を構成する重要な部品として知られている。近年では装置の小型化等の要請があり、その実現のため、発光体として発光ダイオード(以下LEDと略す。)を用いたLEDプリントヘッドが注目されている。LEDプリントヘッドは、LEDの光を均一に帯電させたドラム状の感光体上に照射して画像露光を施し、感光体の外周面上に静電潜像を形成する役割を果たす。そして、静電潜像にトナーを付着させて現像し、現像したトナー像を紙などの記録媒体上に転写・定着させることにより、印字画像が形成される。   In general, an electrophotographic apparatus such as a copying machine or a printer includes an image forming apparatus, and a print head is known as an important part constituting the image forming apparatus. In recent years, there has been a demand for downsizing of the apparatus, and for this purpose, an LED print head using a light emitting diode (hereinafter abbreviated as LED) as a light emitter has attracted attention. The LED print head plays a role of forming an electrostatic latent image on the outer peripheral surface of the photosensitive body by irradiating the light of the LED onto a drum-shaped photosensitive body uniformly charged to perform image exposure. Then, toner is attached to the electrostatic latent image and developed, and the developed toner image is transferred and fixed on a recording medium such as paper to form a printed image.

このようなLEDプリントヘッドは、通常、記録用紙に形成される画像の画素数に対応するLEDを一列に配列したLEDアレイと、各LEDが発した光を感光体の外周面上に結像させるロッドレンズを配列したレンズアレイとを備えている(例えば、特許文献1参照)。図16は、従来におけるLEDプリントヘッド51を例示している。このLEDプリントヘッド51は、プリントヘッド本体52を備えている。プリントヘッド本体52における異なる位置には、レンズアレイ54及びLEDアレイ53がそれぞれ固定されている。LEDアレイ53には複数のLED55が配列され、レンズアレイ54には複数のロッドレンズが配列されている。   Such LED print heads usually form an LED array in which LEDs corresponding to the number of pixels of an image formed on a recording sheet are arranged in a row and the light emitted from each LED is imaged on the outer peripheral surface of the photoreceptor. And a lens array in which rod lenses are arranged (see, for example, Patent Document 1). FIG. 16 illustrates a conventional LED print head 51. The LED print head 51 includes a print head main body 52. A lens array 54 and an LED array 53 are fixed at different positions in the print head main body 52, respectively. A plurality of LEDs 55 are arranged in the LED array 53, and a plurality of rod lenses are arranged in the lens array 54.

ところで、LEDアレイ53の有する発光点57と感光体56の外周面上の結像点59とはいわゆる共役関係にあり、この場合の発光点57−結像点59間の距離のことを共役長(TC)と呼んでいる。そして、通常はこの共役長(TC)の最適値を所定の方法で決定したうえで、その値に基づいてLEDアレイ53を基準とするレンズアレイ54及び感光体56の位置決めが行われる。   Incidentally, the light emitting point 57 of the LED array 53 and the image forming point 59 on the outer peripheral surface of the photosensitive member 56 are in a so-called conjugate relationship. In this case, the distance between the light emitting point 57 and the image forming point 59 is the conjugate length. (TC). Usually, after determining the optimum value of the conjugate length (TC) by a predetermined method, the lens array 54 and the photoconductor 56 are positioned based on the LED array 53 based on the value.

ここで従来における最適共役長の決定方法を紹介する。まず、発光点57を基準としておよそTC/2だけ離間した位置に、レンズアレイ54の中心点58を配置する。また、発光点57を基準としておよそTCだけ離間した位置に、フォトダイオード等を用いた光量測定手段を配置する。次に中心点58の位置が結像点59の位置の1/2の高さとなる関係を維持した状態で、光量測定手段及びレンズアレイ54を光軸方向(図16の矢印F1方向)に沿って移動させる。その際、TC値の変化に対する光量の変化を光量測定手段で測定し、さらにこれに基づいてMTF(Modulation Transfer Function:コントラスト伝達関数)の平均値を求める。MTFの平均値(以下MTFave と略す)とは、レンズアレイ54のアレイ長手方向に沿った複数の点(図17に示す複数の結像点59の近傍)で得た測定値から求めた平均値のことを指す。図18は横軸をTC値(mm)、縦軸をMTFave (%)としたグラフであり、それにおける上に凸の曲線はMTFave の変化を示す曲線である。この曲線においてMTFave が最大になる位置のTC値をMTF−TCとすると、このMTF−TC値が最適共役長として決定されることになる。   Here, the conventional method for determining the optimum conjugate length is introduced. First, the center point 58 of the lens array 54 is arranged at a position separated by about TC / 2 with respect to the light emitting point 57. A light quantity measuring means using a photodiode or the like is arranged at a position separated by about TC with respect to the light emitting point 57. Next, in a state where the position of the center point 58 is maintained at a height that is ½ of the position of the imaging point 59, the light amount measuring means and the lens array 54 are moved along the optical axis direction (the direction of arrow F1 in FIG. 16). To move. At that time, the change of the light quantity with respect to the change of the TC value is measured by the light quantity measuring means, and an average value of MTF (Modulation Transfer Function) is obtained based on this measurement. The average value of MTF (hereinafter abbreviated as MTFave) is an average value obtained from measured values obtained at a plurality of points along the longitudinal direction of the lens array 54 (in the vicinity of a plurality of imaging points 59 shown in FIG. 17). Refers to that. FIG. 18 is a graph with the TC value (mm) on the horizontal axis and MTFave (%) on the vertical axis, and the upwardly convex curve is a curve showing the change in MTFave. If the TC value at the position where MTFave is maximum in this curve is MTF-TC, this MTF-TC value is determined as the optimum conjugate length.

そして、このように決定されたMTF−TC値に基づいて、以下のようにレンズアレイ54及び感光体56の位置決めを行う。即ち、LEDアレイ53の発光点57の位置を基準として、そこからMTF−TC/2(mm)だけ離間した位置に、レンズアレイ54の中心点58を合わせて固定する。また、LEDアレイ53の発光点57の位置を基準として、そこからMTF−TC(mm)だけ離間した位置に、感光体56の外周面を合わせて固定する。なお、LEDプリントヘッド51を用いた画像形成装置には、従来、高画質化に対する厳しい要求がある。このため、上記のような位置決め作業はシビアに行われる必要がある。
特開平6−320790号公報(図1など)
Based on the MTF-TC value determined in this way, the lens array 54 and the photoconductor 56 are positioned as follows. That is, with the position of the light emitting point 57 of the LED array 53 as a reference, the center point 58 of the lens array 54 is fixed together at a position spaced apart by MTF-TC / 2 (mm). Further, with the position of the light emitting point 57 of the LED array 53 as a reference, the outer peripheral surface of the photoconductor 56 is fixed together at a position spaced apart by MTF-TC (mm). Conventionally, image forming apparatuses using the LED print head 51 have strict requirements for high image quality. For this reason, the positioning operation as described above needs to be performed severely.
JP-A-6-320790 (FIG. 1 and the like)

ところで、レンズアレイ54の光学特性は製造ロット間で常に一定であることが望ましいが、実際上は複数の製造ロット間で比較してみると光学特性がばらついている可能性がある。従って、特定の製造ロットに基づいて決定されたMTF−TC値を適用して、他の製造ロットを組み立てようとしても、レンズアレイ54及び感光体56を適切な位置に固定できないことがある。このため、例えば結像点59におけるビーム径の大きさが製造ロットごとでばらついてしまい、これが原因となって感光体56における静電画像にムラが生じる。すると、このムラが記録用紙上に形成される画像のすじムラとなって現われ、印字画質を悪化させてしまう。   By the way, it is desirable that the optical characteristics of the lens array 54 are always constant among the manufacturing lots. However, in practice, there is a possibility that the optical characteristics vary when compared between a plurality of manufacturing lots. Therefore, even if an attempt is made to assemble another production lot by applying the MTF-TC value determined based on a specific production lot, the lens array 54 and the photoconductor 56 may not be fixed at appropriate positions. For this reason, for example, the size of the beam diameter at the imaging point 59 varies for each manufacturing lot, and this causes unevenness in the electrostatic image on the photoconductor 56. Then, this unevenness appears as a streak unevenness of the image formed on the recording paper, and the print image quality is deteriorated.

本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、光学特性のばらつきに起因する画像のすじムラが発生しにくく、印字画質に優れたプリントヘッド及びその製造方法を提供することにある。また、本発明の別の目的は、このような優れたプリントヘッドを製造するうえで好適なレンズアレイの最適共役長の決定方法、レンズアレイ最適共役長決定装置を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to provide a print head that is less likely to cause image streak unevenness due to variations in optical characteristics and has excellent print image quality, and a method for manufacturing the same. It is in. Another object of the present invention is to provide a method for determining the optimum conjugate length of a lens array and a lens array optimum conjugate length determining apparatus suitable for manufacturing such an excellent print head.

上記課題を解決するために、第1の発明は、複数のロッドレンズを配列してなるレンズアレイの最適共役長を決定する方法であって、前記レンズアレイの一端に発光体の発光点から光線を入射させ、前記レンズアレイを光軸方向に沿って移動させながら、前記レンズアレイの他端から出射した光線を結像させるとともに、結像した光線の二次元的形状から得られる所定の幾何学的パラメータが最小値となるときの光線の結像点を求め、該結像点と前記発光点との距離を最適共役長として決定することを特徴とするレンズアレイの最適共役長の決定方法をその要旨とする。   In order to solve the above-mentioned problem, a first invention is a method for determining an optimum conjugate length of a lens array formed by arranging a plurality of rod lenses, and a light beam is emitted from a light emitting point of a light emitter to one end of the lens array. The light beam emitted from the other end of the lens array is imaged while moving the lens array along the optical axis direction, and a predetermined geometry obtained from the two-dimensional shape of the imaged light beam. A method for determining an optimum conjugate length of a lens array, comprising: determining an imaging point of a light beam when a physical parameter is a minimum value, and determining a distance between the imaging point and the light emitting point as an optimum conjugate length. The gist.

また、第2の発明は、発光体が固定されたプリントヘッド本体に、複数のロッドレンズを配列してなるレンズアレイを固定して、プリントヘッドを製造する方法であって、上記第1の発明の方法により決定された最適共役長の1/2の距離だけ前記発光体の発光点から離間した位置に、前記レンズアレイの光軸方向における中心点を合わせて、この状態で前記レンズアレイを前記プリントヘッド本体に固定することを特徴とするプリントヘッドの製造方法をその要旨とする。   A second invention is a method of manufacturing a print head by fixing a lens array formed by arranging a plurality of rod lenses to a print head main body to which a light emitter is fixed. The center point in the optical axis direction of the lens array is aligned with a position separated from the light emitting point of the light emitter by a distance of ½ of the optimum conjugate length determined by the method, and in this state, the lens array is The gist of the method is a method of manufacturing a print head, which is fixed to the print head body.

さらに、第3の発明は、プリントヘッド本体と、前記プリントヘッド本体に固定された発光体と、複数のロッドレンズを配列してなり、前記プリントヘッド本体に固定されたレンズアレイとを備え、上記第1の発明の方法により決定された最適共役長の1/2の距離だけ前記発光体の発光点から離間した位置に、前記レンズアレイの光軸方向における中心点が配置されていることを特徴とするプリントヘッドをその要旨とする。   Furthermore, a third invention includes a print head body, a light emitter fixed to the print head body, and a lens array in which a plurality of rod lenses are arranged and fixed to the print head body. A center point in the optical axis direction of the lens array is arranged at a position separated from the light emitting point of the light emitter by a distance of 1/2 of the optimum conjugate length determined by the method of the first invention. The gist of the print head is as follows.

これらの発明では、結像した光線の二次元的形状から得られる所定の幾何学的パラメータが最小値となるときの光線の結像点を求め、求められた結像点と発光点との距離を最適共役長として決定している。このため、例えば、製造ロットごとに光学特性のばらつきがあったとしても、それに影響されることなく最適共役長を決定することができる。よって、当該最適共役長を基準としてレンズアレイの配設位置を決定すれば、製造ロットごとの光学特性のばらつきの影響を軽減することができ、従来に比べてより理想的な位置にレンズアレイを配設可能となる。そして当該配設位置にレンズアレイを位置決め固定すれば、画像のすじムラが発生しにくくなり、印字画質を向上させることができる。   In these inventions, the image point of the light beam when the predetermined geometric parameter obtained from the two-dimensional shape of the imaged light beam is the minimum value is obtained, and the distance between the calculated image point and the light emitting point is obtained. Is determined as the optimum conjugate length. For this reason, for example, even if there is a variation in optical characteristics for each production lot, the optimum conjugate length can be determined without being affected by it. Therefore, if the arrangement position of the lens array is determined based on the optimum conjugate length, it is possible to reduce the influence of variations in the optical characteristics of each production lot, and the lens array is placed at an ideal position compared to the conventional case. Arrangement becomes possible. If the lens array is positioned and fixed at the arrangement position, image streak unevenness is less likely to occur, and the print image quality can be improved.

前記レンズアレイとは、ロッドレンズ(棒状レンズ)を配列した構造のレンズを指す。好適なレンズアレイの例としては、中心から周辺にかけて放物線状の屈折率分布を有する光学繊維をロッドレンズとして用い、これを配列した構造のセルフォック・レンズ・アレイなどがある。なお、セルフォック・レンズ・アレイ(以下「SLA」と略す。)は、日本板硝子株式会社の登録商標である。   The lens array refers to a lens having a structure in which rod lenses (rod lenses) are arranged. As an example of a suitable lens array, there is a SELFOC lens array having a structure in which optical fibers having a parabolic refractive index distribution from the center to the periphery are used as a rod lens. Selfoc lens array (hereinafter abbreviated as “SLA”) is a registered trademark of Nippon Sheet Glass Co., Ltd.

なお「結像した光線の二次元的形状から得られる所定の幾何学的パラメータ」としては、1)結像した光線のビーム径、2)結像した光線のビーム断面積、3)結像した光線のビーム外周長などが挙げられる。即ち、これらの幾何学的パラメータが最小値を採るときには、通常、結像した光線が最も集束した状態となるからである。そしてこれらの幾何学的パラメータの中でも、とりわけ1)の結像した光線のビーム径を用いて最適共役長を決定することが好ましい。これによれば、他の幾何学的パラメータを用いて最適共役長を決定する場合に比べて、計算処理の負担を小さくすることができる。   The “predetermined geometric parameters obtained from the two-dimensional shape of the imaged light beam” are 1) the beam diameter of the imaged light beam, 2) the beam cross-sectional area of the imaged light beam, and 3) the image formed. For example, the outer peripheral length of the light beam. That is, when these geometric parameters take the minimum value, the imaged light beam is usually in the most focused state. Among these geometrical parameters, it is preferable to determine the optimum conjugate length using the beam diameter of the imaged light beam in 1). According to this, compared with the case where the optimal conjugate length is determined using other geometric parameters, the burden of calculation processing can be reduced.

ここで、所定の幾何学的パラメータとしてビーム径を採用する場合には以下のようにしてもよい。即ち、結像した光線の二次元的形状において直交する2方向のビーム径を、X方向ビーム径及びY方向ビーム径と、それぞれ定義する。そして、前記レンズアレイの位置を同じ距離だけ変更したときの変化率を比較する。このときの変化率が大きいほうを、所定の幾何学的パラメータとして用いる「ビーム径」として採用する。この方法によれば、ビーム径の最小値をより簡単にかつ正確に求めることができるため、結果的に最適共役長をより高精度に求められることが可能となる。このことは印字画質の向上に確実に寄与する。   Here, when the beam diameter is adopted as the predetermined geometric parameter, the following may be performed. That is, the beam diameters in two directions orthogonal to each other in the two-dimensional shape of the formed light beam are defined as an X direction beam diameter and a Y direction beam diameter, respectively. Then, the rate of change when the position of the lens array is changed by the same distance is compared. The larger change rate at this time is adopted as the “beam diameter” used as a predetermined geometric parameter. According to this method, the minimum value of the beam diameter can be obtained more easily and accurately, and as a result, the optimum conjugate length can be obtained with higher accuracy. This surely contributes to the improvement of print image quality.

2)の結像した光線のビーム断面積を、所定の幾何学的パラメータとして採用する場合には、例えば、結像した光線の形状に基づいてそれに外接または内接する仮想円を近似し、その仮想円の面積を求め、それをビーム断面積として定義してもよい。もっとも、この場合において円形ではなく別の形状(例えば矩形など)に近似することも許容される。あるいは、結像した光線の形状に基づいてX方向ビーム径とY方向ビーム径とをそれぞれ求め、それらを積算した値をビーム断面積として定義してもよい。   When the beam cross-sectional area of the imaged light beam of 2) is adopted as a predetermined geometric parameter, for example, a virtual circle circumscribing or inscribed is approximated based on the shape of the imaged light beam, and the virtual cross section is approximated. The area of the circle may be obtained and defined as the beam cross-sectional area. In this case, however, it is allowed to approximate to another shape (for example, a rectangle) instead of a circle. Alternatively, the X-direction beam diameter and the Y-direction beam diameter may be obtained based on the shape of the imaged light beam, and a value obtained by integrating them may be defined as the beam cross-sectional area.

3)の結像した光線のビーム外周長を、所定の幾何学的パラメータとして採用する場合には、例えば、結像した光線の形状に基づいてそれに外接または内接する仮想円を近似し、次いでその仮想円の外周長を求めて、それをビーム外周長として定義してもよい。   When the beam outer peripheral length of the imaged ray of 3) is adopted as a predetermined geometric parameter, for example, a virtual circle that circumscribes or circumscribes it is approximated based on the shape of the imaged ray, and then You may obtain | require the outer periphery length of a virtual circle, and define it as a beam outer periphery length.

なお、前記発光体の発光点の位置が、前記レンズアレイの長手方向中心線から幅方向にオフセットしている場合、そのオフセット量に基づいて算出される補正値を加算することにより、前記最適共役長を補正することが好ましい。このようにすれば、幾何学的パラメータの最小値を意図的に大きくすることができる。よって、たとえ発光点の位置が幅方向にオフセットしたとしても、ロッドレンズへ入射する光量の変化や、結像光に生じる光量ムラを緩和させることができるため、印字画質の悪化を防止することができる。   When the position of the light emitting point of the light emitter is offset in the width direction from the longitudinal center line of the lens array, the optimum conjugate is calculated by adding a correction value calculated based on the offset amount. It is preferable to correct the length. In this way, the minimum value of the geometric parameter can be intentionally increased. Therefore, even if the position of the light emitting point is offset in the width direction, the change in the amount of light incident on the rod lens and the unevenness in the amount of light generated in the imaging light can be alleviated. it can.

上記課題を解決するために、第4の発明は、複数のロッドレンズを配列してなるレンズアレイの最適共役長を決定するための装置であって、前記レンズアレイから出射した光線を受けて結像させる受光手段と、前記受光手段を前記レンズアレイの光軸方向に沿って駆動する受光手段駆動手段と、前記受光手段駆動手段と同期して前記レンズアレイを駆動するレンズアレイ駆動手段と、前記受光手段からの出力に基づいて演算を行うことにより、前記受光手段にて結像した光線の二次元的形状から得られる所定の幾何学的パラメータが最小値となるときの光線の結像点を求め、該結像点と発光点との距離を、最適共役長として決定する演算手段とを備えたことを特徴とするレンズアレイ最適共役長決定装置その要旨とする。   In order to solve the above-mentioned problems, a fourth invention is an apparatus for determining an optimum conjugate length of a lens array formed by arranging a plurality of rod lenses, and receives a light beam emitted from the lens array. A light receiving means for imaging, a light receiving means driving means for driving the light receiving means along an optical axis direction of the lens array, a lens array driving means for driving the lens array in synchronization with the light receiving means driving means, By calculating based on the output from the light receiving means, the image point of the light beam when the predetermined geometric parameter obtained from the two-dimensional shape of the light image formed by the light receiving means becomes the minimum value is obtained. The gist of the lens array optimum conjugate length determination apparatus is characterized by comprising a calculation means for determining the distance between the imaging point and the light emitting point as the optimum conjugate length.

この発明によると、演算手段が、結像した光線の二次元的形状から得られる所定の幾何学的パラメータが最小値となるときの結像点を求め、求められた結像点と発光点との距離を最適共役長として決定する。このため、例えば、製造ロットごとに光学特性のばらつきがあったとしても、それに影響されることなく最適共役長を決定することができる。よって、当該最適共役長を基準としてレンズアレイの配設位置を決定すれば、製造ロットごとの光学特性のばらつきの影響を軽減することができ、従来に比べてより理想的な位置にレンズアレイを配設可能となる。そして当該配設位置にレンズアレイを位置決めすれば、画像のすじムラが発生しにくくなり、印字画質を向上させることができる。   According to the present invention, the computing means obtains an imaging point when the predetermined geometric parameter obtained from the two-dimensional shape of the imaged light beam is the minimum value, and determines the obtained imaging point and light emitting point. Is determined as the optimum conjugate length. For this reason, for example, even if there is a variation in optical characteristics for each production lot, the optimum conjugate length can be determined without being affected by it. Therefore, if the arrangement position of the lens array is determined based on the optimum conjugate length, it is possible to reduce the influence of variations in the optical characteristics of each production lot, and the lens array is placed at an ideal position compared to the conventional case. Arrangement becomes possible. If the lens array is positioned at the arrangement position, it is difficult for image streak unevenness to occur, and the print image quality can be improved.

以上詳述したように、請求項1〜4に記載の発明によると、画像のすじムラ発生の原因となる光学特性のばらつきが存在していたとしても、その影響を軽減できる共役長をレンズアレイの最適共役長として決定することができる。請求項5に記載の発明によると、光学特性のばらつきに起因する画像のすじムラが発生しにくく、印字画質に優れたプリントヘッドを得ることができる製造方法を提供することができる。請求項6に記載の発明によると、光学特性のばらつきに起因する画像のすじムラが発生しにくく、印字画質に優れたプリントヘッドを得ることができる。請求項7に記載の発明によると、画像のすじムラ発生の原因となる光学特性のばらつきが存在していたとしても、その影響を軽減できる共役長をレンズアレイの最適共役長として決定することができるレンズアレイ最適共役長決定装置を提供することができる。   As described above in detail, according to the invention described in claims 1 to 4, even if there is a variation in the optical characteristics causing the occurrence of image streak unevenness, a conjugate length that can reduce the influence of the lens array is provided. It can be determined as the optimal conjugate length of. According to the fifth aspect of the present invention, it is possible to provide a manufacturing method capable of obtaining a print head that is less likely to cause image streak unevenness due to variations in optical characteristics and has excellent print image quality. According to the sixth aspect of the present invention, it is possible to obtain a print head which is less likely to cause image streak unevenness due to variations in optical characteristics and has excellent print image quality. According to the seventh aspect of the present invention, even if there is a variation in the optical characteristics that causes streak unevenness in the image, the conjugate length that can reduce the influence is determined as the optimum conjugate length of the lens array. It is possible to provide a lens array optimum conjugate length determination device that can be used.

以下、本発明を具体化した一実施形態を図面に基づき詳細に説明する。   Hereinafter, an embodiment embodying the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

図1,図2に示されるように、LEDプリントヘッド11(プリントヘッド)は、均一に帯電させた略円筒状をなす感光体ドラム21上に光を照射して、感光体ドラム21の外周面に静電潜像を形成するための部品である。LEDプリントヘッド11を構成するプリントヘッド本体12は、プリントヘッド本体12の長手方向から見て略L字状をなす部材であって、感光体ドラム21の回転軸に対して平行に配置されている。プリントヘッド本体12は、ベース部13と、同ベース部13の上面19の一部から突出する突出部14とからなっている。また、ベース部13の上面19には細長い矩形状のLED基板が接着剤などにより固定され、そのLED基板上には複数のLEDアレイ15(発光体アレイ)が実装されている。LEDアレイ15は、複数のLED素子16(発光体)をアレイ長手方向に沿って配列することにより構成されている。なお、アレイ長手方向のことを便宜上「X方向」とも呼ぶことにする。   As shown in FIGS. 1 and 2, the LED print head 11 (print head) irradiates light onto a uniformly charged photosensitive drum 21 having a substantially cylindrical shape, so that the outer peripheral surface of the photosensitive drum 21 is irradiated. This is a part for forming an electrostatic latent image. The print head main body 12 that constitutes the LED print head 11 is a member that is substantially L-shaped when viewed from the longitudinal direction of the print head main body 12, and is disposed in parallel to the rotation axis of the photosensitive drum 21. . The print head main body 12 includes a base portion 13 and a protruding portion 14 that protrudes from a part of the upper surface 19 of the base portion 13. In addition, an elongated rectangular LED substrate is fixed to the upper surface 19 of the base portion 13 with an adhesive or the like, and a plurality of LED arrays 15 (light emitter arrays) are mounted on the LED substrate. The LED array 15 is configured by arranging a plurality of LED elements 16 (light emitters) along the array longitudinal direction. Note that the longitudinal direction of the array is also referred to as “X direction” for convenience.

図1に示されるように、突出部14の側面にはレンズアレイ17が接着剤などにより固定されている。レンズアレイ17は、LED素子16の発光点31(図3参照)からの入射光を感光体ドラム21の外周面上に結像させる機能を有している。本実施形態のレンズアレイ17は、一対の側板20間に複数のロッドレンズ18をアレイ長手方向に沿って千鳥状に配置することにより構成された、いわゆるSLAである。側板20は、略矩形状をなすガラスエポキシ樹脂製の板であり、ロッドレンズ18は、断面円形状をなす光学繊維製の棒状部材である。また、両側板20と各ロッドレンズ18との隙間には、シリコーン樹脂が充填されている。   As shown in FIG. 1, a lens array 17 is fixed to the side surface of the protruding portion 14 with an adhesive or the like. The lens array 17 has a function of forming incident light from the light emitting point 31 (see FIG. 3) of the LED element 16 on the outer peripheral surface of the photosensitive drum 21. The lens array 17 according to the present embodiment is a so-called SLA configured by arranging a plurality of rod lenses 18 in a zigzag pattern along the longitudinal direction of the array between a pair of side plates 20. The side plate 20 is a plate made of glass epoxy resin having a substantially rectangular shape, and the rod lens 18 is a rod-like member made of optical fiber having a circular cross section. Further, a gap between the side plates 20 and the rod lenses 18 is filled with silicone resin.

また、上面19においてLED基板の両端近傍の位置には、一対の感光体位置決めピン22(感光体位置決め部材)が感光体ドラム21側に突出した状態で植設されている。感光体位置決めピン22は、先端に感光体ドラム21の外周面を接触させることで、LEDプリントヘッド11と感光体ドラム21との位置決めを図るための部材である。   Further, a pair of photosensitive member positioning pins 22 (photosensitive member positioning members) are implanted at positions near both ends of the LED substrate on the upper surface 19 in a state of protruding toward the photosensitive drum 21 side. The photoconductor positioning pin 22 is a member for positioning the LED print head 11 and the photoconductor drum 21 by bringing the outer peripheral surface of the photoconductor drum 21 into contact with the tip.

次に、レンズアレイ17の最適共役長の決定に用いられるレンズアレイ位置決め固定装置について説明する。   Next, a lens array positioning and fixing device used for determining the optimum conjugate length of the lens array 17 will be described.

図2に示されるように、レンズアレイ位置決め固定装置1は、カメラ位置調節装置9、レンズアレイ駆動装置10(レンズアレイ駆動手段)及び制御部24を備えている。カメラ位置調節装置9は、受光手段であるCCD(Charge Coupled Device )カメラ2や、受光手段駆動手段であるカメラ移動用アクチュエータ3を備えている。CCDカメラ2は、レンズアレイ17から出射した光線、即ち、前記LED素子16からの光線を受けて結像させるとともに、結像データを出力するための手段である。また、各LED素子16は、発光用制御回路41の駆動により発光するようになっている。なお、発光用制御回路41の駆動に頼らないで各LED素子16を発光させるように構成してもよい。また、CCDカメラ2は、下向きの状態でカメラ移動用アクチュエータ3に取り付けられている。カメラ移動用アクチュエータ3は、第1のドライバ44の駆動により、レンズアレイ17の長手方向(即ちX方向、図2では紙面厚さ方向)に沿って移動する。また、カメラ移動用アクチュエータ3は、第2のドライバ45の駆動により、レンズアレイ17の光軸方向(即ちZ方向、図2では上下方向)に沿って移動する。   As shown in FIG. 2, the lens array positioning and fixing device 1 includes a camera position adjusting device 9, a lens array driving device 10 (lens array driving means), and a control unit 24. The camera position adjusting device 9 includes a CCD (Charge Coupled Device) camera 2 as a light receiving means and a camera moving actuator 3 as a light receiving means driving means. The CCD camera 2 is a means for receiving a light beam emitted from the lens array 17, that is, a light beam from the LED element 16 to form an image and outputting image data. Each LED element 16 emits light by driving the light emission control circuit 41. In addition, you may comprise so that each LED element 16 may be made to light without depending on the drive of the light emission control circuit 41. FIG. The CCD camera 2 is attached to the camera moving actuator 3 in a downward state. The camera moving actuator 3 moves along the longitudinal direction of the lens array 17 (that is, the X direction, the thickness direction in FIG. 2) by driving the first driver 44. The camera moving actuator 3 moves along the optical axis direction of the lens array 17 (that is, the Z direction, the vertical direction in FIG. 2) by driving the second driver 45.

また、レンズアレイ駆動装置10は、ベース6、第1スライダ7、第2スライダ8及びレンズアレイホルダー5を備えている。第1スライダ7は、ベース6に支持されており、第1スライダ駆動用ドライバ42の駆動により水平方向に移動するようになっている。また、第2スライダ8は、第1スライダ7に支持されており、第2スライダ駆動用ドライバ43の駆動により上下方向に移動するようになっている。   The lens array driving apparatus 10 includes a base 6, a first slider 7, a second slider 8, and a lens array holder 5. The first slider 7 is supported by the base 6 and is moved in the horizontal direction by driving the first slider driving driver 42. The second slider 8 is supported by the first slider 7 and is moved in the vertical direction by the driving of the second slider driving driver 43.

図2に示されるように、レンズアレイホルダー5は、基端部が第2スライダ8に連結されるとともに、先端部がCCDカメラ2の下方に配置されている。レンズアレイホルダー5は、ホルダー駆動用ドライバ(図示略)の駆動によりレンズアレイ17を把持または解放するようになっている。なお、真空吸着等によってレンズアレイ17の把持・解放を行うように構成してもよい。レンズアレイホルダー5は、第1スライダ駆動用ドライバ42の駆動により、把持したレンズアレイ17を突出部14の側面に対して接離する方向(図2の水平方向)に移動するようになっている。また、レンズアレイホルダー5は、第2スライダ駆動用ドライバ43の駆動により、レンズアレイ17の光軸方向に沿って移動するようになっている。さらに、レンズアレイホルダー5に把持されたレンズアレイ17は、カメラ移動用アクチュエータ3と同期して移動するようになっている。例えば、カメラ移動用アクチュエータ3(及びCCDカメラ2)が、第2のドライバ45の駆動によってレンズアレイ17の光軸方向に沿って所定距離移動すると、レンズアレイ17は、第2スライダ駆動用ドライバ43の駆動によって所定距離の1/2の距離だけ移動する。   As shown in FIG. 2, the lens array holder 5 has a proximal end portion connected to the second slider 8 and a distal end portion disposed below the CCD camera 2. The lens array holder 5 is configured to hold or release the lens array 17 by driving a holder driving driver (not shown). The lens array 17 may be held and released by vacuum suction or the like. The lens array holder 5 is moved in a direction (horizontal direction in FIG. 2) in which the gripped lens array 17 is brought into contact with or separated from the side surface of the projecting portion 14 by driving the first slider driving driver 42. . The lens array holder 5 is moved along the optical axis direction of the lens array 17 by driving the second slider driving driver 43. Further, the lens array 17 held by the lens array holder 5 moves in synchronization with the camera moving actuator 3. For example, when the camera moving actuator 3 (and the CCD camera 2) moves a predetermined distance along the optical axis direction of the lens array 17 by driving the second driver 45, the lens array 17 is driven by the second slider driving driver 43. Is moved by a distance that is half the predetermined distance.

図2に示されるように、制御部24はレンズアレイ位置決め固定装置1全体の制御を行う。制御部24はCPU25を備えており、CPU25には、ROM26、RAM27及び入出力ポート(I/Oポート)28が接続されている。CPU25は、レンズアレイ位置決め固定装置1全体を制御するための各種処理を実行し、その処理結果を所定の制御信号をとして出力するようになっている。例えば、CPU25は、発光用制御回路41及び各ドライバ42,43,44,45を駆動制御するようになっている。ROM26には、レンズアレイ位置決め固定装置1を制御するための制御プログラムが記憶されている。RAM27には、レンズアレイ位置決め固定装置1の動作に必要な各種の情報が一時的に記憶される。そのような情報の具体例としては、LED素子16から出射した光線を撮影することでCCDカメラ2が出力した結像データなどがある。さらに、入出力ポート28には、CCDカメラ2、発光用制御回路41及び各ドライバ42,43,44,45が電気的に接続されている。また、CPU25には、CCDカメラ2が出力した結像データが、入出力ポート28を介して入力されるようになっている。   As shown in FIG. 2, the control unit 24 controls the entire lens array positioning / fixing device 1. The control unit 24 includes a CPU 25, and a ROM 26, a RAM 27, and an input / output port (I / O port) 28 are connected to the CPU 25. The CPU 25 executes various processes for controlling the entire lens array positioning / fixing device 1 and outputs the processing results as a predetermined control signal. For example, the CPU 25 drives and controls the light emission control circuit 41 and the drivers 42, 43, 44, and 45. The ROM 26 stores a control program for controlling the lens array positioning / fixing device 1. The RAM 27 temporarily stores various types of information necessary for the operation of the lens array positioning / fixing device 1. Specific examples of such information include imaging data output from the CCD camera 2 by photographing a light beam emitted from the LED element 16. Further, the CCD camera 2, the light emission control circuit 41, and the drivers 42, 43, 44, 45 are electrically connected to the input / output port 28. Further, the imaging data output from the CCD camera 2 is input to the CPU 25 via the input / output port 28.

次に、レンズアレイ17−LEDアレイ15間の位置ずれと、結像光に生じる光量ムラとの関係について説明する。   Next, the relationship between the positional deviation between the lens array 17 and the LED array 15 and the unevenness in the amount of light generated in the imaging light will be described.

図4〜図6は、LEDアレイ15を構成するLED素子16の発光点31の位置が、レンズアレイ17の幅方向にオフセットしたときの問題を説明するための図である。LED素子16を発光させると、レンズアレイ17にはLED素子16の発光点31から発せられた光線が入射する。しかし、図5,図6に示されるように、各LED素子16の発光位置がレンズアレイ17の長手方向中心線L1から幅方向(即ちY方向)へずれていると、ロッドレンズ18へ入射する光量が変化する。その結果、結像光に生じる光量ムラが大きくなり、その部分に対応して露光される箇所の静電画像にムラが生じる。この状態で印画すると、このムラが、ロッドレンズ18の径と同程度のピッチで記録用紙上に形成されるすじムラとなって現われ、印字画質を悪化させてしまう。なお、各発光点31の位置がレンズアレイ17の幅方向にずれないように組み立てれば上記の問題点は発生しないが、実際には、部品精度や組立精度のばらつきにより発光点31の位置がオフセットする可能性があるため、印字画質が悪化してしまう。このことは、LEDプリントヘッド11の歩留まり低下の原因となっている。   4 to 6 are diagrams for explaining a problem when the position of the light emitting point 31 of the LED element 16 constituting the LED array 15 is offset in the width direction of the lens array 17. When the LED element 16 is caused to emit light, a light beam emitted from the light emitting point 31 of the LED element 16 enters the lens array 17. However, as shown in FIGS. 5 and 6, if the light emission position of each LED element 16 is shifted in the width direction (that is, the Y direction) from the longitudinal center line L <b> 1 of the lens array 17, the light enters the rod lens 18. The amount of light changes. As a result, the unevenness in the amount of light generated in the imaging light becomes large, and unevenness occurs in the electrostatic image at the location exposed corresponding to that portion. When printing is performed in this state, the unevenness appears as streak unevenness formed on the recording paper at a pitch approximately equal to the diameter of the rod lens 18, and the print image quality is deteriorated. The above problem does not occur if each light emitting point 31 is assembled so that the position of each light emitting point 31 is not shifted in the width direction of the lens array 17, but in reality, the position of the light emitting point 31 is offset due to variations in component accuracy and assembly accuracy. The print image quality deteriorates. This causes the yield of the LED print head 11 to decrease.

そこで、本実施形態では、図6に示されるように、LED素子16の発光点31から感光体ドラム21上の結像点32までの距離は、TCopt +ΔTCに設定される。ここで、ΔTCは任意の微小長さ(補正値)を示している。このΔTCにより、X方向ビーム径A1及びY方向ビーム径A2を意図的に大きくすることができるため、たとえレンズアレイ17の幅方向への変動を生じたとしても、すじムラを緩和させることができる。この場合、TCopt +ΔTCの1/2の距離だけ発光点31から離間した位置に、レンズアレイ17の光軸方向における中心点33が配置される(図3参照)。   Therefore, in the present embodiment, as shown in FIG. 6, the distance from the light emitting point 31 of the LED element 16 to the image forming point 32 on the photosensitive drum 21 is set to TCopt + ΔTC. Here, ΔTC indicates an arbitrary minute length (correction value). By this ΔTC, the X-direction beam diameter A1 and the Y-direction beam diameter A2 can be intentionally increased. Therefore, even if fluctuations in the width direction of the lens array 17 occur, streak unevenness can be reduced. . In this case, the center point 33 in the optical axis direction of the lens array 17 is arranged at a position separated from the light emitting point 31 by a distance of ½ of TCopt + ΔTC (see FIG. 3).

次に、上記のレンズアレイ位置決め固定装置1を用いたLEDプリントヘッド11の製造方法を、図7のフローチャート等に基づいて説明する。   Next, a method for manufacturing the LED print head 11 using the lens array positioning and fixing device 1 will be described based on the flowchart of FIG.

まず、プリントヘッド本体12のベース部13の上面19に、LEDアレイ15が実装されたLED基板を、接着剤などを用いて固定する。次に、LEDアレイ15が固定されたプリントヘッド本体12を、ベース6側方の所定領域に載置し固定する。そして、CPU25は、図7に示されるステップS100において準備処理を実行する。具体的に言うと、CPU25は、ホルダー駆動用ドライバを駆動させて、レンズアレイ17をレンズアレイホルダー5に把持させる。そして、CPU25は、第1スライダ駆動用ドライバ42及び第2スライダ駆動用ドライバ43を駆動させて、レンズアレイ17の位置を仮決めする。具体的には、レンズアレイ17を突出部14の側面に当接させるとともに、共役長の1/2の距離だけLED素子16の発光点31から離間した位置に、レンズアレイ17の光軸方向における中心点33を配置する。なお、ここでの共役長はMTF−TCとする。   First, the LED substrate on which the LED array 15 is mounted is fixed to the upper surface 19 of the base portion 13 of the print head body 12 using an adhesive or the like. Next, the print head body 12 to which the LED array 15 is fixed is placed and fixed in a predetermined area on the side of the base 6. And CPU25 performs a preparatory process in step S100 shown by FIG. Specifically, the CPU 25 drives the holder driving driver to cause the lens array holder 5 to hold the lens array 17. Then, the CPU 25 drives the first slider driving driver 42 and the second slider driving driver 43 to temporarily determine the position of the lens array 17. Specifically, the lens array 17 is brought into contact with the side surface of the projecting portion 14 and at a position separated from the light emitting point 31 of the LED element 16 by a distance ½ of the conjugate length in the optical axis direction of the lens array 17. A center point 33 is arranged. The conjugate length here is MTF-TC.

次に、ステップS110において、CPU25は、ビーム径を所定の幾何学的パラメータとして用いて、レンズアレイ17の最適共役長(TCopt )を決定する処理を行う。具体的には、CPU25は、図8のフローチャートに示すサブルーチンを実行する。図8のサブルーチンは、ステップS210〜S300の処理からなる。ステップS210において、CPU25は、発光用制御回路41を駆動させてプリントヘッド本体12上の各LED素子16を発光させる。その結果、各LED素子16の発した光線が、レンズアレイ17の一端に入射する。   Next, in step S110, the CPU 25 performs a process of determining the optimum conjugate length (TCopt) of the lens array 17 using the beam diameter as a predetermined geometric parameter. Specifically, the CPU 25 executes a subroutine shown in the flowchart of FIG. The subroutine of FIG. 8 includes the processes of steps S210 to S300. In step S210, the CPU 25 drives the light emission control circuit 41 to cause each LED element 16 on the print head body 12 to emit light. As a result, the light beam emitted from each LED element 16 enters one end of the lens array 17.

次に、ステップS220において、CPU25は、X方向ビーム径A1(図3参照)を測定する処理を以下のように行う。即ち、CPU25は、CCDカメラ2及びレンズアレイ17を光軸方向(Z方向)に沿って移動させながら、レンズアレイ17の他端から出射した光線をCCDカメラ2上にて結像させる。そしてその際に、CPU25は、CCDカメラ2から出力された結像データを取り込んで所定の画像解析処理を行うことにより、CCDカメラ2及びレンズアレイ17の位置の変化に対するX方向ビーム径A1の変化を測定する。   Next, in step S220, the CPU 25 performs processing for measuring the X-direction beam diameter A1 (see FIG. 3) as follows. That is, the CPU 25 forms an image on the CCD camera 2 with light rays emitted from the other end of the lens array 17 while moving the CCD camera 2 and the lens array 17 along the optical axis direction (Z direction). At that time, the CPU 25 takes in the imaging data output from the CCD camera 2 and performs a predetermined image analysis process, thereby changing the X-direction beam diameter A1 with respect to changes in the positions of the CCD camera 2 and the lens array 17. Measure.

具体的には、CPU25は、Z方向におけるCCDカメラ2及びレンズアレイ17の位置を複数回変え、各々の位置においてCCDカメラ2をレンズアレイ17の長手方向(X方向)に沿って移動させ、等間隔に設けられた測定点でのX方向ビーム径A1の測定値に基づいてその平均値を算出する。ここで、図9は横軸をTC値(mm)、縦軸をビーム径(μm)としたグラフであり、そのグラフ中には、X方向ビーム径A1の変化を示す曲線C1が描かれている。この曲線C1は下に凸の曲線であり、その凸の部分においてX方向ビーム径A1の平均値が最小値をとる。   Specifically, the CPU 25 changes the position of the CCD camera 2 and the lens array 17 in the Z direction a plurality of times, moves the CCD camera 2 along the longitudinal direction (X direction) of the lens array 17 at each position, etc. The average value is calculated based on the measured value of the X-direction beam diameter A1 at the measurement points provided at the interval. Here, FIG. 9 is a graph in which the horizontal axis is a TC value (mm) and the vertical axis is a beam diameter (μm), and a curve C1 indicating a change in the X-direction beam diameter A1 is drawn in the graph. Yes. This curve C1 is a downward convex curve, and the average value of the X-direction beam diameter A1 takes the minimum value at the convex portion.

また、ステップS230において、CPU25は、ステップS220と略同様の処理を実行し、Y方向ビーム径A2の平均値を算出する。図9のグラフ中には、Y方向ビーム径A2の変化を示す曲線C2が描かれている。この曲線C2は下に凸の曲線であり、その凸の部分においてY方向ビーム径A2の平均値が最小値をとる。さらに、CPU25は、ステップS240においてX方向ビーム径A1の変化率(レンズアレイ17の位置を同じ距離だけ変更したときの変化率)を算出し、ステップS250においてY方向ビーム径A2の変化率を算出する。   In step S230, the CPU 25 executes substantially the same process as in step S220, and calculates the average value of the Y-direction beam diameter A2. In the graph of FIG. 9, a curve C2 indicating a change in the Y-direction beam diameter A2 is drawn. This curve C2 is a downward convex curve, and the average value of the Y-direction beam diameter A2 takes the minimum value at the convex portion. Further, the CPU 25 calculates the change rate of the X-direction beam diameter A1 (change rate when the position of the lens array 17 is changed by the same distance) in step S240, and calculates the change rate of the Y-direction beam diameter A2 in step S250. To do.

ステップS260において、CPU25は、X方向ビーム径A1の変化率がY方向ビーム径A2の変化率よりも大きいか否かを判定する。X方向ビーム径A1の変化率がY方向ビーム径A2の変化率よりも大きい場合(ステップS260:Y)、CPU25は、X方向ビーム径A1の最小値を、最適共役長TCopt を決定するためのビーム径として採用する(ステップS270)。一方、X方向ビーム径A1の変化率がY方向ビーム径A2の変化率よりも小さい場合(ステップS260:N)、CPU25は、Y方向ビーム径A2の最小値を、最適共役長TCopt を決定するためのビーム径として採用する(ステップS280)。   In step S260, the CPU 25 determines whether or not the rate of change of the X direction beam diameter A1 is larger than the rate of change of the Y direction beam diameter A2. When the rate of change of the X-direction beam diameter A1 is larger than the rate of change of the Y-direction beam diameter A2 (step S260: Y), the CPU 25 uses the minimum value of the X-direction beam diameter A1 to determine the optimum conjugate length TCopt. This is adopted as the beam diameter (step S270). On the other hand, when the rate of change of the X direction beam diameter A1 is smaller than the rate of change of the Y direction beam diameter A2 (step S260: N), the CPU 25 determines the optimum conjugate length TCopt with the minimum value of the Y direction beam diameter A2. This is adopted as the beam diameter for this (step S280).

そして、ステップS290において、CPU25は、採用されたビーム径が最小値となるときの光線の結像点32を求める。さらに、ステップS300において、CPU25は、求められた結像点32と発光点31との間の距離を最適共役長(TCopt )として決定し、決定された最適共役長をRAM27に記憶させる。これに伴い、CPU25は、TCopt の1/2の距離離間した位置を、レンズアレイ17の配設位置として決定し(図3参照)、その配設位置を示すデータをRAM27に記憶させ、本サブルーチンを終了する。   In step S290, the CPU 25 obtains the image point 32 of the light beam when the adopted beam diameter becomes the minimum value. Further, in step S300, the CPU 25 determines the calculated distance between the imaging point 32 and the light emitting point 31 as the optimal conjugate length (TCopt), and stores the determined optimal conjugate length in the RAM 27. Accordingly, the CPU 25 determines a position separated by a distance of ½ of TCopt as an arrangement position of the lens array 17 (see FIG. 3), stores data indicating the arrangement position in the RAM 27, and this subroutine. Exit.

ここで、図8に示されるサブルーチンが終了すると、CPU25は、図7に示されるステップS120の処理へ移行する。ステップS120において、CPU25は、オフセット量L2(図5,図6参照)を測定するための処理を行う。ここで、CPU25によりオフセット量L2を測定する方法を、以下に例示する。即ち、CPU25は、第1スライダ駆動用ドライバ42を駆動させて、レンズアレイ17を突出部14の側面から離間させ、CCDカメラ2の下方から退避させる。そして、CPU25は、CCDカメラ2が出力した結像データに基づき、固定状態におけるレンズアレイ17の長手方向中心線L1(図4,図5参照)の位置を基準として、所定の発光点31のオフセット量L2を測定する。なお、他の方法によってオフセット量L2を測定してもよい。また、オフセット量L2があらかじめ判っているような場合には、本ステップS120を省略してもよい。   Here, when the subroutine shown in FIG. 8 ends, the CPU 25 proceeds to the process of step S120 shown in FIG. In step S120, the CPU 25 performs a process for measuring the offset amount L2 (see FIGS. 5 and 6). Here, a method of measuring the offset amount L2 by the CPU 25 is exemplified below. That is, the CPU 25 drives the first slider driving driver 42 to separate the lens array 17 from the side surface of the projecting portion 14 and retract from the lower side of the CCD camera 2. Then, based on the imaging data output from the CCD camera 2, the CPU 25 uses the position of the longitudinal center line L1 (see FIGS. 4 and 5) of the lens array 17 in the fixed state as a reference to offset the predetermined light emitting point 31. The quantity L2 is measured. Note that the offset amount L2 may be measured by other methods. If the offset amount L2 is known in advance, this step S120 may be omitted.

次に、ステップS130において、CPU25は、測定されたオフセット量L2に基づいて補正値(ΔTC)を算出する。なお、測定されたオフセット量L2が0であれば、算出される補正値は0となる。そして、ステップS140において、CPU25は、最適共役長(TCopt )に補正値(ΔTC)を加算して最適共役長を補正し、ステップS150の処理へ移行する。   Next, in step S130, the CPU 25 calculates a correction value (ΔTC) based on the measured offset amount L2. If the measured offset amount L2 is 0, the calculated correction value is 0. In step S140, the CPU 25 corrects the optimum conjugate length by adding the correction value (ΔTC) to the optimum conjugate length (TCopt), and the process proceeds to step S150.

そして、ステップS150において、CPU25は、第2スライダ駆動用ドライバ43を駆動させてレンズアレイ17を上下動させることにより、補正された最適共役長の1/2の距離((TCopt +ΔTC)/2)だけLED素子16の発光点31から離間した位置に、レンズアレイ17の光軸方向における中心点33を合わせる。そして、この状態で、レンズアレイ17を突出部14の側面に固定する。具体的には、レンズアレイ17の側壁と突出部14の側面との間に紫外線硬化型接着剤を塗布する。そして、塗布された紫外線硬化型接着剤に紫外線を所定時間照射して、紫外線硬化型接着剤を硬化させる。そして、紫外線硬化型接着剤が硬化した後でレンズアレイホルダー5によるレンズアレイ17の把持を解除する。その結果、レンズアレイ17が位置決め固定されて、図1に示されるLEDプリントヘッド11が完成する。   In step S150, the CPU 25 drives the second slider driving driver 43 to move the lens array 17 up and down to thereby reduce the distance ½ of the corrected optimum conjugate length ((TCopt + ΔTC) / 2). Only the center point 33 in the optical axis direction of the lens array 17 is aligned with the position away from the light emitting point 31 of the LED element 16. In this state, the lens array 17 is fixed to the side surface of the protruding portion 14. Specifically, an ultraviolet curable adhesive is applied between the side wall of the lens array 17 and the side surface of the protrusion 14. Then, the applied ultraviolet curable adhesive is irradiated with ultraviolet rays for a predetermined time to cure the ultraviolet curable adhesive. Then, after the ultraviolet curable adhesive is cured, the holding of the lens array 17 by the lens array holder 5 is released. As a result, the lens array 17 is positioned and fixed, and the LED print head 11 shown in FIG. 1 is completed.

従って、本実施形態によれば以下の効果を得ることができる。   Therefore, according to the present embodiment, the following effects can be obtained.

(1)本実施形態におけるレンズアレイ17の最適共役長の決定方法では、X方向ビーム径A1またはY方向ビーム径A2が最小値(図11〜図13に示すビーム径min)となるときの結像点32を求める。そして、そのときの結像点32と発光点31との間の距離を最適共役長(TCopt :図9〜図13,図15では「ビーム径TC」と記す。)として決定している。これに対して、比較例(従来例)では、MTFが最大値(図11〜図13に示すMTFmax )となるときの共役長を最適共役長(図10に示すMTF−TC)として決定している。これらビーム径TCとMTF−TCとの大小関係は、レンズアレイ17ごとによっても変動するが、レンズアレイ17の製造ロット(例えばロットA,B,C)によって大きく変動する。例えば、図11のグラフは、ビーム径TC<MTF−TCとなったロットAにおけるMTF変化曲線及びビーム径変化曲線を示している。図12のグラフは、ビーム径TC≒MTF−TCとなったロットBにおけるMTF変化曲線及びビーム径変化曲線を示している。図13のグラフは、ビーム径TC>MTF−TCとなったロットCにおけるMTF変化曲線及びビーム径変化曲線を示している。   (1) In the method for determining the optimum conjugate length of the lens array 17 in this embodiment, the result when the X-direction beam diameter A1 or the Y-direction beam diameter A2 becomes the minimum value (beam diameter min shown in FIGS. 11 to 13). An image point 32 is obtained. The distance between the imaging point 32 and the light emitting point 31 at that time is determined as the optimum conjugate length (TCopt: described as “beam diameter TC” in FIGS. 9 to 13 and 15). On the other hand, in the comparative example (conventional example), the conjugate length when the MTF becomes the maximum value (MTFmax shown in FIGS. 11 to 13) is determined as the optimum conjugate length (MTF-TC shown in FIG. 10). Yes. The magnitude relationship between the beam diameter TC and the MTF-TC varies depending on the lens array 17, but varies greatly depending on the manufacturing lot of the lens array 17 (for example, lots A, B, and C). For example, the graph of FIG. 11 shows the MTF change curve and the beam diameter change curve in the lot A where the beam diameter TC <MTF−TC. The graph of FIG. 12 shows the MTF change curve and the beam diameter change curve in the lot B where the beam diameter TC≈MTF−TC. The graph of FIG. 13 shows the MTF change curve and the beam diameter change curve in the lot C in which the beam diameter TC> MTF−TC.

従って、仮にMTF−TCを用いて最適共役長を決定してLEDプリントヘッド11を組み立てると、製造ロットによってビーム径がばらついてしまうため、高い精度で最適共役長を決定することができない。一方、本実施形態のように、ビーム径TCを用いて最適共役長を決定してLEDプリントヘッド11を組み立てると、製造ロットに関係なくビーム径が安定する。そのため、高い精度で最適共役長を決定することができる。よって、当該最適共役長を基準としてレンズアレイ17の配設位置を決定すれば、製造ロットごとの光学特性のばらつきの影響を軽減することができ、従来に比べてより理想的な位置にレンズアレイ17を配設可能となる。そして、当該配設位置にレンズアレイ17を位置決め固定すれば、製造ロットごとの光学特性のばらつきに起因する画像のすじムラが発生しにくくなり、印字画質を向上させることができる。   Therefore, if the optimum conjugate length is determined using MTF-TC and the LED print head 11 is assembled, the beam diameter varies depending on the production lot, and the optimum conjugate length cannot be determined with high accuracy. On the other hand, as in this embodiment, when the optimum conjugate length is determined using the beam diameter TC and the LED print head 11 is assembled, the beam diameter is stabilized regardless of the production lot. Therefore, the optimum conjugate length can be determined with high accuracy. Therefore, if the arrangement position of the lens array 17 is determined on the basis of the optimum conjugate length, it is possible to reduce the influence of the variation in optical characteristics for each production lot, and the lens array is positioned at an ideal position compared to the conventional case. 17 can be disposed. If the lens array 17 is positioned and fixed at the arrangement position, image streak unevenness due to variations in the optical characteristics of each production lot is less likely to occur, and the print image quality can be improved.

なお、ビーム径TCを用いた場合のMTFmax の値は、ロットBの以外のものでは低下する。しかし、標準的なMTFmax の値は60〜70%である。これに比べて、ロットBの以外のものを選択したときのMTFmax の低下量は、せいぜい数ポイントである。そしてこの程度MTFmax の値が低下したとしても、実用上、解像度に問題を来さない。   Note that the value of MTFmax when the beam diameter TC is used is lowered in the case other than the lot B. However, the standard MTFmax value is 60-70%. In comparison with this, the amount of decrease in MTFmax when a product other than lot B is selected is at most several points. Even if the value of MTFmax is reduced to this extent, there is no practical problem in resolution.

(2)仮に、図10に示す比較例においてMTF−TC値にΔTCを加算して最適共役長を補正し、LEDプリントヘッド11を組み立てる場合を考える。例えば、ビーム径TC<MTF−TCのロットAでは、ビーム径minが大きくなり過ぎて、印字画質を大きく悪化させてしまう(図14参照)。一方、本実施形態では、ビーム径TC(図10参照)にΔTCを加算して最適共役長を補正し、LEDプリントヘッド11を組み立てている。この場合、ロットAのレンズアレイ17であっても、ビーム径minはそれ程増加しないため(図15参照)、安定した印字画質を得ることができる。   (2) Let us consider a case where the LED print head 11 is assembled by correcting the optimum conjugate length by adding ΔTC to the MTF-TC value in the comparative example shown in FIG. For example, in the lot A where the beam diameter TC <MTF-TC, the beam diameter min becomes too large and the print image quality is greatly deteriorated (see FIG. 14). On the other hand, in the present embodiment, ΔTC is added to the beam diameter TC (see FIG. 10) to correct the optimum conjugate length, and the LED print head 11 is assembled. In this case, even in the lens array 17 of lot A, the beam diameter min does not increase so much (see FIG. 15), so that stable print image quality can be obtained.

なお、本発明の実施形態は以下のように変更してもよい。   In addition, you may change embodiment of this invention as follows.

・上記実施形態では、X方向ビーム径A1及びY方向ビーム径A2のうち、レンズアレイ17の位置を同じ距離だけ変更したときの変化率が大きいほうのビーム径を、最適共役長(TCopt )を決定するための幾何学的パラメータとして採用した。それに代えて、X方向ビーム径A1及びY方向ビーム径A2のうちの一方を幾何学的パラメータとして採用してもよい。また、X方向ビーム径A1及びY方向ビーム径A2の平均値を幾何学的パラメータとして採用してもよい。   In the above embodiment, of the X-direction beam diameter A1 and the Y-direction beam diameter A2, the beam diameter having the larger change rate when the position of the lens array 17 is changed by the same distance is set to the optimum conjugate length (TCopt). It was adopted as a geometric parameter to determine. Instead, one of the X direction beam diameter A1 and the Y direction beam diameter A2 may be adopted as a geometric parameter. Further, an average value of the X-direction beam diameter A1 and the Y-direction beam diameter A2 may be adopted as a geometric parameter.

・上記実施形態において、X方向ビーム径A1、Y方向ビーム径A2などの幾何学的パラメータの最小値を、例えば以下の方法で求めてもよい。まず、レンズアレイ17の長手方向中心線L1(図4,図5参照)に沿って等間隔に配置された測定点の中から3つ以上の測定点を選択する。次に、選択した測定点における幾何学的パラメータの値をそれぞれ求め、求められた値から、例えば最小二乗法により所定の曲線式を導出する。そして、導出された式の極小値を「幾何学的パラメータの最小値」として採用する。   In the above embodiment, the minimum values of geometric parameters such as the X-direction beam diameter A1 and the Y-direction beam diameter A2 may be obtained by the following method, for example. First, three or more measurement points are selected from measurement points arranged at equal intervals along the longitudinal center line L1 of the lens array 17 (see FIGS. 4 and 5). Next, the values of the geometric parameters at the selected measurement points are obtained, and a predetermined curve equation is derived from the obtained values by, for example, the least square method. Then, the minimum value of the derived expression is adopted as the “minimum value of the geometric parameter”.

・レンズアレイ17の最適共役長決定処理(図8参照)において、Y方向ビーム径A2の測定(ステップS230)を、X方向ビーム径A1の測定(ステップS220)よりも先に行うようにしてもよい。同様に、Y方向ビーム径A2の変化率の算出(ステップS250)を、X方向ビーム径A1の変化率の算出(ステップS240)よりも先に行うようにしてもよい。また、X方向ビーム径A1を測定して変化率を算出(ステップS220,S240)した後、Y方向ビーム径A2を測定して変化率を算出(ステップS230,S250)してもよいし、Y方向ビーム径A2を測定して変化率を算出した後、X方向ビーム径A1を測定して変化率を算出してもよい。   In the process for determining the optimum conjugate length of the lens array 17 (see FIG. 8), the measurement of the Y direction beam diameter A2 (step S230) may be performed before the measurement of the X direction beam diameter A1 (step S220). Good. Similarly, the calculation of the change rate of the Y-direction beam diameter A2 (step S250) may be performed prior to the calculation of the change rate of the X-direction beam diameter A1 (step S240). Alternatively, after measuring the X-direction beam diameter A1 and calculating the rate of change (steps S220 and S240), the Y-direction beam diameter A2 may be measured to calculate the rate of change (steps S230 and S250). After measuring the direction beam diameter A2 and calculating the rate of change, the rate of change may be calculated by measuring the X direction beam diameter A1.

・上記実施形態のステップS260(図8参照)では、X方向ビーム径A1の変化率がY方向ビーム径A2の変化率よりも大きいか否かを判定していたが、Y方向ビーム径A2の変化率がX方向ビーム径A1の変化率よりも大きいか否かを判定してもよい。このようにすれば、ステップS260の判定が「YES」の場合に、Y方向ビーム径A2の最小値が、最適共役長を決定するためのビーム径として採用され(ステップS280)、ステップS260の判定が「NO」の場合に、X方向ビーム径A1の最小値が、最適共役長を決定するためのビーム径として採用される(ステップS270)。   In step S260 (see FIG. 8) of the above embodiment, it is determined whether or not the rate of change of the X-direction beam diameter A1 is larger than the rate of change of the Y-direction beam diameter A2. It may be determined whether or not the rate of change is larger than the rate of change of the X-direction beam diameter A1. In this way, when the determination in step S260 is “YES”, the minimum value of the Y-direction beam diameter A2 is adopted as the beam diameter for determining the optimum conjugate length (step S280), and the determination in step S260 is performed. Is “NO”, the minimum value of the X-direction beam diameter A1 is adopted as the beam diameter for determining the optimum conjugate length (step S270).

次に、特許請求の範囲に記載された技術的思想のほかに、前述した実施形態によって把握される技術的思想を以下に列挙する。   Next, in addition to the technical ideas described in the claims, the technical ideas grasped by the embodiment described above are listed below.

(1)複数のロッドレンズを配列してなるレンズアレイの最適共役長を決定するための装置であって、前記レンズアレイから出射した光線を受けて結像させるとともに、結像データを出力する受光手段と、前記受光手段を前記レンズアレイの光軸方向に沿って駆動する受光手段駆動手段と、前記受光手段駆動手段と同期して前記レンズアレイを駆動するレンズアレイ駆動手段と、前記受光手段からの出力に基づいて演算を行うことにより、前記受光手段にて結像した光線の二次元的形状において直交する2方向のビーム径をX方向ビーム径及びY方向ビーム径とそれぞれ定義し、前記レンズアレイの位置を同じ距離だけ変更したときの変化率が大きいほうのビーム径が最小値となるときの光線の結像点を求め、該結像点と発光点との距離を、最適共役長として決定する演算手段とを備えたことを特徴とするレンズアレイ最適共役長決定装置。   (1) An apparatus for determining an optimum conjugate length of a lens array in which a plurality of rod lenses are arranged, which receives light rays emitted from the lens array, forms an image, and outputs image formation data A light receiving means driving means for driving the light receiving means along the optical axis direction of the lens array; a lens array driving means for driving the lens array in synchronization with the light receiving means driving means; The beam diameters in two directions orthogonal to each other in the two-dimensional shape of the light beam imaged by the light receiving means are defined as an X-direction beam diameter and a Y-direction beam diameter, respectively. When the position of the array is changed by the same distance, the image forming point of the light beam when the beam diameter having the larger rate of change becomes the minimum value is obtained, and the distance between the image forming point and the light emitting point is Lens array optimal conjugation length determination apparatus characterized by comprising a calculating means for determining a suitable conjugation length.

本発明を具体化した一実施形態におけるLEDプリントヘッドを示す概略斜視図。The schematic perspective view which shows the LED print head in one Embodiment which actualized this invention. レンズアレイ位置決め固定装置を示す概略図。Schematic which shows a lens array positioning fixing device. レンズアレイの最適共役長の決定方法を説明するための図。The figure for demonstrating the determination method of the optimal conjugate length of a lens array. 比較例のレンズアレイにおける光量ムラを説明するための図。The figure for demonstrating the light quantity nonuniformity in the lens array of a comparative example. 最適共役長の補正方法を説明するための図。The figure for demonstrating the correction method of optimal conjugate length. 最適共役長の補正方法を説明するための図。The figure for demonstrating the correction method of optimal conjugate length. LEDプリントヘッドを製造する処理を示すフローチャート。The flowchart which shows the process which manufactures an LED print head. レンズアレイの最適共役長決定処理を示すフローチャート。The flowchart which shows the optimal conjugate length determination process of a lens array. 共役長とビーム径との関係を示すグラフ。The graph which shows the relationship between conjugate length and beam diameter. ビーム径TCとMTF−TCとの関係を示す概略図。Schematic which shows the relationship between beam diameter TC and MTF-TC. 共役長とビーム径との関係、及び、共役長とMTFとの関係を示すグラフ。The graph which shows the relationship between conjugate length and a beam diameter, and the relationship between conjugate length and MTF. 共役長とビーム径との関係、及び、共役長とMTFとの関係を示すグラフ。The graph which shows the relationship between conjugate length and a beam diameter, and the relationship between conjugate length and MTF. 共役長とビーム径との関係、及び、共役長とMTFとの関係を示すグラフ。The graph which shows the relationship between conjugate length and a beam diameter, and the relationship between conjugate length and MTF. MTF−TC+ΔTCとビーム径との関係を説明するためのグラフ。The graph for demonstrating the relationship between MTF-TC + (DELTA) TC and a beam diameter. ビーム径TC+ΔTCとビーム径との関係を説明するためのグラフ。The graph for demonstrating the relationship between beam diameter TC + (DELTA) TC and a beam diameter. 従来技術におけるLEDプリントヘッドを示す概略図。Schematic which shows the LED print head in a prior art. MTFの測定方法を説明するための図。The figure for demonstrating the measuring method of MTF. 共役長とMTFave との関係を示すグラフ。The graph which shows the relationship between conjugate length and MTFave.

符号の説明Explanation of symbols

3…受光手段駆動手段としてのカメラ移動用アクチュエータ
8…受光手段としてのCCDカメラ
10…レンズアレイ駆動手段としてのレンズアレイ駆動装置
11…プリントヘッドとしてのLEDプリントヘッド
12…プリントヘッド本体
16…発光体としてのLED素子
17…レンズアレイ
18…ロッドレンズ
25…演算手段としてのCPU
31…発光点
32…結像点
33…中心点
A1…X方向ビーム径
A2…Y方向ビーム径
L1…長手方向中心線
L2…オフセット量
TCopt …最適共役長
ΔTC…補正値
DESCRIPTION OF SYMBOLS 3 ... Camera moving actuator 8 as a light-receiving means drive means ... CCD camera 10 as a light-receiving means ... Lens array drive device 11 as a lens array drive means ... LED print head 12 as a print head ... Print head main body 16 ... Light emitter LED element 17 as lens array 18 rod lens 25 CPU as arithmetic means
31 ... Light emitting point 32 ... Imaging point 33 ... Center point A1 ... X-direction beam diameter A2 ... Y-direction beam diameter L1 ... Longitudinal center line L2 ... Offset amount TCopt ... Optimum conjugate length ΔTC ... Correction value

Claims (7)

複数のロッドレンズを配列してなるレンズアレイの最適共役長を決定する方法であって、
前記レンズアレイの一端に発光体の発光点から光線を入射させ、
前記レンズアレイを光軸方向に沿って移動させながら、前記レンズアレイの他端から出射した光線を結像させるとともに、
結像した光線の二次元的形状から得られる所定の幾何学的パラメータが最小値となるときの光線の結像点を求め、
該結像点と前記発光点との距離を最適共役長として決定することを特徴とするレンズアレイの最適共役長の決定方法。
A method for determining an optimum conjugate length of a lens array formed by arranging a plurality of rod lenses,
A light beam is incident on one end of the lens array from a light emitting point of the light emitter,
While moving the lens array along the optical axis direction, while imaging the light beam emitted from the other end of the lens array,
Find the image point of the ray when the predetermined geometric parameter obtained from the two-dimensional shape of the imaged ray is the minimum value,
A method for determining an optimum conjugate length of a lens array, wherein a distance between the imaging point and the light emitting point is decided as an optimum conjugate length.
前記所定の幾何学的パラメータは、結像した光線のビーム径であることを特徴とする請求項1に記載のレンズアレイの最適共役長の決定方法。   2. The method for determining the optimum conjugate length of a lens array according to claim 1, wherein the predetermined geometric parameter is a beam diameter of an imaged ray. 結像した光線の二次元的形状において直交する2方向のビーム径をX方向ビーム径及びY方向ビーム径とそれぞれ定義し、前記レンズアレイの位置を同じ距離だけ変更したときの変化率が大きいほうのビーム径を、前記所定の幾何学的パラメータとして採用することを特徴とする請求項1に記載のレンズアレイの最適共役長の決定方法。   The beam diameter in two directions orthogonal to each other in the two-dimensional shape of the formed light beam is defined as the X direction beam diameter and the Y direction beam diameter, respectively, and the rate of change when the lens array position is changed by the same distance is larger. The method according to claim 1, wherein the beam diameter of the lens array is adopted as the predetermined geometric parameter. 前記発光体の発光点の位置が、前記レンズアレイの長手方向中心線から幅方向にオフセットしている場合、そのオフセット量に基づいて算出される補正値を加算することにより、前記最適共役長を補正することを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載のレンズアレイの最適共役長の決定方法。   When the position of the light emitting point of the light emitter is offset in the width direction from the longitudinal center line of the lens array, the optimum conjugate length is obtained by adding a correction value calculated based on the offset amount. 4. The method for determining the optimum conjugate length of a lens array according to claim 1, wherein correction is performed. 発光体が固定されたプリントヘッド本体に、複数のロッドレンズを配列してなるレンズアレイを固定して、プリントヘッドを製造する方法であって、
請求項1乃至4のいずれか1項に記載の方法により決定された最適共役長の1/2の距離だけ前記発光体の発光点から離間した位置に、前記レンズアレイの光軸方向における中心点を合わせて、この状態で前記レンズアレイを前記プリントヘッド本体に固定することを特徴とするプリントヘッドの製造方法。
A method of manufacturing a print head by fixing a lens array formed by arranging a plurality of rod lenses to a print head body to which a light emitter is fixed,
5. A central point in the optical axis direction of the lens array at a position separated from the light emitting point of the light emitter by a distance of ½ of the optimum conjugate length determined by the method according to claim 1. And the lens array is fixed to the print head body in this state.
プリントヘッド本体と、
前記プリントヘッド本体に固定された発光体と、
複数のロッドレンズを配列してなり、前記プリントヘッド本体に固定されたレンズアレイと
を備え、請求項1乃至4のいずれか1項に記載の方法により決定された最適共役長の1/2の距離だけ前記発光体の発光点から離間した位置に、前記レンズアレイの光軸方向における中心点が配置されていることを特徴とするプリントヘッド。
The printhead body,
A light emitter fixed to the print head body;
5. A lens array comprising a plurality of rod lenses arranged and fixed to the print head body, and having a half of the optimum conjugate length determined by the method according to claim 1. A print head, wherein a center point in the optical axis direction of the lens array is disposed at a position separated from the light emitting point of the light emitter by a distance.
複数のロッドレンズを配列してなるレンズアレイの最適共役長を決定するための装置であって、
前記レンズアレイから出射した光線を受けて結像させる受光手段と、
前記受光手段を前記レンズアレイの光軸方向に沿って駆動する受光手段駆動手段と、
前記受光手段駆動手段と同期して前記レンズアレイを駆動するレンズアレイ駆動手段と、
前記受光手段からの出力に基づいて演算を行うことにより、前記受光手段にて結像した光線の二次元的形状から得られる所定の幾何学的パラメータが最小値となるときの光線の結像点を求め、該結像点と発光点との距離を、最適共役長として決定する演算手段と
を備えたことを特徴とするレンズアレイ最適共役長決定装置。
An apparatus for determining an optimum conjugate length of a lens array formed by arranging a plurality of rod lenses,
A light receiving means for receiving and forming a light beam emitted from the lens array;
A light receiving means driving means for driving the light receiving means along the optical axis direction of the lens array;
Lens array driving means for driving the lens array in synchronization with the light receiving means driving means;
An image forming point of a light beam when a predetermined geometric parameter obtained from a two-dimensional shape of the light beam imaged by the light receiving device is a minimum value by performing an operation based on an output from the light receiving device. And a calculation means for determining the distance between the image forming point and the light emitting point as the optimum conjugate length.
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