JP3014156B2 - カラープリンタにおけるledプリントヘッドの測定方法 - Google Patents

カラープリンタにおけるledプリントヘッドの測定方法

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JP3014156B2
JP3014156B2 JP4668891A JP4668891A JP3014156B2 JP 3014156 B2 JP3014156 B2 JP 3014156B2 JP 4668891 A JP4668891 A JP 4668891A JP 4668891 A JP4668891 A JP 4668891A JP 3014156 B2 JP3014156 B2 JP 3014156B2
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俊雄 胡中
潤 師尾
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は,LEDプリンタにおけ
るプリントヘッドの露光位置のずれを,個々のLEDを
点灯せしめつつ測定するカラープリンタにおけるLED
プリントヘッドの測定方法に関する。
【0002】電子写真方式によるプリンタはレーザプリ
ンタ,LEDプリンタ,液晶プリンタと各種のものが開
発されている。これらのプリンタは,それぞれ,露光部
にレーザ光学系,LEDアレイ光学系,液晶シャッタア
レイ光学系を用いたものであり,高速,高解像,高画質
の特徴を持ち,今後も大きく発展すると予想される。
【0003】
【従来の技術】本発明は,LEDプリンタに関連するも
のであり,LEDプリンタは,従来多く用いられている
レーザプリンタと比較して次の特徴をもっている。
【0004】(1) 固体走査であり,機械的な駆動部品を
必要としない,(2) 光路長を短くすることができ,装置
を小型にできる,(3) 半導体技術の進歩により, 価格が
安くなる。
【0005】今後,これらの特徴を生かし,特に小型プ
リンタにおいて,LEDプリンタが多くなると考えられ
る。
【0006】そして今後,プリンタの高機能化が進むと
ともに,カラープリンタのニーズが増大する。特に電子
写真方式は高速の記録が可能なため,高速のカラープリ
ンタが実現できる。
【0007】図7は高速のカラープリンタの例を示す。
この図はLEDプリントヘッドを露光部に用いたカラー
プリンタの構成の例である。このプリンタ装置は,3原
色のイエロー,マゼンタ,シアンとこれにブラックを加
えた4色の記録を行うための4組の記録ユニットP1,
2,3,4 を持つ。それぞれの記録ユニットは,感光ド
ラム1,帯電器2,LED光学系3,現像器4,転写器
5,クリーナ6からなる。そして搬送部7,8,9,1
0,11,12,13,14,15と,記録紙100が
示されている。なお搬送部13は定着器として働らいて
いる。
【0008】各カラー記録ユニットでは,当業者には既
知である電子写真方式の記録が行われ,感光ドラム1上
にカラートナーによるカラー画像が形成される。用紙カ
セットの記録紙100はピックアップローラ9により,
ピックアップされ紙搬送系により各記録ユニットの下を
搬送される。記録紙が各感光ドラム1の下にきた時に,
感光ドラム1上のカラートナー像は,転写器5により,
記録紙へ転写される。4色の転写が行われた記録紙は,
定着器13で,熱により,トナーが溶融することで,記
録紙に定着が行われ,スタッカ12へ出力される。この
構成のプリンタは,各記録ユニットP1 ないしP4 がパ
イプライン式に平行して記録動作を行うため,高速の記
録が可能となっている。
【0009】図8は図7に用いているLED光学系の外
形を示す。即ち,図7に示す各記録ユニットP 1
2 ,P 3 ,P 4 の夫々のLED光学系3a,3b,3
c,3dは,図8に示す構成のLEDヘッドが図7の紙
面に垂直な方向に配置されている形となっている。LE
Dプリントヘッドにおいては,基体の上に多数のLED
アレイチップ46およびドライバIC45が並んだセラ
ミックプリント板48があり,その上に,セルフォック
レンズ47が一定の間隔を保って保持されている。図9
に示すように,ドライバIC45には,シフトレジスタ
44,ラッチ43,LEDドライバ42等が内蔵されて
いる。データをシリアルに入力することで,信号線を少
なくすると共にLEDプリントヘッドの制御を簡素化し
ている。セラミック基板は熱伝導率が大きいため,LE
Dチップで発生した熱を効率良く基板全体に伝え,チッ
プの冷却を行っている。
【0010】LEDからの光はレンズ(セルフォックレ
ンズ(商標)日本板硝子製)により,感光ドラム上に結
像される。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】上記プリンタ装置で
は,各LEDプリントヘッドの露光ドット位置が設計の
値もしくは基準の位置と異なったり,本来一直線である
べき露光の線が曲がっていると,色ずれをおこし出力画
像が劣化する問題がある。このため,LEDプリントヘ
ッドの各ドット位置を精度良く保つ必要があるが,LE
Dプリントヘッドの評価を行う上でも,また,位置精度
をチェック(あるいは受入検査)を行う上でも,露光ド
ット位置を精度良く測定することが必要である。
【0012】しかしながら,今まで,LEDプリントヘ
ッドのドット位置を測定する測定器はなく,手作業にて
測定が行われていた。具体的な露光ドットの位置測定の
方法は,LEDプリントヘッド露光系をステージ上に置
き,順次1ドットづつ点灯させながら,固定された顕微
鏡で点灯ドットを覗き込む。そして,点灯ドットの中心
が顕微鏡のファインダ中の中心に一致するように,ステ
ージを動かす。その後,ステージの移動量を読み取り,
これから,各露光ドットの座標を算出していた。しか
し,この測定法では,測定時間がかかり,また,目視で
行っているため,測定結果が,測定者によって変わる等
の不都合があった。
【0013】本発明は,複数のカラー記録ユニットのそ
れぞれにLEDプリントヘッドを有するカラープリンタ
において,LEDプリントヘッドが原因となって発生す
る色ずれを防止するためにカラープリンタにおけるLE
Dプリントヘッドを測定する方法を提供することを目的
としている。
【0014】
【課題を解決するための手段】図1は本発明の原理構成
図を示す。図中の符号21はコンピュータであって,全
体の制御を行うと共に,データ処理を行って各ドットの
位置ずれを計算する。22はLED制御回路であって,
LEDプリントヘッド上の個々のLEDを点灯するなど
の制御を行う。
【0015】23はXYステージであって,LEDプリ
ントヘッドを搭載してX軸方向やY軸方向に移動するこ
とができる。24はスクリーンであって,個々のLED
からの光を投影する。25はCCDカメラであって,図
示の場合にはスクリーン24上の投影像を読取る。26
はLEDプリントヘッドであって,複数のLEDが配列
される。27はステージドライバであって,XYステー
ジ23をX軸方向やY軸方向に駆動する。28は画像処
理装置であって,CCDカメラ25にて読取った像につ
いて像の中心位置を求めるなどの処理を行う。
【0016】
【作用】コンピュータ21は,LED制御回路22を介
して,LEDプリントヘッド26上の1つのLEDを点
灯させる。そしてコンピュータ21は,このとき,当該
LEDを予め定められた在るべき位置に移動させる。即
ち,ステージドライバ27を介してXYステージ23を
駆動し,上記在るべき位置に停止させる。
【0017】当該点灯されたLEDからの光は,CCD
カメラ25によって読取られ,画像処理装置28によって
処理され,色ずれの原因となる各LEDの位置が計算さ
れる。
【0018】以上のように本発明では,複数のカラー記
録ユニットのそれぞれにLEDプリントヘッドを有する
カラープリンタにおいて,LEDプリントヘッドが原因
となって発生する色ずれを測定することができる。
【0019】
【実施例】図2および図3は測定が行われる状態を説明
する図である。図中の符号24,25,46,47は図
1または図8に対応し,49は投影像を表わしている。
【0020】測定準備 LEDプリントヘッドの固定金具を設けたX,Yステー
ジ23上に,LEDプリントヘッドの取りつけ位置決め
ピンを用いてLEDプリントヘッド26を精度良く固定
する。また,LEDプリントヘッド26の信号コネクタ
を接続する。さらに,測定のパラメータ(LEDアレイ
のドット数,解像度,基準ピッチ等)を入力する。
【0021】測定手順 測定を開始すると,コンピュータ21からLED制御回
路22に,点灯ドット位置を指示する指令が送られ,L
EDプリントヘッドの指定の1ドットを光らせる。この
結果,LEDプリントヘッド26からの光はセルフォッ
クレンズによって,結像位置に置かれたスクリーン24
上に投影される。
【0022】また,点灯ドット位置に応じた基準の位置
(本来ならばLEDプリントヘッドの点灯ドットがCC
Dカメラの中心位置にくる)にX,Yステージを移動さ
せる位置指定信号をステージドライバ27に加える。そ
の結果,CCDカメラ25の中心は,LEDプリントヘ
ッドのドットの基準位置に合わされる。このため,LE
Dアレイのドット位置がCCDカメラ25のどの位置に
なるか計測することで,ドットの位置の基準の位置から
のずれを測定できる。
【0023】即ち,スクリーン24上の像49は固定さ
れたCCDカメラ25で読み取られる。読み取った画像
は,増幅され,A−D変換され,画像処理装置28に入
力される。画像処理装置28では,図3に示すように,
入力された像の中心の位置を算出する。算出のため,得
られた画像を最大出力で規格化(ノーマライズ)し,そ
の後,あるスライスレベル(例えば50%)で切って,上
下左右のスライスレベルを切る座標からドットの中心位
置を出す。ここで,CCDカメラの画素ピッチとカメラ
レンズの拡大率とから,カメラの中心位置とLEDプリ
ントヘッドのドットの中心位置との位置ずれが算出され
る。
【0024】例えば,カメラの画素ピッチが15μm
で,レンズの倍率が10倍の場合,1画素当たり 1.5μ
mの位置精度で測定を行うことができる。これより低い
測定精度で充分ならば,カメラの倍率を低くすれば良
い。なお,倍率を変えた場合には,あらかじめ,基準ス
ケールを用いて,倍率のキャリブレーションを行ってお
くことが必要である。
【0025】算出されたドット位置ずれは,LEDプリ
ントヘッドのドット番号によって指定されたメモリ番地
に書き込まれる。
【0026】図4は測定手順を表わすフローチャートで
ある。図中の処理は次の如く行われる。即ち,
【0027】処理 (1) パラメータが入力される 処理 (2) 測定開始となる 処理 (3) 第1番目のLEDの測定に入る(N=1) 処理 (4) N=1のLEDを点灯 処理 (5) LED制御回路22に点灯LEDの位置を指
定 処理 (6) N=1のLEDの在るべき位置にXYステー
ジ23を移動 処理 (7) CCDカメラ25で像を読む
【0028】 処理 (8) 画像処理装置28で像の中心位置を算出 処理 (9) コンピュータ21で位置ずれを算出 処理(10) メモリに当該位置ずれを書込む 処理(11) N=N+1に更新 処理(12) 最終のLEDかのチェック。最終でなければ
処理 (4)に戻る。
【0029】以上の測定手順をLEDプリントヘッドの
点灯ドット番号を変えて繰り返し,全部のドット位置の
基準位置からの位置ずれを測定する。この結果LEDプ
リントヘッドの全発光ドットの位置を測定することがで
きる。
【0030】1ドット当たりの測定時間は200ms程
度であり,例えば,4000ドットのデータ採取には,
約14分の測定時間が必要である。
【0031】評価 上で得られた測定結果をもとに,予め規定しておいた基
準位置と,測定位置の差を求める。その結果,基準位置
と測定位置の差が予め定めておいた許容値に入っていな
い場合,そのLEDプリントヘッドは使用できない。こ
のため,位置精度不良品とする表示を行う。一方,基準
位置と測定位置の差が許容値に入っている場合は,位置
精度良品として,次のチェック工程に進むことになる。
【0032】図5は他の実施例を示す。図中の符号は図
2に対応し,26−1は単位LEDチップを表わしてい
る。
【0033】測定時間を短縮する方法の一つとして,ス
テージの位置ぎめ動作の時間を短縮する方法が考慮され
る。例えば,ステージの動作を5ドット置きにする。こ
の場合には,カメラの読込領域が5ドット程度の領域を
カバーするように,レンズの倍率を定めることが必要で
ある。とともに,CCDカメラから求めた測定ドットの
中心座標に中心からずれた量をオフセットとして差し引
いて,ドット位置ずれを算出する。このようにステージ
の移動を間欠的に行うことで,ステージの移動時間を短
くでき,測定時間の短縮が図れる。
【0034】さらに測定時間を短くするための方法とし
て,図5が示されている。LEDプリントヘッドは,6
4素子〜128素子と多くのLED素子を集積したLE
Dチップを多数並べて構成してある。各LEDチップ内
部のLED素子の並びの精度は,半導体の製造時のマス
クの精度で決まり,チップ内部の各LED素子の並び精
度は極めて高い。そこで,各LEDチップの位置を測定
すると,チップ内部のLED素子の位置は殆ど誤差なく
算出できる。
【0035】一方,各チップの並びの精度は,LEDプ
リントヘッドのチップを搭載する基板の精度とLEDチ
ップの搭載精度とによって決まる。ここで,搭載精度に
は,LEDチップの切りだし(ダイシング)精度と,L
EDチップのアセンブル精度がからむ。このため,チッ
プ内部のLED素子の精度に比較すると,この搭載精度
は格段に悪い。そこで,各LEDチップ両端のLED素
子だけの位置を測定して,LEDチップ内部のLED素
子の位置はこれをもとに算出する方法を取っても良い。
この方法では,LEDプリントヘッドの測定ドットの数
を1/32(=64/2)〜1/64(= 128/2)に少
なくできるため,測定時間を極めて短時間にできるメリ
ットがある。また,測定点が少なくなるため,必要とす
るメモリ容量を小さくできる。
【0036】なお,上記説明においては,LEDプリン
トヘッドをX−Yステージに載せて,X,Y方向に移動
させて位置を測定する方法について述べた。その逆に,
固定台上の固定治具にLEDアレイを固定し,カメラを
移動ステージ上に載せ,カメラを移動しても良い。
【0037】図6は更に他の実施例を示す。図中の符号
は図1に対応している。上記の実施例では,一旦スクリ
ーン24に投影した像49をCCDカメラ25で読み込
んだが,スクリーンなしで,直接CCDカメラ25上に
LEDからの像を投影してもよい。図8はこのような場
合を示している。測定の態様は図1の場合と基本的には
変わりはない。
【0038】更に,カメラの視野が広い場合,2軸のス
テージであるX−Yステージに代えて一軸のステージ
(Xステージのみ)を用いても良い。
【0039】更に,短時間で測定を行う必要がある場合
は,LEDプリントヘッドのチップ数に応じて,多くの
カメラをチップの接続点(基準位置)に置き,測定を行
う。この構成にすると,ステージの移動時間がなくな
り,またステージも不要になる点でメリットがある。し
かし,多くのカメラを備えるため,価格が高くなること
が問題である。また,カメラの間隔が短くなるため,カ
メラの実装が困難になる問題がある。そこで,光ファイ
バを用いてLEDプリントヘッドからの光をカメラに導
くことが考慮される。この場合には,カメラの実装位置
がある程度自由になる。
【0040】
【発明の効果】以上説明した如く,本発明によれば,
数のカラー記録ユニットのそれぞれにLEDプリントヘ
ッドを有するカラープリンタにおいて,LEDプリント
ヘッドが原因となって発生する色ずれを測定できるた
め,カラープリンタにおける色ずれを抑止することが可
能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の原理構成図である。
【図2】測定が行われる状態を説明する図である。
【図3】測定が行われる状態を説明する図である。
【図4】測定手順を表わすフローチャートである。
【図5】測定時間を短くする方法を説明する図である。
【図6】他の実施例を示す。
【図7】カラー記録装置の構造
【図8】LEDヘッドの構成図
【図9】LEDヘッドアレイチップとそのドライバIC
【符号の説明】
21 コンピュータ 22 LED制御回路 23 XYステージ 24 スクリーン 25 CCDカメラ 26 LEDプリントヘッド 27 ステージドライバ 28 画像処理装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI G03G 15/01 112 B41J 3/21 L H01L 21/52 33/00 (72)発明者 中村 盛吉 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内 (56)参考文献 特開 昭61−259579(JP,A) 特開 昭63−57263(JP,A) 特開 昭63−33876(JP,A) 特開 昭61−11821(JP,A) 特開 平3−16236(JP,A) 特開 平4−152205(JP,A) 実開 昭62−131437(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G03G 15/04 - 15/04 120 B41J 2/44 - 2/455 G03G 15/01 112 H01L 21/52 H01L 33/00 G01B 11/00 - 11/30 102

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 記録紙の搬送経路に沿って並べられて複
    数の各色毎の像を形成するよう構成されたカラー記録ユ
    ニットに搭載され,各カラー記録ユニットが有する感光
    体を露光するためにもうけられてなる,LEDアレイで
    構成されるLEDプリントヘッド(26) と, 当該LEDプリントヘッドに対する点灯を制御するLE
    D制御回路 (22) と, LEDプリントヘッドを搭載してX軸,Y軸方向に移動
    可能なステージ(23)と, 当該ステージ (23) を駆動するステージドライバ (27)
    と, 全体の制御と共にデータ処理を行うコンピュータ (21)
    とを少なくともそなえ,上記LEDプリントヘッドの特
    徴を評価するプリントヘッド特性評価装置において, 上記LEDプリントヘッドの個々のLEDの点灯状態を
    検知するカメラ (25)と, 当該カメラ (25) によって検出した画像を処理する画像
    処理装置 (28) とを少なくともそなえ, 上記LED制御回路 (22) によって,上記LEDプリン
    トヘッドを構成する個々のLEDを点灯させ,夫々のL
    EDからの光を, 上記カメラ (25) によって検出し,か
    つ上記画像処理装置 (28) によって処理し,夫々のLE
    Dからの光の投影位置について, 色ずれの原因となる位
    を測定するようにしたことを特徴とするカラープリン
    タにおけるLEDプリントヘッドの測定方法。
  2. 【請求項2】 上記LEDプリントヘッドが複数のLE
    Dチップで構成される場合に,各LEDチップの両端の
    LEDを夫々点灯させて,当該LEDチップの色ずれの
    原因となる位置を測定するようにしたことを特徴とする
    請求項1記載のカラープリンタにおけるLEDプリント
    ヘッドの測定方法。
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