JP4475544B1 - プリントヘッドの検査装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】検査対象の発光点を発光させたときに採取した複数の光量データに基づいてプロファイルを作成し、このプロファイルを自己走査型発光素子毎に比較し、良否判定するプリントヘッドの検査装置を提供する。
【解決手段】プリントヘッド2の長手方向の幅が発光点のピッチと略同じである開口部を有し、発光点から出射された光がレンズアレイを通過して結像する結像ライン25上に開口部が位置するスリット板6と、スリット板6の開口部を通過した光を受ける受光素子22と、プリントヘッド2を一定速度で移動させる移動テーブル3と、レンズアレイを介して受光素子22と対向した発光点を発光させ、受光素子22により発光点の光量を複数回測定して光量のプロファイルを作成し記憶する処理部9と、処理部9に記憶された発光点のプロファイルを、自己走査型発光素子毎に比較し、OK/NG判定する判定部10とを設けた。
【選択図】図1

Description

本発明は、複数の自己走査型発光素子を備えたプリントヘッドの検査装置に関する。
図19に示すように、従来より、画像形成装置の感光体等の静電潜像担持体206に画像の静電潜像を形成するために、複数の発光点が直線状に並べられた発光素子204と複数のロッドレンズが略直線状に並べられたレンズアレイ203を主な構成要素とするプリントヘッド201が用いられている。
このプリントヘッド201は、複数の発光点(LED等)が直線状に複数固定された発光素子204と、この発光素子204が略直線状に複数実装(固定)されたプリント基板205と、このプリント基板205が固定されたハウジング202と、発光素子204と対向してハウジング202に固定されたレンズアレイ203とを備えたものがある(例えば、特許文献1参照)。このようなプリントヘッド201の光量を検査する検査装置は多数提案されている(例えば、特許文献2、3参照)。
しかし、近年、自己走査型発光素子を用いたプリントヘッドが提案されるようになり(例えば、特許文献4、5参照)、前記した従来の検査装置ではかかるプリントヘッドの良品/不良品の判断が正確にできないという問題が生じるに至った。
ここで、自己走査型発光素子は、選択的に発光点をオン・オフさせるスイッチ素子としてサイリスタを用い、入力されてくる同期信号に同期して、各スイッチ素子を順次オン状態とすることにより、発光点を主走査方向に順次点灯可能に制御している発光光源アレイをいう(例えば、特許文献6参照)。
この自己走査型発光素子は、スイッチのオン・オフのタイミングを二本の信号線によって、選択的に行うことができるため、データ線を共通化することができ、配線が簡素化できるという特徴を有する。
このようなサイリスタを用いた自己走査型発光素子および自己走査型発光素子を駆動するための駆動装置を図20に示した。
図20に示すように、自己走査型発光素子220は、n個のサイリスタS1、S2、S3、・・・Snを備えており、各サイリスタのアノード端子A1、A2、A3・・・Anは電源ライン212に接続されている。この電源ライン212には電源電圧VDD(=5ボルト)が供給される。この電源電圧VDDは、自己走査型発光素子によっては3.3ボルトの場合もあり得る。
また、奇数番目のサイリスタS1、S3、S5、・・・Snのカソード端子K1、K3、…Knは、抵抗R1Aを介してPチャネル型のMOSトランジスタP1とNチャネル型のMOSトランジスタN1とで構成された出力回路221の出力端、すなわちPチャネル型のMOSトランジスタP1およびNチャネル型のMOSトランジスタN1のドレインに接続されている。
また、偶数番目のサイリスタのカソード端子K2、K4、K6、・・・Kn+1は、抵抗R2Aを介してPチャネル型のMOSトランジスタP2とNチャネル型のMOSトランジスタN2とで構成された出力回路222の出力端、すなわちPチャネル型のMOSトランジスタP2およびNチャネル型のMOSトランジスタN2のドレインに接続されている。
出力回路221の入力端、すなわちPチャネル型のMOSトランジスタP1およびNチャネル型のMOSトランジスタN1のゲートには、図示しない信号発生回路から転送クロックCK1’が入力される。出力回路221は、入力された転送クロックCK1’を反転して図21(B)に示すような転送クロックCK1を出力する。
同様に、出力回路222の入力端、すなわちPチャネル型のMOSトランジスタP2およびNチャネル型のMOSトランジスタN2のゲートには、図示しない信号発生回路から転送クロックCK2’が入力される。出力回路222は、入力された転送クロックCK2’を反転して図21(C)に示すような転送クロックCK2を出力する。
一方、各サイリスタS1〜Snのゲート端子G1〜Gnは、各サイリスタに対応して設けられた抵抗214を介して電源ライン216に各々接続されている。電源ライン216には電源電圧VGAが供給される。
また、各サイリスタS1〜Snのゲート端子G1〜Gnには、各サイリスタに対応して設けられた発光ダイオード(発光点)L1〜Lnのアノード端子が各々接続されるとともに、各サイリスタのゲート端子G1〜Gn−1には、ダイオードCR1〜CRn−1のアノード端子が接続されている。ダイオードCR1〜CRn−1のカソード端子は、次段のゲート端子に各々接続されている。すなわち、各ダイオードCR1〜CRn−1は直列接続されている。
ダイオードCR1のアノード端子は、抵抗218を介して図示しない信号発生回路に接続されている。図示しない信号発生回路は、転送の開始を指示するための図21(A)に示すようなスタート信号CKSを出力する。
発光ダイオードL1〜Lnのカソード端子は、抵抗R3を介して出力回路223の出力端、すなわちPチャネル型のMOSトランジスタP3およびNチャネル型のMOSトランジスタN3のドレインに接続されている。
出力回路223の入力端、すなわちPチャネル型のMOSトランジスタP3およびNチャネル型のMOSトランジスタN3のゲートには、図示しない信号発生回路から点灯信号ID’が入力される。出力回路223は、入力された点灯信号ID’を反転して図21(D)に示すような点灯信号IDを出力する。尚、発光ダイオードL1〜Lnは、一例としてAlGaAsPまたはGaAsPで構成され、バンドギャップは約1.5Vである。
次に、前記した自己走査型発光素子220の動作について図21に示すタイミングチャートを参照して説明する。なお、以下ではサイリスタが4個(n=4)の場合を例に説明する。
まず、動作の開始を指示する場合、図示しない信号発生回路から図21(A)に示すようにスタート信号CKSがハイレベルになる。すなわち、サイリスタS1のゲート端子G1にハイレベルが入力される。このように、スタート信号CKSがハイレベルの時に、図21(B)に示すように出力回路21から出力された転送クロックCK1がローレベルになると、サイリスタS1がターンオンする。
すなわち、スタート信号CKSがハイレベルになると、ダイオードCR1〜CR3のバンドギャップを一例として約1.5Vとした場合、図21(G)に示すようにゲート端子G1〜G4の電位(カソード端子に対する電位)は約5V、約3.5V、約2V、約0.5Vとなり、転送クロックCK1が供給される奇数番目のサイリスタS1、S3のうち、ゲート端子の電位が最も高い、すなわちサイリスタの閾値電圧以上のゲート電圧となるサイリスタS1がターンオンする。
また、このとき図21(C)に示すように転送クロックCK2はハイレベルなので、偶数番目のサイリスタS2、S4のカソード端子K2、K4の電位Φ2は図21(F)に示すように約5Vと高いままなのでサイリスタS2、S4はオフのままである。
さらに、点灯信号IDは、図21(D)に示すようにハイレベルなので、発光ダイオードL1〜L4のカソード端子の電位が高く発光ダイオードL1〜L4は点灯しない。そして、点灯信号IDが図21(D)に示すようにハイレベルからローレベルになると、発光ダイオードL1のカソード端子の電位が低くなり、発光ダイオードL1が点灯する。
次に、サイリスタS1がオンの時に、図21(C)に示すように転送クロックCK2がローレベルになり、点灯信号IDがハイレベルになると、転送クロックCK2が供給される偶数番目のサイリスタS2、S4のうち、ゲート端子の電位が最も高い、すなわちサイリスタの閾値電圧以上のゲート電圧となるS2がターンオンするとともに、発光ダイオードL1が非点灯になる。
そして、図21(B)に示すように転送クロックCK1がハイレベルになると、図21(G)に示すようにサイリスタS1はターンオフし、ゲート端子G1の電位が抵抗R1によって徐々に低下するとともに、ゲート端子G2の電位は約1.5V上昇して約5Vとなる。また、これに伴ってゲート端子G3、G4の電位も約1.5V上昇する。次に、点灯信号IDが図21(D)に示すようにハイレベルからローレベルになると、発光ダイオードL2が点灯する。
同様に、サイリスタS2がオンの時に、図21(B)に示すように転送クロックCK1が再びローレベルになり、点灯信号IDがハイレベルになると、サイリスタS3がターンオンするとともに、発光ダイオードL2が非点灯になる。そして、図21(C)に示すように転送クロックCK2がハイレベルになると、サイリスタS2はターンオフする。
このように、転送クロックCK1、CK2が共にローレベルになる重なり期間(図21に示すtLの期間)を設けつつ交互にハイレベル、ローレベルを切り替えることにより、サイリスタS1〜S4を順次オンさせるとともに、これに同期して点灯信号IDを順次ローレベルにすることにより、発光ダイオードL1〜L4を順次点灯させる。
特開平05−138934号公報 特開平04−095748号公報 特開平08−187891号公報 特開2006−088588号公報 特開2007−125785号公報 特開平02−263668号公報
このように、通常の発光ダイオードアレイと異なり、自己走査型発光素子220は、サイリスタS1、S2、S3、・・・Snを順次オンさせることにより、発光点(発光ダイオード)L1、L2、L3、・・・Lnを順次点灯させるという特徴を有する。
このため、このような自己走査型発光素子220を用いたプリントヘッドは、発光点が順次点灯(転送)していることを検査する必要がある。
しかし、前記した従来の検査装置は、光量の測定はできるものの、転送不良の有無を検査できないという問題があった。ここで、転送不良とは、発光点の点灯(発光)を1つずつ順次送ることができない状態をいう。
例えば、自己走査型発光素子は、前記したように、発光点(発光ダイオード)をL1→L2→L3→L4→L5→・・・→Lnのように順次点灯(転送)させるのであるが、何らかの原因による転送不良により、L1→L2→L2→L4→L5、・・・→Lnと発光した場合、発光点L3の検査時にL2の光量を受光し、良品と判定する場合があった。さらに詳述すると、たとえ光点と光素子の間に開口部を有するスリットを備えている検査装置であっても、発光点L3の検査時に、受光素子は、開口部を通過した発光点L2の光を受けるので、発光点L3の光量が小さいと判断する問題があった。この場合は、L3の光量を大きくするための誤った補正値を設定することになるので、画像形成装置で形成する画質が悪化するという問題を生じることになる。
また、発光点L3の光量の出力が非常に低い場合(この場合も不良)であって、L1→L2→L2(L3も低い光量で点灯)→L4→L5、・・・→Lnというように本来発光点L3が発光すべき時に発光点L2が発光した場合、発光点L3の不良の発見がより困難であるという問題があった。
本発明は、前記した問題を解決するためになされたものであって、検査対象の発光点を発光させたときに採取した複数の光量データに基づいてプロファイルを作成し、このプロファイルを自己走査型発光素子毎に比較し、良否判定するプリントヘッドの検査装置を提供することを目的とする。
(第1発明)
第1発明に係るプリントヘッドの検査装置は、複数の発光点が所定のピッチで直線状に配設された自己走査型発光素子が複数固定され、複数の自己走査型発光素子と対向するようにレンズアレイが固定されたプリントヘッドの検査装置において、プリントヘッドの長手方向の幅が発光点の配設ピッチと略同じである開口部を有し、発光点から出射された光がレンズアレイを通過して結像する結像ライン上に開口部が位置するスリット板と、スリット板の開口部を通過した光を受ける受光素子と、スリット板および受光素子、またはプリントヘッドを、プリントヘッドの長手方向に一定速度で移動させる移動テーブルと、レンズアレイを介して受光素子と対向した発光点を発光させ、受光素子により発光点の光量を複数回測定して光量のプロファイルを作成し記憶する処理部と、処理部に記憶された発光点のプロファイルを、自己走査型発光素子毎に比較し、OK/NG判定する判定部とを有するものである。
ここで、「結像」とは、1点(発光点)から出た光が、レンズアレイによって再び1点(結像点)で交わるように、発光点から出た光の束が結像点を通る光の束に変換されることをいう。「結像点」とは、発光点より出射した光がレンズアレイにより収束(集光)する焦点位置のことである。また、「結像ライン」とは、結像点をつなげることにより形成される線をいう。
また、プリントヘッドの自己走査型発光素子は、プリント基板上に一直線で配設(実装)または千鳥状に配設(実装)されるため、「直線状に配設」とは、この両者を含む概念である。
第1発明のプリントヘッドの検査装置は、受光素子と対向した1つの発光点を発光させ、この1つの発光点について複数の光量データを採取して光量のプロファイルを作成する。そして、光量のプロファイルは、自己走査型発光素子の全ての発光点について順次作成、記憶される。記憶された光量のプロファイルは、自己走査型発光素子毎、すなわち、1個の自己走査型発光素子を単位として対比され、これが全ての自己走査型発光素子について行われる。
その結果、1個の自己走査型発光素子の中で、1つでも他の発光点の光量のプロファイルと大きく異なる光量のプロファイルがあればNG判定がなされ、光量のプロファイルが略同一であればOK判定がなされる。かかる判定は、全ての自己走査型発光素子について行われる。このため、本第1発明に係るプリントヘッドの検査装置は、順次点灯すべき複数の発光点の中で1個でも発光不良の発光点があれば、確実に発見することができる。
例えば、前記した例で示せば、正常な自己走査型発光素子の発光点は、L1→L2→L3→L4→L5、・・・→Lnの順序で発光するが、L1→L2→L2→L4→L5、・・・→Lnのように、発光点L3が不良の場合、発光点L1、L2、L4、L5、・・・、Lnの各発光点の光量のプロファイルと、発光点L3のプロファイルは明らかに違いが出る。本第1発明に係るプリントヘッドの検査装置は、かかる違いを見逃すことなく発光点L3を有するプリントヘッドが不良品であると判定できる。
(第2発明)
第2発明に係るプリントヘッドの検査装置は、第1発明において、さらに、スリット板および受光素子をプリントヘッドに対して接離する方向に移動させる第2の移動テーブルを有したものである。
ここで、接離する方向とは、近づいたり離れたりする方向をいう。より具体的には、プリントヘッドを水平面に置いたときに、この水平面に対して垂直な鉛直方向にスリット板および受光素子が移動できることである。
かかる構成により、前記した第1発明の効果を得ることができるのみならず、各発光点毎に異なる結像点の位置にスリットの開口部を移動させることができるので、より高精度に光量測定(光量データの採取)ができるという効果がある。
(第3発明)
第3発明に係るプリントヘッドの検査装置は、第1発明または第2発明において、受光素子とは別の第2の受光素子をさらに備え、この第2の受光素子は、プリントヘッドの発光点から出射された光がレンズアレイを通過して結像する結像ライン上に位置し、処理部は、さらにレンズアレイを介して第2の受光素子と対向した発光点も発光させると共に、発光点の光量を測定して記憶し、移動テーブルは、スリット板、受光素子および第2の受光素子、またはプリントヘッドを、プリントヘッドの長手方向に一定速度で移動させるものである。
かかる構成により、前記した第1発明または第2発明の効果を奏するのみならず、本プリントヘッドの検査装置によって、スリットの開口部による光量制限が無い本来の光量の検査ができるという効果を奏する。
かかる効果について、より詳しく説明する。
移動テーブルがプリントヘッドを移動させる構成の場合、まず、プリントヘッドを移動テーブルに固定する。そして、移動テーブルを左方向に移動させ(往動作)、第2の受光素子と対向する位置に到達した発光点を順次発光させ、光量を測定する。このときは、第2の受光素子とは別の(第1の)受光素子は使用しない。第2の受光素子と発光点の間にはスリットが無いので、このときに第2の受光素子により測定した光量は、プリントヘッドを実際に画像形成装置等で使用する場合の光量である。
全ての発光点について第2の受光素子により光量を測定した後、全ての発光点の1つ1つについて目標光量にするための発光時間の補正値を算出する。この発光時間の補正値の算出は、多数の文献で開示されているので、詳細な説明を省略する。
そして、移動テーブルを右方向に移動させ(復動作)、各発光点が第2の受光素子と対向する位置に到達した際に、前記した補正値により補正して光量で発光させ、第2の受光素子により再度各発光点の補正後の光量を測定する。
また、第2の受光素子とは異なる(第1の)受光素子と対向する位置に到達した発光点を発光させ、前記した第1発明または第2発明に記載した光量測定を行なう。
すなわち、前記したように、第3発明に係るプリントヘッドの検査装置は、プリントヘッドを移動テーブルに載せて、移動テーブルを一往復させれば発光点個々の転送不良の検査(第1発明または第2発明)と、実際に画像形成装置等で使用した場合の各発光点の補正後の光量の測定および検査ができる。
本発明により、複数の発光点の中で1個でも転送不良の発光点があれば、確実に発見することができるプリントヘッドの検査装置を提供できる。
プリントヘッドの検査装置の正面図かつ構成図である(実施例1)。 プリントヘッドの検査装置の正面図かつ構成図である(実施例1)。 プリントヘッドの検査装置の正面図かつ構成図である(実施例1)。 プリントヘッドの検査装置とプリントヘッドの断面の部分拡大図である(実施例1)。 発光点とスリットの関係を示す斜視図である(実施例1)。 プリントヘッドの平面図である(実施例1)。 プリントヘッドの斜視図である(実施例1)。 プリント基板の平面図である(実施例1)。 自己走査型発光素子の平面図である(実施例1)。 発光点の光量の測定位置と光量との関係を示すグラフである(実施例1)。 発光点の光量の測定位置と光量との関係を示すグラフである(実施例1)。 発光点の光量の測定位置と光量との関係を示すグラフである(実施例1)。 発光点の光量の測定位置と光量との関係を示すグラフである(実施例1)。 プリントヘッドの検査装置の正面図かつ構成図である(実施例2)。 プリントヘッドの検査装置の正面図かつ構成図である(実施例3)。 プリントヘッドの検査装置の正面図かつ構成図である(実施例4)。 プリントヘッドの検査装置の正面図かつ構成図である(実施例5)。 プリントヘッドの検査装置の正面図かつ構成図である。 従来のプリントヘッドの断面図である。 自己走査型発光素子の回路構成を説明するための図である。 自己走査型発光素子のタイミングチャート図である。
以下に実施例を用いて、本発明を詳細に説明する。
本発明に係るプリントヘッドの検査装置の一実施例を、図1乃至図9を用いて説明する。尚、図1乃至図3は、プリントヘッドの検査装置1の正面図であると共に、配線12および配線13と接続された処理部9等との関係を説明するための構成図でもある。また、図4は、図2において、矢印Cから見た場合のプリントヘッドの検査装置1およびプリントヘッド2の断面の部分拡大図である。また、図5は、プリントヘッドの検査装置1におけるスリット6とプリントヘッド2の自己走査型発光素子16の発光点17との関係を説明するために、ハウジング20、レンズアレイ21等の部品を無くした斜視図である。
〔プリントヘッド〕
本発明に係るプリントヘッドの検査装置1が検査の対象とするプリントヘッド2は、図4、図6および図7に示すように、複数のロッドレンズ24が整列配置されたレンズアレイ21を接着剤等で固定した樹脂製のハウジング20と、このレンズアレイ21の一方のレンズ面と自己走査型発光素子16の発光点17が対向するように、ハウジング20に固定したプリント基板15とを有する。尚、ハウジング20は、アルミニウム、SUS等のブロックまたは板金で形成しても良い。
このプリントヘッド2には、図8に示すように、例えば19個の自己走査型発光素子16が、感光体の軸方向と平行になるように精度良く接着剤等を用いてプリント基板15のベタパターン18に固定されている。尚、自己走査型発光素子16は、自己走査型発光素子16の端部境界において連続的に配列されるように、交互に千鳥状に配置されている。
複数の自己走査型発光素子16が固定されたプリント基板15は、図4に示すように、ハウジング20の下面に形成された切り欠きの水平面にプリント基板15の上面を突き当てた後、切り欠きの鉛直方向の面とプリント基板15の側面との隙間に接着剤を流し込むことによりハウジング20に固定されている。
かかる構成のLEDプリントヘッド2は、プリント基板15の表面に接着剤等により固定された自己走査型発光素子16の発光点(LED)17を発光させた場合に、発光点17から結像点23までの距離が共役長TCになるように設定されている。
この共役長TCは、発光点17からレンズアレイ21の下面(一方のレンズ面)までの距離Lと、レンズアレイ21の上面(他方のレンズ面)から結像点23までの距離Lと、レンズアレイ21の高さTとの和であり、TC=T+2Lという関係が成り立つ。尚、結像点23とは、発光点17より出射した光がレンズアレイ21により収束(集光)する焦点位置のことである。
(プリント基板)
プリント基板15について、図5および図8を用いてより詳細に説明する。
尚、図5は、後述するスリット6を除けば、図8における一端部分Wを拡大した斜視図である。そして、以下の説明は、図5における一端部分にWついての説明である。当該一端部分W以外の部分は、当該一端部分Wから他端に至るまで自己走査型発光素子16が直線状(一直線上または千鳥状)に連続して固定される略同一構成の繰り返しであるため、詳細な説明を省略する。
図5に示すように、プリント基板15は、表面において所定の幅の銅からなるベタパターン18が長手方向(Y軸方向)に沿って形成されている。そして、ベタパターン18の表面に、複数の自己走査型発光素子16が接着剤等により固定されている。
自己走査型発光素子16の表面には、図9に示すように、複数(例えば、256個)の発光点17が等間隔(ピッチP)で直線状に形成されている。そして、図4に示すように、プリント基板15の裏面には、半田を用いて自己走査型発光素子16のドライバIC(集積回路)19等が固定されている。尚、図示を省略するが、自己走査型発光素子16の表面には複数のパッドが形成されており、このパッドとプリント基板15に形成されたパッドがワイヤーボンディングにより金線等を用いて接続されている。
〔プリントヘッドの検査装置〕
次に、プリントヘッドの検査装置1について説明する。
プリントヘッドの検査装置1は、前記したように、複数の発光点17が所定のピッチで直線状に配設された自己走査型発光素子16が複数固定され、この自己走査型発光素子16と対向するようにレンズアレイ21が固定されたプリントヘッド2を検査するための装置である。
そして、プリントヘッドの検査装置1は、図1乃至4に示すように、プリントヘッド2の長手方向(Y軸方向)の幅が発光点17のピッチPと略同じである開口部14を有し、発光点17から出射された光がレンズアレイ21を通過して結像した結像点21を結んで形成される結像ライン25上に開口部14が位置するスリット板6と、このスリット板6の開口部14を通過した光を受ける受光素子22と、プリントヘッド2をプリントヘッド2の長手方向(Y軸方向)に一定速度で移動させる移動テーブル3と、レンズアレイ21を介して受光素子22と対向した発光点17を発光させ、受光素子22により発光点17の光量を複数回測定して光量のプロファイルを作成し記憶する処理部9と、この処理部9に記憶された発光点17のプロファイルを、自己走査型発光素子16毎に比較し、OK/NG判定する判定部10とを有している。
以下にプリントヘッドの検査装置1の各構成について詳細に説明する。
(スリット)
プリントヘッドの検査装置1のスリット6は、図5に示すように、長方形の開口部14を有している。開口部14のプリントヘッドの長手方向(Y軸方向)の寸法Aは、図9に示した自己走査型発光素子16の発光点17のピッチPと略同一に設定されている。その理由は、自己走査型発光素子16の1つ1つの発光点17の転送が正常に行われていることを正確に判断するために、隣接する発光点17の光をカットするためである。
より詳細に説明すると、自己走査型発光素子16は発光点17が256個あるとした場合、図9に示したように発光点17がL1→L2→L3→L4→L5→・・・→L256の順に順次発光(転送)する。しかし、順次発光せず、本来発光すべき発光点に隣接する発光点が発光する場合、例えば、L1→L2→L2→L4→L5→・・・→L256の場合、発光点L3の真上に位置した受光素子22が点灯している発光点L2の光量を発光点L3が発光しているものと誤って測定しないように、スリット6が設けられているのである。
また、開口部14のプリントヘッドの短手方向(X軸方向)の寸法Bは、自己走査型発光素子16が千鳥状に配設されている場合は、図5に示した奇数番目の自己走査型発光素子16の発光点17と偶数番目の自己走査型発光素子16の発光点17の間隔以上に設定されている。自己走査型発光素子16が一直線上に配設されている場合は、寸法Bは寸法Aに自己走査型発光素子16のX軸方向の実装位置精度の最大値を加算したものであっても良い。
(移動テーブル)
プリントヘッドの検査装置1の移動テーブル3は、固定したプリントヘッド2を、プリントヘッド2の長手方向(Y軸方向)に一定速度で移動させるものである。
図4に示すように、移動テーブル3にはプリントヘッド2のハウジング20の一部を当て付ける段部が設けられている。図4においてはプリントヘッド2をX軸方向に当て付ける段部のみ図示されているが、プリントヘッド2をY軸方向に当て付ける段部も設けられている。この2つの段部にプリントヘッド2を当て付けることにより、プリントヘッド2のX軸方向とY軸方向の位置決めができるので、その後、当て付けられたプリントヘッド2を公知の方法で固定する。
例えば、図4において図示を省略しているが、移動テーブル3の2つの段部に当て付けられたプリントヘッド2のハウジング20の反対側の面を押圧するブロックをX軸方向およびY軸方向共に設けて、2つの段部とブロックでプリントヘッド2を挟んで固定しても良い。
かかる方法でプリントヘッド2を固定した移動テーブル3(図1)は、その後、Y軸方向に移動し(図2)、最後の発光点17が受光素子22の真下を通過するとしばらくして停止する(図3)。この移動テーブル3は、図示しないボールネジおよびリニアガイドを介して移動テーブル3のベース4に固定されている。そして、移動テーブル3のY軸方向の正確な位置は、ベース4中に存するボールネジに固定された図示しないエンコーダによって把握できるようになっている。このエンコーダの出力は、配線13によって後述する処理部9に接続されている。
尚、移動テーブル3のベース4は、台5に固定されており、この台5には、受光素子22を備えた受光器7とスリット6を固定したプレート26が固定されている。
(処理部)
処理部9は、レンズアレイ21を介して受光素子22と対向した発光点17を発光させる機能と、受光素子22により発光点17の光量を複数回測定して光量のプロファイルを作成し記憶する機能を備えている。すなわち、処理部9は、前記した移動テーブル3のベース4に固定されたエンコーダからの出力によりレンズアレイ21を介して受光素子22と対向した発光点17(n番目の発光点)を認識することができるので、当該発光点17(n番目の発光点)を発光させる。図9に示した自己走査型発光素子16で示せば、発光点L3が受光素子22の真下に到着した場合に、発光点L3を発光させる。
尚、構成を簡単にするため、前記したエンコーダおよび配線13を使用せず、移動テーブル3が一定速度で移動することを利用して、所定時間毎に受光素子22の真下に位置するであろう発光点17を順次発光させても良い。
この際、処理部9は、発光点L3を発光させると共に、受光素子22により発光点L3の光量を複数回(例えば、5回)測定する。受光素子22が受けた光量は、アナログデータのまま増幅器8で増幅され、必要に応じてA(アナログ)/D(デジタル)変換されて処理部9に入力される。移動テーブル3は一定速度でY軸方向に移動しているので、横軸に発光点L3の測定位置、縦軸に光量をとると、図10〜図13に示すようなプロファイルを作成することができる。
図10は、理想的な波形で、5回測定した光量データの内、3回目の測定の際に、発光点L3が受光素子22の真下に位置する場合である。また、図11は発光点L3が受光素子22の真下に位置する前から光量データを採取した場合であり、図12は受光素子22の真下に位置した直後から光量データを採取した場合である。
図11や図12のプロファイルが作成される場合は、主に、プリント基板15への自己走査型発光素子16の配設誤差(位置決め誤差)に起因するものである。このため、予め、プリント基板15に実装された複数(例えば19個)の自己走査型発光素子の個々の位置決め誤差(設計値と実際に配設されている位置との誤差)を測定しておき、この誤差を位置補正することにより、プロファイルを図10に示した形に近づけることができる。尚、本実施例1においては、移動テーブル22を一定速度で移動させる関係で、予め全ての自己走査型発光素子16について測定し、この測定した位置決め誤差を平均したものを位置補正して検査するようにした。
処理部9は、前記したプロファイルを1個の自己走査型発光素子16当たり、発光点L1からL256まで256個作成して記憶する。プリントヘッド2に搭載されている自己走査型発光素子16の個数が19個の場合、処理部9は、256×19=4864個のプロファイルを作成して記憶する。
(判定部)
判定部10は、処理部9に記憶された発光点17のプロファイルを、自己走査型発光素子16毎に比較し、OK/NG判定する。すなわち、プロファイルの比較は、1個の自己走査型発光素子16を単位として判定される。
例えば、自己走査型発光素子16が19個搭載されたプリントヘッド2の場合は、1個目の自己走査型発光素子16について作成された256個のプロファイルを比較して、その中で他のプロファイルと大きく異なるプロファイルがあるか無いかを確認する。そして、無ければ、2個目の自己走査型発光素子16について作成された256個のプロファイルを比較する。この作業を19個目の自己走査型発光素子16まで続け、19個すべての自己走査型発光素子16について問題が無ければ、OK判定を行う。OK判定を行えない場合は、NG判定を行う。
より具体的に説明すると、1個目の自己走査型発光素子16について作成された全て(256個)のプロファイルが図10に示すようなプロファイルであれば、1個目の自己走査型発光素子16については問題なしと判定する。次に2個目の自己走査型発光素子16について作成された全て(256個)のプロファイルが図11に示すようなプロファイルであれば同様に2個目の自己走査型発光素子16については問題なしと判定する。3個目以降の自己走査型発光素子16についても同様に問題なければ、当該自己走査型発光素子16が搭載されたプリントヘッド2は転送不良について問題なしと判定する。
しかし、2個目の自己走査型発光素子16について作成された全て(256個)のプロファイルの内、図10に示すようなプロファイルが255個あり、図13に示すプロファイルが1個あった場合、判定部10は、この自己走査型発光素子16が搭載されたプリントヘッドをNG判定する。例えば、発光L3についてのみ図13に示すプロファイルだった場合は、L1→L2→L2→L4→L5→・・・→L256のように順次発光している可能性が大きい。
次に、プロファイルを比較する方法について以下に説明する。尚、処理部9において5個の光量データを用いてプロファイルを作成した場合について説明する。
本実施例1における1個の自己走査型発光素子16の中での全て(256個)のプロファイルの比較は、以下に示す(1)光量変動率と(2)パワーの時間変動パターンの隣接差の両者により行う。そして、(1)と(2)の少なくとも一方が規定値を超えた場合にNG判定し、これ以外の場合にOK判定する。
(1)光量変動率
光量変動率は、以下の手順1−1、手順1−2および手順1−3により算出する。
[手順1−1]
n番目の発光点L(n)の平均光量P(n)を、以下の式で算出する。
P(n)=(1回目の光量データ+2回目の光量データ+3回目の光量データ+4回目の光量データ+5回目の光量データ)÷5
これを全ての発光点について計算する。つまり、P(1)〜P(256)を計算する。
[手順1−2]
n番目の発光点17の光量変動率Qを、前後の光量データを用いて算出する。
光量変動率Q(n)(%)=100×〔(P(n−1)+P(n)+P(n+1))÷3−P(n)〕÷〔(P(n−1)+P(n)+P(n+1))÷3〕
これをn=1およびn=256を除くn=2〜255について計算する。つまり、Q(2)〜Q(255)を計算する。
[手順1−3]
Q(2)〜Q(255)の内、既定値である40%以上のものが1つでもあればNG判定とする。前記した手順1−1から1−3を全ての自己走査型発光素子16について繰り返す。つまり、自己走査型発光素子16が19個あるプリントヘッドの場合は、19回計算して判定する。
(2)パワーの時間変動パターンの隣接差
パワーの時間変動パターンの隣接差は、以下の手順2−1、手順2−2および手順2−3により算出する。
[手順2−1]
n番目の発光点17の時間変動パターンS(n)を次式により計算する。
S(n)=5回目の光量データ−1回目の光量データ
これを全ての発光点について計算する。つまり、S(1)〜S(256)を計算する。
[手順2−2]
n番目の発光点17の隣接差R(n)=S(n)−S(n−1)を、n=1の場合を除くn=2〜256について計算する。つまり、R(2)〜R(256)を計算する。
[手順2−3]
R(2)〜R(256)の内、既定値である450以上(450はA/D変換器の生データで、光量2uW位の変動に相当する)のものが1つでもあればNG判定とする。前記した手順2−1から2−3を全ての自己走査型発光素子16について繰り返す。つまり、自己走査型発光素子16が19個あるプリントヘッドの場合は、19回計算して判定する。
以上説明した実施例1に係るプリントヘッドの検査装置1は、順次発光(転送)すべき自己走査型発光素子16の発光点17の内、1つでも転送不良があった場合に、この転送不良を確実に発見することができる。
本発明に係るプリントヘッドの検査装置の他の実施例を以下に示す。
尚、説明を簡単にするため、実施例1と同一の部分は、同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
本実施例2の実施例1との主な相違点は、受光素子22を備えた受光器7を上下方向(Z軸方向)に可動にした点のみである。すなわち、図14に示すように、台5に固定されたプレート26に、Z軸方向に移動する可動部27を備えた一軸ロボット11を固定し、その可動部27に受光素子22を備えた受光器7とスリット6を固定したものである。
かかる構成により、実施例1に記載した検査以上の高精度なプリントヘッドの検査ができる。すなわち、プリントヘッド2の各発光点17は、結像点23の位置がそれぞれ異なるので、本実施例2のプリントヘッドの検査装置28は、一軸ロボット11の可動部27をZ軸方向に動作させることにより発光点17毎にスリット6の開口部14を結像点23の位置に微調整することができる。その他の構成は実施例1と同一であるため、説明を省略する。
尚、発光点17毎の結像点23のZ軸方向の位置は、予め別の検査装置で測定しておき、その測定データを本実施例2のプリントヘッドの検査装置28に入力する必要がある。
本発明に係るプリントヘッドの検査装置の他の実施例を以下に示す。
尚、説明を簡単にするため、実施例1と同一の部分は、同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
本実施例3の実施例1との主な相違点は、受光素子22を備えた受光器7を左右方向(Y軸方向)に可動にし、プリントヘッド2を固定にした点のみである。すなわち、図15に示すように、台32に固定されたプレート26に、Y軸方向に移動する可動部30を備えた一軸ロボット29を固定し、その可動部30に受光素子22を備えた受光器7とスリット6を固定し、かつ、プリントヘッド2は台32に固定された治具31に固定したものである。
受光素子22の移動情報(位置情報)は、一軸ロボット29の可動部30を動作させる図示しないボールネジに接続された図示しないエンコーダの出力により得ることができ、かかるエンコーダの出力は、配線34により処理装置9に入力される。処理装置9は、配線34からの信号により、プリントヘッド2のどの発光点17の真上に受光素子22が位置しているか常に把握することができるので、受光素子22と対向した発光点17を発光させることができる。その他の構成は実施例1と同一であるため、説明を省略する。
本発明に係るプリントヘッドの検査装置の他の実施例を以下に示す。
尚、説明を簡単にするため、実施例1と同一の部分は、同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
本実施例4の実施例1との主な相違点は、受光素子22とは別の第2の受光素子37をさらに備え、第2の受光素子37は、発光点17から出射された光がレンズアレイ21を通過して結像する結像ライン25上に位置し、処理部38は、さらにレンズアレイ21を介して第2の受光素子37と対向した発光点17も発光させると共に、第2の受光素子37で測定した発光点17の光量も記憶した点である。
すなわち、図16に示すように、台5には、移動テーブル3のベース4と、プレート36が固定されている。プレート3には受光素子22と第2の受光素子37がY軸方向に並べて固定され、それぞれの受光素子が受けた光量は、増幅器8で増幅されて必要に応じてA/D変換されて処理部38に入力される。
また、プレート36には、撮像部35が、受光素子22および第2の受光素子37と並ぶように固定されている。撮像部35は、具体的には、複数のCCDカメラがY軸方向に並べて固定されている。かかる複数のCCDカメラにより、移動テーブル3上に固定されたプリントヘッド2の個々の自己走査型発光素子16のY軸方向およびZ軸方向の設計値(理論値)からの位置ズレ量を測定することができる。
次に、図16に示すプリントヘッドの検査装置39の動作について説明する。
実施例1と同様にして、まず、移動テーブル3にプリントヘッド2を固定する。そして、移動テーブルを左方向に移動させ(往動作)、第2の受光素子37と対向する位置に到達した発光点17を順次発光させ、全ての発光点17の光量を測定する。このときは、受光素子22は使用しない。第2の受光素子37と発光点17の間にはスリットが無いので、このときに第2の受光素子37により測定した光量は、プリントヘッド2を実際に画像形成装置等で使用する場合の光量を測定することができる。
第2の受光素子37により全ての発光点17の光量を測定した後、全ての発光点17の1つ1つについて均一な目標光量にするための補正値を算出する。具体的には、発光時間を横軸にし、光量を縦軸にしたときの発光時間と光量のグラフの面積が略均一になるように、各発光点17の発光時間を調整する補正値を算出する。つまり、補正値は、各発光点の点灯時間に対して増減する時間となる。
全ての発光点17について補正値を算出する間、プリントヘッド2を載せた移動テーブル3はベース4の左端で停止するが、この間に撮像部35のCCDカメラで個々の自己走査型発光素子16のY軸方向およびZ軸方向の設計値(理論値)からの位置ズレ量を測定する。Z軸方向は、CCDカメラを上下させて発光点17から出射された光の結像点23の設計値(理論値)からの位置ズレ量を測定する。
全ての補正値、自己走査型発光素子16のY軸方向の実装位置ズレ量および結像点23のZ軸方向の位置ズレ量が算出あるいは測定が終わった後、移動テーブル3を右方向に移動させ(復動作)、各発光点17が第2の受光素子37と対向する位置に到達した際に、前記した補正値により補正した光量で発光させ、第2の受光素子37により再度各発光点17の補正後の光量を測定する。
また、受光素子22と対向する位置に到達した発光点17を発光させ、前記した実施例1と同じようにして光量測定を行なう。この受光素子22を用いた光量測定は、前記したY軸方向の位置ズレ量を補正するようにして行う。具体的には、各自己走査型発光素子16のY軸方向の位置ズレ量の平均値を算出し、この平均値分を補正して発光点17の位置決めを行う。Y軸方向の位置ズレ量の平均値がプリントヘッド2の基準となる一端から+20ミクロンである場合は、受光素子22による測定開始位置の設計値(理論値)から−20ミクロンの位置で受光素子22による実際の測定を開始する。
以上説明したように、本実施例4のプリントヘッドの検査装置39は、プリントヘッド2を移動テーブル3に載せて、移動テーブル3を一往復させれば発光点17の個々の転送不良の有無の検査と、実際に画像形成装置等で使用する場合の各発光点17の補正後の光量の検査が高精度にできる。
本発明に係るプリントヘッドの検査装置の他の実施例を以下に示す。
尚、説明を簡単にするため、実施例4と同一の部分は、同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
本実施例5の実施例4との主な相違点は、受光素子22を備えた受光器7を上下方向(Z軸方向)に可動にした点のみである。すなわち、図17に示すように、台5に固定されたプレート36に、実施例2で示したZ軸方向に移動する可動部27を備えた一軸ロボット11を固定し、その可動部27に受光素子22を備えた受光器7とスリット6を固定したものである。
かかる構成により、実施例4に記載した検査以上の高精度なプリントヘッドの検査ができる。すなわち、撮像部35で測定した各発光点17の結像点23の設計値(理論値)からのZ軸方向の位置ズレ量を、一軸ロボット11の可動部27をZ軸方向に動作させることにより補正し、発光点17毎にスリット6の開口部14を結像点23の位置に微調整することができる。その他の構成は実施例4と同一であるため、説明を省略する。
前記した実施例は、説明のために例示したものであって、本発明としてはそれらに限定されるものではなく、特許請求の範囲、発明の詳細な説明、及び図面の記載から当事者が認識する事ができる本発明の技術的思想に反しない限り、変更および付加が可能である。
前記した実施例においてはプリントヘッド2の自己走査型発光素子16をプリント基板15に千鳥状に固定したものを示したが、自己走査型発光素子16は、直線上に固定されていても良い。
また、実施例4および実施例5において、実施例3と同様に、受光素子22、スリット6および第2の受光素子37を一軸ロボット29の可動部30に載せてプリントヘッド2の長手方向(Y軸方向)に移動可能とし、プリントヘッド2を治具31に固定する構成を採用しても良い(例えば、図18)。
また、前記実施例においては、1個の発光点について複数回測定したデータより得られるプロファイルを比較する方法として光量変動率とパワーの時間変動パターンを例示したが、他の方法であっても良い。例えば、図10において、5つのデータから2次曲線近似して、結像点の重心位置を算出し、隣接画素と位置ズレ量を比較する等である。
本発明は、複写機、プリンタ等で用いられるプリントヘッドの検査装置に適用される。
1 プリントヘッドの検査装置
2 プリントヘッド
3 移動テーブル
6 スリット
9 処理部
10 判定部
14 開口部
15 プリント基板
16 自己走査型発光素子
17 発光点
20 ハウジング
21 レンズアレイ
22 受光素子
23 結像点
25 結像ライン

Claims (3)

  1. 複数の発光点が所定のピッチで直線状に配設された自己走査型発光素子が複数固定され、該自己走査型発光素子と対向するようにレンズアレイが固定されたプリントヘッドの検査装置において、
    前記プリントヘッドの長手方向の幅が前記ピッチと略同じである開口部を有し、前記発光点から出射された光が前記レンズアレイを通過して結像する結像ライン上に前記開口部が位置するスリット板と、
    該スリット板の前記開口部を通過した光を受ける受光素子と、
    前記スリット板および前記受光素子、または前記プリントヘッドを、前記プリントヘッドの長手方向に一定速度で移動させる移動テーブルと、
    前記レンズアレイを介して前記受光素子と対向した前記発光点を発光させ、前記受光素子により前記発光点の光量を複数回測定して光量のプロファイルを前記発光点毎に複数作成し記憶する処理部と、
    前記処理部に記憶された前記発光点毎に作成した複数の前記プロファイルを、前記自己走査型発光素子を単位として比較し、OK/NG判定する判定部とを有したことを特徴とするプリントヘッドの検査装置
  2. さらに、前記スリット板および前記受光素子を前記プリントヘッドに対して接離する方向に移動させる第2の移動テーブルを有した請求項1に記載のプリントヘッドの検査装置
  3. 前記受光素子とは別の第2の受光素子をさらに備え、
    該第2の受光素子は、前記発光点から出射された光が前記レンズアレイを通過して結像する結像ライン上に位置し、
    前記処理部は、さらに前記レンズアレイを介して前記第2の受光素子と対向した前記発光点も発光させると共に、該発光点の光量を測定して記憶し、
    前記移動テーブルは、前記スリット板、前記受光素子および前記第2の受光素子、または前記プリントヘッドを、前記プリントヘッドの長手方向に一定速度で移動させる請求項1または請求項2に記載のプリントヘッドの検査装置
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