JP5057836B2 - Manufacturing method of rod lens array - Google Patents
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Description
本発明は、複数の発光素子を発光させ、その素子像を記録媒体としての感光体面上に高精度で結像する、例えばLED(発光ダイオード)やOLED(有機発光ダイオード)等を用いた光プリンタヘッドにおいて、結像素子として用いられるロッドレンズアレイの製造方法、および該ロッドレンズアレイを有する光プリンタヘッドおよび画像形成装置に関するものである。 The present invention relates to an optical printer using, for example, an LED (light emitting diode), an OLED (organic light emitting diode), or the like that emits light from a plurality of light emitting elements and forms an image of the element on a photosensitive surface as a recording medium with high accuracy. The present invention relates to a method of manufacturing a rod lens array used as an imaging element in a head, and an optical printer head and an image forming apparatus having the rod lens array.
従来、LEDプリンタ等に使用されている正立等倍の長尺の結像素子アレイとしては、レンズアレイが知られている。このようなレンズアレイの内、特にロッドレンズアレイが広く用いられている。ここで、ロッドレンズアレイとは、半径方向に屈折率分布を有するロッドレンズを複数個、所定方向に周期的に配列したものである。 2. Description of the Related Art Conventionally, a lens array is known as an erecting equal-magnification long imaging element array used in an LED printer or the like. Among such lens arrays, rod lens arrays are particularly widely used. Here, the rod lens array is one in which a plurality of rod lenses having a refractive index distribution in the radial direction are periodically arranged in a predetermined direction.
図1に、前記のようなロッドレンズアレイを示す。ロッドレンズは、通常ロッド状のガラスにイオン交換を施して、屈折率分布を持たせることによって形成される。このような複数のロッドレンズが、図1の上下方向(以下、副走査方向と記す)に対して、1段あるいは2段、図1の左右方向(以下、主走査方向と記す)に配列されている。これらのロッドレンズは各々、物体の正立等倍像を所定距離離れた位置に結像する機能を有する。 FIG. 1 shows a rod lens array as described above. The rod lens is usually formed by giving ion exchange to a rod-shaped glass to have a refractive index distribution. Such a plurality of rod lenses are arranged in one or two stages in the vertical direction (hereinafter referred to as sub-scanning direction) in FIG. 1 and in the left-right direction (hereinafter referred to as main scanning direction) in FIG. ing. Each of these rod lenses has a function of forming an erecting equal-magnification image of an object at a position separated by a predetermined distance.
上記の複数のロッドレンズは高密度に配列され、これらが一対の側板によって挟持される。また、各ロッドレンズの間に不透明の樹脂が充填される。その結果、ロッドレンズアレイが製作される。 The plurality of rod lenses are arranged with high density, and these are sandwiched between a pair of side plates. Further, an opaque resin is filled between the rod lenses. As a result, a rod lens array is manufactured.
図2に示すように、上記ロッドレンズアレイと発光手段により光プリンタヘッドが構成され、複数の発光素子から成る発光手段(発光素子アレイ)は、画像信号に応じて発光し複数の光束を出射する。これらの光束は、ロッドレンズアレイにより、該発光手段の反対側に配列された記録媒体としての感光体の表面上の同じポイント(結像スポット)上に正立等倍で結像される。そして、このことにより、例えば光プリンタの感光体表面上に潜像を形成することができる。このようなロッドレンズアレイにおいて、多数のロッドレンズを配列させているので、製造過程の中でしばしばレンズの配列が乱れるといった問題も発生していたが、正立等倍結像であるため、感光体上の結像点はほとんど乱れないとされていた。 As shown in FIG. 2, an optical printer head is constituted by the rod lens array and the light emitting means, and the light emitting means (light emitting element array) composed of a plurality of light emitting elements emits light according to an image signal and emits a plurality of light beams. . These light beams are imaged by the rod lens array on the same point (imaging spot) on the surface of the photoconductor as a recording medium arranged on the opposite side of the light emitting means at an erecting equal magnification. Thus, for example, a latent image can be formed on the surface of the photoconductor of the optical printer. In such a rod lens array, since a large number of rod lenses are arranged, there has been a problem that the lens arrangement is often disturbed during the manufacturing process. The imaging point on the body was said to be almost undisturbed.
一方、近年、プリンタの高精度化が進み、600dpiや1200dpiといった高解像度のプリンタも出てきている。このようなプリンタの高画質化に対しては、発光素子の光量バラツキを電気的に補正する手段が導入され始めている。これは、光プリンタヘッドに使用される複数個の発光素子は、発光特性が均一でないため、発光素子ごとに発光量が異なり、出力された画像上に濃度ムラが発生すると考えられているからである。 On the other hand, in recent years, the accuracy of printers has increased, and high-resolution printers such as 600 dpi and 1200 dpi have come out. In order to improve the image quality of such a printer, means for electrically correcting the light quantity variation of the light emitting elements has begun to be introduced. This is because a plurality of light-emitting elements used in an optical printer head are not uniform in light-emitting characteristics, so that the amount of light emission is different for each light-emitting element, and density unevenness is considered to occur on the output image. is there.
しかしながら、上記のようなプリンタにおいて、精度良く光量補正を行っているにも関わらず、出力された画像上に濃度ムラが発生してしまうため、画質管理を的確に行えない状況にあった。本発明者は、この濃度ムラが発光量による問題ではなく、プリンタに使用されているロッドレンズアレイの配列誤差に起因する結像性能の問題であると考えた。 However, in the printer as described above, although the light amount correction is performed with high accuracy, density unevenness occurs on the output image, so that the image quality management cannot be performed accurately. The inventor considered that this density unevenness is not a problem due to the amount of light emission but an imaging performance problem caused by an arrangement error of the rod lens array used in the printer.
例えば、ロッドレンズの配列に倒れ箇所が存在すると、光束は感光体面上で一点に集光しなくなり、結像スポットのバラツキが発生してしまうため、発光量の均一化だけでは画像の濃度ムラは除去されない。 For example, if there is a tilted part in the arrangement of rod lenses, the light beam will not be collected on a single point on the surface of the photoconductor, resulting in variations in the imaging spot. Not removed.
ここでいう濃度ムラとは、出力された画像上で局所的に白く抜ける、あるいは黒く潰れてしまう帯状の濃度ムラを指しており、以降オビムラと称する。 The density unevenness referred to here refers to a strip-shaped density unevenness that is locally whitened or crushed black on the output image, and is hereinafter referred to as obi unevenness.
これに対し、従来からMTFによるロッドレンズアレイの特性判別が既知の技術として確立されており、特開2003−114305号公報および特開2002−27197号公報によれば、MTFの部分変動値、または前記MTFの最大値と最小値の管理によりオビムラを抑制できると記載されているが、図4に示すとおり、MTFによるオビムラ要素の抽出では、画像上のオビムラを精度よく管理できないことを本発明者は印画に基づくロッドレンズアレイと光プリンタヘッドの関係から実験的に求めている。 On the other hand, the characteristic determination of the rod lens array by MTF has been established as a known technique, and according to Japanese Patent Laid-Open No. 2003-114305 and Japanese Patent Laid-Open No. 2002-27197, Although it is described that the Obimura can be suppressed by managing the maximum value and the minimum value of the MTF, as shown in FIG. 4, the present inventor cannot accurately manage the Obimura on the image by extracting the Obimura element by the MTF. Is experimentally obtained from the relationship between the rod lens array based on printing and the optical printer head.
MTF(Modulation Transfer Funciton)とは、画像の質、つまり解像力を表す指標で、これは矩形波格子パターンの像をスリットスキャン、あるいはCCDセンサで受光し、その光量レベルからSLAのレスポンス関数MTFを算出する方法である。 MTF The (M odulation T ransfer F unciton) , the quality of the image, that is an index representing the resolution, which receives the image of the rectangular wave grating pattern in slit scan or a CCD sensor,, SLA response function from the light level This is a method for calculating MTF.
MTFが高い、つまり100%に近い程、原画に忠実な像が形成されていることになる。
As the MTF is higher, that is, closer to 100%, an image faithful to the original image is formed.
また、光プリンタヘッドとしての画質評価は、発光素子アレイ、ロッドレンズアレイ、感光体を組み合わせて装置を組み上げ、その後、実際に装置を動作させて感光、現像プロセスを行い、形成される画像のオビムラを評価していた。したがって、ロッドレンズアレイに原因するオビムラがあるか否かについては、装置組み上げ後でないと把握できず、ロッドレンズアレイが不良品であると判明した場合、同アレイの良品を用いて装置の組上げを再度行う必要がある。このため、1本の良品をとるまでに手間と時間が非常にかかり、装置としての生産性を落としていた。 In addition, image quality evaluation as an optical printer head is performed by combining a light emitting element array, a rod lens array, and a photoconductor to assemble an apparatus, and then actually operating the apparatus to perform a photosensitive and developing process. Was evaluated. Therefore, whether or not there is ambiguity caused by the rod lens array can only be grasped after the assembly of the device, and if it is determined that the rod lens array is defective, the assembly of the device is performed using a non-defective product of the array. You need to do it again. For this reason, it takes a lot of time and labor to obtain one good product, which reduces the productivity of the device.
本発明は、このような従来の問題点に着目したもので、その目的はオビムラのない良好な画質を得られるロッドレンズアレイとそれを用いた光プリンタヘッドならびに画像形成装置を提供することにある。 The present invention focuses on such conventional problems, and an object of the present invention is to provide a rod lens array capable of obtaining a good image quality free from obi unevenness, an optical printer head using the same, and an image forming apparatus. .
また、本発明の別の目的は、ロッドレンズアレイに起因するオビムラを装置組み上げ前に評価することができ、生産性の向上を図ったロッドレンズアレイの製造方法を提供することにある。
本発明のロッドレンズアレイの製造方法は、発光素子を有する光源手段から出射した光を記録媒体上に結像させるロッドレンズアレイの製造方法において、下記(1)〜(5)の工程を経てロッドレンズアレイが製作されることを特徴とする。(1)前記ロッドレンズアレイを介して対に位置する光源手段と撮像装置とを有するレンズ測定装置を用いて、前記ロッドレンズアレイを透過させた前記光源手段からの光の3次元強度分布を異なるN個(Nは自然数)の光結像位置にて順次測定する。(2)各前記光結像位置において、所定の強度閾値で前記3次元強度分布の断面積を求める。(3)各前記光結像位置と、当該光結像位置を中心に1.5〜15.7mmの区間に含まれる光結像位置とからなるグループに関して、前記3次元強度分布の断面積を移動平均値を算出し、これを理想断面積P(k)(1≦k≦N)(kは自然数)とする。(4)N個の前記光結像位置を、区間長が0.51〜1.89mmの範囲となるようにM個(Mは自然数)の区間に区分し、各区間において前記3次元強度分布の平均断面積を算出し、これを区間断面積Q(l)(1≦l≦M)(lは自然数)とする。ただし、M個の区間の区間長は、(3)の移動平均値を算出するための区間長よりも短くする。(5)各前記光結像位置に関して、R(k)=[Q(
l)−P(k)]/P(k)を算出し、該R(k)の値が所定の範囲内であるロッドレン
ズアレイを良品とする。ただし、Q(l)は、理想断面積P(k)を有するk番目の光結像位置が属する区間の区間断面積とする。
The rod lens array manufacturing method of the present invention is a rod lens array manufacturing method for forming an image of light emitted from a light source means having a light emitting element on a recording medium. The rod lens array is manufactured through the following steps (1) to (5). A lens array is manufactured. (1) Using a lens measuring device having a light source means and an imaging device positioned in pairs via the rod lens array, the three-dimensional intensity distribution of light from the light source means transmitted through the rod lens array is different. Measurement is sequentially performed at N (N is a natural number) optical imaging positions. (2) The cross-sectional area of the three-dimensional intensity distribution is obtained with a predetermined intensity threshold at each of the light imaging positions. (3) A cross-sectional area of the three-dimensional intensity distribution is calculated for each of the optical imaging positions and a group consisting of the optical imaging positions included in a section of 1.5 to 15.7 mm centering on the optical imaging position. A moving average value is calculated, and this is set as an ideal cross-sectional area P (k) (1 ≦ k ≦ N) (k is a natural number) . (4) The N light imaging positions are divided into M sections (M is a natural number) such that the section length is in a range of 0.51 to 1.89 mm, and the three-dimensional intensity distribution is divided in each section. The average cross-sectional area is calculated, and this is defined as the section cross-sectional area Q (l) (1 ≦ l ≦ M) (l is a natural number) . However, the section length of the M sections is shorter than the section length for calculating the moving average value in (3). (5) For each optical imaging position, R (k) = [Q (
l) -P (k)] / P (k) is calculated, and a rod lens array in which the value of R (k) is within a predetermined range is determined as a non-defective product. However, Q (l) is a section sectional area of a section to which the kth optical imaging position having the ideal sectional area P (k) belongs.
本発明によれば、各ロッドレンズアレイの持つオビムラ要素を精度よく抽出することができ、ロッドレンズアレイの生産性を向上させることができる。 According to the present invention, the Obimura element of each rod lens array can be extracted with high accuracy, and the productivity of the rod lens array can be improved.
また、本発明によれば、判別されたロッドレンズアレイを光プリンタヘッドに使用することでロッドレンズアレイに起因するオビムラのない画像形成装置が提供できる。 Further, according to the present invention, it is possible to provide an image forming apparatus free from ambiguity caused by the rod lens array by using the discriminated rod lens array in the optical printer head.
以下、本発明を添付図面に基づいて詳細に説明する。 Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
図1は、光プリンタヘッドに使用する正立等倍の結像素子アレイ(ロッドレンズアレイ)の斜視図であり、図2は本発明の一実施形態にかかる光プリンタヘッドLの分解斜視図であり、図3は光プリンタヘッドLを実装した画像形成装置の概略構成を示す正面図である。この装置は、大略的に、光プリンタヘッドLと、前記感光体Pとから成る。 FIG. 1 is a perspective view of an erecting equal-magnification imaging element array (rod lens array) used for an optical printer head, and FIG. 2 is an exploded perspective view of an optical printer head L according to an embodiment of the present invention. FIG. 3 is a front view showing a schematic configuration of an image forming apparatus in which the optical printer head L is mounted. This apparatus generally includes an optical printer head L and the photosensitive member P.
光プリンタヘッドLによれば、回路基板1の上面に複数個の発光素子アレイチップ2やドライバーIC4等を実装するとともに、これら発光素子アレイチップ2の発光面上に前記結像光学系であるロッドレンズアレイ5を配置したものである。これら各部材は、図示しないハウジングの内部に収容している。
According to the optical printer head L, a plurality of light emitting
前記回路基板1は、ガラス布基材エポキシ樹脂やガラス、セラミック等の電気絶縁性材料から成る矩形状のベースの上面に多数の回路配線を所定パターンに被着させて成り、その上面でもって複数個の発光素子アレイチップ2やドライバーIC4等を支持する。
The
回路基板1上に搭載した複数個の発光素子アレイチップ2は、回路基板1の主走査方向に沿って1列状に配置されており、各々の上面には、たとえば600dpi(dot per inch)の密度で直線状に配列した発光素子3と、この発光素子3に電気的に接続される多数の接続パッドとを有しており、これら各接続パッドはボンディングワイヤを介して回路基板1上の回路配線に電気的に接続される。
The plurality of light emitting
前記発光素子3は、たとえばGaAlAs系やGaAsP系の発光素子等から成り、p型半導体とn型半導体とをpn接合して構成され、外部より回路配線および接続パッド等を介して発光素子3に電源電力が印加されると、p型半導体の内部に電子が、n型半導体の内部に正孔がそれぞれ注入され、これらキャリアをpn接合付近で再結合させ、この結合の際に生じたエネルギーを光に変換することによって発光素子3が所定の輝度で発光する。
The light-emitting
この発光素子3には、画像データに基づいて外部より所定のエネルギーが印加され、発光素子が画像データに対応した所定の時間だけ発光する。
A predetermined energy is applied to the
また、発光素子アレイチップ2上に配したロッドレンズアレイ5については、発光素子3の発する光を外部の感光体Pに照射・結像させるためのものであり、かかるロッドレンズアレイ5としては多数の棒状のレンズ(例えば、レンズ径が0.8〜1.0mmの棒状のレンズ)を直線状、あるいは千鳥状に配列させて成るロッドレンズアレイ等が用いられ、接着剤により図示しないレンズホルダー等によって所定位置に固定される。
Further, the
感光体Pについては、光プリンタヘッドLの発光素子アレイチップ2上に、光プリンタヘッドLと所定の距離だけ離間するようにして、光プリンタヘッドLと略平行に配置される。
The photosensitive member P is disposed on the light emitting
感光体Pは、アルミニウム等から成る円筒状基体の外表面にアモルファスシリコン等の無機半導体や有機半導体から成る光導電層を被着させた構造を有しており、印画動作時、図示しないモータ等によって軸周りに回転され、光導電層に光プリンタヘッドLからの光が照射されると、光導電層の比抵抗を急激に低下させて、光導電層に所定の潜像を形成する。そして、感光体Pに形成された潜像は、現像プロセスを経てトナー像となり、このトナー像を記録紙に転写、定着させることによって所定の画像が記録される。 The photosensitive member P has a structure in which a photoconductive layer made of an inorganic semiconductor or an organic semiconductor such as amorphous silicon is attached to the outer surface of a cylindrical base made of aluminum or the like. When the photoconductive layer is irradiated with light from the optical printer head L, the specific resistance of the photoconductive layer is rapidly reduced to form a predetermined latent image on the photoconductive layer. The latent image formed on the photoreceptor P becomes a toner image through a development process, and a predetermined image is recorded by transferring and fixing the toner image on a recording sheet.
続いて、上記構成の光プリンタヘッドLに使用するロッドレンズアレイの製造方法について説明する。 Next, a method for manufacturing a rod lens array used for the optical printer head L having the above configuration will be described.
順次、(1)〜(6)の工程を経る。 Steps (1) to (6) are sequentially performed.
工程(1):まず、光源手段から出射した光束の該ロッドレンズアレイ透過光における光の3次元強度分布を略結像位置にて測定する。測定には、図5に示すようなレンズ測定装置を用いればよい。 Step (1): First, a three-dimensional intensity distribution of light in the rod lens array transmitted light of the light beam emitted from the light source means is measured at a substantially imaging position. For the measurement, a lens measuring device as shown in FIG. 5 may be used.
図5に示すように、光プリンタヘッドの発光素子にあたる測定装置の光源手段には、LED光源を用い、スリットを設けた遮光板を配置することで擬似的な発光素子を形成している。また、使用するスリットは、円形状、非円形状を問わず、用途に合わせた形状とする。 As shown in FIG. 5, a pseudo light emitting element is formed by using an LED light source as a light source means of a measuring apparatus corresponding to a light emitting element of an optical printer head and arranging a light shielding plate provided with a slit. Moreover, the slit to be used shall be a shape according to a use regardless of circular shape and non-circular shape.
前記LED光源の光は、所定の位置に配置したロッドレンズアレイを介し、前記光源と対に位置する撮像装置にて読み込まれる。また、前記光源と前記撮像装置は、ロッドレンズアレイと平行に移動しながら、所定の距離に対しN箇所で測定を行う。N個の測定箇所は、N個の発光素子を有する光プリンタヘッドの各発光素子から出射させた光が感光体に照射される位置に対応する。したがって、LED光源は、N個の発光素子を有する光プリンタヘッドの各発光素子の配設位置に対応するように移動され、光結像位置と発光素子の配設位置は、ロッドレンズアレイの長手方向に関して対応することとなる。便宜上、以下では、N個の光結像位置を発光素子Di(i=1、2、・・・、N)と呼ぶこともある。撮像装置としては例えばCCDを使用され、該撮像装置によってロッドレンズアレイを透過した光の強度分布が電気信号として出力される。本装置は、ロッドレンズアレイを固定とし、光源と撮像装置が対となって移動する仕組みと成っているが、作業性、生産性の点からロッドレンズアレイが移動する仕組みでも問題はなく、用途に合わせて選択すると良い。 The light from the LED light source is read by an imaging device located in a pair with the light source via a rod lens array disposed at a predetermined position. Further, the light source and the imaging device perform measurement at N positions with respect to a predetermined distance while moving in parallel with the rod lens array. N measurement locations correspond to positions where light emitted from each light emitting element of the optical printer head having N light emitting elements is irradiated to the photosensitive member. Therefore, the LED light source is moved so as to correspond to the arrangement position of each light emitting element of the optical printer head having N light emitting elements, and the light image formation position and the light emitting element arrangement position are the length of the rod lens array. Corresponding to the direction. For convenience, in the following, the N optical image forming positions may be referred to as light emitting elements Di (i = 1, 2,..., N). For example, a CCD is used as the imaging device, and the intensity distribution of light transmitted through the rod lens array by the imaging device is output as an electrical signal. This device has a mechanism in which the rod lens array is fixed and the light source and the imaging device move in pairs, but there is no problem with the mechanism in which the rod lens array moves in terms of workability and productivity. It is good to choose according to.
これにより得られた光の強度分布は、発光素子の出射光の一部が周囲に向かって広がることによって、図6に示す3次元の斜視図に示すごとく、中央域にピーク値を有する山状の分布となっている。 The intensity distribution of the light thus obtained is a mountain shape having a peak value in the central region as shown in the three-dimensional perspective view shown in FIG. 6 as a part of the light emitted from the light emitting element spreads toward the periphery. Distribution.
工程(2):次に、各発光素子Di(i=1、2、・・・、N)に関して、上述の3次元強度分布のうち、所定の強度閾値における断面積Si(i=1、2、・・・、N)を求める。この断面積を算出する所定の強度閾値は、感光体の露光感度と相関が認められるため、目的とする感光体の露光感度に基づいて設定する。 Step (2): Next, regarding each light emitting element Di (i = 1, 2,..., N), the cross-sectional area Si (i = 1, 2) at a predetermined intensity threshold in the above-described three-dimensional intensity distribution. , ..., N). The predetermined intensity threshold value for calculating the cross-sectional area is set on the basis of the exposure sensitivity of the target photosensitive member because a correlation with the exposure sensitivity of the photosensitive member is recognized.
あるピークを有する発光素子の感光体におけるE−V曲線、およびスポット電位分布、そして、光の3次元強度分布の関係は図7のようになる。E−V曲線(図7の第1象限)の縦軸は感光体表面の帯電電位を、横軸は感光体に露光される露光量をそれぞれ示す。光の3次元強度分布(図7の第2象限)の縦軸は発光素子の発光領域の幅を、横軸は発光素子の発する光の強度をそれぞれ示す。光の3次元強度分布の強度閾値は、E−V曲線における感光体の帯電電位が半減するのに必要な発光素子の強度を示す。そして、スポット電位分布(図7の第4象限)の縦軸は感光体の帯電電位を、横軸は発光素子の発光領域の幅をそれぞれ示す。スポット電位分布に示されるトナー閾値電位は、感光体の表面へのトナー付着が開始される感光体の表面電位であり、おおよそ感光体の帯電電位が半減した電位に相当する。 FIG. 7 shows the relationship between the EV curve, the spot potential distribution, and the three-dimensional intensity distribution of light on the photoreceptor of the light emitting element having a certain peak. The vertical axis of the EV curve (first quadrant in FIG. 7) indicates the charged potential on the surface of the photoconductor, and the horizontal axis indicates the exposure amount exposed to the photoconductor. The vertical axis of the three-dimensional light intensity distribution (second quadrant in FIG. 7) indicates the width of the light emitting region of the light emitting element, and the horizontal axis indicates the intensity of light emitted by the light emitting element. The intensity threshold value of the three-dimensional intensity distribution of light indicates the intensity of the light emitting element necessary for the charging potential of the photoconductor on the EV curve to be halved. The vertical axis of the spot potential distribution (fourth quadrant in FIG. 7) indicates the charging potential of the photoconductor, and the horizontal axis indicates the width of the light emitting region of the light emitting element. The toner threshold potential shown in the spot potential distribution is the surface potential of the photoconductor at which toner adhesion to the surface of the photoconductor starts, and roughly corresponds to a potential obtained by halving the charged potential of the photoconductor.
例えば、感光体の表面電位が1/2まで低下するのに必要な感光体の半減露光感度が、2〜10cm2/μJである場合には、強度閾値として、各発光素子に対するピーク値の2〜5%の範囲、またはピーク値の平均値の2〜5%に相当する強度の範囲を選択することが望ましい。 For example, when the half-exposure sensitivity of the photoconductor required to reduce the surface potential of the photoconductor to ½ is 2 to 10 cm 2 / μJ, the intensity threshold value is 2 of the peak value for each light emitting element. It is desirable to select a range of intensity corresponding to -5%, or 2-5% of the average of the peak values.
強度閾値についてもう少し説明を加える。発光素子の光の3次元強度分布の内、強さ方向はデジタル値で表すこともでき、例えばデジタル出力が8ビットの場合、強度は20〜28、すなわち0〜255の範囲で表すことができる。同様に、10ビットの場合は、20〜210、すなわち0〜1023の範囲で表すことができる。 A little more explanation about the intensity threshold is added. Among the three-dimensional intensity distribution of the light emitting element, the intensity direction can also be represented by a digital value, for example if the digital output is 8 bits, the strength is expressed by a range of 2 0-2 8, i.e. 0-255 Can do. Similarly, in the case of 10 bits, it can be expressed in the range of 2 0 to 2 10 , that is, 0 to 1023.
デジタル出力8ビットの例では、各発光素子に対するピーク値の平均値で200であるとすると、ピーク値の平均値の2〜5%に相当する強度は4〜10ということになる。 In the example of 8-bit digital output, if the average value of peak values for each light emitting element is 200, the intensity corresponding to 2 to 5% of the average value of peak values is 4 to 10.
工程(3):次に、数1に示すように、k番目の発光素子Dk(1≦k≦N)を中心とする前後h1個の発光素子を含めたグループの強度分布の平均断面積、すなわち移動平均を計算し、これを理想断面積P(k)とする。
この移動平均の処理は、ローパスフィルタの役割を有し、これによって各発光素子の理想断面積P(k)から短い周期のばらつきを除去することができる。このh1の値を適切に選択してやることにより、理想断面積P(k)は、緩やかなうねりを有する曲線になる。 This moving average process has a role of a low-pass filter, which can remove short-period variations from the ideal cross-sectional area P (k) of each light-emitting element. By appropriately selecting the value of h1, the ideal cross-sectional area P (k) becomes a curve having a gentle undulation.
この曲線は、図8に示すように測定された各発光素子の断面積から、人間の眼に敏感な短い周期のばらつきが除去され、長周期のばらつきのみを有していることになり、この曲線に基づきロッドレンズアレイのオビムラ要素を判定してやることで、出力される画像のムラ感が人間の視覚では認識されない良好なレベルであるということになる。 This curve is obtained by removing short-period variations sensitive to the human eye from the cross-sectional area of each light-emitting element measured as shown in FIG. 8 and having only long-period variations. By determining the Obimura element of the rod lens array based on the curve, the sense of unevenness in the output image is at a good level that cannot be recognized by human vision.
なお、図8の横軸は、光の3次元強度分布を測定した各発光素子の配列を示し、縦軸は断面積値(任意単位)であり、また曲線Aは各発光素子の断面積Siであり、曲線Bは、曲線Aを移動平均した結果(理想断面積P(k))である。 The horizontal axis of FIG. 8 shows the arrangement of the light emitting elements measured for the three-dimensional intensity distribution of light, the vertical axis is the cross-sectional area value (arbitrary unit), and the curve A is the cross-sectional area Si of each light emitting element. Curve B is the result of moving average curve A (ideal cross-sectional area P (k)).
かかる移動平均によれば、h1の値を変えることによって、移動平均を行う区間の長さを変更し、除去されるばらつきの周期を選択することができる。この値を大きくすると、広い周期のばらつきを除去することができるが、大きくしすぎると、理想断面積P(k)は平坦な直線となるため、オビムラ要素の抽出精度が低下してしまう。 According to this moving average, by changing the value of h1, it is possible to change the length of the section in which the moving average is performed and to select the period of variation to be removed. If this value is increased, variations in a wide period can be removed. However, if the value is increased too much, the ideal cross-sectional area P (k) becomes a flat straight line, so that the accuracy of extracting the Obimura element decreases.
また、この値h1を小さくすると、除去できるばらつきの範囲は小さくなるが、小さくしすぎると、人間の視覚に認識される短周期のばらつき成分を有するため、ローパスフィルタとしての効果がなくなってしまう。 If the value h1 is reduced, the range of variation that can be removed is reduced. However, if the value h1 is too small, there is a short-cycle variation component that is recognized by human vision, and the effect as a low-pass filter is lost.
本発明者は、移動平均計算をおこなう区間長と、h1値と、オビムラとの関係を実験したところ、表1〜表3に示すような結果が得られた。なお、表1はロッドレンズアレイを構成する各ロッドレンズの径が0.9mm、発光素子の配列密度が600dpiの場合、表2はロッドレンズの径が0.6mm、発光素子の配列密度が600dpiの場合、表3はロッドレンズの径が0.6mm、発光素子の配列密度が1200dpiの場合の結果をそれぞれ示すものである。
同表において、◎、○、△、×、××の5通りに区分しており、◎印は人間の目ではオビムラがあるかどうか判別できない程度の良好なレベルである。○印は光の当て方によってわずかにオビムラがあるのが認識できるレベルであり、△印は光の当て方によらず、わずかにオビムラがあるのが認識できるレベルであり、×印、××印となるにつれて、オビムラが顕著に悪くなるという状態を示している。 In the same table, it is divided into five types, 、, ○, Δ, ×, XX, and 印 is a satisfactory level that cannot be discriminated by human eyes as to whether or not there is obscuration. ○ mark is a level that can be recognized that there is a slight ambimura depending on how the light is applied, △ mark is a level that can be recognized that there is a slight ambimura regardless of how the light is applied, X mark, XX As the mark becomes, the state that the obi-mura becomes remarkably worse is shown.
表1〜表3によれば、表1の場合、移動平均計算をおこなう区間の長さが1.5〜30mm、表2および表3の場合、1.5〜15.7mmの範囲にそれぞれ収まるように選択するとよい。具体的なh1の値については、表1の場合、h1の下限は、2h1+1=1.5mm/0.0423mm(0.0423mmは隣接する発光素子間の間隔を示す。)=35であり、これにより、h1=17となる。また、h1の上限は、2h1+1=30mm/0.0423mm=709であり、これにより、h1=354となる。表2の場合、h1の下限は表1と同様である。一方、h1の上限は、2h1+1=15.7mm/0.0423mm=371であり、これによりh1=185となる。表3の場合は、表1および表2の場合と比べて発光素子の配列密度が2倍となっているため、発光素子間の間隔は1/2である。それ故、h1の範囲は、表2の場合の約2倍であり、h1の範囲は、35〜371である。 According to Table 1 to Table 3, in the case of Table 1, the length of the section where the moving average calculation is performed falls within the range of 1.5 to 30 mm, and in the case of Table 2 and Table 3, the length falls within the range of 1.5 to 15.7 mm. It is good to choose as follows. Regarding the specific value of h1, in Table 1, the lower limit of h1 is 2h1 + 1 = 1.5 mm / 0.0423 mm (0.0423 mm indicates the interval between adjacent light emitting elements) = 35. Thus, h1 = 17. Further, the upper limit of h1 is 2h1 + 1 = 30 mm / 0.0423 mm = 709, and thus h1 = 354. In the case of Table 2, the lower limit of h1 is the same as that of Table 1. On the other hand, the upper limit of h1 is 2h1 + 1 = 15.7 mm / 0.0423 mm = 371, which results in h1 = 185. In the case of Table 3, since the arrangement density of the light emitting elements is doubled as compared with the cases of Table 1 and Table 2, the interval between the light emitting elements is ½. Therefore, the range of h1 is about twice that of Table 2, and the range of h1 is 35 to 371.
なお、当該発光素子Dkの前後にh1個の発光素子が存在しない場合(例えば、光プリンタヘッドの端部付近の発光素子の場合)には、P(k)を算出せず、オビムラ判定の対象外とする。 When h1 light emitting elements do not exist before and after the light emitting element Dk (for example, in the case of a light emitting element near the end of the optical printer head), P (k) is not calculated and the object of the obi unevenness determination It is outside.
工程(4):発光素子Di(i=1、2、・・・・・、N)をM個の区間に区分し、各区間の強度分布の平均断面積をSiとすると、数2に示すように、h2個の発光素子からなる各断面積の平均値、すなわち区間平均を計算し、それを区間断面積Q(l)(1≦l≦M)とする。なお、Q(l)は、l番目の区間に属する各光照射位置については、全て同じ値となる。
この区間平均化処理は、図9に示すがごとく、高周波ノイズフィルタの役割を果たす。これによって、各発光素子の断面積Siから高周波ノイズ成分を除去することができる。 This interval averaging process serves as a high frequency noise filter as shown in FIG. Thereby, a high frequency noise component can be removed from the cross-sectional area Si of each light emitting element.
ここでいう高周波ノイズ成分とは、印画に寄与しないレベルの強度面積Siの高周波ばらつきや、CCDカメラの暗電流等に起因するばらつきを示す。 Here, the high-frequency noise component indicates a high-frequency variation of the intensity area Si at a level that does not contribute to printing, a variation caused by a dark current of the CCD camera, or the like.
かかる区間平均化処理によれば、h2の値を変えることによって、平均化する区間の長さを変更し、除去されるばらつきの周期を選択することができる。この値を大きくすると、広い周期のばらつきを除去することができるが、大きくしすぎると、区間断面積Q(l)は、基準値に近くなるため、オビムラ要素の抽出精度が低下してしまう。 According to the section averaging process, by changing the value of h2, the length of the section to be averaged can be changed and the period of variation to be removed can be selected. If this value is increased, variations in a wide period can be removed. However, if the value is increased too much, the section cross-sectional area Q (l) becomes close to the reference value, so that the accuracy of extracting the Obimura element decreases.
また、このh2を小さくすると、除去できるばらつきの周期は小さくなるが、小さくしすぎると区間平均化処理そのものの効果、つまり高周波ノイズ成分の除去効果がなくなってしまう。 If h2 is reduced, the period of variation that can be removed is reduced, but if it is too small, the effect of the section averaging process itself, that is, the effect of removing high-frequency noise components is lost.
本発明者は、区間平均化計算をおこなう区間長と、h2値と、オビムラとの関係を実験したところ、表4〜表6に示す結果が得られた。なお、表4はロッドレンズアレイを構成する各ロッドレンズの径が0.9mm、発光素子の配列密度が600dpiの場合、表5はロッドレンズの径が0.6mm、発光素子の配列密度が600dpiの場合、表6はロッドレンズの径が0.6mm、発光素子の配列密度が1200dpiの場合の結果をそれぞれ示すものである。
同表において、◎、○、△、×、××の5通りに区分しており、◎印は人間の目ではオビムラがあるかどうか判別できない程度の良好なレベルである。○印は光の当て方によってわずかにオビムラがあるのが認識できるレベルであり、△印は光の当て方によらず、わずかにオビムラがあるのが認識できるレベルであり、×印、××印となるにつれて、オラが顕著に悪くなるという状態を示している。 In the same table, it is divided into five types, 、, ○, Δ, ×, XX, and 印 is a satisfactory level that cannot be discriminated by human eyes as to whether or not there is obscuration. ○ mark is a level that can be recognized that there is a slight ambimura depending on how the light is applied, △ mark is a level that can be recognized that there is a slight ambimura regardless of how the light is applied, X mark, XX As the mark becomes, it shows a state where the ora becomes significantly worse.
表4〜表6によれば、表4の場合は、平均化計算をおこなう区間の長さが0.51〜2.37mm、表5の場合は、平均化計算をおこなう区間の長さが0.51〜2.3mm、表6の場合は、平均化計算をおこなう区間の長さが0.51〜1.89mmの範囲にそれぞれ収まるように選択するとよい。具体的なh2の値については、表4の場合、h2の下限は、h2=0.51mm/0.0423mm=12となる。また、h2の上限は、h2=2.37mm/0.0423mm=56となる。表5の場合、h2の下限はh2=12、上限は2.3mm/0.0423mm=54となる。表6の場合、表4および表5の場合と比べて、発光素子の配列密度が2倍、発光素子間の間隔が1/2となる関係上、h2の下限はh2=0.51/0.02115=24、h2の上限はh2=1.89/0.02115=89となる。 According to Tables 4 to 6, in the case of Table 4, the length of the section for performing the averaging calculation is 0.51 to 2.37 mm, and in the case of Table 5, the length of the section for performing the averaging calculation is 0. In the case of .51 to 2.3 mm and Table 6, selection may be made so that the length of the section for performing the averaging calculation falls within the range of 0.51 to 1.89 mm. Regarding the specific value of h2, in Table 4, the lower limit of h2 is h2 = 0.51 mm / 0.0423 mm = 12. The upper limit of h2 is h2 = 2.37 mm / 0.0423 mm = 56. In the case of Table 5, the lower limit of h2 is h2 = 12, and the upper limit is 2.3 mm / 0.0423 mm = 54. In the case of Table 6, the lower limit of h2 is h2 = 0.51 / 0 because the arrangement density of the light emitting elements is doubled and the interval between the light emitting elements is ½ compared to the cases of Table 4 and Table 5. .02115 = 24, and the upper limit of h2 is h2 = 1.89 / 0.02115 = 89.
工程(5):最後に、該ロッドレンズアレイのオビムラ指標となるYを算出し、同指標に基づいてロッドレンズアレイの良品を判定する。以上の工程を経ることにより、ロッドレンズアレイが完成する。オビムラ指標の算出方法は次のようになる。 Step (5): Finally, Y, which is an Obimura index of the rod lens array, is calculated, and a non-defective rod lens array is determined based on the index. The rod lens array is completed through the above steps. The calculation method of the Obimura index is as follows.
図10に示すがごとく、上記工程(4)で得た区間断面積Q(l)と上記工程(3)で得た理想断面積P(k)の差であるQ(l)−P(k)を理想断面積P(k)で除算した値Rk(k=1、2、・・・・・、N)の最大値、あるいは最小値をロッドレンズアレイのオビムラ要素Yとする。これにより、該ロッドレンズアレイに起因するオビムラがどのレベルであるか判別可能となる。なお、Q(l)は、理想断面積P(k)を有するk番目の光結像位置が属する区間の区間断面積とする。 As shown in FIG. 10, Q (l) −P (k), which is the difference between the section cross-sectional area Q (l) obtained in the step (4) and the ideal cross-sectional area P (k) obtained in the step (3). ) Divided by the ideal cross-sectional area P (k), the maximum value or the minimum value Rk (k = 1, 2,..., N) is defined as the Obimura element Y of the rod lens array. As a result, it is possible to determine the level of obi unevenness caused by the rod lens array. Note that Q (l) is the section sectional area of the section to which the kth optical imaging position having the ideal sectional area P (k) belongs.
これは、本発明者は、オビムラがロッドレンズアレイ内における局所的(部分的)な配列異常の存在により発生すると考えているためであり、そのため区間断面積Q(l)と理想断面積P(k)の差が大きいほどオビムラが顕著となることを指している。 This is because the inventor believes that Obimura occurs due to the presence of a local (partial) arrangement abnormality in the rod lens array, and therefore, the section sectional area Q (l) and the ideal sectional area P ( The larger the difference in k) is, the more noticeable Obimura becomes.
本発明者が、レンズ検査でのオビムラ要素Yと印画上のオビムラの関係を実験したところ、図11に示すような結果が得られた。 When the inventor conducted an experiment on the relationship between the Obimura element Y in the lens inspection and the Obimura on the print, a result as shown in FIG. 11 was obtained.
図11の横軸は、プリンタより出力した印画をスキャナーで取り込み、オビムラの濃淡差を数値化した値を示している。値が大きいほどオビムラの濃淡差が大きいことを意味する。図11の縦軸は、光の3次元強度分布における断面積に基づいたレンズ検査を実施した結果を示しており、レンズ検査の値については、オビムラ要素Yを絶対値としている。同図の数値は、その値が小さいほど画質に優れることを指しており、大きくなるにつれてオビムラが強くなる。 The horizontal axis in FIG. 11 represents a value obtained by taking the print output from the printer with a scanner and digitizing the difference in shading of the obi unevenness. The larger the value, the greater the difference in shade of Obimura. The vertical axis in FIG. 11 shows the result of the lens inspection based on the cross-sectional area in the three-dimensional intensity distribution of light, and the Obimura element Y is an absolute value for the value of the lens inspection. The numerical values in the figure indicate that the smaller the value is, the better the image quality is, and the larger the value is, the stronger the Obimura becomes.
本発明者は、オビムラのない優れた画質を提供可能なロッドレンズアレイとしては、600dpiの印字密度を有し、ロッドレンズアレイの個々のレンズ径が0.8mm〜1.0mmである光プリントヘッドについては、オビムラ要素Yが±0.080以下、好ましくは、±0.065以下であると実験により導き出している。ただし、これらの値は使用する測定機、および画像形成装置によって、最適な値を選択すると良い。 The present inventor has proposed an optical print head having a printing density of 600 dpi and an individual lens diameter of the rod lens array of 0.8 mm to 1.0 mm as a rod lens array capable of providing an excellent image quality without obscuration. As for Obimura element Y, it has been experimentally derived that ± 0.080 or less, preferably ± 0.065 or less. However, it is preferable to select optimum values for these values depending on the measuring machine and the image forming apparatus to be used.
なお、本発明は上述の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨に逸脱しない範囲において種々の変更、改良等は何ら差し支えない。 In addition, this invention is not limited to the above-mentioned form, A various change, improvement, etc. do not interfere in the range which does not deviate from the summary of this invention.
(1)たとえば、上術の実施形態において、光源にはLEDを用いるようにしたが、これに代えてランプ等による光源手段を用いるようにしてもよい。 (1) For example, in the above-described embodiment, an LED is used as a light source. However, instead of this, a light source means such as a lamp may be used.
(2)上述の実施形態において、LED光源とスリットを用いた光源手段としたが、これに代えて図12に示すように点光源等による光源手段を用いるようにしてもよい。 (2) In the above-described embodiment, the light source means using the LED light source and the slit is used. Instead, a light source means such as a point light source may be used as shown in FIG.
(3)また、上述の実施形態における光源の点灯方法として、1素子ずつの点灯としたが、これに代えて図13に示すように、複数個の光源を同時点灯させて各素子の3次元強度分布を測定するようにしてもよい。 (3) Further, the lighting method of the light source in the above embodiment is lighting one element at a time, but instead of this, as shown in FIG. The intensity distribution may be measured.
(4)さらに、上述の実施形態における光源の点灯方法として、全素子分の3次元強度分布を測定したが、これに代えて図14に示すように、1素子おき、または2素子おきに点灯させて3次元強度分布を測定するようにしてもよい。 (4) Further, as the lighting method of the light source in the above-described embodiment, the three-dimensional intensity distribution for all the elements was measured. Instead, as shown in FIG. 14, lighting is performed every other element or every two elements. Then, the three-dimensional intensity distribution may be measured.
(5)上述の実施形態における光の3次元強度分布の測定には、CCDカメラを用いるようにしたが、これに代えてフォトダイオードなど他の光量検出手段を用いるようにしてもよい。 (5) Although the CCD camera is used for the measurement of the three-dimensional light intensity distribution in the above-described embodiment, other light quantity detection means such as a photodiode may be used instead.
(6)また、上述の実施形態において、オビムラの抽出には光の3次元強度分布の断面積を用いるようにしたが、径(縦あるいは横)などを用いるようにしてもよい。 (6) In the above-described embodiment, the cross-sectional area of the three-dimensional intensity distribution of light is used for extracting Obimura, but the diameter (vertical or horizontal) may be used.
L・・・光プリントヘッド
P・・・感光体
1・・・回路基板
2・・・発光素子アレイチップ
3・・・発光素子
4・・・ドライバーIC
5・・・レンズアレイ
L ... Optical print head P ...
5 ... Lens array
Claims (5)
(1)前記ロッドレンズアレイを介して対に位置する光源手段と撮像装置とを有するレンズ測定装置を用いて、前記ロッドレンズアレイを透過させた前記光源手段からの光の3次元強度分布を異なるN個(Nは自然数)の光結像位置にて順次測定する。
(2)各前記光結像位置において、所定の強度閾値で前記3次元強度分布の断面積を求める。
(3)各前記光結像位置と、当該光結像位置を中心に1.5〜15.7mmの区間に含まれる光結像位置とからなるグループに関して、前記3次元強度分布の断面積の移動平均値を算出し、これを理想断面積P(k)(1≦k≦N)(kは自然数)とする。
(4)N個の前記光結像位置を、区間長が0.51〜1.89mmの範囲となるようにM個(Mは自然数)の区間に区分し、各区間に関して前記3次元強度分布の平均断面積を算出し、これを区間断面積Q(l)(2≦l≦M)(lは自然数)とする。ただし、M個の区間の区間長は、(3)の移動平均値を算出するための区間長よりも短くする。
(5)各前記光結像位置に関して、R(k)=[Q(l)−P(k)]/P(k)を算出し、該R(k)の値が所定の範囲内であるロッドレンズアレイを良品とする。ただし、Q(l)は、理想断面積P(k)を有するk番目の光結像位置が属する区間の区間断面積とする。 In a method of manufacturing a rod lens array in which light emitted from light source means having a light emitting element is imaged on a recording medium, the rod lens is manufactured through the following steps (1) to (5) in sequence. Array manufacturing method.
(1) Using a lens measuring device having a light source means and an imaging device positioned in pairs via the rod lens array, the three-dimensional intensity distribution of light from the light source means transmitted through the rod lens array is different. Measurement is sequentially performed at N (N is a natural number) optical imaging positions.
(2) The cross-sectional area of the three-dimensional intensity distribution is obtained with a predetermined intensity threshold at each of the light imaging positions.
(3) A cross-sectional area of the three-dimensional intensity distribution with respect to a group consisting of each of the optical imaging positions and an optical imaging position included in a section of 1.5 to 15.7 mm centering on the optical imaging position. A moving average value is calculated, and this is set as an ideal cross-sectional area P (k) (1 ≦ k ≦ N) (k is a natural number).
(4) The N optical imaging positions are divided into M sections (M is a natural number) such that the section length is in the range of 0.51 to 1.89 mm, and the three-dimensional intensity distribution is related to each section. The average cross-sectional area is calculated, and this is defined as the section cross-sectional area Q (l) (2 ≦ l ≦ M) (l is a natural number). However, the section length of the M sections is shorter than the section length for calculating the moving average value in (3).
(5) R (k) = [Q (l) −P (k)] / P (k) is calculated for each of the light imaging positions, and the value of R (k) is within a predetermined range. Make the rod lens array non-defective. However, Q (l) is a section sectional area of a section to which the kth optical imaging position having the ideal sectional area P (k) belongs.
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