JPH04176669A - 光書込みヘッドの検査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明はアレー状に配設された微小発光素子の発光を例
えば感光面に結像させる屈折率分布型棒状レンズアレー
（以下５ＬＡ（セルフォックレンズアレー・日本板ガラ
ス■製）で示す）を備えた光書込みヘッドに係り、特に
光書込みへ・ンドの検査装置に関する。

〔従来の技術〕

アレー状に配設された微小発光素子と該微小発光素子の
発光を感光体に結像させるＳＬＡとを備えた光書込みヘ
ッドとして、例えばＬＥＤへ・ンドが知られている。こ
のＬＥＤヘッドは内部に微小発光素子としてＬＥＤ素子
が設けられ、このＬＥＤ素子の発光をＳＬＡを介して感
光体へ照射し、感光体に光書込みを行うものである。

しかし、上述のような光書込みヘッドを使用し電子写真
プロセスを用いたＬＥＤプリンタにより印字処理を行う
と、印字される画像に不用な黒線／白線、黒帯／白帯等
が発生する場合がある。これは上述のＳＬＡ内に配設さ
れる棒状レンズの配設ピッチの不良や、ピントずれ、微
小発光素子の光量バランスのずれ等によるものであり、
特に１ドツトレベルの網点やグラフィック等を印字した
時に生じ易い。

第１４図は上述の黒線／白線、黒帯／白帯等の不良の発
生状態を示す図であり、用紙の送り方向に対して所定の
文字印字、白地、黒ベタ印字を行った後発生した各種の
印字不良を示している。例えば、１は１ドツトレベルの
黒線が発生した状態を示し、２は０．５〜１０膿程度の
幅の黒帯が発生した状態を示し、３は１０〜数１０ｍ程
度の幅の黒帯が発生した状態を示す。尚、同図には黒線
、黒帯のみ不良として示したが、同様に黒印字部に不用
な白線、白帯が発生する場合もある。

このような不良印字は上述のように光書込みヘッド内の
ＳＬＡの棒状レンズのピントずれ等により発生すること
が分かっているが、従来上述の印字不良を発見する方法
として製造された光書込みヘッドを印字装置に搭載した
状態で検査印字を行い、印字状態の結果を見て光書込み
ヘッドの良／否を判断するものであった。

〔従来技術の問題点〕

上述の光書込みヘッドの検査では、作業者が印字状態を
目視する所謂官能検査である為個人差が生じ易く、客観
的な検査を行いにくい。また、検査データも作業者の良
／否の判断データが収集できる程度であり、その入力処
理等も作業者の作業負担となる。また印字装置に搭載し
た状態での不良品抽出となるのでその後の交換作業が必
要となり、極めて生産効率を落とすものであった。

〔発明の目的〕

本発明は上記従来の問題点に鑑み、光書込みヘッドの検
査を容易且つ客観的に行い、検査データの収集、管理も
容易に行うことができる光書込みヘッドの検査装置を提
供することを目的とする。

〔発明の要点〕

本発明は上記目的を達成する為に、微小発光素子をアレ
ー状に配列した光ドツト発生手段と、前記微小発光素子
の像を結像面に結像させる屈折率分布型棒状レンズアレ
ーを備えた光書込みヘッドの検査装置において、前記屈
折率分布型棒状レンズアレーの結像面をわずかにはずれ
た位置に配設されたイメージセンサと、前記微小発光素
子の１番目と３番目、２番目と４番目の如くｎ番目とｎ
＋２番目とを順次所定の組まで各々同時に点灯させる点
灯制御手段とを有し、ｎ番目とｎ＋１番目のイメージセ
ンサの光出力を演夏することにより前記微小発光素子の
アレー方向の間隔及びアレー方向と直角方向の間隔を測
定することを特徴とする。

〔実　施　例〕

以下、本発明の一実施例について図面を参照しながら詳
述する。

第１図は一実施例の光書込みヘッドの検査装置の構成図
である。同図において、検査装置４はパーソナルコンピ
ュータ５、ヘッド制御回路６、ＣＣＤセンサ移動機構７
、フォーカシング制御回路８、リニアモータ制御回路９
、画像処理回路１０、基準板１２で構成されている。被
検査物である光書込みヘッド１１は基準板Ｉ２上に載置
される。

ＣＣＤセンサ移動機構７はＣＣＤセンサ部Ｉ３と、ＣＣ
Ｄセンサ部１３をＸ／Ｘ　’方向へ移動するりニアモー
タ１４と、ＣＣＤセンサ部１３を同図に示すＺ／Ｚ’方
向（上下方向・ピント調整方向）へ移動するフォーカシ
ング用モータ１５．１５で構成されている。

上記構成の検査装置４により検査される光書込みヘッド
１１は、ＬＥＤ素子２ｌ−ｎ（但しＬＥＤ素子２１−ｎ
は配設されたＬＥＤ素子２１−１゜２１−２．２１−３
・・・を代表して示すものである）が下面に配設された
基板２１、及びこの基板２１に配設され不図示のパワー
ＩＣの放熱を行う放熱板２１’、ＬＥＤ素子の発光を感
光体のドラム面Ｆへ結像する５ＬＡ２２、上記基準板１
２の上面（ドラム面Ｆ）とＬＥＤ素子２１−ｎとの距離
を一定に保持するレバー１７及びコロ１８で構成されて
いる。そして、ＬＥＤ素子２１−ｎの発光は５ＬＡ２２
、観察用レンズ１９を介してＣＣＤセンサ２０に照射さ
れる。

上記ＬＥＤ素子２１−ｎの発光制御は、バーソナルコン
ピュータ５の制御に基づきヘッド制御回路６により行わ
れる。また、ＬＥＤ素子２１−ｎの発光が照射されるＣ
ＣＤセンサ２０は上記観察用レンズ１９と共にＣＣＤセ
ンサ部１３を構成し、このＣＣＤセンサ部１３の上述の
りニアモータ１４によるＸ／Ｘ　’方向の移動はりニア
モータ制御回路９の制御により行われ、上述のフォーカ
シング用モータ１５，１５によるＺ／Ｚ’方向の移動・
はフォーカシング制御回路８の制御により行われる。

尚、上述の観察用レンズ１９は２０倍程度の拡大率を有
するレンズで構成されている。したがって、例えば２４
０ＤＰＩの印字密度であればＬＥＤ素子の１ドツト幅は
０．１０５ｍｍであるからＬＥＤ素子の発光は２．１ｍ
ｍ程度に拡大され、例えばＣＣＤセンサ２０の１素子当
たりの径を１０μｍ程度とすればＬ　Ｅ　Ｄ素子の１ド
ツトはＣＣＤセンサ２０の２１０Ｘ２１０ドツトに拡大
され充分な解像度で光量検出できる構成である。

以上の構成の光書込みヘッドの検査装置４において以下
検査動作を説明するが、その前に本実施例で行う検査の
基本原理を説明する。

先ず、第２図は製造後の光書込みヘッド１１をランダム
に抽出し、ＬＥＤプリンタ等の印字装置に実装した場合
にＬＥＤ素子２１−ｎの発光をドラム面Ｆに結像した例
である。尚、ＬＥＤ素子２１−ｎと５ＬＡ２２までの距
ＭＩＩが４ＩＩ［Ｉｌに設定され、５ＬＡ２２内の棒状
レンズの長さ２が８ＩＩＩ１１に設定され、５ＬＡ２２
と感光体のドラム面Ｆまでの距１１２が４Ｉｌｆｆｉに
設定されている（所謂トータルコンジャンクション（Ｔ
Ｃ）は１６ｍｎに設定されている）。そして、ＬＥＤ素
子２１−ｎの発光は同図に示すように５ＬＡ２２により
ドラム面Ｆに結像されるが、実際には従来例で説明した
ように５ＬＡ２２内の棒状レンズのピントずれ、配列不
良等の原因、及び同図にも示すように５ＬＡ２２の“そ
り”等の原因により現実の光の結像は、例えば同図に実
線Ｅで示す位置になる。例えば、同図に示すａではドラ
ム面ＦにＬＥＤ素子２１−ｎの発光が正確に結像するが
、ｂでは結像位置が一側へずれており、Ｃでは結像位置
が＋側へずれていることを示す（但し、同図に示す如く
一例とは上述の距離１２が短くなる方向であり、＋側と
は距離Ｉ２が長くなる方向である）。

上述の状態で、例えばａの位置にＣＣＤセンサを配置し
、ＬＥＤ素子２１−ｎの発光を受光した場合の所謂光プ
ロファイルが第３図である。但し、同図の横軸は主走査
方向（ＬＥＤ素子２１−ｎの配列方向）の距離を示し、
縦軸は副走査方向（上記主走査方向と直行する方向）の
距離を示す。また、同図は基板２１に配設されたＬＥＤ
素子２１−ｎの直下にＣＣＤセンサを配置し、ＬＥＤ素
子２１−ｎを挟む両側のＬＥＤ素子２ｌ−ｎ−１と２１
−ｎ＋１を発光した場合の光プロファイルである。

ここで、同図から分かるようにＬＥＤ素子２ｌ−ｎ−１
，２１−１＋１より形成させる２個の光量ピーク２１−
ｎ−１’　、２１−ｎ＋１’間に受光光量が無い、又は
少ない谷部が形成されている。

また同様の条件で、ｂの位置でのＣＣＤセンサによる測
定から得られる光プロファイルが第４図であり、Ｃの位
置での光プロファイルが第５図である。

さらに、ＣＣＤセンサの位置を同図の上方向に可変し、
ａの位置に対して一Δｄ（例えば−〇、１５■）ずらし
た時の光プロファイルを測定した図が第６図である。ま
た、ＣＣＤセンサの位置を同図の下方向に可変し、ａの
位置に対して＋Δｄ（例えば＋０．１５ｍ１）ずらした
時の光プロファイルが第７図である。したがって、第３
図、第６図、第７図は各々位置ａ、位置ａから−Δｄ、
十Δｄ移動した時の光プロファイルであり、谷部の深さ
ｈは位置ａに対して一Δｄ、＋Δｄ移動した位置では浅
くなっている。ここで、谷部の深さｈはその数値が大き
くなることを谷が浅くなると定義し、ｈの数値が小さく
なることを谷が深くなると定義する。すなわち、谷部の
深さｈが浅くなるということは結像の焦点が一側、又は
＋側にずれたことを示し、深さｈが深いということは結
像の焦点が一致していることを示す。そして、例えば上
述のａの位置においてΔｄを−０，１５−〜＋０．１５
閣まで変化させた場合の谷部の深さｈの変化を示す曲線
が第８図の特性Ｉである。尚、同図においては谷部の深
さｈをピーク光量に対する谷部の光量％で示している。

上述の谷部の深さｈの変化は他の位置す及びＣにおいて
も同様であり、位置すにおいて距離１２を一〇、１５−
〜十〇、１５閣ま−で変化させた場合には谷部の深さｈ
は同図の特性■となり、位置Ｃにおいて距離１２を同様
に変化させた場合には谷部の深さｈは同図の特性■とな
る。

以上からこの谷部の深さｈをある位置−Ａｄ、＋Δｄに
ついて測定することにより対応するＬＥＤ素子２１−ｎ
からの発光が所定のピント範囲で正しく結像されている
か判断できる。すなわち、ＣＣＤセンサにより５ＬＡ２
２を介して結像される光量を検出し、この光量の光プロ
ファイルの作る谷部の深さｈを測定することにより５Ｌ
Ａ２２の不良を含むＬＥＤヘッドの不良を判断できる。

尚、第９図に示す特性■゛〜■′は上述の如く１ドツト
おきに発光するのではなく、隣り合う２ドツトを発光さ
せた時の谷部の深さｈを示すものであり、この場合谷部
の深さｈは浅すぎて５ＬＡ２２（光書込みヘッド１１）
の良／否の判断の基準にすることがでないことが分かる
。

次に、感光体は通常ＬＥＤ素子２１−ｎの発光光量のピ
ーク値の１３　（１／ｅ”　、ｅ　：自然対数の底）％
の光量まで記録可能であると考えられる為、この主走査
方向の範囲をω工とした場合、範囲ω８を有効記録範囲
と定義できる。そして、この有効記録範囲ω８も上述の
光プロファイルから判断でき、例えば第３図の位置ａの
時は同図に示すように主走査方向の有効記録範囲は約１
１５μ。

であり、第６図に示すように位置ａに対して−Δｄの時
は約１５０μ、であり、第７図に示すように位置ａに対
して＋Δｄの時には約１４８μカである。第１０図に示
す特性■は上述の範囲ω８及び後述する副走査方向の有
効記録範囲ω、の変化を距離１２を変化させて測定した
ものである。また、他の位置す、ｃについても同様に同
図の特性■、■が対応する。上述の特性Ｉ〜■は所謂ピ
ントが合った位置（同図の位置１″、Ｈ″、■＃）では
その有効記録範囲ω８が最小となり、ピント位置がずれ
るに従って有効記録範囲ω８が１５０μ、程度まで（但
しＡｄが−０，１５ｍ〜＋０．１５閤までの時）広がる
。しかしピントの合った位置（上述の位置ｌ＃、■“、
■＃）に対して＋Δｄ、−Δｄ変化した時の各々特性■
〜■の有効記録範囲ω８の変化は同じ（左右対象）であ
る。したがって、距１１１１２の標準値（１２＝４■）
に対して許容可能な所定の距離、例えば−Δｄｌ、＋Δ
ｄ１の位置にＣＣＤセンサを移動することによりＬＥＤ
素子２１−ｎの発光を測定すれば、真位置（−Δｄｌ、
＋Δｄｌ）において良品であれば、その距離間−Δｄ＋
〜＋Δｄ、全てについて検査したと同じであると判断で
きる。

また、同図に無印で示す範囲ω、は前述の副走査方向に
対する感光体への有効記録範囲を示す。

そして、第１１図は１ドツトピッチ面積に対する上述の
有効記録範囲ω８とω、の積、すなわち１ドツトピッチ
面積に対する実際の記録面積（Ｄ。

ｐ）ｚの比に＾を示す。

次に、上述の基本原理に基づいて本実施例の光書込みヘ
ッドの検査装置４の検査処理動作を第１２図のフローチ
ャートを用いて説明する。尚、光書込みヘッドＩＩは第
１図に示すように予め検査装Ｗ４に装着されているもの
とする。

先ス、この状態でパーソナルコンピュータ５の制御によ
り、フォーカシング制御回路８を介してフォーカシング
用モータ１５を駆動し、ＣＣＤセンサ部１３のＺ／Ｚ’
方向の位置を上述の基準板１２の上面の位置（ドラム面
Ｆに対応する位置）に対して−Δｄ１の位置に設定する
（ステップ（以下ＳＴで示す）１）。例えば印字密度２
４０ＤＰＩの場合、こ（７）−Ａｄ、は０．１〜０．１
５ｍｍ程度が適当である。

次に、光書込みヘッド１１の検査範囲を設定する（Ｓｒ
１）。すなわち、被検査物である光書込みヘッド１１に
配設される主走査方向のＬＥＤ素子２１−ｎの配設幅に
対応した検査範囲を設定する。すなわち、配設されたＬ
ＥＤ素子２１−ｎの配設数ｎに対して−２のループ数を
設定する。但し、この検査範囲の設定ではＬＥＤ素子の
端部に位置する所謂ブランク露光用の素子は含めない。

次に、ヘッド制御回路６の制御に従って光書込みヘッド
１１内のＬＥＤ素子の発光を行う（Ｓｒ１）。この時、
先ず最初の処理フロー（Ｓｒ１の最初の処理）では第１
図に示すＬＥＤ素子２１−１と３番目の微小発光素子２
１−３を発光させる。

また、この時ＣＣＤセンサ部１３を２番目（ｎ＋１番目
）のＬＥＤ素子２１−２の直下の位置へ移動する（Ｓｒ
１）。尚、このＣＣＤセンサ部１３の移動は上述のりニ
アモータ１４を駆動し、ＣＣＤセンサ部１３をＸ／Ｘ　
’方向へ移動することにより行われる。

上述のように発光するＬＥＤ素子２１−１と２１−３の
間のＬＥＤ素子２１−２の直下にＣＣＤセンサ部１３を
移動すると、発光するＬＥＤ素子２１−１．２１−３の
光は５ＬＡ２２、観察用レンズ１９を介してＣＣＤセン
サ２０により検出される。そして、この時パーソナルコ
ンピュータ５の制御により画像処理回路１０はＣＣＤセ
ンサ２０が検出するＬＥＤ素子２１−１．２１−３の検
出データを読み込む（Ｓｒ５）。

画像処理回路１０はＣＣＤセンサ２０から読み込んたデ
ータに基づいて以下の処理を行う。すなわち、画像処理
回路１０がＣＣＤセンサ２０から読み込んだデータは前
述の如く光プロファイルとして表すことができ、例えば
模式的に示すと第１３図（ａ）に示すことができる。ま
た、同図（ｂ）は同図（ａ）のＹ−Ｙ’断面を模式的に
示す回である。そして、画像処理回路１０は先ず発光し
たＬＥＤ素子２１−１．２ニ一３間の距離ＤＸを計算す
る（Ｓｒ６）。この距離ＤＸの計算は上述の第１３図（
ａ）に示す如く、ＬＥＤ素子２１−１．２１−３の発光
光量の最大値の９０％の光量範囲（同図（ａ）に示す光
プロファイル２１−１’、２１−３’の斜線で示す範囲
）の中心を計算し、この中心間の距離を計算することに
より求められる。具体的にはＬＥＤ素子２１−１の発光
光量９０％以上の光量範囲Ｘ１．〜Ｘ、ｂ（Ｄ中心ｘｔ
　　（Ｘ＋、−Ｘ＋ｂ／２）と、ＬＥＤ素子２１−３の
発光光量９０％以上の光量範囲の中心Ｘｚ　　（Ｘｚ、
　　Ｘｚｂ／　２　）を計算し、両中心の距離Ｄｘを 距離り、＝ｌＸＩ　−Ｘ２　１ より計算するも　である。

また、同様にＹ方向についても両ＬＥＤ素子２１−１．
２１−３の中心を　同様の計算式で計算し 距離Ｄｖ＝１＞’Ｉ　　Ｖｚ　　畷 を算出する（Ｓｒ１）。

その後、上述の計算で求めた副走査方向の距離Ｄｖの中
心をＹ−Ｙ’断面として第１３図（ｂ）に示す谷部の深
さｈを計算する（Ｓｒ８）。

次に、上記処理が上述の如く設定したループ数分終了し
たか判断する。ここで、最初の判断ではｎ＝１であるの
で（Ｓｒ１はＮ（ノー））、処理（Ｓｒ１）に戻ってｎ
＝２とし、次にＬＥＤ素子２１−２．２１−４の発光を
行う。その後、上述の処理と同様にリニアモータ１４を
駆動してＣＣＤセンサ部Ｉ３をＬＥＤ素子２１−２の直
下へ移動し、ＣＣＤセンサ２０の検出する光量データを
画像処理回路１０へ読み出して画像処理を行う（ＳＴ４
〜ＳＴ８　（尚、ＳＴ３〜ＳＴ９の処理を以下処理りで
示す））。

その後、上述の処理を繰り返し実行し、順次距離り、、
Ｄ、及び谷部の深さｈを計算する。そして、以上の処理
を繰り返すことにより、ＣＣＤセンサ２０が基板２１に
配設されたＬＥＤ素子の最後のＬＥＤ素子２ｌ−ｎ−２
，２１−ｎの発光を検出し画像処理を終了すると（Ｓｒ
１がＹ（イエス））、ＣＣＤセンサ部１３のＺ／Ｚ　’
方向の位置を移動する。すなわち、フォーカシング用モ
ータ１５を駆動してＣＣＤセンサ部１３の配設位置を＋
Δｄ２の位置へ移動する（ＳＴＩＯ）。その後、上述と
同様にしてＬＥＤ素子の配設数ｎから＝２を差し引いた
ｎ−２ループ上述と同様の処理りを繰り返す（ＳＴＩＩ
、５Ｔ１２）。したがって、上述のように処理すること
により、−Δｄ。

と＋Δｄ２の時のＬＥＤ素子の光プロファイルを全て検
出し処理したことになる。

その後、上述のようにして演算した距離Ｄ８゜Ｄｙ及び
谷部の深さｈの計算データと、予め設定された基準デー
タとを比較することにより光書込みヘッド１１の良／不
良を判定する（ＳＴ１３）。

例えば、距離Ｄｘの基準値を２・ＤＯＰ・０．０５μｍ
　（但しＤＯＰは１ドツトのドツト幅を示し、例えば２
４０ＤＰＩの印字密度の場合にはＤＯＰは０．１０５閣
である）とし、また、距ＭＤ２の基準値を２０μ、とし
、谷部の深さｈの基準値を３％とすれば、演算された各
データが対応する値以上の時直ちに検査中の光書込みヘ
ッド１１は不良であると判断できる。

以上のように光書込みへラド１１の検査を行うことによ
り、５ＬＡ２２のピントずれ等の不良やＬＥＤ素子２１
−ｎの不良を含めた光書込みヘッド１１全体の不良検査
をマイクロコンピュータ５の制御により自動的に行うこ
とができる。

尚、上述の本実施例で示した基準値は一例であり、他の
値であっても良く、また本実施例は微小発光素子として
ＬＥＤ素子を使用した光書込みヘッドについて説明した
が、他の微小発光素子を使用した光書込みヘッドにも適
用できることは勿論である。

〔発明の効果〕

以上詳細に説明したように本発明によれば、微小発光素
子の発光をＣＣＤセンサ等の受光素子で確実に検出し、
結果が数値化される為良／不良の判断が明確になり極め
て容易且つ客観的に光書込みヘッドの検査を行うことが
できる。

また、検査データはマイクロコンピュータ等に集積、管
理できるので不良データの工場へのフィードバック等に
よりデータの有効利用を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は一実施例の光書込みヘッドの検査装置の構成図
、 第２図は本実施例の基本原理を説明する図、第３図〜第
７図はＬＥＤ素子の発光を説明する光プロファイル、 第８図は谷部の深さｈを説明する図、 第９図は２ドツト連続発光した場合の谷部の深さｈを説
明する図、 第１０図は範囲ω８、ω、の変化特性を示す図、第１１
図は特性ＫＡを示す図、 第１２図は一実施例の光書込みヘッドの検査装置の動作
を説明するフローチャート、 第１３図（ａ）、（ｂ）は距離り、　、Ｄ、等の計算式
を説明する為の説明図、 第１４図は従来の光書込みヘッドの検査装置の問題点を
説明する図である。 ４・・・検査装置、 ５・・・パーソナルコンピュータ、 ６・・・ヘッド制御回路、 ７・・・ＣＣＤセンサ移動機構、 ８・・・フォーカシング制御回路、 ９・・・リニアモータ制御回路、 １０・・・画像処理回路、 １１・・・光書込みヘッド、 １２・・・基準板、 １３・・・ＣＣＤセンサ部、 １４・・・リニアモータ、 １５・・・フォーカシング用モータ、 ２０・・・ＣＣＤセンサ、 ２１・・・基板、 ２１−Ｌ　２１−２．２ニー３．２１−ｎ・・・ＬＥＤ
素子、 ２２・・・ＳＬＡ。 特許出願人　　　カシオ電子工業株式会社同　　上　　
　カシオ計算機株式会社 （Ｏ） （ｂ） 第１３図 第１４図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　微小発光素子をアレー状に配列した光ドット発生手段
   と、前記微小発光素子の像を結像面に結像させる屈折率
   分布型棒状レンズアレーを備えた光書込みヘッドの検査
   装置において、 前記屈折率分布型棒状レンズアレーの結像面をわずかに
   はずれた位置に配設されたイメージセンサと、前記微小
   発光素子の１番目と３番目、２番目と４番目の如くｎ番
   目とｎ＋２番目とを順次所定の組まで各々同時に点灯さ
   せる点灯制御手段とを有し、ｎ番目とｎ＋１番目のイメ
   ージセンサの光出力を演算することにより前記微小発光
   素子のアレー方向の間隔及びアレー方向と直角方向の間
   隔を測定することを特徴とする光書込みヘッドの検査装
   置。