(57)【要約】【課題】測定の迅速化を図りつつ、測定結果に係るデータの記憶容量や処理負担を軽減できる測定装置を提供する。【解決手段】一列あるいは千鳥状に配列された複数の発光素子と、発光開始信号を受けて、発光素子の各々を、配列されている順に、順次発光または消灯するよう制御する制御部とを備えた発光装置を対象として、当該発光素子に対向して、当該発光素子の配列方向に移動し、移動位置にて発光素子の発光状態を測定する。また発光開始信号を受けて、撮像部が、発光または消灯の制御がされている発光素子の位置に移動するよう、撮像部と発光素子との相対移動速度を制御しつつ、撮像部を発光素子の配列方向に相対移動させる測定装置である。【選択図】図１
2008039514.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一列あるいは千鳥状に配列された複数の発光素子と、発光開始信号を受けて、前記発光素子の各々を、配列されている順に、順次発光または消灯するよう制御する制御部とを備えた発光装置を対象として、前記発光素子に対向して、当該発光素子の配列方向に移動し、移動位置にて発光素子の発光状態を測定する測定手段と、
前記発光開始信号を受けて、前記撮像部が、前記発光または消灯の制御がされている発光素子の位置に移動するよう、撮像部と発光素子との相対移動速度を制御しつつ、前記撮像部を前記発光素子の配列方向に相対移動させる移動制御手段と、
を含むことを特徴とする測定装置。
【請求項２】
請求項１に記載の測定装置において、
前記測定手段は、対向する発光素子の像を撮像する撮像部を含むことを特徴とする測定装置。
【請求項３】
請求項１に記載の測定装置において、
前記測定手段は、対向する発光素子の発光量を測定する光量センサを含むことを特徴とする測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光ダイオードを用いた電子写真用のヘッド等の特性を測定する測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式のプリンタや、複写機などでは、感光体ドラムの表面に対して発光ダイオード（ＬＥＤ）などによる光線を照射して潜像を形成する。そしてこの潜像にトナーを付着させ、用紙等に転写することで印字が行われる。
【０００３】
こうした光線を照射する部材はヘッドと呼ばれ、例えば、図４に、その一部を破断した状態を示すように、ＬＥＤを一列あるいは千鳥状に配列した発光素子体１と、各ＬＥＤが発した光線を感光体上に収束させるレンズアレイ２とを含んで構成される。
【０００４】
従来より、ヘッドの特性を測定するため、各ＬＥＤの発光量の分布を測定することが行われている。例えば、特許文献１には、ＣＣＤ（電荷結合デバイス）エリアセンサにより、複数の発光素子を一斉に撮像し、発光量の分布を測定する装置が開示されている。
【特許文献１】特開２００２−９６４９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記従来の測定装置では、エリアセンサを用いているため、一度に複数の発光素子の発光量分布を得ることができ、測定が迅速に行われる反面、撮像された画像のデータサイズが大きくなり、記憶容量や、処理に負担がかかる。
【０００６】
本発明は上記実情に鑑みて為されたもので、測定の迅速化を図りつつ、測定結果に係るデータの記憶容量や処理負担を軽減できる測定装置を提供することを、その目的の一つとする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記従来例の問題点を解決するための本発明は、一列あるいは千鳥状に配列された複数の発光素子と、発光開始信号を受けて、前記発光素子の各々を、配列されている順に、順次発光または消灯するよう制御する制御部とを備えた発光装置を対象とした測定装置であって、前記発光素子に対向して、当該発光素子の配列方向に移動し、移動位置にて発光素子の発光状態を測定する測定手段と、前記発光開始信号を受けて、前記撮像部が、前記発光または消灯の制御がされている発光素子の位置に移動するよう、撮像部と発光素子との相対移動速度を制御しつつ、前記撮像部を前記発光素子の配列方向に相対移動させる移動制御手段と、を含むことを特徴としている。
【０００８】
ここで前記測定手段は、対向する発光素子の像を撮像する撮像部を含むこととしてもよい。さらに前記測定手段は、対向する発光素子の発光量を測定する光量センサを含んでもよい。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。本発明の実施の形態に係る測定装置は、図１に示すように、測定の対象となる発光装置Ｔを支持するステージ１０と、撮像部２０と、駆動部３０と、制御部４０と、発光装置Ｔに含まれる発光素子の各々を点灯（発光）、または消灯制御する発光ユニット５０と、を含んで構成される。
【００１０】
ここで発光装置Ｔは、図４に示したのと同様に、ＬＥＤなどの発光素子を複数、一列あるいは千鳥状に配列した発光素子体１と、各発光素子が発した光を感光体上に収束させるレンズアレイ２とを含んで構成される。また、この発光装置Ｔの一連の発光素子は、発光パターンに従い、所定の走査方向に順次点灯または消灯制御される。ここで走査に係る時間（以下、ラインレートと呼ぶ）は、予め定められており、各発光素子は、ラインレートを発光素子の数で除した時間ずつ、順次点灯または消灯制御される。
【００１１】
ステージ１０は板状をなす。このステージ１０の中央部付近には、一方面側に設置された発光装置Ｔの発光部（レンズアレイ２の全体）を、他方面側から視認させる窓Ｗが設けられている。測定者は、一方面側に発光装置Ｔを設置し、レンズアレイ２の全体が窓Ｗを通じて他方面側から撮像できるようにする。
【００１２】
撮像部２０は、駆動部３０にて支持され、ステージ１０の他方面側から、その窓Ｗを通じて発光装置Ｔに含まれる各発光素子に対向する。また、この撮像部２０は、駆動部３０によって発光装置Ｔの発光素子の配列方向に沿って移動される。この撮像部２０は、後に説明する制御部４０から入力される指示により撮像を開始し、撮像した光量に係る１ライン分の信号を逐次、制御部４０に出力する。
【００１３】
一例として、この撮像部２０はラインセンサカメラであり、細長のマトリクス状に配列した撮像素子としての電荷結合素子（ＣＣＤ）を含む。そしてこのＣＣＤの配列の長手方向（ラインの方向）が、発光素子の配列方向（Ｘ軸方向とする）に対して略直交する方向（Ｙ軸方向とする）に配置される。なお、長手方向のサイズは、発光装置Ｔのレンズアレイ２の幅方向（発光素子の配列方向に直交する方向）のサイズよりも大きくしておけばよい。
【００１４】
また撮像部２０は、時間遅延積分動作を行う。具体的に各ＣＣＤは、蓄積している電荷に対し、撮像により得られた電荷を加算し、撮像部２０の移動方向とは反対側の、Ｘ軸方向に隣接するＣＣＤへ出力する。これにより最終端のＣＣＤが出力する信号は、Ｘ軸方向に配列されたＣＣＤ列がある位置を通過する期間に亘り、当該位置で受光する光量の積分値に相当するものとなる（いわゆる時間遅延積分動作）。
【００１５】
駆動部３０は、撮像部２０を支持する支持体３１と、この支持体３１を移動させて、撮像部２０と発光装置Ｔとの発光素子の配列方向の相対位置を変化させるＸ軸アクチュエータ３２と、支持体３１を移動させて、撮像部２０と発光装置Ｔとの間隔を変化させるＺ軸アクチュエータ３３とを備える。
【００１６】
ここではＸ軸アクチュエータ３２及びＺ軸アクチュエータ３３は、いずれもボールネジと、このボールネジを回転させるモータとを備える。そして、Ｘ軸アクチュエータ３２のボールネジには、支持体３１及びＺ軸アクチュエータ３３を搭載したボールネジナットが嵌まり合っており（いわゆる螺合）、このＸ軸アクチュエータ３２のボールネジがモータによって回転されると、嵌まり合っているボールネジナットが、Ｘ軸方向（ここでの発光素子の走査方向）に沿って移動する。なお、Ｘ軸アクチュエータ３２のモータは、サーボモータとすることができる。
【００１７】
また、Ｚ軸アクチュエータ３３のボールネジには、支持体３１が同様に嵌まり合っており、Ｚ軸アクチュエータ３３のボールネジが対応するモータによって回転させられると、支持体３１が発光装置Ｔへ近接または遠隔する方向（発光装置Ｔの放射する光の光軸方向）に沿って移動する。これにより、発光装置Ｔの放射する光線の結像位置に、撮像部２０を移動できる。なお、Ｚ軸アクチュエータ３３のモータは、ステッピングモータとすることができる。
【００１８】
制御部４０は、少なくとも一つのコンピュータ装置を含んで構成され、機能的には図２に示すように、駆動制御部４１と、計測制御部４２と、画像処理部４３と、発光制御部４４とを含む。これらの各部は、コンピュータ装置のソフトウエアにより実現できる。
【００１９】
ここで駆動制御部４１は、インタフェース部５１と、Ｘ軸モータドライバ５２と、Ｚ軸モータドライバ５３とを備え、計測制御部４２は、インタフェース部５５と、演算部５６と、出力部５７とを含む。画像処理部４３は、信号処理部６１と、演算処理部６２と、インタフェース部６３とを含み、発光制御部４４は、通信制御ドライバ部６５と、ヘッド駆動ドライバ部６６とを含む。
【００２０】
駆動制御部４１のＸ軸モータドライバ５２は、Ｘ軸アクチュエータ３２のモータを駆動して、Ｘ軸アクチュエータ３２による支持体３１の送り位置を、所定の初期位置に移動する。また、このＸ軸モータドライバ５２は、インタフェース部５１を介して、発光制御部４４から発光開始信号（後に説明する）を受け入れるタイミングで、Ｘ軸アクチュエータ３２のモータの駆動を開始して、当該モータを定速回転させるよう制御する。これにより、支持体３１が上記初期位置から予め定められた速度で、Ｘ軸（すなわち発光素子の配列方向）に沿って送られるよう制御される。
【００２１】
ここで支持体３１を移動する速度は、発光素子が順次発光するときのラインレートで、撮像部２０を、一連の発光素子の一方の端の位置から他方の端の位置まで移動させる速度（撮像部と発光素子との相対速度）である。例えばこの速度Ｖは、ラインレートをＴＬ、一連の発光素子の一方の端の位置から他方の端の位置までの距離をＲとすれば、ＲをＴＬで除した、Ｖ＝Ｒ／ＴＬとして定めることができる。
【００２２】
Ｚ軸モータドライバ５３は、測定者の指示により、モータを正転、または逆転して、撮像部２０と発光装置Ｔとの距離を調整する。
【００２３】
計測制御部４２の演算部５６は、画像処理部４３が出力する撮像情報を、インタフェース部５５を介して受け入れる。そしてこの演算部５６は、当該撮像情報に基づいて、発光装置Ｔの各発光素子の発光輝度（発光強度）、ビーム径、ビーム形状、発光位置などの情報を生成し、出力部５７を介して出力する。この撮像情報については、後に述べる。
【００２４】
画像処理部４３の信号処理部６１は、撮像部２０が逐次的に出力する信号の入力を受けて、例えばＡ／Ｄ変換等の処理を行い、ディジタルデータを出力する。演算処理部６２は、信号処理部６１が出力するディジタルデータに基づいて、撮像部２０が撮像した光の輝度の情報を撮像情報として出力する。この撮像情報は、撮像部２０のラインセンサが、発光素子の配列方向に移動しつつ、受光した光の強度を表わすものである。模式的には、発光素子が、図３（ａ）に示すように点灯している場合（なお、各発光素子中央部の暗部は発光素子の電極の影である）、ラインセンサが撮像した信号から得られる撮像情報は、図３（ｂ）に示すように、Ｙ軸方向に伸びる細長の領域内の映像（ＣＣＤの長手方向の配列数だけの画素からなる画像）となる。
【００２５】
演算処理部６２は、インタフェース部６３を介して、この撮像情報を、計測制御部４２に出力する。
【００２６】
すなわち本実施の形態では、計測制御部４２の演算部５６は、この撮像情報の時間変化と、撮像部２０の移動速度とに基づいて、発光強度、ビーム径、ビーム形状、発光位置などの情報を生成する。例えば、時系列に入力される撮像情報について、それぞれの撮像信号に含まれる画素値の総和の信号（図３（ｃ））のピークなどにより発光強度を検出できる。
【００２７】
また、演算部５６は、発光制御部４４が発光開始信号を出力した時点からの時刻（以下、単に時刻と呼ぶ）を、図示しないタイマで計時する。そしてビーム径を次のように演算する。すなわち演算部５６は、図３（ｃ）に示した発光強度の時間変化を表わす信号（輝度走査信号）において、輝度走査信号の立ち上がりエッジと立ち下がりエッジとが見いだされた時刻（Ｔ１、Ｔ２）の間隔ΔＴ＝Ｔ２−Ｔ１と、撮像部２０の移動速度（Ｖ）との積により生成できる。発光位置の情報も同様に、上記立ち上がりエッジと立ち下がりエッジとが見いだされた時間の平均位置（エッジ間隔の中央）における、撮像部２０の初期位置からの移動距離を算出することで得られる。ビーム形状の情報は、時系列に入力される撮像情報を記録し、図３（ａ）に示す帯状の画像を生成することで得ることができる。
【００２８】
発光制御部４４の通信制御ドライバ部６５は、測定者の指示を受けて、発光開始信号を各部に出力する。ヘッド駆動ドライバ部６６は、通信制御ドライバ部６５が発行開始信号を出力するタイミングで、発光ユニット５０に対して発光を開始するよう指示する。
【００２９】
発光ユニット５０は、発光開始の指示を受けると、予め定められた発光パターンに従い、発光装置Ｔに含まれる発光素子を、走査方向の順に順次、点灯（発光）または消灯制御する。ここで各発光素子の制御の時間間隔は、既に述べたように、ラインレートを発光素子の数で除した時間として定められる。
【００３０】
なお、発光パターンは、撮像部２０の撮像性能（分解能）に配慮して、例えば発光素子を一つおきに点灯させる（１オン１オフ）ものとしてもよい。この場合、発光ユニット５０は、発光開始の指示を受けて、走査方向の順に、１番目の発光素子を点灯制御し、所定時間経過後に当該１番目の発光素子を消灯制御し、隣接する２番目の発光素子を消灯制御する。さらに所定時間経過後に３番目の発光素子を点灯制御する…と、いうように各発光素子の制御を行う。
【００３１】
また、発光パターンは、上記１オン１オフに限られず、隣接する２つをペアとして、ペアごとに点灯、消灯させる（２個点灯させ、その隣２個を消灯する、いわゆる２オン２オフ）ものとしてもよい。
【００３２】
以上の構成により、本実施の形態の測定装置は次のように動作する。測定者は、測定の対象となる発光装置Ｔを、ステージ１０に載せ、その発光面が窓部Ｗを通じて、ステージ１０下方から撮像できるように位置させる。また、発光装置Ｔを発光ユニット５０に接続する。
【００３３】
測定者は、測定装置に対して測定を開始するよう指示する。この指示を受けて測定装置は、撮像部２０を初期位置に移動させる。そして発光開始信号を出力する。
【００３４】
この発光開始信号により、発光装置Ｔの一連の発光素子が、既定の発光パターンに従い、走査方向に順次点灯（または消灯）する。撮像部２０は、発光素子の走査に同期した速度で移動し、各発光素子が発光または消灯制御されるタイミングで、当該制御されている発光素子を撮像する。
【００３５】
そして制御部４０が撮像部２０が得た信号に基づき、発光制御された発光素子の発光強度、ビーム径、ビーム形状、発光位置などの情報を生成し、これらの情報を測定結果として順次出力する。
【００３６】
このように本実施の形態では、一度の走査により、発光制御された発光素子の発光状態に係る測定結果を得ることができる。また、撮像部２０はラインセンサでよく、撮像により得られた情報のサイズも比較的少なくできる。これにより測定の迅速化を図りつつ、測定結果に係るデータの記憶容量や処理負担を軽減できる。
【００３７】
なお、ここまでの説明では、撮像部２０としてのラインセンサにより、発光強度の情報を得るようにしていたが、比較的測定精度の高い光量センサとして、例えばフォトダイオードを併用することとしてもよい。この場合フォトダイオードＰＤの出力信号は、図２に示したように、演算回路によりＡ／Ｄ変換して、計測制御部４２に直接入力されるようにしてもよい。
【００３８】
この場合は、撮像部２０とともにフォトダイオードＰＤを支持体３１に搭載し、まず撮像部２０の撮像した信号に基づいて、発光位置を測定する。そして再度、支持体３１を初期位置に戻し、発光開始信号を出力させて、発光装置Ｔの各発光素子を順次発光ないし消灯制御させるとともに、支持体３１を発光素子の制御に同期して移動開始させる。そして、先に測定した各発光素子の発光位置にフォトダイオードＰＤが移動した時点で、当該発光位置において受光する光の強度の信号を取得して、当該発光位置での発光強度の情報を生成し、これを測定結果として出力してもよい。これにより、より精度の高い発光強度の情報を得ることができる。
【００３９】
また、ここまでの説明では、Ｘ軸アクチュエータにより、撮像部２０等を搭載した支持体３１をＸ軸方向に略定速に移動させているが、これに代えて、撮像部２０やフォトダイオードＰＤなどのＸ軸方向の位置を固定しておき、ステージ１０を、Ｘ軸方向、走査方向とは逆方向に、発光素子の走査に同期して定速移動させてもよい。
【００４０】
また、ここでは発光ユニット５０の制御により、発光素子が順次、点灯または消灯制御されているが、発光装置Ｔが制御対象となる発光素子を所定のラインレートで順次切り替えつつ、上記点灯、消灯の指示がされた時点で制御の対象となった発光素子を点灯または消灯制御する構成となっている場合は、発光ユニット５０は、次のように動作してもよい。すなわち、この場合、発光ユニット５０は、発光制御部４４が発行開始信号を出力するタイミングで、発光開始信号を発光装置Ｔへ出力し、さらに、発光パターンに従いラインレートに同期した速度で、点灯、消灯の指示を発光装置Ｔに出力すればよい。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の実施の形態に係る測定装置の構成例を表す概要図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る測定装置の例を表す機能ブロック図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る測定装置が処理する情報の例を表す説明図である。
【図４】測定の対象となる発光装置の例を表す概要図である。
【符号の説明】
【００４２】
１  発光素子体、２  レンズアレイ、１０  ステージ、２０  撮像部、３０  駆動部、３１  支持体、３２  Ｘ軸アクチュエータ、３３  Ｚ軸アクチュエータ、４０  制御部、４１  駆動制御部、４２  計測制御部、４３  画像処理部、４４  発光制御部、５０  発光ユニット、５１，５５，６３  インタフェース部、５２  Ｘ軸モータドライバ、５３  Ｚ軸モータドライバ、５６  演算部、５７  出力部、６１  信号処理部、６２  演算処理部、６５  通信制御ドライバ部、６６  ヘッド駆動ドライバ部。
【図１】
2008039514.tif 000003
【図２】
2008039514.tif 000004
【図３】
2008039514.tif 000005
【図４】
2008039514.tif 000006