(57)【要約】【課題】  リアルタイム的作業のときに作業者に対して効率の良い調整を行うための補助手段を提供して、調整工数の削減、バラツキのない調整作業を補助する発光素子アレイ位置検出装置を提供する。【解決手段】  発光素子アレイ１−１〜１−３の発光素子を選択的に点灯させる発光素子発光（駆動）手段７と前記発光素子アレイ１−１〜１−３に対向させて配設された発光ビームを検出する光受光素子３−１〜３−４、Ａ−１〜Ａ−６とこの光受光素子３−１〜３−４、Ａ−１〜Ａ−６に入力されたデータを処理する画像処理手段６と全体の制御と共にデータ処理を行うコンピュータ８とを有する発光素子アレイ位置検出装置において、検出または調整作業を監視する目視可能なモニタ９を有する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光素子アレイを構成する発光素子を選択的に点灯させる発光素子発光手段と、前記発光素子アレイに対向させて配設された発光ビームを検出する光受光素子と、この光受光素子に入力されたデータを処理する画像処理手段と、全体の制御と共にデータ処理を行うコンピュータと、を有する発光素子アレイ位置検出装置において、検出または調整作業を監視する目視可能なモニタを有することを特徴とする発光素子アレイ位置検出装置。
【請求項２】
前記モニタには、前記光受光素子であるＣＣＤカメラからの取得画像を演算処理した計測データだけでなく、前記ＣＣＤカメラの取得画像を表示することを特徴とする請求項１記載の発光素子アレイ位置検出装置。
【請求項３】
前記モニタ上に表示されるＣＣＤカメラ画像には、モニタ画像上のビームを監視困難な場合にもビームが画像内にあることを認識するためのフレームが付加されることを特徴とする請求項２記載の発光素子アレイ位置検出装置。
【請求項４】
前記モニタ上に表示されるＣＣＤカメラ画像には、副走査方向の調整範囲を示すマーキングが付加されていることを特徴とする請求項２記載の発光素子アレイ位置検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機等の事務機器においてＬＥＤプリンタの露光装置として使用されるＬＥＤ（発光素子）ヘッドを複数配置し長尺状態に位置決め（ビーム位置、ビーム深度）するための発光素子アレイ位置検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、複数のＬＥＤ等の発光素子を基板上に一直線上に並べて配置した発光素子アレイユニット（発光素子アレイ基板）から発した光を書き込み対象物である感光体の帯電面に照射し、そこに潜像を書き込むようにした書き込み装置は知られている（例えば特許文献１および２参照）。
特許文献１には、発光素子アレイユニット（発光素子アレイ基板）から発した光を書き込み対象物である感光体の帯電面に照射し、そこに潜像を書き込みその潜像を読み取る機構を製品自体に設けた技術が開示されている。
特許文献２は、単体のＬＥＤプリントヘッドアレイ内の複数のＬＥＤの配列のずれを測定する装置を開示しており、複数のＬＥＤヘッドの位置関係を測定するものではない。
ただし、測定範囲を広げ、複数のＬＥＤアレイの発光部分に対応するようにすればそれなりの効果を得られるが、投影スクリーンやＸＹステージの構成があり、装置が複雑となる。さらに、特許文献１と同様にリアルタイム的作業を得ることはできない。
このような書き込み装置で、例えば、Ａ０サイズのように幅が広い画像を書き込む場合には、その画像の書き込み幅以上の例えば１ｍ程度の長さの発光素子アレイユニットを必要とする。
しかしながら、このように１ｍもの長さの発光素子アレイユニットを、例えば４００ｄｐｉ（ドットピッチ６３．５μｍ）で作ろうとすると、幅広のＬＥＤチップマウンタやワイヤボンディングマシン等の高価な設備が専用で必要となる。
また、発光素子列に対応して設ける自己収束性ロッドレンズアレイ（セルフォックレンズアレイ：ＳＬＡ）も、一般的に幅が広くなればなるほど単位長さ当りの価格が高くなってしまうという不具合があった。
そこで、このような問題を解決するために、従来の書き込み装置には、例えばＡ３サイズの幅のように比較的短尺に形成した発光素子アレイユニットを、その発光素子アレイが並んでいる長手方向に複数個並べることにより、全体として長尺の発光素子アレイユニットを構成するようにしたものがある（例えば特許文献３参照）。
【特許文献１】特開平１−１７０９６１号公報
【特許文献２】特許第３０１４１５６号
【特許文献３】実開昭６４−１６３４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、このように複数個の発光素子アレイユニットを長手方向に並べて長尺の発光素子アレイユニットを構成しているものでは、その複数の発光素子アレイユニットのユニット間のドット位置合わせが問題になる。
すなわち、４００ｄｐｉにおけるドットピッチは６３．５μｍあるが、通常はドットピッチ誤差を５μｍ程度よりも小さくしないと、画像に縦の黒や白のスジが発生しやすい。
しかしながら、上記のように複数個の発光素子アレイユニットを長手方向に並べる場合の各々の発光素子アレイユニットの配置を正確に行う装置に関する公知技術はない。
発光素子アレイユニット（発光素子アレイ基板）から発した光を書き込み対象物である感光体の帯電面に照射し、そこに潜像を書き込み、一般に知られる複写機の現像機構により現像させた出力画像をみて調整しているが、この方法は紙を大量に使用することから、環境負荷が大きいという問題点がある。
また、特許文献１におけるように、発光素子アレイユニット（発光素子アレイ基板）から発した光を書き込み対象物である感光体の帯電面に照射し、そこに潜像を書き込みその潜像を読み取る機構を製品自体に設けたものはある。
しかし、製品自体にこれら機構を持たせることは製品コストを大幅にアップさせる。また、ずれ測定には光量の変化を検出するセンサとスリットとを組み合わせ、潜像を移動させて、移動中の光量変化でずれ量を把握する。しかしこの方法では測定（スキャン）、調整、再測定、調整を繰り返すこととなり、測定しながら調整を行うリアルタイム的作業とはならないため。トライ＆エラーの効率の悪いものとなる。
一方、特許文献２の装置は単体のＬＥＤプリントヘッドアレイ内の複数のＬＥＤが配列のずれを測定する装置であり、複数のＬＥＤヘッドの位置関係を測定するものではない。
本発明の目的は、上記の課題を解決するために、測定をしながら複数の発光素子間のドット位置合わせのための測定とドットの深度測定を製品本体と異なる測定装置で行い、測定しながら調整を行うリアルタイム的作業を得る発光素子アレイ位置検出装置を提供することにある。
本発明の他の目的は、リアルタイム的作業のときに作業者に対して効率の良い調整を行うための補助手段を提供して、調整工数の削減、バラツキのない調整作業を補助する発光素子アレイ位置検出装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記の課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、ＬＥＤ素子アレイのＬＥＤ素子を選択的に点灯させるＬＥＤ発光（駆動）手段と前記ＬＥＤ素子アレイに対向させて配設された発光ビームを検出する光受光素子とこの光受光素子に入力されたデータを処理する画像処理手段と全体の制御と共にデータ処理を行うコンピュータとを有する発光素子アレイ位置検出装置において、検出または調整作業を監視する目視可能なモニタを有する発光素子アレイ位置検出装置を特徴とする。
また、請求項２に記載の発明は、前記モニタには前記光受光素子であるＣＣＤカメラからの取得画像を演算処理した計測データだけでなく、前記ＣＣＤカメラの取得画像を表示する請求項１記載の発光素子アレイ位置検出装置を特徴とする。
また、請求項３に記載の発明は、前記モニタ上に表示されるＣＣＤカメラ画像には、モニタ画像上のビームを監視困難な場合にもビームが画像内にあることを認識するためのフレームが付加される請求項２記載の発光素子アレイ位置検出装置を特徴とする。
また、請求項４に記載の発明は、前記モニタ上に表示されるＣＣＤカメラ画像には、副走査方向の調整範囲を示すマーキングが付加されている請求項２記載の発光素子アレイ位置検出装置を特徴とする。
【発明の効果】
【０００５】
本発明によれば、調整作業を行う作業者はこのモニタに出力されるデータから調整の良し悪しを判断することが可能となり、また、ＣＣＤカメラから取得した画像を直接作業者に見せることで直感的な調整作業が可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。図１は本発明による光素子アレイ位置検出装置を示す概略斜視図である。発光素子（ＬＥＤ）アレイ１−１〜１−３は本実施の形態では３本のＬＥＤアレイ（ＬＥＤＡ）を千鳥状（長手方向位置及び幅方向位置を交互にずらした状態）に配置している。
これらＬＥＤアレイ１−１〜１−３は詳細を図示しない製品構造体２により連結されている。一般的な複写機などの画像形成装置の感光体ドラム上に潜像を与えるための光源として活用されるユニットである。
ＬＥＤアレイ１−１〜１−３および製品構造体２が調整される製品であり、調整のための機構（微動送り、固定）はこの製品側が持っている。図示はしてないが、調整機構を治具に持たせれば、固定手段のみ製品に持たせることも可能である。
本装置は装置のベース部５に調整時に製品を固定するための位置決め機構（図示しない）を有する２つの側板４−１、４−２で製品構造体２の長手方向両端部を支持している（構造体２に基準位置がありその基準を支持している。構造体２の基準は製品（複写機など）にセットするさいの基準位置と同じことが好ましい）。
【０００７】
各々の配置位置とＬＥＤの深度（焦点）位置を調整するにあたり、本装置では３−１〜３−４およびＡ−１〜Ａ−６がＣＣＤカメラであり（ここでのＣＣＤカメラは２次元状に受光素子を有しているものが好ましい）、図のように配置している。
ＣＣＤカメラ３−１〜３−４およびＡ−１〜Ａ−６のＣＣＤ画素配置面は画像形成装置の感光体面と一致（深度距離）しているのが好ましい。（本実施の形態ではＣＣＤカメラ３−１〜３−４およびＡ−１〜Ａ−６にはレンズなどの光学系部材はなく直接ＣＣＤ素子でＬＥＤ発光を受光している。もちろん光学系部材を用いてＬＥＤ発光を受光しても構わない（レンズで拡大して受光するなど）。
ＬＥＤの発光量で、場合によっては、ＣＣＤ受光量が飽和してしまう場合があるが、光学的絞りがない本実施の形態の場合は光量補正に図示しないＮＤフィルタをＣＣＤ画素前に配置し使用する。通常はＬＥＤの駆動機構により光量補正を行う。
本実施の形態ではＣＣＤカメラ３−１、３−２で１つのＬＥＤＡの傾きを検出し、３−２、３−３で他のＬＥＤ３−３、３−４でさらに他のＬＥＤＡの傾きを検出する。
この発光素子アレイ位置検出装置は、複数の発光素子を直線状に並べて配置した光素子アレイを複数個用いて光学書き込み系を構築する場合の各々の光素子アレイを所定の位置に検出・配置する。
また、発光素子アレイ位置検出装置はＬＥＤ発光（駆動）手段７（ＬＥＤ素子を選択的に点灯させるＬＥＤ駆動手段）と前記発光素子アレイ１−１〜１−３に対向させて配設された発光ビームを検出する光受光素子（例えばＣＣＤカメラ）３−１〜３−４およびＡ−１〜Ａ−６と光受光素子に入力されたデータを処理する画像処理手段と全体の制御と共にデータ処理を行うコンピュータ８とを有する。
【０００８】
図２は各々の画素（格子状に配列）の位置と製品構造体の位置決め基準の位置関係を示す概略図である。各々のＣＣＤカメラは顕微鏡などを用いて予め各々の画素（格子状に配列）の位置と製品構造体２の位置決め基準の位置関係が明確になっている。
ＬＥＤＡの基準の発光点として、各ＬＥＤＡの任意の点（単数または複数）を  ＬＥＤ発光（駆動）手段７により発光させる。この場合、各々のＬＥＤＡの傾きも調整するので発光点は各ＬＥＤＡの端部に近い点が好ましい。
したがって、特定のＬＥＤＡの発光点がＣＣＤ受光素子に照射されるべき画素位置をコンピュータ８に記憶できる。この場合、図２の測定を行わず、ＬＥＤＡが正しく配置されたマスタのＬＥＤユニットを用い、これを装置にセットし、特定（基準となる）の発光素子を発光させＣＣＤカメラで受光し基準となる画素位置として記憶させてもよい。
図３は複数のＬＥＤＡの発光を１つの受光素子内で受光することで行うＬＥＤユニットの繋ぎ目の測定を説明する概略図である。さらにＣＣＤカメラ３−２、３−３のビームの位置を検出する光受光素子は複数のＬＥＤＡの発光を１つの受光素子内で受光することでＬＥＤユニットの繋ぎ目を測定する。
この場合、複数のＬＥＤＡの繋ぎ目に相当するＬＥＤを発光点とするのが好ましい。位置の解っているＣＣＤ画素にＬＥＤの基準発光点が入射することで、ＬＥＤ発光点位置が測定可能となる（受光された位置とＣＣＤ受光素子の基準画素点のずれが明確になる）。
これによって、繋ぎ目部分のずれの測定、調整が可能となる。位置の検出には発光点が入射するＣＣＤ画素より画像処理装置６を用いて受光点の重心位置や、最高光量の画素として求めるのが望ましい。
【０００９】
ＬＥＤＡ１−１〜１−３のピント（深度）状態の確認はＣＣＤカメラＡ−１〜Ａ−６にて行う。ピントの確認は、例えばビーム径の大きさにより判断する（一般にピントが合うほど径は小さくなる）。
または、ビームのピーク光量で判断（一般にピントが合うほどビームのピーク光量は大きくなる）するのが好ましい。光学調整で一般的なＭＴＦにて行うことも可能である。
以上のように設置されるＣＣＤカメラからの画像データを処理する画像処理装置６とコンピュータ８があり、これらによって処理されたデータをコンピュータ８に接続されたモニタ９へ出力する。
モニタ９へ出力されるデータは、ＣＣＤカメラＡ−１〜Ａ−６から得られる画像データを演算処理した後の計測データ（たとえば、ＬＥＤビーム径やＬＥＤビームの位置）だけでなく、ＣＣＤカメラＡ−１〜Ａ−６からの入力画像を同時に表示する。
図４はモニタでの画面表示を説明する概略図である。図４に示すモニタ画面表示において、１０は最終的な調整結果であり、すべての測定値が工程内規格として予め決められた値を満足している場合にのみＯＫなどの表示を出す。
１１は画像データを演算した後の計測データであり、各ビームの評価項目が表示される。１２はＣＣＤカメラＡ−１〜Ａ−６からの入力画像であり、複数台あるＣＣＤカメラの画像を選択的に表示することが可能である。
画像データを演算処理した計測結果のみをモニタ９上に表示するのではなく、ＣＣＤカメラＡ−１〜Ａ−６から取得した画像を直接作業者に見せることで直感的な調整作業が可能になる。
ＣＣＤカメラＡ−１〜Ａ−６に入射するＬＥＤビームの光は、深度が大きくずれているときには弱く、深度が調整されるにしたがって強くなっていく。書き込みユニットが未調整の場合には深度が大幅にずれているためＣＣＤカメラＡ−１〜Ａ−６の感度領域外にあり、モニタ９へ出力されるＣＣＤカメラ画像は真っ黒である。
ここから調整が進むにつれて、ＣＣＤカメラＡ−１〜Ａ−６の感度領域内に入ってくるが、初期の状態ではモニタ９に映し出されたＣＣＤカメラ画像の中のＬＥＤビームを作業者が目視で捕らえることは非常に困難である。
また、ＣＣＤカメラＡ−１〜Ａ−６の受光領域に対してＬＥＤビーム径は数十分の一から数百分の一と小さく、作業者が目視で捕らえることが本来難しい。このための補助手段としてモニタへ出力するＣＣＤカメラ画像に対して、ビームの場所を示すフレームを追加する。
【００１０】
図５はモニタ出力を行うＣＣＤカメラ画像のイメージを示す概略図である。追加するフレームは、例えば矩形が好ましいが、丸形などであっても良い。図５において、１２はＣＣＤカメラ画像、１３は追加された矩形フレーム、１４はＬＥＤビームである。
図６はフレーム追加の動作を示すフローチャートである。図６に示すように、ＣＣＤカメラＡ−１〜Ａ−６からの画像を取得し（Ｓ１）、ビーム位置を計測し（Ｓ２）、矩形フレーム追加し（Ｓ３）、モニタ９で出力となり（Ｓ４）、この動作フローが終了かどうかを判断する（Ｓ５）。
ＣＣＤカメラ画像に対して、ＬＥＤビームを囲う矩形フレーム１３を表示することで、作業者がモニタ９上で目視困難なビームであっても、そこにビームがあることを認識することが可能となる。
図１の３−２、３−３の繋ぎ目位置調整用のＣＣＤカメラはＬＥＤＡ間の位置（ＬＥＤＡの整列方向に対して直角な方向、すなわち、副走査方向のＬＥＤＡ間隔）だけでなく、ビーム特性の偏差も同時に評価する必要がある。ここでビーム特性とは、ビーム径やビーム光量のピーク光量である。
偏差が顕著な場合、実際の画像に濃度ムラとなって現れる。とくにハーフトーンのような中間調の画像を出力した場合に、ＬＥＤＡ１−１、１−２、１−３の間で画像の濃さが異なるという問題が発生する。
よって、ビーム特性の偏差を計測する必要があるが、感光体ドラムは円柱状であるのに対して、本装置でビームを受光するＣＣＤカメラＡ−１〜Ａ−６は平面状であるために、本装置の上で調整を行ったユニットを製品内へ組み込んだ時に調整結果にバラツキが発生する。
【００１１】
図７はビーム特性の偏差の計測を説明する概略図である。図７の左側では、ビームＡとＢの調整結果のバラツキは実際の感光体ドラムとの差が小さい。一方、右側ではその差が大きい。この場合、ビームＡとＢとの間の間隔は等しいが、ハーフトーンを現像した結果は異なる。
ＬＥＤＡ１−１、１−２、１−３の副走査方向間隔をある一定間隔に収め、さらにビーム偏差を評価するためには、ＣＣＤカメラＡ−１〜Ａ−６内の副走査方向の計測位置を規制する必要がある。
図８はビームの副走査方向の調整範囲を示すマーキングの追加を説明する概略図である。計測位置を規制するための補助手段としてモニタ９上に表示するＣＣＤカメラ画像に対して、ビームの副走査方向の調整範囲を示すマーキング１５を追加する。このマーキングは図８に示すような直線状のものが望ましい。
副走査方向の調整範囲を規制するマーキング１５をモニタ９上に行うことで、平面上のＣＣＤカメラＡ−１〜Ａ−６を使って、円柱状の感光体ドラム上でのビーム偏差の評価が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明による発光素子アレイ位置検出装置を示す概略斜視図。
【図２】各々の画素（格子状に配列）の位置と製品構造体の位置決め基準の位置関係を示す概略図。
【図３】複数のＬＥＤＡの発光を１つの受光素子内で受光することで行うＬＥＤユニットの繋ぎ目の測定を説明する概略図。
【図４】モニタでの画面表示を説明する概略図。
【図５】モニタ出力を行うＣＣＤカメラ画像のイメージを示す概略図。
【図６】フレーム追加の動作を示すフローチャート。
【図７】ビーム特性の偏差の計測を説明する概略図。
【図８】ビームの副走査方向の調整範囲を示すマーキングの追加を説明する概略図。
【符号の説明】
【００１３】
１−１  ＬＥＤ（発光素子）アレイ（ＬＥＤＡ）
１−２  ＬＥＤ（発光素子）アレイ（ＬＥＤＡ）
１−３  ＬＥＤ（発光素子）アレイ（ＬＥＤＡ）
３−１  光受光素子（ＣＣＤカメラ）
３−４  光受光素子（ＣＣＤカメラ）
Ａ−１  光受光素子（ＣＣＤカメラ）
Ａ−６  光受光素子（ＣＣＤカメラ）
６  画像処理手段（画像処理装置）
７  ＬＥＤ発光（駆動）手段
８  コンピュータ
９  モニタ
１３  フレーム
１５  マーキング
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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