JPH04282658A - カラープリンタにおけるｌｅｄプリントヘッドの測定方法 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は，ＬＥＤプリンタにおけ
るプリントヘッドの露光位置のずれを，個々のＬＥＤを
点灯せしめつつ測定するＬＥＤプリンタの露光位置ずれ
測定方法に関する。

【０００２】電子写真方式によるプリンタはレーザプリ
ンタ，ＬＥＤプリンタ，液晶プリンタと各種のものが開
発されている。これらのプリンタは，それぞれ，露光部
にレーザ光学系，ＬＥＤアレイ光学系，液晶シャッタア
レイ光学系を用いたものであり，高速，高解像，高画質
の特徴を持ち，今後も大きく発展すると予想される。

【０００３】

【従来の技術】本発明は，ＬＥＤプリンタに関連するも
のであり，ＬＥＤプリンタは，従来多く用いられている
レーザプリンタと比較して次の特徴をもっている。

【０００４】（１）　固体走査であり，機械的な駆動部
品を必要としない，（２）　光路長を短くすることがで
き，装置を小型にできる，（３）　半導体技術の進歩に
より，　価格が安くなる。

【０００５】今後，これらの特徴を生かし，特に小型プ
リンタにおいて，ＬＥＤプリンタが多くなると考えられ
る。

【０００６】そして今後，プリンタの高機能化が進むと
ともに，カラープリンタのニーズが増大する。特に電子
写真方式は高速の記録が可能なため，高速のカラープリ
ンタが実現できる。

【０００７】図７は高速のカラープリンタの例を示す。 この図はＬＥＤプリントヘッドを露光部に用いたカラー
プリンタの構成の例である。このプリンタ装置は，３原
色のイエロー，マゼンタ，シアンとこれにブラックを加
えた４色の記録を行うための４組の記録ユニットＰ１，
Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４　を持つ。それぞれの記録ユニットは
，感光ドラム１，帯電器２，ＬＥＤ光学系３，現像器４
，転写器５，クリーナ６からなる。そして搬送部７，８
，９，１０，１１，１２，１３，１４，１５と，記録紙
１００が示されている。なお搬送部１３は定着器として
働らいている。

【０００８】各カラー記録ユニットでは，当業者には既
知である電子写真方式の記録が行われ，感光ドラム１上
にカラートナーによるカラー画像が形成される。用紙カ
セットの記録紙１００はピックアップローラ９により，
ピックアップされ紙搬送系により各記録ユニットの下を
搬送される。記録紙が各感光ドラム１の下にきた時に，
感光ドラム１上のカラートナー像は，転写器５により，
記録紙へ転写される。４色の転写が行われた記録紙は，
定着器１３で，熱により，トナーが溶融することで，記
録紙に定着が行われ，スタッカ１２へ出力される。この
構成のプリンタは，各記録ユニットＰ１　ないしＰ４　
がパイプライン式に平行して記録動作を行うため，高速
の記録が可能となっている。

【０００９】図８は図７に用いているＬＥＤ光学系の外
形を示す。ＬＥＤプリントヘッドにおいては，基体の上
に多数のＬＥＤアレイチップ４６およびドライバＩＣ４
５が並んだセラミックプリント板４８があり，その上に
，セルフォックレンズ４７が一定の間隔を保って保持さ
れている。図９に示すように，ドライバＩＣ４５には，
シフトレジスタ４４，ラッチ４３，ＬＥＤドライバ４２
等が内蔵されている。データをシリアルに入力すること
で，信号線を少なくすると共にＬＥＤプリントヘッドの
制御を簡素化している。セラミック基板は熱伝導率が大
きいため，ＬＥＤチップで発生した熱を効率良く基板全
体に伝え，チップの冷却を行っている。

【００１０】ＬＥＤからの光はレンズ（セルフォックレ
ンズ（商標）日本板硝子製）により，感光ドラム上に結
像される。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】上記プリンタ装置では
，各ＬＥＤプリントヘッドの露光ドット位置が設計の値
もしくは基準の位置と異なったり，本来一直線であるべ
き露光の線が曲がっていると，色ずれをおこし出力画像
が劣化する問題がある。このため，ＬＥＤプリントヘッ
ドの各ドット位置を精度良く保つ必要があるが，ＬＥＤ
プリントヘッドの評価を行う上でも，また，位置精度を
チェック（あるいは受入検査）を行う上でも，露光ドッ
ト位置を精度良く測定することが必要である。

【００１２】しかしながら，今まで，ＬＥＤプリントヘ
ッドのドット位置を測定する測定器はなく，手作業にて
測定が行われていた。具体的な露光ドットの位置測定の
方法は，ＬＥＤプリントヘッド露光系をステージ上に置
き，順次１ドットづつ点灯させながら，固定された顕微
鏡で点灯ドットを覗き込む。そして，点灯ドットの中心
が顕微鏡のファインダ中の中心に一致するように，ステ
ージを動かす。その後，ステージの移動量を読み取り，
これから，各露光ドットの座標を算出していた。しかし
，この測定法では，測定時間がかかり，また，目視で行
っているため，測定結果が，測定者によって変わる等の
不都合があった。

【００１３】本発明はＬＥＤの位置ずれを正確に測定す
る方法を提供することを目的としている。

【００１４】

【課題を解決するための手段】図１は本発明の原理構成
図を示す。図中の符号２１はコンピュータであって，全
体の制御を行うと共に，データ処理を行って各ドットの
位置ずれを計算する。２２はＬＥＤ制御回路であって，
ＬＥＤプリントヘッド上の個々のＬＥＤを点灯するなど
の制御を行う。

【００１５】２３はＸＹステージであって，ＬＥＤプリ
ントヘッドを搭載してＸ軸方向やＹ軸方向に移動するこ
とができる。２４はスクリーンであって，個々のＬＥＤ
からの光を投影する。２５はＣＣＤカメラであって，図
示の場合にはスクリーン２４上の投影像を読取る。２６
はＬＥＤプリントヘッドであって，複数のＬＥＤが配列
される。２７はステージドライバであって，ＸＹステー
ジ２３をＸ軸方向やＹ軸方向に駆動する。２８は画像処
理装置であって，ＣＣＤカメラ２５にて読取った像につ
いて像の中心位置を求めるなどの処理を行う。

【００１６】

【作用】コンピュータ２１は，ＬＥＤ制御回路２２を介
して，ＬＥＤプリントヘッド２６上の１つのＬＥＤを点
灯させる。そしてコンピュータ２１は，このとき，当該
ＬＥＤを予め定められた在るべき位置に移動させる。即
ち，ステージドライバ２７を介してＸＹステージ２３を
駆動し，上記在るべき位置に停止させる。

【００１７】当該点灯されたＬＥＤからの光は，スクリ
ーン２４上に投影される（他の実施例の場合には，スク
リーン２４が存在せずに，光が直接的にＣＣＤカメラ２
５によって読取られる場合もある）。スクリーン２４上
の投影像は一般に円形の像であるが，当該投影像はＣＣ
Ｄカメラ２５によって読取られ，画像処理装置２８によ
って，当該投影像の中心位置が計算される。

【００１８】コンピュータ２１は，当該投影像の中心位
置と，上記在るべき位置との位置ずれを計算する。そし
て，次のＬＥＤを点灯させる処理に進む。

【００１９】

【実施例】図２および図３は測定が行われる状態を説明
する図である。図中の符号２４，２５，４６，４７は図
１または図８に対応し，４９は投影像を表わしている。

【００２０】測定準備 ＬＥＤプリントヘッドの固定金具を設けたＸ，Ｙステー
ジ２３上に，ＬＥＤプリントヘッドの取りつけ位置決め
ピンを用いてＬＥＤプリントヘッド２６を精度良く固定
する。また，ＬＥＤプリントヘッド２６の信号コネクタ
を接続する。さらに，測定のパラメータ（ＬＥＤアレイ
のドット数，解像度，基準ピッチ等）を入力する。

【００２１】測定手順 測定を開始すると，コンピュータ２１からＬＥＤ制御回
路２２に，点灯ドット位置を指示する指令が送られ，Ｌ
ＥＤプリントヘッドの指定の１ドットを光らせる。この
結果，ＬＥＤプリントヘッド２６からの光はセルフォッ
クレンズによって，結像位置に置かれたスクリーン２４
上に投影される。

【００２２】また，点灯ドット位置に応じた基準の位置
（本来ならばＬＥＤプリントヘッドの点灯ドットがＣＣ
Ｄカメラの中心位置にくる）にＸ，Ｙステージを移動さ
せる位置指定信号をステージドライバ２７に加える。そ
の結果，ＣＣＤカメラ２５の中心は，ＬＥＤプリントヘ
ッドのドットの基準位置に合わされる。このため，ＬＥ
Ｄアレイのドット位置がＣＣＤカメラ２５のどの位置に
なるか計測することで，ドットの位置の基準の位置から
のずれを測定できる。

【００２３】即ち，スクリーン２４上の像４９は固定さ
れたＣＣＤカメラ２５で読み取られる。読み取った画像
は，増幅され，Ａ−Ｄ変換され，画像処理装置２８に入
力される。画像処理装置２８では，図３に示すように，
入力された像の中心の位置を算出する。算出のため，得
られた画像を最大出力で規格化（ノーマライズ）し，そ
の後，あるスライスレベル（例えば５０％）で切って，
上下左右のスライスレベルを切る座標からドットの中心
位置を出す。ここで，ＣＣＤカメラの画素ピッチとカメ
ラレンズの拡大率とから，カメラの中心位置とＬＥＤプ
リントヘッドのドットの中心位置との位置ずれが算出さ
れる。

【００２４】例えば，カメラの画素ピッチが１５μｍで
，レンズの倍率が１０倍の場合，１画素当たり　１．５
μｍの位置精度で測定を行うことができる。これより低
い測定精度で充分ならば，カメラの倍率を低くすれば良
い。なお，倍率を変えた場合には，あらかじめ，基準ス
ケールを用いて，倍率のキャリブレーションを行ってお
くことが必要である。

【００２５】算出されたドット位置ずれは，ＬＥＤプリ
ントヘッドのドット番号によって指定されたメモリ番地
に書き込まれる。

【００２６】図４は測定手順を表わすフローチャートで
ある。図中の処理は次の如く行われる。即ち，

【００２
７】処理　（１）　　パラメータが入力される処理　（
２）　　測定開始となる 処理　（３）　　第１番目のＬＥＤの測定に入る（Ｎ＝
１）処理　（４）　　Ｎ＝１のＬＥＤを点灯処理　（５
）　　ＬＥＤ制御回路２２に点灯ＬＥＤの位置を指定 処理　（６）　　Ｎ＝１のＬＥＤの在るべき位置にＸＹ
ステージ２３を移動 処理　（７）　　ＣＣＤカメラ２５で像を読む

【００２
８】 処理　（８）　　画像処理装置２８で像の中心位置を算
出処理　（９）　　コンピュータ２１で位置ずれを算出
処理（１０）　　メモリに当該位置ずれを書込む処理（
１１）　　Ｎ＝Ｎ＋１に更新 処理（１２）　　最終のＬＥＤかのチェック。最終でな
ければ処理　（４）に戻る。

【００２９】以上の測定手順をＬＥＤプリントヘッドの
点灯ドット番号を変えて繰り返し，全部のドット位置の
基準位置からの位置ずれを測定する。この結果ＬＥＤプ
リントヘッドの全発光ドットの位置を測定することがで
きる。

【００３０】１ドット当たりの測定時間は２００ｍｓ程
度であり，例えば，４０００ドットのデータ採取には，
約１４分の測定時間が必要である。

【００３１】評価 上で得られた測定結果をもとに，予め規定しておいた基
準位置と，測定位置の差を求める。その結果，基準位置
と測定位置の差が予め定めておいた許容値に入っていな
い場合，そのＬＥＤプリントヘッドは使用できない。こ
のため，位置精度不良品とする表示を行う。一方，基準
位置と測定位置の差が許容値に入っている場合は，位置
精度良品として，次のチェック工程に進むことになる。

【００３２】図５は他の実施例を示す。図中の符号は図
２に対応し，２６−１は単位ＬＥＤチップを表わしてい
る。

【００３３】測定時間を短縮する方法の一つとして，ス
テージの位置ぎめ動作の時間を短縮する方法が考慮され
る。例えば，ステージの動作を５ドット置きにする。こ
の場合には，カメラの読込領域が５ドット程度の領域を
カバーするように，レンズの倍率を定めることが必要で
ある。とともに，ＣＣＤカメラから求めた測定ドットの
中心座標に中心からずれた量をオフセットとして差し引
いて，ドット位置ずれを算出する。このようにステージ
の移動を間欠的に行うことで，ステージの移動時間を短
くでき，測定時間の短縮が図れる。

【００３４】さらに測定時間を短くするための方法とし
て，図５が示されている。ＬＥＤプリントヘッドは，６
４素子〜１２８素子と多くのＬＥＤ素子を集積したＬＥ
Ｄチップを多数並べて構成してある。各ＬＥＤチップ内
部のＬＥＤ素子の並びの精度は，半導体の製造時のマス
クの精度で決まり，チップ内部の各ＬＥＤ素子の並び精
度は極めて高い。そこで，各ＬＥＤチップの位置を測定
すると，チップ内部のＬＥＤ素子の位置は殆ど誤差なく
算出できる。

【００３５】一方，各チップの並びの精度は，ＬＥＤプ
リントヘッドのチップを搭載する基板の精度とＬＥＤチ
ップの搭載精度とによって決まる。ここで，搭載精度に
は，ＬＥＤチップの切りだし（ダイシング）精度と，Ｌ
ＥＤチップのアセンブル精度がからむ。このため，チッ
プ内部のＬＥＤ素子の精度に比較すると，この搭載精度
は格段に悪い。そこで，各ＬＥＤチップ両端のＬＥＤ素
子だけの位置を測定して，ＬＥＤチップ内部のＬＥＤ素
子の位置はこれをもとに算出する方法を取っても良い。 この方法では，ＬＥＤプリントヘッドの測定ドットの数
を１／３２（＝６４／２）〜１／６４（＝　１２８／２
）に少なくできるため，測定時間を極めて短時間にでき
るメリットがある。また，測定点が少なくなるため，必
要とするメモリ容量を小さくできる。

【００３６】なお，上記説明においては，ＬＥＤプリン
トヘッドをＸ−Ｙステージに載せて，Ｘ，Ｙ方向に移動
させて位置を測定する方法について述べた。その逆に，
固定台上の固定治具にＬＥＤアレイを固定し，カメラを
移動ステージ上に載せ，カメラを移動しても良い。

【００３７】図６は更に他の実施例を示す。図中の符号
は図１に対応している。上記の実施例では，一旦スクリ
ーン２４に投影した像４９をＣＣＤカメラ２５で読み込
んだが，スクリーンなしで，直接ＣＣＤカメラ２５上に
ＬＥＤからの像を投影してもよい。図８はこのような場
合を示している。測定の態様は図１の場合と基本的には
変わりはない。

【００３８】更に，カメラの視野が広い場合，２軸のス
テージであるＸ−Ｙステージに代えて一軸のステージ（
Ｘステージのみ）を用いても良い。

【００３９】更に，短時間で測定を行う必要がある場合
は，ＬＥＤプリントヘッドのチップ数に応じて，多くの
カメラをチップの接続点（基準位置）に置き，測定を行
う。この構成にすると，ステージの移動時間がなくなり
，またステージも不要になる点でメリットがある。しか
し，多くのカメラを備えるため，価格が高くなることが
問題である。また，カメラの間隔が短くなるため，カメ
ラの実装が困難になる問題がある。そこで，光ファイバ
を用いてＬＥＤプリントヘッドからの光をカメラに導く
ことが考慮される。この場合には，カメラの実装位置が
ある程度自由になる。

【００４０】

【発明の効果】以上説明した如く，本発明によれば，Ｌ
ＥＤの在るべき位置からのずれを正確に測定することが
できる。またステージの移動に当っては，上記在るべき
位置にステージをセットすることで足りることから，従
来の場合のように例えば図３に示される基準位置と測定
位置とが合致するようにステージを駆動する場合にくら
べて，測定に要する時間が大幅に改善される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の原理構成図である。

【図２】測定が行われる状態を説明する図である。

【図３】測定が行われる状態を説明する図である。

【図４】測定手順を表わすフローチャートである。

【図５】測定時間を短くする方法を説明する図である。

【図６】他の実施例を示す。

【図７】カラー記録装置の構造

【図８】ＬＥＤヘッドの構成図

【図９】ＬＥＤヘッドアレイチップとそのドライバＩＣ

【符号の説明】

２１　　コンピュータ ２２　　ＬＥＤ制御回路 ２３　　ＸＹステージ ２４　　スクリーン ２５　　ＣＣＤカメラ ２６　　ＬＥＤプリントヘッド ２７　　ステージドライバ ２８　　画像処理装置

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　ＬＥＤアレイで構成されるＬＥＤプリ
   ントヘッド（２６）　と，当該ＬＥＤプリントヘッドに
   対する点灯を制御するＬＥＤ制御回路（２２）　と，Ｌ
   ＥＤプリントヘッドを搭載してＸ軸，Ｙ軸方向に移動可
   能なステージ（２３）　と，当該ステージ　（２３）　
   を駆動するステージドライバ　（２７）　と，全体の制
   御と共にデータ処理を行うコンピュータ　（２１）　と
   を少なくともそなえ，上記ＬＥＤプリントヘッドの特徴
   を評価するプリントヘッド特性評価装置において，上記
   ＬＥＤプリントヘッドの個々のＬＥＤの点灯状態を検知
   するカメラ　（２５）と，当該カメラ　（２５）　によ
   って検出した画像を処理する画像処理装置　（２８）　
   とを少なくともそなえ，上記ＬＥＤ制御回路　（２２）
   　によって，上記ＬＥＤプリントヘッドを構成する個々
   のＬＥＤを点灯させ，夫々のＬＥＤからの光を，　上記
   カメラ　（２５）　によって検出し，かつ上記画像処理
   装置　（２８）　によって処理し，夫々のＬＥＤからの
   光の投影位置について，　あるべき位置との位置ずれを
   測定するようにしたことを特徴とするＬＥＤプリンタの
   露光位置ずれ測定方法。
2. 【請求項２】　　上記ＬＥＤの点灯による光を受けるス
   クリーン　（２４）　をもうけ，当該スクリーン　（２
   ４）　上に投影された光を上記カメラ　（２５）　によ
   って読取るようにしたことを特徴とする請求項１記載の
   ＬＥＤプリンタの露光位置ずれ測定方法。
3. 【請求項３】　　上記ＬＥＤプリントヘッドを測定台座
   に固定しかつ上記カメラ（２５）　を上記ステージ　（
   ２３）　に搭載するようにしたことを特徴とする請求項
   １または２記載のＬＥＤプリンタの露光位置ずれ測定方
   法。
4. 【請求項４】　　上記ＬＥＤプリントヘッドが複数のＬ
   ＥＤチップで構成される場合に，各ＬＥＤチップの両端
   のＬＥＤを夫々点灯させて，当該ＬＥＤチップの位置ず
   れを測定するようにしたことを特徴とする請求項１ない
   し３のいずれか記載のＬＥＤプリンタの露光位置ずれ測
   定方法。