JPH0833581B2

JPH0833581B2 - Ｌｅｄアレイ測定装置の位置決め機構

Info

Publication number: JPH0833581B2
Application number: JP20843190A
Authority: JP
Inventors: 義憲目崎; 卓谷細田; 光広森下; 修伊藤
Original assignee: Ando Electric Co Ltd; Fujitsu Ltd
Current assignee: Ando Electric Co Ltd; Fujitsu Ltd
Priority date: 1990-08-06
Filing date: 1990-08-06
Publication date: 1996-03-29
Anticipated expiration: 2011-03-29
Also published as: JPH0493933A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］この発明は、LEDプリンタ装置の光源として使用され
るLEDアレイの光学特性測定装置の位置決め機構につい
てのものである。

［従来の技術］ LEDアレイのプリンタヘッドには、多数の微小発光体
が直線状に高密度に配列されるLEDアレイと、LEDアレイ
に一定距離を置いて対向配置されるセルフォックレンズ
アレイとで構成される光学系がある。

次に、LEDプリンタ装置の構成を第７図により説明す
る。

第７図の１はプリンタヘッドに組み込まれたLEDアレ
イ、71は静電感光ドラム、72はコロナチャージ、73はト
ナー、74はトレー、75はトナー転写部、76は加熱定着部
である。

コロナチャージ72によって帯電させられた静電感光ド
ラム71にLEDアレイ１の光を当てると、光の当たったと
ころだけ放電する。

トレー74から送られてきた紙には、静電感光ドラム71
の帯電部分に対応した位置にトナー転写部75でトナーが
転写され、加熱定着部76でトナー73が紙に定着される。

次に、第７図のLEDアレイ１と静電感光ドラム71の関
係を第８図により説明する。第８図の81はセルフォック
レンズアレイ、82と83はギャップコロである。LEDアレ
イ１の光ビームを静電感光ドラム71上に照射する場合、
LEDアレイ１の発光光量にばらつきがあつたり、発光波
長が違っていたり、LEDアレイ１とセルフォックレンズ
アレイ81との距離にばらつきがあると、鮮明な印字品質
を得られなくなる。

そこで、LEDアレイ１から照射される各光ビームの光
量、光ビーム径、光スペクトルを測定し、ばらつきを検
査しなければならない。

LEDアレイ１は多数の発光体（以下、ドットという）
が例えば、ドット間隔が52.9μｍと極めて高密度に精密
に配列されており、これらのドットの個々について各種
の光学特性を測定するためには、それぞれの測定目的に
適した各種光学センサを極めて精密な位置合わせをする
ことが必要である。

次に、従来技術によるLEDアレイ１に対する測定位置
合わせ機構を第９図により説明する。

第９図の14はLEDアレイ１をＹ移動台３に対して、LED
アレイ１のドット配列方向（以下、Ｘ方向という）とド
ット配列方向と直交する方向（以下、Ｙ方向という）の
位置を設定する目的で用いるLEDアレイ位置決めブロッ
ク、15A・16A・17AはLEDアレイ１をLEDアレイ位置決め
ブロック14に押し付けるためのばね、ばね15A・16A・17
Aの一端はそれぞれ支持ブロック15〜17に固定されてい
る。

Ｙ移動台３へは、それぞれの測定目的に適した各種光
学センサを取り付けるための穴3B・3C・3Dがあけられて
おり、Ｙ移動台３はモータ3Aとモータ制御回路11により
作動制御される。Ｙ移動台３は、Ｘ方向に直線移動をす
るＸ移動台２に取り付けられ、Ｘ移動台２はモータ2Aと
モータ制御回路12により作動制御される。

LEDアレイ位置決めブロック14の位置設定面91A・92A
はＹ移動台３に対し、精密な一定距離L91・L92に位置調
整されており、L91はＸ移動台２の原点座標、L92はＹ移
動台３の原点座標にしている。3B〜3Dは各種光学センサ
の取付穴で、L93・L94は取付穴3B〜3Dの中心間のＹ方向
距離である。

［発明が解決しようとする課題］第９図の位置決め機構では、LEDアレイ１を測定装置
に固定するための操作が煩雑であること、LEDアレイ１
をLEDアレイ位置決めブロック14に押し付ける際に、ご
みやほこり等が介在する場合は位置決め精度に誤差が生
じること、LEDアレイ１の外形形状から間接的に位置設
定をする方法なので、LEDアレイ１の外形寸法と各ドッ
トの配列位置の間に寸法のばらつきがある場合は位置決
め精度が得られないなどの問題がある。

この発明は、LEDアレイ１の各ドットの配列精度が極
めて高精度であることに着目し、任意の１ドットを発光
させて光ビームの中心位置を電気的に検出し、被測定物
であるLEDアレイ内部の発光体に対し直接に位置設定を
することができる高精度の位置決め機構の提供を目的と
する。

［課題を解決するための手段］この目的を達成するため、この発明では、第１のモー
タ2AによりLEDアレイ１の配列方向と平行に移動するＸ
移動台２と、Ｘ移動台２に取り付けられ、第２のモータ
3AによりLEDアレイ１の配列方向と直角に移動するＹ移
動台３と、Ｙ移動台３に取り付けられ、LEDアレイ１の
配列方向と直角に第１のスリット4Aがあけられる第１の
スリット板４と、第１のスリット4Aを通過したLEDアレ
イ１の光量を受光する第１の受光素子６と、Ｙ移動台３
に取り付けられ、LEDアレイ１の配列方向と平行に第２
のスリット5Aがあけられる第２のスリット板５と、第２
のスリット5Aを通過したLEDアレイ１の光量を受光する
第２の受光素子７と、第１の受光素子６と第２の受光素
子７の出力電流を切り換える第１のスイッチ8Aと、第１
のスイッチ8Aの出力電流を増幅する増幅器９と、増幅器
９の出力電圧の最大値を検出して論理レベル「１」を出
力するピーク検出回路10と、ピーク検出回路10の論理出
力を第１のモータ2Aを制御する第１のモータ制御回路11
と第２のモータ3Aを制御する第２のモータ制御回路12に
切り換えて接続する第２のスイッチ8Bとを備え、ピーク
検出回路10の出力が論理レベル「１」のときは、Ｘ移動
台２またはＹ移動台３の移動を停止させ、LEDアレイ１
に対する測定位置を設定する。

［作用］次に、この発明によるLEDアレイ測定装置の位置決め
機構の構成を第１図により説明する。第１図の１はLED
アレイ、２はＸ移動台、３はＹ移動台、2Aと3Aはモー
タ、４と５はＹ移動台に取り付けられるスリット板、６
と７はスリット板４・５とともにＹ移動台に取り付けら
れる受光素子、8Aと8BはLEDアレイ１の位置決め方向を
切換えるためのスイッチ、９は増幅器、10はピーク検出
回路、11と12はモータ制御回路である。

次に、第１図のＹ移動台３部分の上面図を第２図によ
り説明する。

Ｘ移動台２は、モータ2Aにより前後進し、LEDアレイ
１の配列方向と平行に移動する。Ｙ移動台３は、Ｘ移動
台２に取り付けられ、モータ3Aにより前後進し、LEDア
レイ１の配列方向と直角に移動する。スリット板４は、
Ｙ移動台３に取り付けられ、LEDアレイ１の配列方向と
直角にスリット4Aがあけられる。スリット板５は、Ｙ移
動台３に取り付けられ、LEDアレイ１の配列方向と平行
にスリット5Aがあけられる。

次に、第１図のLEDアレイ１部分の分解斜視図を第３
図により説明する。

受光素子６はスリット4Aを通過したLEDアレイ１の光
量を受光し、受光素子７はスリット5Aを通過したLEDア
レイ１の光量を受光する。スイッチ8Aは、受光素子６・
７の出力電流を切り換え、増幅器９は、スイッチ8Aの出
力電流を増幅する。ピーク検出回路10は、増幅器９の出
力電圧の最大値を検出して論理レベル「１」を出力す
る。

第３図は、LEDアレイ１の１ドットから出る光ビーム
に対するスリット板４・５の移動方向と、スリット4A・
5Aを通過した光量を受光する受光素子６・７との配置関
係を示す斜視図であり、スリット板４とスリット板５
は、それぞれＸ移動台２とＹ移動台３によりギャップコ
ロ82・83を一直線に結ぶ線上に一定距離を隔てて、LED
アレイ１に対しＸ方向とＹ方向に移動する。

第３図のLEDアレイ１を発光させ、スリット板４をＸ
方向に移動させると、スリット4Aを通過する光量は受光
素子６で電流に変換され、第５図のVinまたは、第３図
の9Aに示すように正規分布状の強度広がりをもつ電圧波
形として増幅器９の出力に取り出され、スリット4Aが光
ビーム1Aの中心を通過するときの通過光量が最大にな
り、電圧波形のピークと一致する。

第３図のピーク検出回路10は、増幅器９からの電圧波
形を入力し、波形のピークを過ぎたときに第５図ウまた
は第３図の10Aに示すように、論理レベル「１」を出力
する。

次に、第１図のモータ制御回路11はピーク検出回路10
の論理レベル「１」を入力したときに、モータ2Aの回転
を停止させ、Ｘ移動台２に対するＸ方向の測定位置決め
をする。

［実施例］第５図に示すVinのＸ区間は、第１図のLEDアレイ１の
ｎ番目のドットを発光させて、Ｘ移動台２を移動させた
ときに得られる増幅器９の出力電圧波形であり、第３図
の示すスリット板４のスリット4Aを通過する光量に比例
する。

次に、第５図に示すVinのＹ区間は、第１図のLEDアレ
イ１のｎ番目のドットを発光させて、Ｙ移動台３を移動
させたときに得られる増幅器９の出力波形であり、第３
図に示すスリット板５のスリット5Aを通過する光量に比
例する。

第３図はLEDアレイ１から発光された光がセルフォッ
クレンズアレイ81を通って光ビーム1Aに集束され、スリ
ット4Aを通過して受光素子６に受光されるまでの位置関
係と、受光素子６の光量検出電流がスイッチ8Aを経て増
幅器９に入力され、ピーク検出回路10により光ビーム1A
の中心検出をするまでを示す斜視図である。

第３図のスリット板４・５はLEDアレイ１から一定の
距離を離れた位置を、例えばギャップコロ82・83を備え
ているLEDアレイならばギャップコロ82・83を一直線で
結ぶ線上に、LEDアレイ１のＸ方向またはＹ方向で移動
させる。

次に、LEDアレイ１からスリット板４・５までの対向
距離について説明する。

LEDアレイ１とスリット板４・５の対向距離は、LEDア
レイ１に取り付けられるセルフォックレンズアレイ81の
共役焦点長によって決まる固有の値であり、LEDアレイ
１からの光ビームに対する各種光学特性を測定する光セ
ンサ類の受光位置もこの値にすることが必要である。LE
Dアレイ１は、プリンタ装置に組み込まれた状態で静電
感光ドラム71との距離をこの固有値に保つことが要求さ
れる。一般には、第８図のギャップコロ82・83のよう
に、LEDアレイ１の両端に備えた構造を利用する。

次に、第１図の実施例を説明する。

スリット板４・５は、幅10μｍ、長さ3mmとし、スリ
ット板４・５は同じ寸法形状にする。

スリット板4A・5Aの長さ方向を第２図に示す関係にし
てＹ移動台３へ取り付ける。受光素子６・７は第３図に
示す位置関係にしてＹ移動台３へスリット板４・５に重
ねるようにして取り付ける。第２図のL1はスリット4A・
5Aの中心間距離、L2はスリット5Aと光センサの取付穴3B
との中心間距離、L3・L4は光センサの取付穴3B・3C・3D
の中心間距離で、スリット5Aの位置をＹ方向の原位置と
し、L1〜L4をＹ移動台に対する移動距離として、各光セ
ンサに対するＹ方向の位置設定に使用される値である。

スイッチ8A・8Bは移動台２とＹ移動台３に対する原位
置設定切換をするもので、実施例では、スイッチ8A・8B
は連動型の１個のスイッチである。モータ制御回路11・
12は、ピーク検出回路10からの論理信号を入力とし、論
理レベル「１」を入力したときにモータ2A・3Aの回転を
停止させる。実施例では、５相ステッピングモータを使
用したモータ2A・3Aは、モータ制御回路11・12からパル
ス電流で駆動されて回転する。Ｘ移動台２とＹ移動台３
の移動量は、モータ制御回路11・12からの出力パルス数
に比例する。例えば、１パルスあたりの移動量は１μｍ
である。

次に、ピーク検出回路10の実施例の回路図を第４図に
より説明する。

第４図の回路図はピークホールド回路であり、入力電
圧波形のピークが過ぎたときに論理レベル「１」を出力
する。

第４図の41はアナログスイッチであり、測定開始信号
イが論理レベル「０」のときに導通し、測定開始信号イ
には、第１図のLEDアレイ制御回路13からのLEDアレイ１
を発光させる論理出力信号が加えられる。第４図の42・
46はダイオード、43はピークホールド用のコンデンサ、
44は入力バイアス電流の小さいFET入力の演算増幅器、4
5は演算増幅器、47は比較器であり、入力電圧Vinがピー
クを過ぎたときに論理レベル「１」を出力する。

次に、第５図は第１図のピーク検出回路10に第４図の
回路を使用し、LEDアレイ１の光ビーム1Aに対する位置
検出動作をさせたときの動作波形図であり、第５図のVi
n、ア、イ、ウと第４図のVin、ア、イ、ウで示す各部の
動作波形を対応させて示している。

次に、第１図のピーク検出回路10に第４図の回路を用
いたことによる位置決め精度について説明する。

第１図で、LEDアレイ１を発光させ、移動台２または
移動台３を動作させたときの増幅器９に取り出される出
力電圧の振幅は、移動台２・３の移動量に対して正規関
数的な強度分布を示し、電圧振幅をＰ（ｘ）とすると、
次式に近似して表わすことができる。

Ｐ（ｘ）＝exp［−（φ（ｘ））²/2］ ……（１）ここに、φ（ｘ）は光ビーム1Aのビーム中心からのビ
ーム広がり幅である。例えば、一般にいうビーム径はＰ
（ｘ）＝0.136を得るφ（ｘ）の値を用いる。

実施例では、第４図の演算増幅器45の電圧利得を1000
倍、ダイオード42・46の順方向電圧が0.7Vであり、入力
電圧Vinがピーク振幅を過ぎてから約2mV降下したときに
比較器47は論理レベル「１」を出力し、入力電圧Vinの
ピーク振幅は1V以上である。すなわち、ピーク電圧差2m
Vを検出して論理パルスを出力するピーク検出回路であ
り、式（１）のＰ（ｘ）≦0.998の範囲のとき論理レベ
ル「１」を出力する。実施例では、LEDアレイ１からの
光ビーム1Aによるビーム径は50μｍφ〜200μｍφであ
る。

次に、第４図の比較器47の論理出力レベルが「１」に
なるときの光ビーム1Aの中心位置からの移動台２・３に
よる通過移動量を式（１）から求めると、光ビーム1Aの
ビーム径（13.6％）が50μｍφ〜200μｍφとＰ（ｘ）
≦0.998より、50μｍφビーム径のとき約0.8μｍ、200
μｍφビーム径のとき約3.2μｍである。

次に、第１図の位置決め機構のフローチャートを第６
図により説明する。

第６図のステップ〜は、LEDアレイ１に対するＸ
移動台の原点座標を設定するまでの動作順序であり、ス
テップ〜はＹ移動台３の原点座標を設定するまでの
動作順序である。

なお、第６図のステップ〜とステップ〜の順
序は入れ換えることもできる。

［発明の効果］この発明によれば、LEDアレイからの発光ビームの照
射強度をスリットを通して測定し、照射強度のピークを
ピーク検出回路を用いて論理的に検出して測定装置の位
置決め機構を設定するので、簡便な操作で極めて高い位
置決め精度が迅速に設定できる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明によるLEDアレイ発光特性測定装置の
位置決め機構の構成図、第２図は第１図の移動台３部分
の上面図、第３図は第１図のLEDアレイ１部分の分解斜
視図、第４図は第１図のピーク検出回路10の実施例の回
路図、第５図は第４図の各部の波形図、第６図は第１図
の位置決め機構のフローチャート、第７図はLEDプリン
タ装置の構成図、第８図は第７図のLEDアレイ１と静電
感光ドラム71の関係説明図、第９図は従来技術によるLE
Dアレイ測定装置の位置決め機構の構成図である。１……LEDアレイ、２……Ｘ移動台、2A・3A……モー
タ、３……Ｙ移動台、４・５……スリット板、６・７…
…受光素子、8A・8B……スイッチ、９……増幅器、10…
…ピーク検出回路、11・12……モータ制御回路、13……
LEDアレイ制御回路。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｇ０１Ｊ 1/00 Ｃ 9309−2ＧＧ０３Ｇ 15/04 １１１ (72)発明者森下光広東京都大田区蒲田４丁目19番７号安藤電気株式会社内 (72)発明者伊藤修東京都大田区蒲田４丁目19番７号安藤電気株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】第１のモータ（2A）によりLEDアレイ
（１）の配列方向と平行に移動するＸ移動台（２）と、Ｘ移動台（２）に取り付けられ、第２のモータ（3A）に
よりLEDアレイ（１）の配列方向と直角に移動するＹ移
動台（３）と、Ｙ移動台（３）に取り付けられ、LEDアレイ（１）の配
列方向と直角に第１のスリット（4A）があけられる第１
のスリット板（４）と、第１のスリット（4A）を通過したLEDアレイ（１）の光
量を受光する第１の受光素子（６）と、Ｙ移動台（３）に取り付けられ、LEDアレイ（１）の配
列方向と平行に第２のスリット（5A）があけられる第２
のスリット板（５）と、第２のスリット（5A）を通過したLEDアレイ（１）の光
量を受光する第２の受光素子（７）と、第１の受光素子（６）と第２の受光素子（７）の出力電
流を切り換える第１のスイッチ（8A）と、第１のスイッチ（8A）の出力電流を増幅する増幅器
（９）と、増幅器（９）の出力電圧の最大値を検出して論理レベル
「１」を出力するピーク検出回路（10）と、ピーク検出回路（10）の論理出力を第１のモータ（2A）
を制御する第１のモータ制御回路（11）と第２のモータ
（3A）を制御する第２のモータ制御回路（12）に切り換
えて接続する第２のスイッチ（8B）とを備え、ピーク検出回路（10）の出力が論理レベル「１」のとき
は、Ｘ移動台（２）またはＹ移動台（３）の移動を停止
させ、LEDアレイ（１）に対する測定位置を設定するこ
とを特徴とするLEDアレイ測定装置の位置決め機構。