JP4449145B2

JP4449145B2 - 発光素子アレイ用検査装置

Info

Publication number: JP4449145B2
Application number: JP2000073419A
Authority: JP
Inventors: 誠治大野; 治信吉田
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd; Fujifilm Business Innovation Corp
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 2000-03-16
Filing date: 2000-03-16
Publication date: 2010-04-14
Anticipated expiration: 2020-03-16
Also published as: JP2001267636A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、全発光点が一斉に点灯するのではなく、順次点灯する発光素子アレイの動作および光量分布を測定する発光素子アレイ用検査装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光プリンタの書込みヘッド（光書込みヘッド）は、感光ドラムに光を露光させるための光源であり、発光素子アレイを有している。光書込みヘッドを備える光プリンタの原理図を図１に示す。円筒形の感光ドラム２の表面に、アモルファスＳｉ等の光導電性を持つ材料（感光体）が作られている。このドラムはプリントの速度で回転している。回転しているドラムの感光体表面を、帯電器４で一様に帯電させる。そして、光書込みヘッド６で、印字するドットイメージの光を感光体上に照射し、光の当たったところの帯電を中和する。続いて、現像器８で感光体上の帯電状態にしたがって、トナーを感光体上につける。そして、転写器１０でカセット１２中から送られてきた用紙１４上に、トナーを転写する。用紙は、定着器１６にて熱等を加えられ定着され、スタッカ１８に送られる。一方、転写の終了したドラムは、消去ランプ２０で帯電が全面にわたって中和され、清掃器２２で残ったトナーが除去される。
【０００３】
光書込みヘッド６の構造を図２に示す。光書込みヘッドは発光素子アレイ２４とロッドレンズアレイ２６で構成され、レンズの焦点が感光ドラム２上に結ぶようになっている。
【０００４】
光書込みヘッドにおいて、発光素子アレイの発光点が配列されている方向（感光ドラムの回転軸に平行）が主走査方向であり、主走査方向に直交する方向が副走査方向である。
【０００５】
このような光書込みヘッドに用いられる発光素子アレイは、順次点灯させるために、順次点灯機能を持つドライバ回路に接続するか、あるいは順次点灯機能を持つドライバを内蔵している。
【０００６】
このような発光素子アレイは、ウェハ上に作製され、チップに切断されて、書込みヘッドに組込まれる。いずれの段階で検査されるにせよ、発光素子アレイの動作および光量分布を測定して品質の良否を評価するための検査が行われる。
【０００７】
図３は、従来の発光素子アレイ用検査装置を示す。この従来の装置では、発光素子アレイ８０の発光量を測定するには、発光点の真上に結像光学系１０２と受光素子１０１らなる受光ヘッド１００を配置し、受光素子１０１の出力信号を測定する。図中、１０３は受光素子からの信号線である。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
結像光学系１０２は、開口数が比較的大きいため、視野が狭く、発光素子アレイの発光点の位置が変わるたびに、受光ヘッド１００の位置を調整している。この場合、発光素子アレイ８０の方を移動させても、あるいは受光ヘッド１００の方を移動させてもよいが、検査装置をウエファ状態でのプローバー検査で使う場合は、ウエファ側を動かすのが難しいため、受光ヘッド側を移動することになる。このように、受光ヘッドを機械的に移動させる必要があるため、発光素子アレイの光量分布の測定は時間がかかった。
【０００９】
また、ドライバを内蔵した発光素子アレイ、または、ドライバ回路を接続した発光素子アレイの場合、すべての発光点が正常に発光しているかを確認するには、実際に使用する条件で、正しい位置の発光点が発光しているかを調べる必要がある。
【００１０】
従来の発光素子アレイ用検査装置で、発光点の位置情報をも取ろうとすると、実動作条件で全点灯した状態の発光点列の１発光点のみを視野に入れるような受光ヘッドが必要となる。このように狭い視野の受光ヘッドでは、わずかな位置ずれも感度に影響するため、高精度な送り機構が必要である。また、発光点の数だけの送り動作が発生し、測定に時間がかかる。
【００１１】
本発明の目的は、発光素子アレイの動作，光量分布を短時間で測定することのできる発光素子アレイ用検査装置を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
ドライバを内蔵した発光素子アレイ、順次点灯機能を持つドライバ回路を接続した発光素子アレイ、または、発光素子アレイを有して構成された光書き込みヘッドにおいて、すべての発光点が正常に発光しているかを確認するためには、空間的な光量を調べ、そのピークの数と位置を調べればよい。これは、「少なくとも１次元」に配列された受光素子アレイと結像系の組み合わせで実現できる。しかし、１次元ＣＣＤなどの受光素子アレイでは、感度のばらつきや、ノイズが多く、この出力から正確な光出力を求めることは難しい。また、発光素子アレイの１個の発光点に対し、十分多数の受光素子で受光しないと、発光素子と受光素子のピッチのビート成分によって、正確な光量値が得られない。
【００１３】
そこで、本発明では、発光素子アレイよりも離れた位置に、ＣＣＤ受光素子とは別の第２の受光素子を置き、発光素子アレイの発光点を１点ずつ順に点灯させながら、第２の受光素子の出力信号を測定することによって、正確な光量測定ができるようにした。
【００１４】
したがって、本発明の発光素子アレイ用検査装置は、発光素子アレイの光量分布の測定は時間分割で、発光素子アレイに発光していない点があるかどうかは空間的に判定することを特徴としている。
【００１５】
本発明の第１の態様によれば、
順次点灯する発光素子アレイの動作，光量分布を測定する発光素子アレイ用検査装置において、
前記発光素子アレイの発光点から出た光を結像させる結像光学系と、
前記結像光学系を通った光を２方向に分けるハーフミラーと、
分けられた一方の光を受光する受光素子アレイと、
分けられた他方の光を受光する受光素子とを備え、
前記受光素子アレイの出力により前記発光素子アレイの動作を評価し、
前記受光素子の出力により光量分布を測定する、
ことを特徴とする。
【００１６】
本発明の第２の態様によれば、
順次点灯する発光素子アレイの動作，光量分布を測定する発光素子アレイ用検査装置において、
前記発光素子アレイの発光点から出た光を結像させる結像光学系と、
前記結像光学系を通った光を受光する受光素子アレイと、
前記発光素子アレイの発光点から出た光を受光する受光素子とを備え、
前記受光素子アレイの出力により前記発光素子アレイの動作を評価し、
前記受光素子の出力により光量分布を測定する、
ことを特徴とする。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を実施例に基づいて説明する。
【００１８】
【実施例１】
図４に、第１の実施例の発光素子アレイ用検査装置を示す。この装置は、受光ヘッド２００を備えている。この受光ヘッド内には、発光素子アレイ８０に対向する側に設けられた結像光学系２０２と、ハーフミラー２０３と、ハーフミラー２０３を透過した光が結像する部分に設けられた受光素子アレイ２０４と、ハーフミラー２０３で反射された光が結像する部分に設けられた光出力モニタ用の受光素子２０１とが設けられている。
【００１９】
図中、２０５は、受光素子２０１の信号線、２０６は受光素子アレイ２０４の信号線であるである。
【００２０】
発光素子アレイ８０のある発光点から出た光は、結合光学系２０２を通り、ハーフミラー２０３によって、２つの経路に分けられ、一方の光は、受光素子２０１に、他方の光は受光素子アレイ２０４上に結像する。これらの発光点像は、発光素子アレイの発光点の位置が動くにつれて、受光素子２０１および受光素子アレイ２０４上を移動する。したがって、受光素子２０１および受光素子アレイ２０４の受光範囲は、移動する発光素子アレイの発光点像が収まる面積が必要である。
【００２１】
具体的には、受光素子アレイ２０４は、画素ピッチが６ミクロン、画素数が１０２４ビットの１次元ＣＣＤセンサを用いた。ＣＣＤのリフレッシュレートは、５０Ｈｚとした。一方、受光素子２０１は、１０ｍｍ×１０ｍｍの受光部分を持つＳｉフォトダイオードを用い、その短絡電流を１０⁸ Ｖ／Ａの電流−電圧変換して、電圧信号として取り出した。また、結像光学系２０２は、１倍のものを用いた。ハーフミラー２０３の分配率は、５０：５０のものを使った。このため、発光素子アレイの６００ｄｐｉの発光点のピッチは、おおよそＣＣＤ上では７画素分に対応することになる。
【００２２】
次に、以上のような構成の発光素子アレイ用検査装置の動作を説明する。
【００２３】
測定対象の発光素子アレイ８０は、６００ｄｐｉ，１２８発光素子のドライバ内蔵型の発光素子アレイとする。
【００２４】
まず、発光素子アレイ８０を実際に使用する上限速度で点灯すると、発光点の転送動作に異常がないか確かめる。ここでは、２Ｍｄｏｔ／ｓの転送速度で、全点点灯した。２Ｍｄｏｔ／ｓで１２８画素を描くので、発光素子アレイが１ラインを描くのに必要な時間は６４μｓとなる。ＣＣＤのフレーム周波数は５０Ｈｚであるので、約３００回分の発光の平均光量分布が受光素子アレイ２０４に得られる。この光量分布に対してあるしきい値を設け、このしきい値を越えたピークの数を数え、発光素子の発光点の数である１２８個になったときに、正常な転送動作が行われたと判断する。なお、光学系固有の空間的感度分布が存在するため、出力信号は空間感度分布関数の逆関数を数値的に乗じて補正した。評価結果信号の例を図５に示す。図では、先頭の７発光点分、ＣＣＤ画素番号（１〜１０２４番）のうち、３０〜９０番の部分を示した。縦軸は、受光素子アレイの出力であり、２５５がフルスケールとなるＡＤコンバータの出力である。
【００２５】
次に、転送速度を１ｋｄｏｔ／ｓにし、受光素子２０１の出力信号を測定し、各発光点の光出力分布を求めた。光出力の測定は、目的の発光点が発光を始めてから、１００μｓ後に測定を開始した。ここで、発光点の転送速度を１ｋｄｏｔ／ｓと遅くしたのは、電流−電圧変換の速度はあまり速くないのと、測定精度を上げるために、繰り返し測定を行うためである。なお、光学系固有の空間的感度分布が存在するため、出力信号は空間感度分布関数の逆関数を数値的に乗じて補正した。評価結果信号の例を図６に示す。縦軸は、ある補正係数を乗じて、出力電力に換算したものである。図６から、１２８個の発光点のすべてについて、光出力が検出され、正常に転送動作が行われていることがわかる。
【００２６】
【実施例２】
図７に、第２の実施例の発光素子アレイ用検査装置を示す。この装置は、図４の第１の実施例の装置とは、ハーフミラーを用いず、受光素子２０１を測定ヘッド３００の外に設けた点で異なっている。図４と同一の構成要素には、同一の参照番号を付して示している。
【００２７】
この発光素子アレイ用検査装置によれば、ハーフミラーの角度依存性等の影響を排除できる。なお、動作は図４の発光素子アレイ用検出装置と同じである。
【００２８】
【実施例３】
受光素子アレイ２０４での評価時に全部の発光点を発光させるのではなく、例えば１個おきに点灯させて評価することもできる。この方法には、図４あるいは図７の発光素子アレイ用検査装置のいずれも用いることができる。
【００２９】
１２００ｄｐｉ／２５６発光素子アレイを全点灯させたときの受光素子アレイ２０４の出力信号例を図８に示す。１２００ｄｐｉの発光点ピッチはＣＣＤ上では、約３．５画素に相当し、図８からわかるように各発光点に対応する光量分布の極大値と極小値の差があまり取れない。このため、判定のしきい値を高めに設定する必要があり、判定を誤る可能性がある。
【００３０】
そこで本実施例によれば、まず、奇数番目の発光点のみを全部点灯させ、受光素子アレイ２０４の光出力分布（図８参照）を取り、ピーク数を数え、次に偶数番目の発光点のみを全部点灯させピーク数を数えることで、正常な転送動作が行われていることを確認することとした。なお、受光素子２０１による光出力の測定は実施例１と同様である。
【００３１】
この評価方法は、発光素子アレイの発光点のピッチの割に非発光部分の幅（主走査方向の距離）が狭い場合に、極大値と極小値の差があまり取れないときも使える。
【００３２】
また、この評価方法は、光書き込みヘッドを評価する場合、ロッドレンズなどの影響で発光点像（発光スポット）が広がってしまい、隣接する２発光点の区別が難しくなったときにも使える。
【００３３】
本実施例では、奇数番／偶数番と、１個おきに点灯させたが、これに限られるものではなく、必要に応じて何個おきでもよい。
【００３４】
【実施例４】
第１および第２の実施例では、発光素子アレイ２０４は１次元発光素子アレイを用いたが、本実施例では、１次元受光素子アレイではなく２次元受光素子アレイを用いた。
【００３５】
光書き込みヘッドを評価する場合、ロッドレンズなどの影響で発光スポットの位置が副走査方向にずれることがある。２次元受光素子アレイを使うことで、発光スポットの重心を同時に評価することができる。このデータを用いて、発光のタイミングを調整し、発光スポットの副走査方向へのずれを補償することができる。
【００３６】
また、光書き込みヘッドを評価する場合、ロッドレンズなどの影響で発光スポットのサイズが変動することがある。２次元受光素子アレイを使い、発光スポットのサイズを同時に測定することができる。このデータを用い、発光点の光量を調整することで、発光スポットの変動の影響を補償することができる。
【００３７】
【発明の効果】
本発明によれば、順次点灯する発光素子アレイ、および、発光素子アレイを組み合わせた光書込みヘッドを評価するのに、光量分布の測定は時間分割で、発光していない点があるかどうかは空間的に判定するようにしたので、光量分布測定および発光点の正常発光の確認を同時に、短時間で行うことが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図１】光書込みヘッドを備える光プリンタの原理図を示す図である。
【図２】光書込みヘッドの構造を示す図である。
【図３】従来の発光素子アレイ用検査装置を示す図である。
【図４】第１の実施例の発光素子アレイ用検査装置を示す図である。
【図５】評価結果信号の例を示す図である。
【図６】評価結果信号の例を示す図である。
【図７】第２の実施例の発光素子アレイ用検査装置を示す図である。
【図８】受光素子アレイの出力信号例を示す図である。
【符号の説明】
８０発光素子アレイ
２００受光ヘッド
２０１受光素子
２０２結像光学系
２０３ハーフミラー
２０４受光素子アレイ
２０５受光素子２０１の信号線
２０６受光素子アレイ２０４の信号線
３００受光ヘッド

Claims

順次点灯する発光点を有する発光素子アレイの当該発光点の転送動作、光量分布を測定する発光素子アレイ用検査装置において、
前記発光素子アレイの前記発光点から出た光を結像させる結像光学系と、
前記結像光学系を通った光を２方向に分けるハーフミラーと、
分けられた一方の光を受光する受光素子アレイと、
分けられた他方の光を受光し、移動する前記発光点像が収まる面積の受光部分を有する受光素子とを備え、
前記受光素子アレイの出力により前記発光点からの光出力を検出することで前記発光素子アレイの前記発光点の転送動作を評価し、
前記受光素子の出力により時間分割にて前記発光素子アレイの光量分布を測定する、
ことを特徴とする発光素子アレイ用検査装置。
順次点灯する発光点を有する発光素子アレイの当該発光点の転送動作、光量分布を測定する発光素子アレイ用検査装置において、
前記発光素子アレイの前記発光点から出た光を結像させる結像光学系と、
前記結像光学系を通った光を受光する受光素子アレイと、
前記発光素子アレイの発光点から出た光を結像光学系を通さずに受光する受光素子とを備え、
前記受光素子アレイの出力により前記発光点からの光出力を検出することで前記発光素子アレイの前記発光点の転送動作を評価し、
前記受光素子の出力により時間分割にて前記発光素子アレイの光量分布を測定する、
ことを特徴とする発光素子アレイ用検査装置。
前記受光素子アレイは、１次元受光素子アレイであることを特徴とする請求項１または２記載の発光素子アレイ用検査装置。
前記受光素子アレイは、２次元受光素子アレイであることを特徴とする請求項１または２記載の発光素子アレイ用検査装置。
連続して順次点灯する前記発光点からの光出力を検出することで前記発光素子アレイの前記発光点の転送動作を評価することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の発光素子アレイ用検査装置。
少なくとも１個おきに順次点灯する前記発光点からの光出力を検出することで前記発光素子アレイの前記発光点の転送動作を評価することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の発光素子アレイ用検査装置。
前記発光点の転送動作の評価は、検出された前記発光点からの光出力に対してしきい値を設け、当該しきい値を超えたピークの数が点灯した発光点の数になったときに正常であると評価することを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の発光素子アレイ用検査装置。