JPH03264837A - 発光アレイの光強度分布測定装置 - 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】 産業上の利用分野 本発明は、ＬＥＤアレイ等の発光アレイの光強度分布測
定装置に関する。

従来の技術 一般に、ＬＥＤアレイ、蛍光管ドツトアレイ等の発光ア
レイは、デジタル複写機、ファクシジリ、プリンタ等に
おいて感光体に対する固体走査型光書込み用光源として
用いられる。この場合、印字品質を管理・制御するため
には、発光アレイのアレイ方向における光強度分布を測
定評価する装置が必要となる。

このための測定装置として第５図に示すようなものがあ
る（第１の従来例）。発光素子によるドツトｌａ〜Ｉｇ
からなる発光アレイ１はステージ（図示せず）上に固定
され、そのアレイ方向に移動自在とされている。この発
光アレイｌに対向させて配設した対物レンズ２を透過し
た光の光路上には、この対物レンズ２から所定間隔おい
てスリット形成部材３が設けられている。スリット形成
部材３のスリット４を通過した光の光路上にはフォトセ
ンサ５が近傍配設されている。ここに、発光アレイ１の
ドツト密度は３００ｄｐｉ（ドツトピッチｂはｂ＝８４
．６μｍ）であり、対物レンズ２の倍率ｍは４倍、スリ
ット４の幅Ｃはｃ＝３３８４　　（＝８４，６Ｘ４＝４
ｂに相当する値）　μｍとされている。

この装置により発光アレイ１の光強度分布を測定する場
合、発光アレイｌはそのドツトｌａ−１ｇの内の一つを
非発光状態とし、かつ、ステージによりアレイ方向に一
定速度Ｖで移動させる。同時に、発光アレイｌからの光
は対物レンズ２を透過することにより４倍に拡大されス
リット形成部材３を含む平面上に結像６（結像面６０〜
６ｅが例示される）を形成する。この結像６は発光アレ
イｌの移動方向と逆方向に移動する。この時、スリット
４を通過した光がフォトセンサ５に入射してその光強度
が検出される。この検出値は、発光アレイｌが２１．１
５μｍ（１ドツトピツチのｌ／４）だけ移動する毎にデ
ータとして取込まれる。

このような−群のデータの中から、非発光状態のドツト
のデータを基準として４つ置きにデータをピックアップ
し、これらの各データ値を発光アレイの各ドツトの光強
度とするものである。

また、第５図における構成で、スリット４の幅Ｃをｃ＝
１０１１ｍとし、対物レンズ２の倍率ｍを１倍としたも
のもある（第２の従来例）。この方式によると、発光ア
レイｌが１０ｐｍだけ移動する毎にアオトセンサ５の検
出値がデータとして取込まれる。このデータは、データ
取込み時におけるスリット４と結像６面との位置関係に
より発光部と非発光部とに分けられ、その各々は複数の
データによって形成される。発光部の複数のデータ（ド
ツトサイズが５０ｐｍならば、５つ或いは６つのデータ
）を結合させて１ドツトの光強度としている。

即ち、ドツトの結像サイズより狭い幅のスリットを通過
した光を幾つか加算して１ドツトの光量とするものであ
る。

発明が解決しようとする課題 第２の従来例の場合、対物レンズ２と発光アレイｌとの
相対移動における送りむらによって生ずる誤差を解消で
きない。また、精度を上げようとしてスリット幅をさら
に狭くすると、フォトセンサ５で受光する光量が低下し
、これも逆に測定精度を悪くする一因となる。データ処
理の負担も大きい。

一方、第１の従来例の場合、移動速度Ｖに対して４・ｖ
／ｂなる時間毎にデータを取込むものである。よって、
データ処理の負担はあるものの、両端にマーカとなる一
対の非発光ドツトを発光アレイ上に設ける等の対処によ
り、第２の従来例のものよりも負担を軽減して、高精度
な測定が可能である。しかし、第１の従来例の条件によ
ると、例えばドツトサイズａがａ＝２０ｐｍのように変
化した場合や、ドツトピッチｂが変化した場合、或いは
移動速度Ｖに送りむらがある場合、発光ドツトがスリッ
トによりけられてしまうこともあり、特定の１ドツトの
光強度値を高精度に測定できないこともある。

このようなことから、第６図に示すような測定装置が本
出願人により特願平１−１５７９６３号として提案され
ている。これは、対物レンズ２を透過した光の一部を偏
向させる偏向ミラー７をスリット形成部材３近傍に４５
°傾けて設け、その反射光を別のフォトセンサ８で検出
し、取込みタイミングを得て、これに同期させて本来の
フォトセンサ５のデータを取込むようにしたものである
。

ここに、例えば、対物レンズ２の倍率ｍは１倍、スリッ
ト４の幅Ｃは６０）＋ｍ、ドツトサイズａは５０ｐｍ、
ドツト間サイズは３４．６μｍ、移動速度■は５　ｃｍ
　／　ｓとされている。

このような構成において、発光アレイ２の光強度分布測
定時には、発光アレイ１は図中左方向に移動する。例え
ば、第７図に示すようにドツト１ｄの結像面６ｄを形成
する光の一部が偏向ミラー７に入射したとき、この光は
偏向ミラー７により反射されてフォトセンサ８に入射し
その光強度が検出される。その後、発光アレイ１がさら
に移動し、第８図に示すように、結像面６ｄが相対的に
右方向に移動して結像面６ｅ、６ｄ間の部分（即ち、ド
ツトｌｄ、ｌｅ間の非発光部分の結像）が偏向ミラー７
に位置する状態となる。この時、偏向ミラー７及びフォ
トセンサ８には光がまったく入射せず、結像面６ｄを形
成する光のすべてがフォトセンサ５に入射する。従って
、フォトセンサ８の検出値がＯとなった時、各ドツトは
フォトセンサ５の検出値をデータとして取込む際の適正
位置にあることになる。

このような適正位置からのドツトのずれの許容範囲は、
ドツトサイズとドツト間サイズとにより決まり、上記提
案例では±５μｍとなる。ここに、発光アレイ１の移動
速度が５ＣＩＴｌ／Ｓであるため、フォトセンサ５の検
出値をデータとして取込む測定タイミングのずれの許容
範囲は±１００１１Ｓとなる。従って、外部機器等によ
って、フォトセンサ８の検出値が急激に減少した瞬間か
ら１００ｐｓ後に測定タイミングを設定すれば、各ドツ
トの光強度の正確な値が得られる。

この提案方式によれば、測定タイミングのずれが小さい
ため、高精度な測定が可能となる。しかし、偏向ミラー
７等を含む光学系の設計や、機械加工が難しく、コスト
高となる一方、この結果として現実には測定精度が低く
なってしまう可能性がある。

課題を解決するための手段 多数の発光素子ドツトを配列させた発光アレイに対向さ
せて対物レンズを設け、この対物レンズによる前記発光
アレイの結像面付近にスリットを持つスリット形成部材
を設け、前記スリットを通過した光の光路上にフォトセ
ンサを設け、前記対物レンズ、スリット形成部材及びフ
ォトセンサと前記発光アレイとを相対移動させるように
した発光アレイの光強度分布測定装置において、前記発
光アレイの各ドツトサイズをａ、ドツト配列ピッチをｂ
、スリット幅をｃ、前記対物レンズの倍率をｍとし、ｂ
≧ｃ　／　ｍ≧ａなる関係を満たし、かつ、前記発光ア
レイと前記対物レンズとを相対速度Ｖで移動させたとき
にこの相対速度■に対する送りむらのずれ量の最大値を
Ｘとしたとき、請求項１記載の発明では、ｎ≧ｂ／　（
（ｃ／ｍ）−ａ−２Ｘ｝≧Ｏなる関係を満たす整数ｎに
ついて、ｂ　／　ｎ　ｖなる時間間隔で前記フォトセン
サのデータを取込む制御手段を設け、請求項２記載の発
明では、ｂ　／　ｎ　ｖなる時間間隔で前記フォトセン
サのデータを取込む際に、ｎ≧ｂ／｛（ｃ／ｍ）ａ−２
ｘ｝≧Ｏなる関係を満たす整数ｎがない場合、スリット
の大きさをｃ　＝　ｍ　ｂとして、前記フォトセンサの
データを取込む制御手段を設けた。

作用 請求項１記載の発明によれば、発光アレイの測定ドツト
の結像が常にスリットによりけられないような位置にあ
るときにフォトセンサのデータを取込むようにタイミン
グ制御しているので、偏向部材や別個のフォトセンサ等
を用いることなく、発光アレイのドツトサイズ、ドツト
ピッチ、相対移動速度のむら等の影響を受けない高精度
な光強度測定が可能となる。

また、請求項２記載の発明によれば、発光アレイの測定
ドツトの結像がスリットによりけられるような条件、即
ち、十分に大きなｎの値をとれない場合であっても、ス
リット幅が後続する隣のドツトの結像がスリット内に入
り込む大きさに最適化されているので、けられた分を同
等に補償でき、高精度な測定が可能となる。

実施例 請求項１記載の発明の一実施例を第１図ないし第３図に
基づいて説明する。第５図で示した部分と同一部分は同
一符号を用いて示す。第１図は第５図等に準じて測定装
置の位置関係を模式的に示したもので、発光アレイ１の
ドツトサイズをａ、ドツトピッチをｂとする。対物レン
ズ２の倍率はｍ倍であり、例えばドツト１ｂ〜１ｄの結
像面における結像６ｂ〜６ｄが示される。このような結
像面にスリット幅Ｃのスリット４を有するスリット形成
部材３が設けられ、その背後にフォトセンサ５が設けら
れている。

このような構成で、対物レンズ２（スリット４及び対物
レンズ５を含む）と発光アレイ１とを相対的に等速度Ｖ
で移動させる。例えば、第１図において、対物レンズ２
に対してステージにより発光アレイ１を右方向に速度Ｖ
で移動させると、結像面付近では発光ドツトＩＣの結像
６Ｃが左方向に速度ｍｖで移動し、一定時間後にはスリ
ット４の中心に次の結像６ｂが来るようになる。第２図
はフォトセンサ５側から見たこの時の様子を示すもので
ある。

ここに、移動速度Ｖには実際にはむらがある。

いま、このむらを一定時間後の予想位置と実際位置との
ずれで示し、その最大値をＸとする。フォトセンサ５に
はフォトセンサ５の検出データを一定の間隔で取込ませ
るようにタイミング制御する制御手段９が接続されてい
る。

いま、結像面付近を拡大して示すと第３図のようになる
。ここでは、結像６ｂ、６ｃ、６ｄがスリット４に対し
て垂直的に同図（ａ）（ｂ）（ｃ）で示す位置関係にあ
ると考える。すると、同図（ａ）に示すようにスリット
４の中央に結像６ｃがある時にフォトセンサ５のデータ
を取込むのが理想的であり、この時のずれ量ｄをｄ＝ｏ
とする。もっとも、同図（ｂ）に示すようにずれ量ｄ＝
ｄ、だけ右にずれた状態でデータを取込んだとしても、
スリット４によるけられはなく、結像６ｃの光量すべて
をスリット後方に取込むことができる。しかし、同図（
ｃ）に示すようにずれ量ｄ＝ｄ、も右にずれた状態でデ
ータを取込むと、結像６ｃの右端側がスリット４により
（ｄ　、　−（ｃ　−ｍ　ａ　）　／　２　）なる長さ
分だけけられてしまい、測定精度が落ちる。

このため、フォトセンサ５のデータを取込むタイミング
でのドツトのずれ量としては、常に、ｄ、＝　（ｃ−ｍ
ａ）／２以下にすることが、高精度なデータを得るため
に必要である。

一方、データの取込みタイミングは速度むらによる位置
ずれｍＸを含んだ等速移動ｍｖに依存して一定時間を毎
に取込むことにより、Ｑ　＝　ｍ　ｖ　／ｌの長さずつ
、スリット４と結像６との位置関係を変化させて取込む
ものとする。このとき、息の値は隣合うドツトでずれ量
Ｏになることが望ましいことから、９＝ｍｂ／ｎ（ｎは
整数）となる値がよい。このＱ　＝　ｍ　ｂ　／　ｎに
対して相対速度ｍｖで移動する時間は、ｔ　＝　Ｑ　／
　ｍ　ｖ　＝　（ｍ　ｂ　／　ｎ　）／　ｍ　ｖ　＝　
ｂ　／　ｎ　ｖとなり、設定したｎに対して時間ｂ　／
　ｎ　ｖ毎にフォトセンサ５のデータを取込むように制
御手段９により制御すればよい。

ここで、与えられた発光アレイ１のドツトサイズａ、ト
ッドピッチｂ、移動速度Ｖ、移動速度ムラによる位置ず
れＸを考えると、データ取込み時のすれ量の最大ｄ　Ｍ
ＡＸは位置ずれの最大値（結像面における）ｍｘと連続
してデータを取込むときの移動ｉ　ｍ　ｂ　／　ｎの半
分との和となり、ｄＭＡＸ”ｍｘ＋（ｍｂ／２ｎ）とな
る。これが、上述したようにｄい。≦ｄ１　であれば精
度が上がるので、ｍ　ｘ　＋　（ｍ　ｂ　／　２　ｎ　
）≦（ｃ−ｍａ）／２なる関係を満たすようにする。こ
れを、ｎについて計算すると、ｎ≧ｂ／　（（ｃ／ｍ）
−ａ−２ｘ）となる。ただし、ｂ≧Ｃ≧ａ、ｘ≦（ｃ−
ｍａ）／２である。上式を満足するようにｎ及びｂの値
を設定すれば、発光アレイｌの各ドツトの光強度分布を
高精度に測定できる。ｎは一般的に上式を満たす限り、
できるだけ小さくしたほうが取込みデータの処理が容易
となる。

具体的数値を用いて説明する。例えば、第１例として、
３００ｄｐｉ　　（ピッチｂ　＝　８４　、６　μｍ）
でドツトサイズａ＝５０１Ｉｍなる構造の発光アレイｌ
とし、送りむらによる位置すれの最大値をｘ＝２μｍと
した場合において、ｍ＝４の対物レンズ２、幅ｃ＝２４
０ｐｍのスリット４を用いたとすると、ｎ≧８４．６／
　（２４０／４−５Ｏ−２ｘ２）＝１４．１ となり、ｎ＝１５として、ｔ＝８４．’　６／１５ｖな
る時間間隔でデータを取込むようにすれば高精度に測定
できる。

また、第２例として、４００ｄｐｉ（ピッチｂ＝６３．
５μｍ）でドツトサイズａ＝４０μｍなる構造の発光ア
レイ１の場合であっても、上記と同一光学系のまま、 ｎ≧６３．５／　（２４０／４−４０−２Ｘ２）＝３．
９２ となるので、ｎ＝４として、ｔ＝６３．５／４ｖの時間
間隔でデータを取込むようにすれば高精度に測定できる
。

さらに、第３例として、第１例のように３００ｄｐｉ　
なる構造の発光アレイ１を用いた場合において、幅ｃ＝
３００ｐｍのスリット４を用いたとすると、 ｎ≧８４．６／　（３００／４−５Ｏ−２Ｘ２）４．０
３ となり、ｎ＝５として、ｔ＝８４，６１５ｖなる時間間
隔でデータを取込むようにすれば高精度に測定できる。

つまり、スリット幅を２４０μｍから３００μｍにする
だけで、第１例に対して、３倍の時間間隔、即ち、１／
３のデータ量で高精度な測定が可能となる。

つづいて、請求項２記載の発明の一実施例を第４図によ
り説明する。データ処理の負担から、ｎ≧ｂ／　（（ｃ
／ｍ）−ａ−２ｘ） を満たすｎ、ｃの組合せがないときは、ｃ＝ｍｂ、かつ
、最大のｎ、即ち、 １≦ｎ≦ｂ／　（（ｃ／ｍ）−ａ−２ｘ）＝ｂ、／　（
ｂ−ａ−２Ｘ） なる関係を満たす整数ｎとすることにより、特定ドツト
の光強度については精度が低下するものの、全体的な光
強度分布状態を知るには十分な精度にて測定できる。

これは、第４図（ａ）（ｂ）（ｃ）に示すように結像６
ｃがスリット４からずれていき、同図（Ｃ）に示すよう
に、ｄお）（ｃ−ｍａ）／２のときに、結像６Ｃの右端
部分６ｃ’はスリット４によりけられてしまうが、ｃ＝
ｍｂのため、次の結像６ｄの右端部分６ｄ’がスリット
４内に入ってくるため、両部会６ｃ’、６ｄ’の差引き
光量骨だけが精度低下するだけであり、ｃ　（ｍ　ｂの
場合（第３図（Ｃ）の場合）に比して、その測定精度は
高いものとなる。いま、ずれ量をｄ、とじ、結像６Ｃの
ドツト光量に対する結像６ｄのドツト光量の比をαとす
ると、このときの測定精度Ｓは ａ＋ｂ−２ｄ　　　２ｄ、−ｂ＋ａ））、］Ｘ１００’
／。

５−（（（’）＋α（２ａ ａ として表すことができる。

発明の効果 本発明は、上述したように発光アレイのドツトサイズ、
ドツトピッチ、対物レンズと発光アレイとの相対移動に
おける送りむらに対して、請求項１記載の発明では発光
アレイの測定ドツトの結像が常にスリットによりけられ
ない位置にあるときにデータを取込むようにタイミング
を設定し、請求項２記載発明では、スリットにけられる
関係にあっても後続隣接ドツトの結像に着目してこの後
続隣接ドツトの結像の一部がスリット内に入ることによ
りけられ分を補償するようにスリットの幅を設定したの
で、基本構造のままなる簡単な構造にして高精度な光強
度分布の測定が可能となるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は請求項１記載の発明の一実施例を示す縦断側面
図、第２図はその一部の平面図、第３図はスリット付近
の位置関係の一例を拡大して示す縦断側面図、第４図は
請求項２記載の発明の一実施例のスリット付近の位置関
係の一例を拡大して示す縦断側面図、第５図は従来例を
示す縦断側面図、第６図は本出願人既提案例を示す縦断
側面図、第７図及び第８図はその動作を説明するために
結像面付近を拡大して示す縦断側面図である。 ｌ・・・発光アレイ、１ａ−ｘｌｆ・・・ドツト、２・
・・対物レンズ、３・・・スリット形成部材、４・・・
スリット、５・・・フォトセンサ、９・・・制御手段３
　」　図 出　願　人　　　株式会社　　　リ　コ、ｌａ　」ｅ ３ 罎 ４図 ｂｄ′ ６ｃ′ Σ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、多数の発光素子ドットを配列させた発光アレイに対
   向させて対物レンズを設け、この対物レンズによる前記
   発光アレイの結像面付近にスリットを持つスリット形成
   部材を設け、前記スリットを通過した光の光路上にフォ
   トセンサを設け、前記対物レンズ、スリット形成部材及
   びフォトセンサと前記発光アレイとを相対移動させるよ
   うにした発光アレイの光強度分布測定装置において、前
   記発光アレイの各ドットサイズをａ、ドット配列ピッチ
   をｂ、スリット幅をｃ、前記対物レンズの倍率をｍとし
   、ｂ≧ｃ／ｍ≧ａなる関係を満たし、かつ、前記発光ア
   レイと前記対物レンズとを相対速度ｖで移動させたとき
   にこの相対速度ｖに対する送りむらのずれ量の最大値を
   ｘとしたとき、ｎ≧ｂ／｛（ｃ／ｍ）−ａ−２ｘ｝≧０ なる関係を満たす整数ｎについて、ｂ／ｎｖなる時間間
   隔で前記フォトセンサのデータを取込む制御手段を設け
   たことを特徴とする発光アレイの光強度分布測定装置。 ２、多数の発光素子ドットを配列させた発光アレイに対
   向させて対物レンズを設け、この対物レンズによる前記
   発光アレイの結像面付近にスリットを持つスリット形成
   部材を設け、前記スリットを通過した光の光路上にフォ
   トセンサを設け、前記対物レンズ、スリット形成部材及
   びフォトセンサと前記発光アレイとを相対移動させるよ
   うにした発光アレイの光強度分布測定装置において、前
   記発光アレイの各ドットサイズをａ、ドット配列ピッチ
   をｂ、スリット幅をｃ、前記対物レンズの倍率をｍとし
   、ｂ≧ｃ／ｍ≧ａなる関係を満たし、かつ、前記発光ア
   レイと前記対物レンズとを相対速度ｖで移動させたとき
   にこの相対速度ｖに対する送りむらのずれ量の最大値を
   ｘとしたとき、ｂ／ｎｖなる時間間隔で前記フォトセン
   サのデータを取込む際に、 ｎ≧ｂ／｛（ｃ／ｍ）−ａ−２ｘ｝≧０ なる関係を満たす整数ｎがない場合、スリットの大きさ
   をｃ＝ｍｂとして前記フォトセンサのデータを取込む制
   御手段を設けたことを特徴とする発光アレイの光強度分
   布測定装置。