ロッドレンズアレイの製造方法、および光プリンタヘッド、ならびに、それを用いた画像形成装置
【課題】濃度ムラのない良好な画像を得られるロッドレンズアレイの製造方法およびそれを用いた光プリンタヘッド、画像形成装置を提供する。
【解決手段】（１）ロッドレンズアレイを透過させた発光素子からの光の３次元強度分布を異なるＮ個の光結像位置にて測定する。（２）各光結像位置において、所定の強度閾値で３次元強度分布の断面積を求める。（３）各光結像位置と、当該光結像位置の両側に位置する所定数の光結像位置とからなるグループに関して、３次元強度分布の断面積の移動平均値を算出し、これを理想断面積Ｐ（ｋ）（１≦ｋ≦Ｎ）とする。（４）Ｎ個の光結像位置をＭ個の区間に区分し、各区間に関して３次元強度分布の平均断面積を算出し、これを区間断面積Ｑ（ｌ）（１≦ｌ≦Ｍ）とする。（５）各光結像位置に関して、Ｒ（ｋ）＝[Ｑ（ｌ＋１）−Ｑ（ｌ）]／Ｐ（ｋ）を算出し、該Ｒ（ｋ）の値が所定の範囲内であるロッドレンズアレイを良品とする。
【解決手段】（１）ロッドレンズアレイを透過させた発光素子からの光の３次元強度分布を異なるＮ個の光結像位置にて測定する。（２）各光結像位置において、所定の強度閾値で３次元強度分布の断面積を求める。（３）各光結像位置と、当該光結像位置の両側に位置する所定数の光結像位置とからなるグループに関して、３次元強度分布の断面積の移動平均値を算出し、これを理想断面積Ｐ（ｋ）（１≦ｋ≦Ｎ）とする。（４）Ｎ個の光結像位置をＭ個の区間に区分し、各区間に関して３次元強度分布の平均断面積を算出し、これを区間断面積Ｑ（ｌ）（１≦ｌ≦Ｍ）とする。（５）各光結像位置に関して、Ｒ（ｋ）＝[Ｑ（ｌ＋１）−Ｑ（ｌ）]／Ｐ（ｋ）を算出し、該Ｒ（ｋ）の値が所定の範囲内であるロッドレンズアレイを良品とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の発光素子を発光させ、その素子像を記録媒体としての感光体面上に高精度で結像する、例えばＬＥＤ（発光ダイオード）やＯＬＥＤ（有機発光ダイオード）等を用いた光プリンタヘッドにおいて、結像素子として用いられるロッドレンズアレイの製造方法、および該ロッドレンズアレイを有する光プリンタヘッドおよび画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、ＬＥＤプリンタ等に使用されている正立等倍の長尺の結像素子アレイとしては、レンズアレイが知られている。このようなレンズアレイの内、特にロッドレンズアレイが広く用いられている。ここで、ロッドレンズアレイとは、半径方向に屈折率分布を有するロッドレンズを複数個、所定方向に周期的に配列したものである。
【０００３】
図１に、前記のようなロッドレンズアレイを示す。ロッドレンズは、通常ロッド状のガラスにイオン交換を施して、屈折率分布を持たせることによって形成される。このような複数のロッドレンズが、図１の上下方向（以下、副走査方向と記す）に対して、１段あるいは２段、図１の左右方向（以下、主走査方向と記す）に配列されている。これらのロッドレンズは各々、物体の正立等倍像を所定距離離れた位置に結像する機能を有する。
【０００４】
上記の複数のロッドレンズは高密度に配列され、これらが一対の側板によって挟持される。また、各ロッドレンズの間に不透明の樹脂が充填される。その結果、ロッドレンズアレイが製作される。
【０００５】
図２に示すように、上記ロッドレンズアレイと発光手段により光プリンタヘッドが構成され、複数の発光素子から成る発光手段（発光素子アレイ）は、画像信号に応じて発光し複数の光束を出射する。これらの光束は、複数のロッドレンズをアレイ状に配列したロッドレンズアレイにより、該発光手段の反対側に配列された記録媒体としての感光体の表面上の同じポイント（結像スポット）上に正立等倍で結像される。そして、このことにより、例えば光プリンタの感光体表面上に潜像を形成することができる。上記ロッドレンズアレイは、多数のロッドレンズを配列させているため、一本のロッドレンズアレイ内で屈折率やレンズ厚さＺ０の異なる等といった問題もしばしば発生していたが、多少結像特性が異なっていても、正立等倍結像であるため、感光体上の結像点はほとんど乱れないとされていた。
【０００６】
一方、近年、プリンタの高精度化が進み、６００ｄｐｉや１２００ｄｐｉといった高解像度のプリンタも出てきている。このようなプリンタの高画質化に対しては、発光素子の光量バラツキを電気的に補正する手段が導入され始めている。これは、光プリンタヘッドに使用される複数個の発光素子は、発光特性が均一でないため、発光素子ごとに発光量が異なり、出力された画像上に濃度ムラが発生すると考えられているからである。
【０００７】
しかしながら、上記のようなプリンタにおいて、精度良く光量補正を行っているにも関わらず、出力された画像上に濃度ムラが発生してしまうため、画質管理を的確に行えない状況にあった。本発明者は、この濃度ムラが発光量による問題ではなく、プリンタに使用されているロッドレンズアレイの屈折率および厚みＺ０の誤差に起因する結像性能の問題であると考えた。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
例えば、ロッドレンズの配列に、周期的に倍率関係が崩れるような歪曲収差やレンズ厚みＺ０の異なる箇所などが存在すると、光束は感光体面上で一点に集光しなくなり、結像スポットのバラツキが発生してしまうため、発光量の均一化だけでは画像の濃度ムラは除去されない。
【０００９】
ここでいう濃度ムラとは、印画の周期的なスジ状の濃度ムラを指しており、以降スジムラと称する。
【００１０】
これに対し、従来からＭＴＦによるロッドレンズアレイの特性判別が既知の技術として確立されており、特開２００３−１１４３０５号公報および特開２００２−２７１９７号公報によれば、ＭＴＦの部分変動値、または前記ＭＴＦの最大値と最小値の管理によりスジムラを抑制できると記載されているが、図４に示すとおり、ＭＴＦによるスジムラ要素の抽出では、画像上のスジムラを精度よく管理できないことを本発明者は印画に基づくロッドレンズアレイと光プリンタヘッドの関係から実験的に求めている。
【００１１】
ＭＴＦ（Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｆｕｎｃｉｔｏｎ）とは、画像の質、つまり解像力を表す指標で、これは矩形波格子パターンの像をスリットスキャン、あるいはＣＣＤセンサで受光し、その光量レベルからＳＬＡのレスポンス関数ＭＴＦを算出する方法である。関数は、
で示され、ＭＴＦが高い、つまり１００％に近い程、原画に忠実な像が形成されていることになる。
【００１２】
また、光プリンタヘッドとしての画質評価は、発光素子アレイ、ロッドレンズアレイ、感光体を組み合わせて装置を組み上げ、その後、実際に装置を動作させて感光、現像プロセスを行い、形成される画像のスジムラを評価していた。したがって、ロッドレンズアレイに原因するスジムラがあるか否かについては、装置組み上げ後でないと把握できず、ロッドレンズアレイが不良品であると判明した場合、同アレイの良品を用いて装置の組上げを再度行う必要がある。このため、1本の良品をとるまでに手間と時間が非常にかかり、装置としての生産性を落としていた。
【００１３】
本発明は、このような従来の問題点に着目したもので、その目的はスジムラのない良好な画質を得られるロッドレンズアレイとそれを用いた光プリンタヘッドならびに画像形成装置を提供することにある。
【００１４】
また、本発明の別の目的は、ロッドレンズアレイに起因するスジムラを装置組み上げ前に評価することができ、生産性の向上を図ったロッドレンズアレイの検査方法を提供することにある。
【特許文献１】特開２００３−１１４３０５号公報
【特許文献２】特開２００２−２７１９７号公報
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明のロッドレンズアレイの製造方法は、発光素子を有する光源手段から出射した光を記録媒体上に結像させるロッドレンズアレイの製造方法において、順次下記（１）〜（５）の各工程を経て製作されることを特徴とする。（１）前記ロッドレンズアレイを透過させた前記発光素子からの光の３次元強度分布を異なるＮ個の光結像位置にて測定する。（２）各前記光結像位置において、所定の強度閾値で前記３次元強度分布の断面積を求める。（３）各前記光結像位置と、当該光結像位置の両側に位置する所定数の光結像位置とからなるグループに関して、前記３次元強度分布の断面積の移動平均値を算出し、これを理想断面積Ｐ（ｋ）（１≦ｋ≦Ｎ）とする。（４）Ｎ個の前記光結像位置をＭ個の区間に区分し、各区間に関して前記３次元強度分布の平均断面積を算出し、これを区間断面積Ｑ（ｌ）（１≦ｌ≦Ｍ）とする。（５）各前記光結像位置に関して、Ｒ（ｋ）＝[Ｑ（ｌ＋１）−Ｑ（ｌ）]／Ｐ（ｋ）を算出し、該Ｒ（ｋ）の値が所定の範囲内であるロッドレンズアレイを良品とする。ただし、Ｑ（ｌ）は、理想断面積Ｐ（ｋ）を有するｋ番目の光結像位置が属する区間の区間断面積、Ｑ（ｌ＋１）は、前記Ｑ（ｌ）の次の区間の区間断面積とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明のロッドレンズアレイの製造方法によれば、各ロッドレンズアレイの持つスジムラ要素を精度よく抽出することができ、ロッドレンズアレイの生産性を向上させることが可能となる。
【００１７】
また、本発明によれば、判別されたロッドレンズアレイを光プリンタヘッドに使用することでロッドレンズアレイに起因するスジムラのない画像形成装置が提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明を添付図面に基づいて詳細に説明する。
【００１９】
図１は、光プリンタヘッドに使用する正立等倍の結像素子アレイ（ロッドレンズアレイ）の斜視図であり、図２は本発明の一実施形態にかかる光プリンタヘッドＬの分解斜視図であり、図３は光プリンタヘッドＬを実装した画像形成装置の概略構成を示す正面図である。この装置は、大略的に、光プリンタヘッドＬと、前記感光体Ｐとからなる。
【００２０】
光プリンタヘッドＬによれば、回路基板１の上面に複数個の発光素子アレイチップ２やドライバーＩＣ４等を実装するとともに、これら発光素子アレイチップ２の発光面上に前記結像光学系であるロッドレンズアレイ５を配置したものである。これら各部材は、図示しないハウジングの内部に収容している。
【００２１】
回路基板１は、ガラス布基材エポキシ樹脂やガラス、セラミック等の電気絶縁性材料からなる矩形状のベースの上面に多数の回路配線を所定パターンに被着させてなり、その上面でもって複数個の発光素子アレイチップ２やドライバーＩＣ４等を支持する。
【００２２】
回路基板１上に搭載した複数個の発光素子アレイチップ２は、回路基板１の主走査方向に沿って１列状に配置されており、各々の上面には、たとえば６００ｄｐｉ（ｄｏｔ ｐｅｒ ｉｎｃｈ）の密度で直線状に配列した発光素子３と、この発光素子３に電気的に接続される多数の接続パッドとを有しており、これら各接続パッドはボンディングワイヤを介して回路基板１上の回路配線に電気的に接続される。
【００２３】
発光素子３は、たとえばＧａＡｌＡｓ系やＧａＡｓＰ系の発光素子等から成り、ｐ型半導体とｎ型半導体とをｐｎ接合して構成され、外部より回路配線および接続パッド等を介して発光素子３に電源電力が印加されると、ｐ型半導体の内部に電子が、ｎ型半導体の内部に正孔がそれぞれ注入され、これらキャリアをｐｎ接合付近で再結合させ、この結合の際に生じたエネルギーを光に変換することによって発光素子３が所定の輝度で発光する。
【００２４】
この発光素子３には、画像データに基づいて外部より所定のエネルギーが印加され、発光素子が画像データに対応した所定の時間だけ発光する。
【００２５】
また、発光素子アレイチップ２上に配したロッドレンズアレイ５については、発光素子３の発する光を外部の感光体Ｐに照射・結像させるためのものであり、かかるロッドレンズアレイ５としては多数の棒状のレンズを直線状、あるいは千鳥状に配列させて成るロッドレンズアレイ等が用いられ、接着剤により図示しないレンズホルダー等によって所定位置に固定される。
【００２６】
感光体Ｐについては、光プリンタヘッドＬの発光素子アレイチップ２上に、光プリンタヘッドＬと所定の距離だけ離間するようにして、光プリンタヘッドＬと略平行に配置される。
【００２７】
感光体Ｐは、アルミニウム等から成る円筒状基体の外表面にアモルファスシリコン等の無機半導体や有機半導体から成る光導電層を被着させた構造を有しており、印画動作時、図示しないモータ等によって軸周りに回転され、光導電層に光プリンタヘッドＬからの光が照射されると、光導電層の比抵抗を急激に低下させて、光導電層に所定の潜像を形成する。そして、感光体Ｐに形成された潜像は、現像プロセスを経てトナー像となり、このトナー像を記録紙に転写、定着させることによって所定の画像が記録される。
【００２８】
続いて、上記構成の光プリンタヘッドＬに使用するロッドレンズアレイの検査方法について説明する。
【００２９】
順次、（１）〜（６）の工程を経る。
【００３０】
工程（１）：まず、光源手段から出射した光束の該ロッドレンズアレイ透過光における強度分布を略結像位置にて測定する。測定には、図５に示すようなレンズ測定装置を用いればよい。
【００３１】
図５に示すように、光プリンタヘッドの発光素子にあたる測定装置の光源手段には、ＬＥＤ光源を用い、スリットを設けた遮光板を配置することで擬似的な発光素子を形成している。また、使用するスリットは、円形状、非円形状を問わず、用途に合わせた形状とする。
【００３２】
前記ＬＥＤ光源の光は、所定の位置に配置したロッドレンズアレイを介し、前記光源と対に位置する撮像装置にて読み込まれる。また、前記光源と前記撮像装置は、ロッドレンズアレイと平行に移動しながら、所定の距離に対しＮ箇所で測定を行う。Ｎ個の測定箇所は、Ｎ個の発光素子を有する光プリンタヘッドの各発光素子から出射させた光が感光体に照射される位置に対応する。したがって、ＬＥＤ光源は、Ｎ個の発光素子を有する光プリンタヘッドの各発光素子の配設位置に対応するように移動され、光結像位置と発光素子の配設位置は、ロッドレンズアレイの長手方向に関して対応することとなる。便宜上、以下では、Ｎ個の光結像位置を発光素子Ｄｉ（ｉ＝１、２、・・・、Ｎ）と呼ぶこともある。撮像装置としては例えばＣＣＤを使用され、該撮像装置によってロッドレンズアレイを透過した光の強度分布が電気信号として出力される。本装置は、ロッドレンズアレイを固定とし、光源と撮像装置が対となって移動する仕組みと成っているが、作業性、生産性の点からロッドレンズアレイが移動する仕組みでも問題はなく、用途に合わせて選択すると良い。
【００３３】
これにより得られた光の強度分布は、発光素子の出射光の一部が周囲に向かって広がることによって、図６に示す３次元の斜視図に示すごとく、中央域にピーク値を有する山状の分布となっている。
【００３４】
工程（２）：次に上述の強度分布のうち、所定の強度閾値を等高線とする領域の断面積Ｓｉ（１≦ｉ≦Ｎ）を求める。この断面積を算出する所定の強度閾値は、感光体の露光感度と相関が認められるため、目的とする感光体の露光感度に基づいて設定した。
【００３５】
あるピークを有する発光素子の感光体におけるＥ−Ｖ曲線、およびスポット電位分布、そして、光の３次元強度分布の関係は図７のようになる。Ｅ−Ｖ曲線（図７の第１象限）の縦軸は感光体表面の帯電電位を、横軸は感光体に露光される露光量をそれぞれ示す。光の３次元強度分布（図７の第２象限）の縦軸は発光素子の発光領域の幅を、横軸は発光素子の発する光の強度をそれぞれ示す。光の３次元強度分布の強度閾値は、Ｅ−Ｖ曲線における感光体の帯電電位が半減するのに必要な発光素子の強度を示す。そして、スポット電位分布（図７の第４象限）の縦軸は感光体の帯電電位を、横軸は発光素子の発光領域の幅をそれぞれ示す。スポット電位分布に示されるトナー閾値電位は、感光体の表面へのトナー付着が開始される感光体の表面電位であり、おおよそ感光体の帯電電位が半減した電位に相当する。
【００３６】
例えば、感光体の表面電位が１／２まで低下するのに必要な感光体の半減露光感度が、２〜１０ｃｍ２／μＪである場合には、強度閾値として、各発光素子に対するピーク値の２〜５％の範囲、またはピーク値の平均値の２〜５％に相当する強度の範囲を選択することが望ましい。
【００３７】
強度閾値についてもう少し説明を加える。発光素子の強度分布の内、強さ方向はデジタル値で表すこともでき、例えばデジタル出力が８ビットの場合、強度は２０〜２８、すなわち０〜２５５の範囲で表すことができる。同様に、１０ビットの場合は、２０〜２１０、すなわち０〜１０２３の範囲で表すことができる。
【００３８】
デジタル出力８ビットの例では、各発光素子に対するピーク値の平均値で２００であるとすると、ピーク値の平均値の２〜５％に相当する強度は４〜１０ということになる。
【００３９】
工程（３）：次に、数１に示すように、ｋ番目の発光素子Ｄｋ（１≦ｋ≦Ｎ）を中心とする前後ｈ１個の発光素子を含めたグループの強度分布の平均断面積、すなわち移動平均を計算し、これを理想断面積Ｐ（ｋ）とする。
【数１】
【００４０】
この移動平均の処理は、ローパスフィルタの役割を有し、これによって各発光素子の理想断面積Ｐ（ｋ）から短い周期のばらつきを除去することができる。このｈ１の値を適切に選択してやることにより、理想断面積Ｐ（ｋ）は、緩やかなうねりを有する曲線になる。
【００４１】
この曲線は、図８に示すように測定された各発光素子の断面積から、人間の眼に敏感な短い周期のばらつきが除去され、長周期のばらつきのみを有していることになり、この曲線に基づきロッドレンズアレイのスジムラ要素を判定してやることで、出力される画像のムラ感が人間の視覚では認識されない良好なレベルであるということになる。
【００４２】
なお、図８の横軸は、光の３次元強度分布を測定した各発光素子の配列を示し、縦軸は断面積値（任意単位）であり、また曲線Ａは各発光素子の断面積Ｓｉであり、曲線Ｂは、曲線Ａを移動平均した結果（理想断面積Ｐ（ｋ））である。
【００４３】
かかる移動平均によれば、ｈ１の値を変えることによって、移動平均を行う区間の長さを変更し、除去されるばらつきの周期を選択することができる。この値を大きくすると、広い周期のばらつきを除去することができるが、大きくしすぎると、理想断面積Ｐ（ｋ）は平坦な直線となるため、スジムラ要素の抽出精度が低下してしまう。
【００４４】
また、この値ｈ１を小さくすると、除去できるばらつきの範囲は小さくなるが、小さくしすぎると、人間の視覚に認識される短周期のばらつき成分を有するため、ローパスフィルタとしての効果がなくなってしまう。
【００４５】
本発明者は、移動平均計算をおこなう区間長と、ｈ１値と、スジムラとの関係を実験したところ、表１〜表３に示すような結果が得られた。なお、表１はロッドレンズアレイを構成する各ロッドレンズの径が０．９ｍｍ、発光素子の配列密度が６００ｄｐｉの場合、表２はロッドレンズの径が０．６ｍｍ、発光素子の配列密度が６００ｄｐｉの場合、表３はロッドレンズの径が０．６ｍｍ、発光素子の配列密度が１２００ｄｐｉの場合の結果をそれぞれ示すものである。
【表１】
【表２】
【表３】
【００４６】
同表において、◎、○、△、×、××の５通りに区分しており、◎印は人間の目ではスジムラがあるかどうか判別できない程度の良好なレベルである。○印は光の当て方によってわずかにスジムラがあるのが認識できるレベルであり、△印は光の当て方によらず、わずかにスジムラがあるのが認識できるレベルであり、×印、××印となるにつれて、スジムラが顕著に悪くなるという状態を示している。
【００４７】
表１〜３によれば、いずれの場合であっても、移動平均計算をおこなう区間の長さが１．５〜１５．７ｍｍが好ましいことがわかる。具体的なｈ１の値については、たとえば、表１のケースの場合、ｈ１の下限は２ｈ１＋１＝１．５ｍｍ／０．０４２３ｍｍ＝３５であり（０．０４２３ｍｍは各発光素子間の間隔）、これにより、ｈ１＝１７となる。また、ｈ１の上限は、２ｈ１＋１＝１５．７ｍｍ／０．０４２３ｍｍ＝３７１であり、これにより、ｈ１＝１８５となる。表２の場合、表１の場合と比べて発光素子の配列密度が表１のケースと同じであるため、ｈ１の値は変わっていない。表３の場合については、表１の場合と比べて発光素子の配列密度が倍になっているため、各発光素子間の間隔が１／２となる関係上、ｈ１の値は約２倍となっており、ｈ１の範囲は３５〜３７１となっている。
【００４８】
なお、当該発光素子Ｄｋの前後にｈ１個の発光素子が存在しない場合（例えば、光プリンタヘッドの端部付近の発光素子の場合）には、Ｐ（ｋ）を算出せず、スジムラ判定の対象外とする。
【００４９】
工程（４）：発光素子Ｄｉ（ｉ＝１、２、・・・・・、Ｎ）をＭ個の区間に区分し、各区間の強度分布の平均断面積をＳｉとすると、数２に示すように、ｈ２個の発光素子からなる各断面積の平均値、すなわち区間平均を計算し、それを区間断面積Ｑ（ｌ）（１≦ｌ≦Ｍ）とする。なお、Ｑ（ｌ）は、ｌ番目の区間に属する各光照射位置については、全て同じ値となる。
【数２】
【００５０】
この区間平均化処理は、図９に示すがごとく、高周波ノイズフィルタの役割を果たす。これによって、各発光素子の断面積Ｓｉから高周波ノイズ成分を除去することができる。
【００５１】
ここでいう高周波ノイズ成分とは、印画に寄与しないレベルの強度面積Ｓｉの高周波ばらつきや、断面積Ｓｉの測定系、つまりＣＣＤカメラの暗電流等に起因するばらつきを示す。
【００５２】
かかる区間平均化処理によれば、ｈ２の値を変えることによって、平均化する区間の長さを変更し、除去されるばらつきの周期を選択することができる。この値を大きくすると、広い周期のばらつきを除去することができるが、大きくしすぎると、区間断面積Ｑ（ｌ）は、基準値に近くなるため、スジムラ要素の抽出精度が低下してしまう。
【００５３】
また、このｈ２を小さくすると、除去できるばらつきの周期は小さくなるが、小さくしすぎると区間平均化処理そのものの効果、つまり高周波ノイズ成分の除去効果がなくなってしまう。
【００５４】
本発明者は、区間平均化計算をおこなう区間長と、ｈ２値と、スジムラとの関係を実験したところ、表４〜表６に示す結果が得られた。なお、表４はロッドレンズアレイを構成する各ロッドレンズの径が０．９ｍｍ、発光素子の配列密度が６００ｄｐｉの場合、表５はロッドレンズの径が０．６ｍｍ、発光素子の配列密度が６００ｄｐｉの場合、表６はロッドレンズの径が０．６ｍｍ、発光素子の配列密度が１２００ｄｐｉの場合の結果をそれぞれ示すものである。
【表４】
【表５】
【表６】
【００５５】
同表において、◎、○、△、×、××の５通りに区分しており、◎印は人間の目ではスジムラがあるかどうか判別できない程度の良好なレベルである。○印は光の当て方によってわずかにスジムラがあるのが認識できるレベルであり、△印は光の当て方によらず、わずかにスジムラがあるのが認識できるレベルであり、×印、××印となるにつれて、スジムラが顕著に悪くなるという状態を示している。
【００５６】
以上のとおり、表４のケースでは、平均化計算をおこなう区間の長さが０．１７〜１．３５ｍｍ、表５のケースでは、平均化計算をおこなう区間の長さが０．２３〜１．２４ｍｍ、表６のケースでは、平均化計算をおこなう区間の長さが０．２３〜１．０２ｍｍの範囲に収まるように選択されると良い。具体的なｈ１の値については、たとえば、表４の場合、ｈ２の下限はｈ２＝０．１７ｍｍ／０．０４２３ｍｍ＝４となる。また、ｈ２の上限は、ｈ２＝１．３５ｍｍ／０．０４２３ｍｍ＝３１となる。表５の場合、ｈ２の下限は５、上限は２９、表６の場合、ｈ２の下限は１０、上限は４８である。
【００５７】
工程（５）：最後に、該ロッドレンズアレイのスジムラ指標となるＸを算出し、同指標に基づいてロッドレンズアレイの良品を判定する。以上の工程を経ることにより、ロッドレンズアレイが完成する。スジムラ指標の算出方法は次のようになる。
【００５８】
図１０に示すがごとく、上記工程（４）で得たｌ番目の区間断面積Ｑ（ｌ）と隣接するｌ＋１番目の区間断面積Ｑ（ｌ＋１）の隣接間差となるＱ（ｌ＋１）−Ｑ（ｌ）を算出した後、これを前記理想断面積Ｐ（ｋ）で除算した値Ｒ（ｋ）（ｊ＝１、２、・・・・、Ｎ）の標準偏差をロッドレンズアレイのスジムラ要素Ｘとする。これにより、該ロッドレンズアレイに起因する印画上のスジムラがどのレベルであるか判別可能となる。なお、Ｑ（ｌ）は、理想断面積Ｐ（ｋ）を有するｋ番目の光結像位置が属する区間の区間断面積、Ｑ（ｌ＋１）は、前記Ｑ（ｌ）の次の区間の区間断面積とする。
【００５９】
これは、本発明者は、スジムラがロッドレンズアレイ内における局所的（部分的）な歪曲収差の存在により発生すると考えているためであり、そのため周辺ロッドレンズの特性差が大きいほどスジムラが顕著となることを指している。逆説的に言えば、隣接するロッドレンズのばらつきが小さいほどスジムラは発生しづらい、すなわち良好な画質が得られるということになる。
【００６０】
本発明者が、レンズ検査でのスジムラ要素Ｘと印画上のスジムラの関係を実験したところ、図１１に示すような結果が得られた。
【００６１】
図１１の横軸は、プリンタより出力した印画をスキャナーで取り込み、数値化した値を示している。図１１の縦軸は、光の３次元強度分布における断面積に基づいたレンズ検査を実施した結果を示す。同図の数値は、その値が小さいほど画質に優れることを指しており、大きくなるにつれてスジムラが強くなる。
【００６２】
本発明者は、スジムラのない優れた画質を提供可能なロッドレンズアレイに関して、６００ｄｐｉの印字密度を有し、ロッドレンズアレイの個々のレンズ径が０．８ｍｍ〜１．０ｍｍである光プリントヘッドについては、スジムラ要素Ｘが０．０２０以下、好ましくは、０．０１５以下であると実験により導き出している。ただし、これらの値は、使用する測定機、および画像形成装置によって、最適な値を選択すると良い。
【００６３】
なお、本発明は上述の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨に逸脱しない範囲において種々の変更、改良等は何ら差し支えない。
【００６４】
（１）たとえば、上術の実施形態において、光源にはＬＥＤを用いるようにしたが、これに代えてランプ等による光源手段を用いるようにしてもよい。
【００６５】
（２）上述の実施形態において、ＬＥＤ光源とスリットを用いた光源手段としたが、これに代えて図１２に示すように点光源等による光源手段を用いるようにしてもよい。
【００６６】
（３）また、上述の実施形態における光源の点灯方法として、１素子ずつの点灯としたが、これに代えて図１３に示すように、複数個の光源を同時点灯させて各素子の光の３次元強度分布を測定するようにしてもよい。
【００６７】
（４）さらに、上述の実施形態における光源の点灯方法として、全素子分の光の３次元強度分布を測定したが、これに代えて図１４に示すように、１素子毎または２素子毎に点灯させて光の３次元強度分布を測定するようにしてもよい。
【００６８】
（５）上述の実施形態における光の３次元強度分布の測定には、ＣＣＤカメラを用いるようにしたが、これに代えてフォトダイオードなど他の光量検出手段を用いるようにしてもよい。
【００６９】
（６）また、上述の実施形態において、スジムラの抽出には光の３次元強度分布の断面積を用いるようにしたが、径（縦あるいは横）などを用いるようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】本発明のロッドレンズアレイの斜視図である。
【図２】光プリントヘッドＬの分解斜視図である。
【図３】画像形成装置の概略構成を示す正面図である。
【図４】ＭＴＦによる検査結果と印画のスジムラの関係を示した図である。
【図５】ロッドレンズアレイの特性評価に用いるための装置概略図である。
【図６】発光素子の光の強度分布を示す３次元の斜視図である。
【図７】感光体におけるＥ−Ｖ曲線図である。
【図８】発光素子の強度断面積および移動平均演算を行って算出した理想断面積を示す図である。
【図９】区間平均化処理を行って算出した区間断面積を示す図である。
【図１０】理想断面積、区間断面積に基づいて、スジムラ要素を導く計算方法を示す図である。
【図１１】ロッドレンズアレイの検査結果と印画のスジムラの関係を示した図である。
【図１２】光源ユニットとして点光源を用いて検査した場合の例を示した図である。
【図１３】光源ユニットして複数個の光源を用いて検査した場合の例を示した図である。
【図１４】複数個の光源ユニットを交互に点灯させて検査した場合の例を示した図である。
【符号の説明】
【００７１】
Ｌ・・・光プリントヘッド
Ｐ・・・感光体
１・・・回路基板
２・・・発光素子アレイチップ
３・・・発光素子
４・・・ドライバーＩＣ
５・・・レンズアレイ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の発光素子を発光させ、その素子像を記録媒体としての感光体面上に高精度で結像する、例えばＬＥＤ（発光ダイオード）やＯＬＥＤ（有機発光ダイオード）等を用いた光プリンタヘッドにおいて、結像素子として用いられるロッドレンズアレイの製造方法、および該ロッドレンズアレイを有する光プリンタヘッドおよび画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、ＬＥＤプリンタ等に使用されている正立等倍の長尺の結像素子アレイとしては、レンズアレイが知られている。このようなレンズアレイの内、特にロッドレンズアレイが広く用いられている。ここで、ロッドレンズアレイとは、半径方向に屈折率分布を有するロッドレンズを複数個、所定方向に周期的に配列したものである。
【０００３】
図１に、前記のようなロッドレンズアレイを示す。ロッドレンズは、通常ロッド状のガラスにイオン交換を施して、屈折率分布を持たせることによって形成される。このような複数のロッドレンズが、図１の上下方向（以下、副走査方向と記す）に対して、１段あるいは２段、図１の左右方向（以下、主走査方向と記す）に配列されている。これらのロッドレンズは各々、物体の正立等倍像を所定距離離れた位置に結像する機能を有する。
【０００４】
上記の複数のロッドレンズは高密度に配列され、これらが一対の側板によって挟持される。また、各ロッドレンズの間に不透明の樹脂が充填される。その結果、ロッドレンズアレイが製作される。
【０００５】
図２に示すように、上記ロッドレンズアレイと発光手段により光プリンタヘッドが構成され、複数の発光素子から成る発光手段（発光素子アレイ）は、画像信号に応じて発光し複数の光束を出射する。これらの光束は、複数のロッドレンズをアレイ状に配列したロッドレンズアレイにより、該発光手段の反対側に配列された記録媒体としての感光体の表面上の同じポイント（結像スポット）上に正立等倍で結像される。そして、このことにより、例えば光プリンタの感光体表面上に潜像を形成することができる。上記ロッドレンズアレイは、多数のロッドレンズを配列させているため、一本のロッドレンズアレイ内で屈折率やレンズ厚さＺ０の異なる等といった問題もしばしば発生していたが、多少結像特性が異なっていても、正立等倍結像であるため、感光体上の結像点はほとんど乱れないとされていた。
【０００６】
一方、近年、プリンタの高精度化が進み、６００ｄｐｉや１２００ｄｐｉといった高解像度のプリンタも出てきている。このようなプリンタの高画質化に対しては、発光素子の光量バラツキを電気的に補正する手段が導入され始めている。これは、光プリンタヘッドに使用される複数個の発光素子は、発光特性が均一でないため、発光素子ごとに発光量が異なり、出力された画像上に濃度ムラが発生すると考えられているからである。
【０００７】
しかしながら、上記のようなプリンタにおいて、精度良く光量補正を行っているにも関わらず、出力された画像上に濃度ムラが発生してしまうため、画質管理を的確に行えない状況にあった。本発明者は、この濃度ムラが発光量による問題ではなく、プリンタに使用されているロッドレンズアレイの屈折率および厚みＺ０の誤差に起因する結像性能の問題であると考えた。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
例えば、ロッドレンズの配列に、周期的に倍率関係が崩れるような歪曲収差やレンズ厚みＺ０の異なる箇所などが存在すると、光束は感光体面上で一点に集光しなくなり、結像スポットのバラツキが発生してしまうため、発光量の均一化だけでは画像の濃度ムラは除去されない。
【０００９】
ここでいう濃度ムラとは、印画の周期的なスジ状の濃度ムラを指しており、以降スジムラと称する。
【００１０】
これに対し、従来からＭＴＦによるロッドレンズアレイの特性判別が既知の技術として確立されており、特開２００３−１１４３０５号公報および特開２００２−２７１９７号公報によれば、ＭＴＦの部分変動値、または前記ＭＴＦの最大値と最小値の管理によりスジムラを抑制できると記載されているが、図４に示すとおり、ＭＴＦによるスジムラ要素の抽出では、画像上のスジムラを精度よく管理できないことを本発明者は印画に基づくロッドレンズアレイと光プリンタヘッドの関係から実験的に求めている。
【００１１】
ＭＴＦ（Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｆｕｎｃｉｔｏｎ）とは、画像の質、つまり解像力を表す指標で、これは矩形波格子パターンの像をスリットスキャン、あるいはＣＣＤセンサで受光し、その光量レベルからＳＬＡのレスポンス関数ＭＴＦを算出する方法である。関数は、
で示され、ＭＴＦが高い、つまり１００％に近い程、原画に忠実な像が形成されていることになる。
【００１２】
また、光プリンタヘッドとしての画質評価は、発光素子アレイ、ロッドレンズアレイ、感光体を組み合わせて装置を組み上げ、その後、実際に装置を動作させて感光、現像プロセスを行い、形成される画像のスジムラを評価していた。したがって、ロッドレンズアレイに原因するスジムラがあるか否かについては、装置組み上げ後でないと把握できず、ロッドレンズアレイが不良品であると判明した場合、同アレイの良品を用いて装置の組上げを再度行う必要がある。このため、1本の良品をとるまでに手間と時間が非常にかかり、装置としての生産性を落としていた。
【００１３】
本発明は、このような従来の問題点に着目したもので、その目的はスジムラのない良好な画質を得られるロッドレンズアレイとそれを用いた光プリンタヘッドならびに画像形成装置を提供することにある。
【００１４】
また、本発明の別の目的は、ロッドレンズアレイに起因するスジムラを装置組み上げ前に評価することができ、生産性の向上を図ったロッドレンズアレイの検査方法を提供することにある。
【特許文献１】特開２００３−１１４３０５号公報
【特許文献２】特開２００２−２７１９７号公報
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明のロッドレンズアレイの製造方法は、発光素子を有する光源手段から出射した光を記録媒体上に結像させるロッドレンズアレイの製造方法において、順次下記（１）〜（５）の各工程を経て製作されることを特徴とする。（１）前記ロッドレンズアレイを透過させた前記発光素子からの光の３次元強度分布を異なるＮ個の光結像位置にて測定する。（２）各前記光結像位置において、所定の強度閾値で前記３次元強度分布の断面積を求める。（３）各前記光結像位置と、当該光結像位置の両側に位置する所定数の光結像位置とからなるグループに関して、前記３次元強度分布の断面積の移動平均値を算出し、これを理想断面積Ｐ（ｋ）（１≦ｋ≦Ｎ）とする。（４）Ｎ個の前記光結像位置をＭ個の区間に区分し、各区間に関して前記３次元強度分布の平均断面積を算出し、これを区間断面積Ｑ（ｌ）（１≦ｌ≦Ｍ）とする。（５）各前記光結像位置に関して、Ｒ（ｋ）＝[Ｑ（ｌ＋１）−Ｑ（ｌ）]／Ｐ（ｋ）を算出し、該Ｒ（ｋ）の値が所定の範囲内であるロッドレンズアレイを良品とする。ただし、Ｑ（ｌ）は、理想断面積Ｐ（ｋ）を有するｋ番目の光結像位置が属する区間の区間断面積、Ｑ（ｌ＋１）は、前記Ｑ（ｌ）の次の区間の区間断面積とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明のロッドレンズアレイの製造方法によれば、各ロッドレンズアレイの持つスジムラ要素を精度よく抽出することができ、ロッドレンズアレイの生産性を向上させることが可能となる。
【００１７】
また、本発明によれば、判別されたロッドレンズアレイを光プリンタヘッドに使用することでロッドレンズアレイに起因するスジムラのない画像形成装置が提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明を添付図面に基づいて詳細に説明する。
【００１９】
図１は、光プリンタヘッドに使用する正立等倍の結像素子アレイ（ロッドレンズアレイ）の斜視図であり、図２は本発明の一実施形態にかかる光プリンタヘッドＬの分解斜視図であり、図３は光プリンタヘッドＬを実装した画像形成装置の概略構成を示す正面図である。この装置は、大略的に、光プリンタヘッドＬと、前記感光体Ｐとからなる。
【００２０】
光プリンタヘッドＬによれば、回路基板１の上面に複数個の発光素子アレイチップ２やドライバーＩＣ４等を実装するとともに、これら発光素子アレイチップ２の発光面上に前記結像光学系であるロッドレンズアレイ５を配置したものである。これら各部材は、図示しないハウジングの内部に収容している。
【００２１】
回路基板１は、ガラス布基材エポキシ樹脂やガラス、セラミック等の電気絶縁性材料からなる矩形状のベースの上面に多数の回路配線を所定パターンに被着させてなり、その上面でもって複数個の発光素子アレイチップ２やドライバーＩＣ４等を支持する。
【００２２】
回路基板１上に搭載した複数個の発光素子アレイチップ２は、回路基板１の主走査方向に沿って１列状に配置されており、各々の上面には、たとえば６００ｄｐｉ（ｄｏｔ ｐｅｒ ｉｎｃｈ）の密度で直線状に配列した発光素子３と、この発光素子３に電気的に接続される多数の接続パッドとを有しており、これら各接続パッドはボンディングワイヤを介して回路基板１上の回路配線に電気的に接続される。
【００２３】
発光素子３は、たとえばＧａＡｌＡｓ系やＧａＡｓＰ系の発光素子等から成り、ｐ型半導体とｎ型半導体とをｐｎ接合して構成され、外部より回路配線および接続パッド等を介して発光素子３に電源電力が印加されると、ｐ型半導体の内部に電子が、ｎ型半導体の内部に正孔がそれぞれ注入され、これらキャリアをｐｎ接合付近で再結合させ、この結合の際に生じたエネルギーを光に変換することによって発光素子３が所定の輝度で発光する。
【００２４】
この発光素子３には、画像データに基づいて外部より所定のエネルギーが印加され、発光素子が画像データに対応した所定の時間だけ発光する。
【００２５】
また、発光素子アレイチップ２上に配したロッドレンズアレイ５については、発光素子３の発する光を外部の感光体Ｐに照射・結像させるためのものであり、かかるロッドレンズアレイ５としては多数の棒状のレンズを直線状、あるいは千鳥状に配列させて成るロッドレンズアレイ等が用いられ、接着剤により図示しないレンズホルダー等によって所定位置に固定される。
【００２６】
感光体Ｐについては、光プリンタヘッドＬの発光素子アレイチップ２上に、光プリンタヘッドＬと所定の距離だけ離間するようにして、光プリンタヘッドＬと略平行に配置される。
【００２７】
感光体Ｐは、アルミニウム等から成る円筒状基体の外表面にアモルファスシリコン等の無機半導体や有機半導体から成る光導電層を被着させた構造を有しており、印画動作時、図示しないモータ等によって軸周りに回転され、光導電層に光プリンタヘッドＬからの光が照射されると、光導電層の比抵抗を急激に低下させて、光導電層に所定の潜像を形成する。そして、感光体Ｐに形成された潜像は、現像プロセスを経てトナー像となり、このトナー像を記録紙に転写、定着させることによって所定の画像が記録される。
【００２８】
続いて、上記構成の光プリンタヘッドＬに使用するロッドレンズアレイの検査方法について説明する。
【００２９】
順次、（１）〜（６）の工程を経る。
【００３０】
工程（１）：まず、光源手段から出射した光束の該ロッドレンズアレイ透過光における強度分布を略結像位置にて測定する。測定には、図５に示すようなレンズ測定装置を用いればよい。
【００３１】
図５に示すように、光プリンタヘッドの発光素子にあたる測定装置の光源手段には、ＬＥＤ光源を用い、スリットを設けた遮光板を配置することで擬似的な発光素子を形成している。また、使用するスリットは、円形状、非円形状を問わず、用途に合わせた形状とする。
【００３２】
前記ＬＥＤ光源の光は、所定の位置に配置したロッドレンズアレイを介し、前記光源と対に位置する撮像装置にて読み込まれる。また、前記光源と前記撮像装置は、ロッドレンズアレイと平行に移動しながら、所定の距離に対しＮ箇所で測定を行う。Ｎ個の測定箇所は、Ｎ個の発光素子を有する光プリンタヘッドの各発光素子から出射させた光が感光体に照射される位置に対応する。したがって、ＬＥＤ光源は、Ｎ個の発光素子を有する光プリンタヘッドの各発光素子の配設位置に対応するように移動され、光結像位置と発光素子の配設位置は、ロッドレンズアレイの長手方向に関して対応することとなる。便宜上、以下では、Ｎ個の光結像位置を発光素子Ｄｉ（ｉ＝１、２、・・・、Ｎ）と呼ぶこともある。撮像装置としては例えばＣＣＤを使用され、該撮像装置によってロッドレンズアレイを透過した光の強度分布が電気信号として出力される。本装置は、ロッドレンズアレイを固定とし、光源と撮像装置が対となって移動する仕組みと成っているが、作業性、生産性の点からロッドレンズアレイが移動する仕組みでも問題はなく、用途に合わせて選択すると良い。
【００３３】
これにより得られた光の強度分布は、発光素子の出射光の一部が周囲に向かって広がることによって、図６に示す３次元の斜視図に示すごとく、中央域にピーク値を有する山状の分布となっている。
【００３４】
工程（２）：次に上述の強度分布のうち、所定の強度閾値を等高線とする領域の断面積Ｓｉ（１≦ｉ≦Ｎ）を求める。この断面積を算出する所定の強度閾値は、感光体の露光感度と相関が認められるため、目的とする感光体の露光感度に基づいて設定した。
【００３５】
あるピークを有する発光素子の感光体におけるＥ−Ｖ曲線、およびスポット電位分布、そして、光の３次元強度分布の関係は図７のようになる。Ｅ−Ｖ曲線（図７の第１象限）の縦軸は感光体表面の帯電電位を、横軸は感光体に露光される露光量をそれぞれ示す。光の３次元強度分布（図７の第２象限）の縦軸は発光素子の発光領域の幅を、横軸は発光素子の発する光の強度をそれぞれ示す。光の３次元強度分布の強度閾値は、Ｅ−Ｖ曲線における感光体の帯電電位が半減するのに必要な発光素子の強度を示す。そして、スポット電位分布（図７の第４象限）の縦軸は感光体の帯電電位を、横軸は発光素子の発光領域の幅をそれぞれ示す。スポット電位分布に示されるトナー閾値電位は、感光体の表面へのトナー付着が開始される感光体の表面電位であり、おおよそ感光体の帯電電位が半減した電位に相当する。
【００３６】
例えば、感光体の表面電位が１／２まで低下するのに必要な感光体の半減露光感度が、２〜１０ｃｍ２／μＪである場合には、強度閾値として、各発光素子に対するピーク値の２〜５％の範囲、またはピーク値の平均値の２〜５％に相当する強度の範囲を選択することが望ましい。
【００３７】
強度閾値についてもう少し説明を加える。発光素子の強度分布の内、強さ方向はデジタル値で表すこともでき、例えばデジタル出力が８ビットの場合、強度は２０〜２８、すなわち０〜２５５の範囲で表すことができる。同様に、１０ビットの場合は、２０〜２１０、すなわち０〜１０２３の範囲で表すことができる。
【００３８】
デジタル出力８ビットの例では、各発光素子に対するピーク値の平均値で２００であるとすると、ピーク値の平均値の２〜５％に相当する強度は４〜１０ということになる。
【００３９】
工程（３）：次に、数１に示すように、ｋ番目の発光素子Ｄｋ（１≦ｋ≦Ｎ）を中心とする前後ｈ１個の発光素子を含めたグループの強度分布の平均断面積、すなわち移動平均を計算し、これを理想断面積Ｐ（ｋ）とする。
【数１】
【００４０】
この移動平均の処理は、ローパスフィルタの役割を有し、これによって各発光素子の理想断面積Ｐ（ｋ）から短い周期のばらつきを除去することができる。このｈ１の値を適切に選択してやることにより、理想断面積Ｐ（ｋ）は、緩やかなうねりを有する曲線になる。
【００４１】
この曲線は、図８に示すように測定された各発光素子の断面積から、人間の眼に敏感な短い周期のばらつきが除去され、長周期のばらつきのみを有していることになり、この曲線に基づきロッドレンズアレイのスジムラ要素を判定してやることで、出力される画像のムラ感が人間の視覚では認識されない良好なレベルであるということになる。
【００４２】
なお、図８の横軸は、光の３次元強度分布を測定した各発光素子の配列を示し、縦軸は断面積値（任意単位）であり、また曲線Ａは各発光素子の断面積Ｓｉであり、曲線Ｂは、曲線Ａを移動平均した結果（理想断面積Ｐ（ｋ））である。
【００４３】
かかる移動平均によれば、ｈ１の値を変えることによって、移動平均を行う区間の長さを変更し、除去されるばらつきの周期を選択することができる。この値を大きくすると、広い周期のばらつきを除去することができるが、大きくしすぎると、理想断面積Ｐ（ｋ）は平坦な直線となるため、スジムラ要素の抽出精度が低下してしまう。
【００４４】
また、この値ｈ１を小さくすると、除去できるばらつきの範囲は小さくなるが、小さくしすぎると、人間の視覚に認識される短周期のばらつき成分を有するため、ローパスフィルタとしての効果がなくなってしまう。
【００４５】
本発明者は、移動平均計算をおこなう区間長と、ｈ１値と、スジムラとの関係を実験したところ、表１〜表３に示すような結果が得られた。なお、表１はロッドレンズアレイを構成する各ロッドレンズの径が０．９ｍｍ、発光素子の配列密度が６００ｄｐｉの場合、表２はロッドレンズの径が０．６ｍｍ、発光素子の配列密度が６００ｄｐｉの場合、表３はロッドレンズの径が０．６ｍｍ、発光素子の配列密度が１２００ｄｐｉの場合の結果をそれぞれ示すものである。
【表１】
【表２】
【表３】
【００４６】
同表において、◎、○、△、×、××の５通りに区分しており、◎印は人間の目ではスジムラがあるかどうか判別できない程度の良好なレベルである。○印は光の当て方によってわずかにスジムラがあるのが認識できるレベルであり、△印は光の当て方によらず、わずかにスジムラがあるのが認識できるレベルであり、×印、××印となるにつれて、スジムラが顕著に悪くなるという状態を示している。
【００４７】
表１〜３によれば、いずれの場合であっても、移動平均計算をおこなう区間の長さが１．５〜１５．７ｍｍが好ましいことがわかる。具体的なｈ１の値については、たとえば、表１のケースの場合、ｈ１の下限は２ｈ１＋１＝１．５ｍｍ／０．０４２３ｍｍ＝３５であり（０．０４２３ｍｍは各発光素子間の間隔）、これにより、ｈ１＝１７となる。また、ｈ１の上限は、２ｈ１＋１＝１５．７ｍｍ／０．０４２３ｍｍ＝３７１であり、これにより、ｈ１＝１８５となる。表２の場合、表１の場合と比べて発光素子の配列密度が表１のケースと同じであるため、ｈ１の値は変わっていない。表３の場合については、表１の場合と比べて発光素子の配列密度が倍になっているため、各発光素子間の間隔が１／２となる関係上、ｈ１の値は約２倍となっており、ｈ１の範囲は３５〜３７１となっている。
【００４８】
なお、当該発光素子Ｄｋの前後にｈ１個の発光素子が存在しない場合（例えば、光プリンタヘッドの端部付近の発光素子の場合）には、Ｐ（ｋ）を算出せず、スジムラ判定の対象外とする。
【００４９】
工程（４）：発光素子Ｄｉ（ｉ＝１、２、・・・・・、Ｎ）をＭ個の区間に区分し、各区間の強度分布の平均断面積をＳｉとすると、数２に示すように、ｈ２個の発光素子からなる各断面積の平均値、すなわち区間平均を計算し、それを区間断面積Ｑ（ｌ）（１≦ｌ≦Ｍ）とする。なお、Ｑ（ｌ）は、ｌ番目の区間に属する各光照射位置については、全て同じ値となる。
【数２】
【００５０】
この区間平均化処理は、図９に示すがごとく、高周波ノイズフィルタの役割を果たす。これによって、各発光素子の断面積Ｓｉから高周波ノイズ成分を除去することができる。
【００５１】
ここでいう高周波ノイズ成分とは、印画に寄与しないレベルの強度面積Ｓｉの高周波ばらつきや、断面積Ｓｉの測定系、つまりＣＣＤカメラの暗電流等に起因するばらつきを示す。
【００５２】
かかる区間平均化処理によれば、ｈ２の値を変えることによって、平均化する区間の長さを変更し、除去されるばらつきの周期を選択することができる。この値を大きくすると、広い周期のばらつきを除去することができるが、大きくしすぎると、区間断面積Ｑ（ｌ）は、基準値に近くなるため、スジムラ要素の抽出精度が低下してしまう。
【００５３】
また、このｈ２を小さくすると、除去できるばらつきの周期は小さくなるが、小さくしすぎると区間平均化処理そのものの効果、つまり高周波ノイズ成分の除去効果がなくなってしまう。
【００５４】
本発明者は、区間平均化計算をおこなう区間長と、ｈ２値と、スジムラとの関係を実験したところ、表４〜表６に示す結果が得られた。なお、表４はロッドレンズアレイを構成する各ロッドレンズの径が０．９ｍｍ、発光素子の配列密度が６００ｄｐｉの場合、表５はロッドレンズの径が０．６ｍｍ、発光素子の配列密度が６００ｄｐｉの場合、表６はロッドレンズの径が０．６ｍｍ、発光素子の配列密度が１２００ｄｐｉの場合の結果をそれぞれ示すものである。
【表４】
【表５】
【表６】
【００５５】
同表において、◎、○、△、×、××の５通りに区分しており、◎印は人間の目ではスジムラがあるかどうか判別できない程度の良好なレベルである。○印は光の当て方によってわずかにスジムラがあるのが認識できるレベルであり、△印は光の当て方によらず、わずかにスジムラがあるのが認識できるレベルであり、×印、××印となるにつれて、スジムラが顕著に悪くなるという状態を示している。
【００５６】
以上のとおり、表４のケースでは、平均化計算をおこなう区間の長さが０．１７〜１．３５ｍｍ、表５のケースでは、平均化計算をおこなう区間の長さが０．２３〜１．２４ｍｍ、表６のケースでは、平均化計算をおこなう区間の長さが０．２３〜１．０２ｍｍの範囲に収まるように選択されると良い。具体的なｈ１の値については、たとえば、表４の場合、ｈ２の下限はｈ２＝０．１７ｍｍ／０．０４２３ｍｍ＝４となる。また、ｈ２の上限は、ｈ２＝１．３５ｍｍ／０．０４２３ｍｍ＝３１となる。表５の場合、ｈ２の下限は５、上限は２９、表６の場合、ｈ２の下限は１０、上限は４８である。
【００５７】
工程（５）：最後に、該ロッドレンズアレイのスジムラ指標となるＸを算出し、同指標に基づいてロッドレンズアレイの良品を判定する。以上の工程を経ることにより、ロッドレンズアレイが完成する。スジムラ指標の算出方法は次のようになる。
【００５８】
図１０に示すがごとく、上記工程（４）で得たｌ番目の区間断面積Ｑ（ｌ）と隣接するｌ＋１番目の区間断面積Ｑ（ｌ＋１）の隣接間差となるＱ（ｌ＋１）−Ｑ（ｌ）を算出した後、これを前記理想断面積Ｐ（ｋ）で除算した値Ｒ（ｋ）（ｊ＝１、２、・・・・、Ｎ）の標準偏差をロッドレンズアレイのスジムラ要素Ｘとする。これにより、該ロッドレンズアレイに起因する印画上のスジムラがどのレベルであるか判別可能となる。なお、Ｑ（ｌ）は、理想断面積Ｐ（ｋ）を有するｋ番目の光結像位置が属する区間の区間断面積、Ｑ（ｌ＋１）は、前記Ｑ（ｌ）の次の区間の区間断面積とする。
【００５９】
これは、本発明者は、スジムラがロッドレンズアレイ内における局所的（部分的）な歪曲収差の存在により発生すると考えているためであり、そのため周辺ロッドレンズの特性差が大きいほどスジムラが顕著となることを指している。逆説的に言えば、隣接するロッドレンズのばらつきが小さいほどスジムラは発生しづらい、すなわち良好な画質が得られるということになる。
【００６０】
本発明者が、レンズ検査でのスジムラ要素Ｘと印画上のスジムラの関係を実験したところ、図１１に示すような結果が得られた。
【００６１】
図１１の横軸は、プリンタより出力した印画をスキャナーで取り込み、数値化した値を示している。図１１の縦軸は、光の３次元強度分布における断面積に基づいたレンズ検査を実施した結果を示す。同図の数値は、その値が小さいほど画質に優れることを指しており、大きくなるにつれてスジムラが強くなる。
【００６２】
本発明者は、スジムラのない優れた画質を提供可能なロッドレンズアレイに関して、６００ｄｐｉの印字密度を有し、ロッドレンズアレイの個々のレンズ径が０．８ｍｍ〜１．０ｍｍである光プリントヘッドについては、スジムラ要素Ｘが０．０２０以下、好ましくは、０．０１５以下であると実験により導き出している。ただし、これらの値は、使用する測定機、および画像形成装置によって、最適な値を選択すると良い。
【００６３】
なお、本発明は上述の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨に逸脱しない範囲において種々の変更、改良等は何ら差し支えない。
【００６４】
（１）たとえば、上術の実施形態において、光源にはＬＥＤを用いるようにしたが、これに代えてランプ等による光源手段を用いるようにしてもよい。
【００６５】
（２）上述の実施形態において、ＬＥＤ光源とスリットを用いた光源手段としたが、これに代えて図１２に示すように点光源等による光源手段を用いるようにしてもよい。
【００６６】
（３）また、上述の実施形態における光源の点灯方法として、１素子ずつの点灯としたが、これに代えて図１３に示すように、複数個の光源を同時点灯させて各素子の光の３次元強度分布を測定するようにしてもよい。
【００６７】
（４）さらに、上述の実施形態における光源の点灯方法として、全素子分の光の３次元強度分布を測定したが、これに代えて図１４に示すように、１素子毎または２素子毎に点灯させて光の３次元強度分布を測定するようにしてもよい。
【００６８】
（５）上述の実施形態における光の３次元強度分布の測定には、ＣＣＤカメラを用いるようにしたが、これに代えてフォトダイオードなど他の光量検出手段を用いるようにしてもよい。
【００６９】
（６）また、上述の実施形態において、スジムラの抽出には光の３次元強度分布の断面積を用いるようにしたが、径（縦あるいは横）などを用いるようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】本発明のロッドレンズアレイの斜視図である。
【図２】光プリントヘッドＬの分解斜視図である。
【図３】画像形成装置の概略構成を示す正面図である。
【図４】ＭＴＦによる検査結果と印画のスジムラの関係を示した図である。
【図５】ロッドレンズアレイの特性評価に用いるための装置概略図である。
【図６】発光素子の光の強度分布を示す３次元の斜視図である。
【図７】感光体におけるＥ−Ｖ曲線図である。
【図８】発光素子の強度断面積および移動平均演算を行って算出した理想断面積を示す図である。
【図９】区間平均化処理を行って算出した区間断面積を示す図である。
【図１０】理想断面積、区間断面積に基づいて、スジムラ要素を導く計算方法を示す図である。
【図１１】ロッドレンズアレイの検査結果と印画のスジムラの関係を示した図である。
【図１２】光源ユニットとして点光源を用いて検査した場合の例を示した図である。
【図１３】光源ユニットして複数個の光源を用いて検査した場合の例を示した図である。
【図１４】複数個の光源ユニットを交互に点灯させて検査した場合の例を示した図である。
【符号の説明】
【００７１】
Ｌ・・・光プリントヘッド
Ｐ・・・感光体
１・・・回路基板
２・・・発光素子アレイチップ
３・・・発光素子
４・・・ドライバーＩＣ
５・・・レンズアレイ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光素子を有する光源手段から出射した光を記録媒体上に結像させるロッドレンズアレイの製造方法において、順次下記（１）〜（５）の各工程を経て製作されることを特徴とするロッドレンズアレイの製造方法。
（１）前記ロッドレンズアレイを透過させた前記発光素子からの光の３次元強度分布を異なるＮ個の光結像位置にて測定する。
（２）各前記光結像位置において、所定の強度閾値で前記３次元強度分布の断面積を求める。
（３）各前記光結像位置と、当該光結像位置の両側に位置する所定数の光結像位置とからなるグループに関して、前記３次元強度分布の断面積の移動平均値を算出し、これを理想断面積Ｐ（ｋ）（１≦ｋ≦Ｎ）とする。
（４）Ｎ個の前記光結像位置をＭ個の区間に区分し、各区間に関する前記３次元強度分布の平均断面積を算出し、これを区間断面積Ｑ（ｌ）（１≦ｌ≦Ｍ）とする。
（５）各前記光結像位置に関して、Ｒ（ｋ）＝[Ｑ（ｌ＋１）−Ｑ（ｌ）]／Ｐ（ｋ）を算出し、該Ｒ（ｋ）の値が所定の範囲内であるロッドレンズアレイを良品とする。ただし、Ｑ（ｌ）は、理想断面積Ｐ（ｋ）を有するｋ番目の光結像位置が属する区間の区間断面積、Ｑ（ｌ＋１）は、前記Ｑ（ｌ）の次の区間の区間断面積とする。
【請求項２】
前記工程（２）において、所定の強度閾値を感光体の感度を基準として決定することを特徴とする請求項１に記載のロッドレンズアレイの製造方法。
【請求項３】
前記感光体の感度が半減露光感度である請求項２のロッドレンズアレイの製造方法。
【請求項４】
前記半減露光感度を２〜１０ｃｍ２／μJにして、前記強度閾値を各発光素子の３次元強度分布のピーク値の２〜５％の範囲に選択する請求項３に記載のロッドレンズアレイの製造方法。
【請求項５】
前記半減露光感度を２〜１０ｃｍ２／μJにして、前記強度閾値を各発光素子の３次元強度分布のピーク値の平均値の２〜５％の範囲に選択する請求項３に記載のロッドレンズアレイの製造方法。
【請求項６】
請求項１〜５に記載の製造方法により製作されたロッドレンズアレイと、該ロッドレンズアレイに光を出射する複数の発光素子と、を有する光プリンタヘッド。
【請求項７】
請求項６に記載の光プリンタヘッドと、該光プリンタヘッドの光が照射される感光体と、を備えた画像形成装置。
【請求項１】
発光素子を有する光源手段から出射した光を記録媒体上に結像させるロッドレンズアレイの製造方法において、順次下記（１）〜（５）の各工程を経て製作されることを特徴とするロッドレンズアレイの製造方法。
（１）前記ロッドレンズアレイを透過させた前記発光素子からの光の３次元強度分布を異なるＮ個の光結像位置にて測定する。
（２）各前記光結像位置において、所定の強度閾値で前記３次元強度分布の断面積を求める。
（３）各前記光結像位置と、当該光結像位置の両側に位置する所定数の光結像位置とからなるグループに関して、前記３次元強度分布の断面積の移動平均値を算出し、これを理想断面積Ｐ（ｋ）（１≦ｋ≦Ｎ）とする。
（４）Ｎ個の前記光結像位置をＭ個の区間に区分し、各区間に関する前記３次元強度分布の平均断面積を算出し、これを区間断面積Ｑ（ｌ）（１≦ｌ≦Ｍ）とする。
（５）各前記光結像位置に関して、Ｒ（ｋ）＝[Ｑ（ｌ＋１）−Ｑ（ｌ）]／Ｐ（ｋ）を算出し、該Ｒ（ｋ）の値が所定の範囲内であるロッドレンズアレイを良品とする。ただし、Ｑ（ｌ）は、理想断面積Ｐ（ｋ）を有するｋ番目の光結像位置が属する区間の区間断面積、Ｑ（ｌ＋１）は、前記Ｑ（ｌ）の次の区間の区間断面積とする。
【請求項２】
前記工程（２）において、所定の強度閾値を感光体の感度を基準として決定することを特徴とする請求項１に記載のロッドレンズアレイの製造方法。
【請求項３】
前記感光体の感度が半減露光感度である請求項２のロッドレンズアレイの製造方法。
【請求項４】
前記半減露光感度を２〜１０ｃｍ２／μJにして、前記強度閾値を各発光素子の３次元強度分布のピーク値の２〜５％の範囲に選択する請求項３に記載のロッドレンズアレイの製造方法。
【請求項５】
前記半減露光感度を２〜１０ｃｍ２／μJにして、前記強度閾値を各発光素子の３次元強度分布のピーク値の平均値の２〜５％の範囲に選択する請求項３に記載のロッドレンズアレイの製造方法。
【請求項６】
請求項１〜５に記載の製造方法により製作されたロッドレンズアレイと、該ロッドレンズアレイに光を出射する複数の発光素子と、を有する光プリンタヘッド。
【請求項７】
請求項６に記載の光プリンタヘッドと、該光プリンタヘッドの光が照射される感光体と、を備えた画像形成装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２００８−２７５６９３（Ｐ２００８−２７５６９３Ａ）
【公開日】平成２０年１１月１３日（２００８．１１．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１１６０６１（Ｐ２００７−１１６０６１）
【出願日】平成１９年４月２５日（２００７．４．２５）
【出願人】（０００００６６３３）京セラ株式会社 (13,660)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１１月１３日（２００８．１１．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年４月２５日（２００７．４．２５）
【出願人】（０００００６６３３）京セラ株式会社 (13,660)
【Ｆターム（参考）】
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