(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【背景技術】
【0002】
電子写真プロセスを用いたプリンタ、複写機、及び複合機(MFP:Multi-Functional Peripheral)が知られている。これら機器の露光手段(露光ユニット)としては、レーザ光学系(LSU:レーザスキャンユニット)及びプリントヘッド(固体ヘッド)と呼ばれる2方式が知られている。レーザ光学系では、ポリゴンミラーによって走査するレーザ光線により感光体ドラムが露光される。プリントヘッドでは、LED(Light Emitting Diode)などの複数の発光素子が出力する光によって感光体ドラムが露光される。
【0003】
レーザ光学系は、ポリゴンミラーを高速で回転させる必要があるため、画像を形成する際に多くのエネルギーを消費するとともに動作音が聞こえる。またレーザ光を走査する機構が必要なため、大きなユニット形状になる傾向がある。
【0004】
一方のプリントヘッドは、複数の発光素子から出る光をロッドレンズアレイと呼ばれる正立像を結ぶ小型レンズを用いて感光体ドラム上に結像させる構造である。本構造によりプリントヘッドの小型化が可能である。また、可動部が無いため、静かな露光ユニットである。
【0005】
プリントヘッドには、LEDを用いたもの(LEDチップを並べたもの)以外に有機EL(OLED:Organic Light Emitting Diode )を用いたものも開発されている。LEDを用いたプリントヘッドは、プリント基板上にLEDチップを並べたものが一般的である。有機EL(OLED)は、マスクを用いて基板上に有機ELを一括で形成するもので、精度よく発光素子を並べることができる。発光素子として有機ELを用いると、高精度の画像形成が可能であるというメリットがある。例えば、ガラス基板上に有機ELからなる複数の発光素子を形成した例が知られている。
【0006】
上記LEDや有機EL(OLED)を用いたプリントヘッドで良好な画像を形成するためには、複数の発光素子から出力された光がロッドレンズアレイを通過した後、その光強度(光量)やビーム径が、感光体ドラム上で均一であることが必要である。
【0007】
感光体ドラム上での光強度(光量)やビーム径を均一にするためには、個々の発光素子の光強度(光量)を制御するのが一般的である。
【0008】
個々の発光素子の光強度(光量)を制御するためには、それぞれの発光素子に流れる電流量を制御する、単位時間当たりの発光時間を制御する、などの手法を採用されている。
【0009】
例えば、個々の発光素子に流す電流や単位時間当たりの発光時間をそれぞれの発光素子毎に個別に設定することで、感光体ドラム上における光強度(光量)やビーム径を均一にする。
【0010】
例えば、発光素子に流れる電流量を制御することで、光量(光強度)やドット径(ビーム径)を制御する例が知られている。
【0011】
また、例えば、発光素子(有機EL素子)の光量劣化は発光素子に流れる電流が大きければ大きいほど早く進むことが知られている。
【発明を実施するための形態】
【0017】
以下、実施形態について図面を参照して説明する。
図1は、本実施形態に係る画像形成装置(画像形成部)の一例を示す断面図である。また、
図2は、
図1に示す画像形成装置の制御システムの一例を示すブロック図である。
図1及び
図2に示す画像形成装置は、例えば、プリンタ、複写機、又は複合機等である。
図1及び
図2では、モノクロの画像形成装置の一例を示すが、本実施形態のプリントヘッドHは、カラーの画像形成装置に適用することもできる。
【0018】
本実施形態ではプリントヘッドHを中心に説明する。
図1に示すように、画像形成装置1は、プリントヘッドHを含む画像形成部13を備える。
ここでは、画像形成部13の機構について説明する。画像形成部13は、感光体ドラム14周辺に、プリントヘッドH、帯電チャージャ15、現像器16、転写チャージャ17、剥離チャージャ18、クリーナ19を備えている。プリントヘッドHについては
図2以降で詳細に説明する。帯電チャージャ15は、感光体ドラム14を一様に帯電する。現像器16は、帯電された感光体ドラム14に画像読取部11からの画像データに基づいて作成された潜像を現像する。転写チャージャ17は、感光体ドラム14に現像された画像を用紙Pに転写する。クリーナ19は、感光体ドラム14に残った現在剤をクリーニングする。
【0019】
帯電チャージャ15、現像器16、転写チャージャ17、剥離チャージャ18、クリーナ19は、感光体ドラム14の矢印Aの回転方向に従い順次配置されている。また画像形成部13は、感光体ドラム14に対向配置されたプリントヘッドHを備える。
【0020】
さらに、画像形成部13は、搬送ベルト20、及び排紙搬送ガイド21を備える。搬送ベルト20、及び排紙搬送ガイド21は、剥離チャージャ18より用紙搬送方向下流に対して順番にトナー像を転写された用紙Pを搬送する。さらに、画像形成部13は、定着装置22、及び排紙ローラ23を備える。定着装置22は、排紙搬送ガイド21より用紙搬送方向下流側に対して順番に用紙Pのトナーを用紙Pに定着し、排紙ローラ23はその用紙Pを排紙する。
【0021】
次に画像形成のプロセスについて説明する。
プリントヘッドH(
図5に示す第1の発光素子H31からの光(第1の光)及び第2の発光素子H32からの光(第2の光))からの光(第3の光、つまり重畳光)により感光体ドラム14上に形成された静電潜像は、現像器16から供給されるトナー(現像剤)によって現像される。トナー像を形成された感光体ドラム14は、転写チャージャ17によって、静電潜像を用紙P上に転写する。
用紙への転写が終了した感光体ドラム14は、その表面の残留トナーがクリーナ19によって取り除かれて、初期状態に復帰し、次の画像形成の待機状態となる。
以上のプロセス動作を繰り返すことにより、画像形成動作が連続的に行なわれる。
なお、本実施形態のプリントヘッドHは、電子写真プロセスにおけるプリントヘッドに限定されるものではなく、フィルムなどへの露光手段としても用いることができる。
【0022】
続いて、
図2を参照して、画像形成装置の制御システムの概要について説明する。
図2に示すように、画像形成装置1は、画像読取部11、画像処理部12、画像形成部13、制御部31、ROM(読み出し専用メモリ、Read Only Memory)32、RAM(書き換え可能メモリ、Random Access Memory)33、不揮発性メモリ34、インタフェース35、入力部36、ページメモリ37を備える。制御部31には、ROM32、RAM33、不揮発性メモリ34、インタフェース35、及び入力部36が接続される。また制御部31には、画像読取部11、画像処理部12、画像形成部13、及びページメモリ37が、システムバスSBを介して接続される。
【0023】
制御部31は、画像読取り、画像処理、及び画像形成等の動作を制御する。ROM32は、制御部31の制御に必要なメインプログラム等を記憶する。RAM33は、制御部31の制御で必要なデータを一時的に記憶する。不揮発性メモリ34は、更新されたプログラム、各種パラメータ等を記憶する。インタフェース35は、外部へ各種情報を出力したり、外部からの各種情報を入力したりする。例えば、画像形成装置1は、プリント機能により、インタフェース35を介して入力される画像データをプリントする。入力部36は、ユーザ及びサービスマンからの操作入力を受け付ける。
【0024】
画像読取部11は、光学的に原稿の画像を読み取り画像データを取得し、画像処理部12へ画像データを出力する。画像処理部12は、インタフェース35を介して入力される画像データ、又は画像読取部11からの画像データに対して各種画像処理(補正等含む)を施す。ページメモリ37は、画像処理部12で処理された画像データを記憶し、画像形成部13は、ページメモリ37に記憶された画像データに基づき画像を形成する。また、画像形成部13は、プリントヘッドHを備え、プリントヘッドHは、ヘッド制御部HCを備える。
【0025】
図3は、実施形態に係る画像形成装置におけるプリントヘッドHと感光体ドラム14の位置関係の一例を示す図である。
図4は、実施形態に係るプリントヘッドHを構成する透明基板の一例を示す図である。
図5は、実施形態に係るプリントヘッドHにおける複数の発光素子群のうちの1組の光素子群の一例を示す図である。
【0026】
図3及び
図5に示すように、プリントヘッドHは感光体ドラム14に対向するよう配置される。
図3に示すように、プリントヘッドHは、透明基板H1、及びロッドレンズアレイH2を備える。例えば、透明基板H1は、光を透過するガラス基板である。透明基板H1上の複数の発光素子群H30に対応する発光素子列H3が形成される。複数の発光素子群H30からの光は、ロッドレンズアレイH2を通過し感光体ドラム14(対象物)上に焦点を結ぶ。
【0027】
なお、発光素子列H3は、複数の発光素子群H30により構成される。発光素子群H30は、複数の発光素子(多層の発光層)により構成される。例えば、発光素子群H30は、多重化された発光素子(発光層)、例えば第1の発光素子H31(発光層H31b)、及び第2の発光素子H32(発光層H32b)により構成される。発光素子の多重化構造については後に詳しく説明する。
【0028】
感光体ドラム14は、帯電器によって一様に帯電し、第1の発光素子H31及び第2の発光素子H32からの光によって露光されると、感光体ドラム14における露光部分の電位が下がる。つまり、第1の発光素子H31及び第2の発光素子H32の発光及び非発光を制御することで、感光体ドラム14上に静電潜像が形成される。
【0029】
例えば、
図2に示すように、ヘッド制御部HCは1又は複数のプロセッサHP及びメモリMを備える。例えば、1又は複数のプロセッサHPは1又は複数のCPU(Central Processing unit)である。1又は複数のメモリHMは、プリントヘッドHの発光制御に関するプログラム及び各種データを記憶する。1又は複数のプロセッサHPは、1又は複数のメモリHMに記憶されたプログラム等に基づきプリントヘッドHの発光を制御する。なお、制御部31からの指示に基づきヘッド制御部HC(1又は複数のプロセッサHP)がプリントヘッドHの動作を制御するため、制御部31の動作プログラムを記憶するROM32及び不揮発性メモリ34等もプリントヘッドHの発光制御に関するプログラムの一部を記憶するメモリであると言える。
【0030】
図3及び4に示すように、透明基板H1上の中央部には発光素子列H3が、透明基板H1の長手方向に沿って形成されている。発光素子列H3の近傍には、各発光素子(多重化された第1の発光素子H31及び第2の発光素子H32)を駆動する(発光させる)ためのDRV回路列H4が形成されている。また、透明基板H1は、コネクタH6を備える。コネクタH6は、システムバスSBと接続し、ヘッド制御部HCと制御部31との間の通信を可能にする。また、ヘッド制御部HCは、制御回路H5に接続される。例えば、透明基板H1には、発光素子列H3、DRV回路列H4などが外気に触れないよう封止するための基板が取り付けられている。
【0031】
図3及び4では、発光素子列H3を中心とした両脇にDRV回路列H4(H40、H41、H42、H43)を配置した例を示したが、DRV回路列H4を片側に配列するようにしても良い。
【0032】
次に、
図5を参照して、発光素子の多重化構造について説明する。発光素子群H30は、積層された第1の発光素子H31及び第2の発光素子H32を備える。また、これら第1の発光素子H31及び第2の発光素子H32は、別々のDRV回路H40に接続される。つまり、第1の発光素子H31及び第2の発光素子H32からそれぞれ独立に電極が引き出され、第1の発光素子H31及び第2の発光素子H32に対して調整された電流が供給される。なお、
図5では、封止のための基板は省略している。
【0033】
発光素子群H30をさらに説明する。
図5に示すように、透明基板H1上に発光素子群H30が形成される。例えば、発光素子群H30は、対向して配置された第1の発光素子H31及び第2の発光素子H32を備える。第1の発光素子H31及び第2の発光素子H32は、絶縁層H34dを介して積層されている。第1の発光素子H31は、絶縁層H34bにより絶縁された電極(+)H34aと電極(−)H34cに接して挟まれる。また、第2の発光素子H32は、絶縁層H34fにより絶縁された電極(+)H34eと電極(−)H34gに接して挟まれる。
【0034】
第1の発光素子H31と第2の発光素子H32間に絶縁層H34dを設けることで、独立した第1の発光素子H31と第2の発光素子H32が積み重った構造となる。
【0035】
第1の発光素子H31からの第1の光と第2の発光素子H32からの第2の光を透明基板H1側に出力するために、絶縁層H34dは第1及び第2の光に対して透明性を有する。
【0036】
第2の発光層H32bにおける透明基板H1と反対側は、第2の発光層H32bで発光した第2の光を反射する構造になっている。例えば、第2の電子輸送層H32cは、第2の発光層H32bからの第2の光を反射するための構造(反射特性)を有する。或いは、電極H34gは、第2の発光層H32bからの第2の光を反射するための構造(反射特性)を有する。
【0037】
第2の正孔輸送層H32a、電極(+)H34e、絶縁層H34d、電極(−)H34c、第1の電子輸送層H31c、第1の正孔輸送層H31aは、第1の発光層H31bが発光する第1の光、及び第2の発光層H32bが発光する第2の光に対して透過性を有する。このような構造とすることで、第1の光と第2の光が、透明基板H1へ向かって出力される。言い換えれば、第1の光と第2の光が重ねられた第3の光が、透明基板H1へ向かって出力される。
【0038】
このように第1の発光素子H31及び第2の発光素子H32は、実質同一の波長の第1の光及び第2の光を発光する。透明基板H1の反対側の第2の電子輸送層H32c又は電極(−)H34gは、第1の発光素子H31及び第2の発光素子H32が発光する第1の光及び第2の光を反射させる構造を有する。これにより、第1の光及び第2の光を一方向に重ね合わせて第3の光として出力することができる。1つの発光素子からの光を出力するケースに比べて、この第3の光を利用することにより、多くの光量を得ることができる。
【0039】
また第1の発光素子H31と第2の発光素子H32を独立構造とすることで、第1の発光素子H31と第2の発光素子H32を独立に駆動することが可能になる。
以上説明したように、一つの発光素子群は一つの第1の発光素子H31とその上に積み重なった一つの第2の発光素子H32のペアで構成され、それぞれの発光素子が独立に駆動される構成となっている。
【0040】
図6は、実施形態に係るヘッド制御部HC、DRV回路列H4及び制御回路H5の回路構成の一例を示す図である。
図7は、実施形態に係るDRV回路列H4のDRV回路H40の回路構成の一例を示す図である。
図6及び
図7を参照し、2つの発光素子(第1の発光素子H31と第2の発光素子H32)に別々の電流を流すための構成について説明する。
【0041】
図6に示すように、制御回路H5は、D/A(digital to analog)変換回路H51、H52、セレクタH53、アドレスカウンタH54、第1の補正メモリH55、及び第2の補正メモリH56などを備える。 D/A変換回路H51、H52、セレクタH53、アドレスカウンタH54及び第1の補正メモリH55及び第2の補正メモリH56は、各発光素子の発光強度やon/offをコントロールする信号をDRV回路H40に供給する。第1の発光素子H31の各々にDRV回路H40が接続され、第2の発光素子H32の各々にDRV回路H40が接続される。それぞれ個別のDRV回路H40から第1の発光素子H31と第2の発光素子H32に個別の電流が供給される。
【0042】
発光素子H31に接続されるDRV回路H40に対してD/A変換回路H51が接続される。発光素子H32に接続されるDRV回路H40に対してD/A変換回路H52が接続される。
【0043】
D/A変換回路H51には第1の補正メモリH55が接続される。D/A変換回路H52には第2の補正メモリH56が接続される。
【0044】
プリントヘッドHのヘッド制御部HCにはコネクタH6を通して水平同期信号S、クロックC、および、クロックCに同期した画像データDが送られる。ヘッド制御部HCは、制御回路H5に対して水平同期信号S、クロックC、および、クロックCを送信する。水平同期信号Sは、アドレスカウンタH54のカウント値をリセットする。アドレスカウンタH54はクロックCをカウントする。アドレスカウンタH54のカウント値は、当該画像データがどの発光素子群の画像データであるかを示す。アドレスカウンタH54のカウント値は、第1の補正メモリH55、第2の補正メモリH56、及びセレクタ(デコーダ)H53に出力される。
【0045】
第1の補正メモリH55は、アドレスカウンタH54のカウンタ値が示すアドレスに格納されている補正データを第1の発光素子H31の発光データとしてD/A変換回路H51に出力する。D/A変換回路H51は、入力された発光データに相当するレベルのアナログ信号をDRV回路H40に発光レベル信号S2として出力する。つまり、第1の補正メモリH55は、複数の第1の発光素子H31のそれぞれに対する第1の電流データ(
図10の発光素子群No.1−20の全ての電流値「FF」に相当)を記憶する。
【0046】
第2の補正メモリH56は、アドレスカウンタH54のカウンタ値が示すアドレスに格納されている補正データを第2の発光素子H32の発光データとしてD/A変換回路H52に出力する。D/A変換回路H52は、入力された発光データに相当するレベルのアナログ信号をDRV回路H40に発光レベル信号S2として出力する。つまり、第2の補正メモリH56は、複数の第2の発光素子H32のそれぞれに対する第2の電流データ(
図10の発光素子群No.1−20の全ての電流値「6D」、「3F」、…、「55」、「6D」に相当)を記憶する。
【0047】
アドレスカウンタH54のカウント値は、セレクタ(デコーダ)H53に出力される。セレクタ(デコーダ)H53はカウント値で指定されたラインに接続された2つのDRV回路H40の選択信号S1を“L”にする。選択信号S1は、DRV回路H40に接続されている第1の発光素子H31または第2の発光素子H32の発光強度を変化させる際に“L”レベルとなる。選択信号S1が“L”レベルになった際には、それぞれのDRV回路H40内のコンデンサH42の電圧がD/A変換回路H51及びH52が出力するアナログ信号レベル(発光レベル信号S2)に応じて変化する。次にアドレスカウンタH54のカウント値が変化し、選択信号S1が“H”になると、コンデンサH42の電圧が保持される。選択信号S1が“H”の状態では、発光レベル信号S2の電圧が変化してもコンデンサH42の電圧レベルは変化しない。DRV回路H40の信号線Iに接続された第1の発光素子H31または第2の発光素子H32には、コンデンサH42に保持された電圧に応じた電流が流れる。
このようにしてセレクタ(デコーダ)H53が出力する選択信号S1により、発光素子列H3に含まれる複数の発光素子群H30から所定の発光素子群H30が選択され、D/A変換回路H51及びH52が出力する発光レベル信号S2により、それぞれの第1の発光素子H31および第2の発光素子H32の発光強度が決定され、その発光強度が維持される。
従って、アドレスカウンタH54のカウント値が変化し、それぞれの選択信号S1が“L”から“H”になった後も、各発光素子は、コンデンサH42に保持されたアナログ信号レベルに従って発光を続ける。
【0048】
尚、画像データDが非発光データである場合には、第1の補正メモリH55及び第2の補正メモリH56の出力は無効となる。例えば、D/A変換回路H51、H52に入力されるデータは“00”となり、コンデンサH42に保持される電位は各素子が発光しないレベルとなる。
【0049】
このようにして、ヘッド制御部HCは、積み重なった第1の発光素子H31と第2の発光素子H32の発光強度を第1の補正メモリH55及び第2の補正メモリH56に格納されている補正データに従って別々にコントロールし、発光素子群のそれぞれを制御することができる。
【0050】
次に、各発光素子からの光について説明する。
図5に示すように、発光素子群からの光、即ち、第1の発光素子H31と第2の発光素子H32からの光(第1の発光素子H31からの光と第2の発光素子H32からの光とが重ねられた重畳光)は、透明基板H1、ロッドレンズアレイH2を通過して感光体ドラム14を露光する。
【0051】
図8は、第1の発光素子H31のみを均一電流で光らせた場合の各発光素子群のレンズ通過後の光強度(光量)の一例を示す図である。つまり、レンズの透過率等の影響による感光体ドラム上の光量のばらつきの一例を示す図である。
【0052】
この測定を行う(第1の発光素子H31のみを均一電流で発光させる)ためには、例えば、第1の補正メモリH55及び第2の補正メモリH56が
図9に示すデータを記憶する。
【0053】
例えば、第1の補正メモリH55は、第1の発光素子H31のそれぞれに対応して“FF”(8bitの最大値)の補正データを記憶し、第2の補正メモリH56は、第2の発光素子H32のそれぞれに対応して“00”(最小値:非発光)の補正データを記憶する。ヘッド制御部HCが、第1の補正メモリH55及び第2の補正メモリH56の補正データに基づき各発光素子群を順々に発光させて、その光強度(光量)を測定する(
図8参照)。
【0054】
レンズ通過後の光量を一定の値に補正する場合、例えば、第1の補正メモリH55及び第2の補正メモリH56は
図10に示すデータを記憶する。
【0055】
第1の補正メモリH55は、第1の発光素子H31のそれぞれに対応して一定値“FF”を記憶する。
【0056】
一定値“FF”に基づき第1の発光素子H31のそれぞれが発光した場合の光強度(光量)に応じて、第2の補正メモリH56は、第2の発光素子H32のそれぞれの補正データ(発光データ)を記憶する。つまり、第2の補正メモリH56の補正データが、感光体ドラム上の光量のばらつきを補正する役割を果たす。
【0057】
例えば、
図8に示すように、発光素子群No.5(発光素子群A)の第1の発光素子H31光強度(光量)は、最も大きいもののひとつであるので、第2の発光素子H32は光らせる必要が無い。例えば、第2の補正メモリH56のアドレス5には、“00”を記憶させればよい。
【0058】
図8に示すように、発光素子群No.1(発光素子群B)の第1の発光素子H31の光強度(光量)は、最も小さいもののひとつである。そこで、発光素子群No.1(発光素子群B)の第2の発光素子H32を光らせることによって光強度(光量)を上げる必要がある。例えば、第2の補正メモリH56のアドレス1には、“6D”を記憶させればよい。(
図10参照)
図11は、光量補正を行った時に各発光素子群に流れる電流を示したグラフであり、
図10に対応する各発光素子群の電流(相対値)及び合計電流(相対値)の一例を示したものである。
【0059】
図11に示すように第1の発光素子H31のそれぞれには、発光データ“FF”に沿った一定の電流が流れる。また、第2の発光素子H32のそれぞれには、各アドレスに書き込まれた補正データ(発光データ)に従った電流が流れる。つまり、第2の発光素子H32のそれぞれに流れる電流は、一定ではない。
【0060】
図12に示すように、補正後は、一定電流値が供給される第1の発光素子H31で発光させた光強度(光量)に、それぞれ異なる電流値が供給される第2の発光素子H32で発光させた光が加わり、ほぼ一定の光強度(光量)が得られている。
【0061】
補正データの記憶に関しては、例えば、画像形成装置1の出荷時に、制御回路H5の第1の補正メモリH55及び第2の補正メモリH56に補正データ(
図10参照)が記憶される。また、第1の補正メモリH55及び第2の補正メモリH56の補正データは、インタフェース35を介して入力される補正データで更新することもできる。さらに、第1の補正メモリH55及び第2の補正メモリH56の補正データは、サービスマン等の入力部36を介した補正データの変更入力に基づき変更することもできる。
【0062】
次に、光量を補正した場合の経時変化特性について説明する。
図13は、累積発光時間に対する光量低下(劣化)の一例を示す図である。
【0063】
例えば、第1の発光素子H31のみへ発光データ“FF”に対応する電流を流してレンズ通過後の光量が所定の光強度(光量)になる発光素子群H30の累積発光時間に対する光量低下の様子をC11Aとして
図13に示す。これは先に説明した発光素子群Aのケースに相当する。このケースでは、累積発光時間tで、発光素子群Aの光量は約20%低下する。
【0064】
次に第1の発光素子H31に発光データ“FF”に対応する電流を流し、第2の発光素子H32に発光データ“6D”に対応する電流を流してレンズ通過後の光量が所定の光強度(光量)になる発光素子群H30の累積発光時間に対する光量低下の様子をC11B+C12Bとして
図13に示す。また第1の発光素子H31と第2の発光素子H32の個別の光量低下の様子をC11B、C12Bとして
図13に示す。これは先に説明した発光素子群Bのケースに相当する。このケースでは、累積発光時間tで、発光素子群Bの第1の発光素子H31の光量C11Bは約20%低下し、発光素子群Bの第2の発光素子H32の光量C12Bは約10%低下する。発光素子群Bの第1の発光素子H31の光量低下割合は、発光素子群Aの第1の発光素子H31の光量低下割合は約20%で同じになる。発光素子群Aの第1の発光素子H31へ供給される電流と、発光素子群Bの第1の発光素子H31へ供給される電流が、双方とも発光データ“FF”に対する電流であり、同じだからである。また、発光素子群Bの第2の発光素子H32に供給される発光データ“6D”に対応する電流は、第1の発光素子H31に供給される発光データ“FF”に対応する電流より小さい。このため、発光素子群Bの第2の発光素子H32の光量低下割合は、第1の発光素子H31の光量低下割合よりも小さい。
【0065】
発光素子群AとBを比較すると、発光素子群Bの光量低下率の方が小さくなる。その差は、第2の発光素子H32で補う光強度(光量)と流れる電流量に依存する。しかし、発光素子群Bの光量低下割合は、発光素子群Bの第1の発光素子H31の光量低下割合が支配的であり、発光素子群Bの第1の発光素子H31の光量低下割合と発光素子群Aの第1の発光素子H31の光量低下割合は実質同一である。よって、発光素子群AとBの光量低下割合の差は、後に述べる単一発光層からなる発光素子に異なる電流を流して光量を一定にする場合に比べ、わずかになる。
【0066】
尚、第1の発光素子H31に大きな電流を流し、第2の発光素子H32に小さな電流を流すケース1について説明した。例えば、発光素子が発する光のルートから、透明基板H1に近い第1の発光素子H31に大きな電流を流し、メインの発光素子として扱うのが効率的であるケースでは、ケース1を採用する。しかし、この関係を逆にしたケース2を採用してもよい。
【0067】
また、第1の発光素子H31のそれぞれに一定電流(均一電流)を流し、第2の発光素子H32のそれぞれに非一定電流(不均一電流)を流し、一定の所望レベルの光量を得るケースについて説明したが、第1の発光素子H31のそれぞれと、第2の発光素子H32のそれぞれに非一定電流を流し、一定の所望レベルの光量を得るようにしてもよい。この場合、第1の発光素子H31のそれぞれに供給される電流値と、第2の発光素子H32のそれぞれに供給される電流値とを、所定電流値未満になるように調整する。これにより、所定電流値が供給される発光素子に比べて、第1の発光層H31bの第1の発光素子H31及び第2の発光層H32bの第2の発光素子H32の光量低下を抑制することができる。
【0068】
以上説明したように、プリントヘッドHは、第1の発光素子H31及び第2の発光素子H32を積み重ねた構造とする。積み重ねた第1の発光素子H31をメインの発光素子とし、光量が不足する場合は、第2の発光素子H32からの光で不足光量を補う。このような構成とすることで、メインの発光素子に流れる電流を均一とし、発光素子群間に生じる劣化特性の差を小さくすることができる。
【0069】
尚、本実施形態では2つの発光素子を積み重なる例について説明したが、2つに限定される訳ではなく、3つ以上の発光素子を積み重ねるようにしてもよい。
【0070】
また、本実施例では、2つの発光素子を積み重ねてそれぞれの発光素子に流す電流を制御する例を説明したが、それぞれの発光素子の点灯時間を制御するようにしてもよい。具体的には、D/A変換回路H51及びH52とDRV回路H40の組み合わせをPWM回路に置き換え、個々の発光素子の発光時間を個別に設定できるようにすればよい。
【0071】
また、本実施形態では、透明基板H1側に電極(+)及び正孔輸送層を配置し、発光層を挟んでその反対側に電子輸送層及び電極(−)を配置する構造としたが、この配置に限定される訳ではなく、透明基板H1側に電極(−)及び電子輸送層を配置し、発光層を挟んでその反対側に正孔輸送層及び電極(+)を配置するようにしても良い。
【0072】
次に、発光制御の一例について説明する。
図14は、実施形態に係るヘッド制御部HCによる発光制御の一例を示すフローチャートである。
【0073】
制御部31は、ヘッド制御部HCへ画像形成開始を指示する(ACT1)。つまり、制御部31は、ヘッド制御部HCへプリントヘッドHの発光を指示し、ヘッド制御部HCのプロセッサHPは、第1の補正メモリH55及び第2の補正メモリH56からデータを読み出す(ACT2)。ヘッド制御部HCのプロセッサHPは、画像データDに応じて各発光素子群H30の発光と非発光を制御する。ヘッド制御部HCのプロセッサHPは、発光対象の発光素子群H30に対して第1の補正メモリH55及び第2の補正メモリH56から読み出したデータを出力する(ACT3)。これにより、第1の補正メモリH55及び第2の補正メモリH56に
図10に示すようなデータが記憶されている場合には、発光対象の第1の発光素子H31のそれぞれには一定の電流値が供給され、発光対象の第1の発光素子が発光し、また、発光対象の第2の発光素子H32のそれぞれには光量のばらつきを補正するための電流値が供給され、発光対象の第2の発光素子H32が発光する(ACT4)。
【0074】
次に、本実施形態のプリントヘッドの作用効果を説明する。
既に、感光体ドラム上における光強度(光量)やビーム径を均一にするために個々の発光素子に流す電流を発光素子毎に制御する(変化させる)と、それぞれの発光素子の劣化速度が変わってしまうことについて説明している。つまり、初期段階で感光体ドラム上における光強度(光量)やビーム径を均一に制御しても、各発光素子に流れる電流が異なれば、発光時間の増加とともに、光強度(光量)やビーム径にばらつきが生じる。即ち、長期間にわたって光強度(光量)やビーム径を均一に保ち、良好な画質を維持することは難しい。
【0075】
図15〜
図20は、上記現象を説明するための説明図であり、
図3〜
図7に示す多層化された発光層で構成されるプリントヘッドの比較例としての単一発光層で構成されるプリントヘッドに関する説明図である。
【0076】
図15は、単一発光層の発光素子により構成されるプリントヘッドの一例を示す図である。例えば、
図15に示すように、有機EL(OLED)からなる発光素子H31からの光が、透明基板H1、ロッドレンズアレイH2を通過して感光体ドラム14を露光する。各発光素子に対して一定の電流値を供給すると、感光体ドラム14上の光強度(光量)は均一にならない。
【0077】
そこで、各発光素子に対して異なる電流値を供給して感光体ドラム14上の光強度(光量)の均一化を図る。
【0078】
この場合、各発光素子に対して供給される電流値によって各発光素子の劣化の割合は異なる。
図16は、時間の経過とともに変化する発光素子の出力する光強度(光量)の一例を示す図である。
図16において、横軸は発光素子の累積発光時間、縦軸は発光素子の光強度(光量)である。
図16は、発光素子に異なる電流を流した場合の光強度(光量)変化の様子を示す。それぞれ
図16のC1、C2で表す。
【0079】
発光素子に流す電流が大きいと光強度(光量)は大きい。発光素子に流す電流が小さいと光強度(光量)は小さい。それぞれ継続して発光させると、大きな電流を流した発光素子の光強度(光量)低下率は大きく(C1)、小さな電流を流した発光素子の光強度(光量)低下率は小さい(C2)。
【0080】
図17は、発光素子を均一の電流で20個の発光素子を発光させた時の各発光素子が出力するレンズ通過後の光強度(光量)の一例を示す図である。
図17に示すように、各発光素子を同じ電流で発光させても、レンズ通過後の光強度(光量)は一定ではない。発光素子とレンズの位置関係などによって、光透過効率が異なるからである。このようなレンズ通過後の発光強度(光量)にばらつきがある状態で画像を形成すると、画像に濃度ムラが生じる。濃度ムラの発生を避けるために、光量補正が行われる。
【0081】
図18は、単一発光層の発光素子により構成されるプリントヘッドの光量補正前の電流値と光量補正後の電流値の一例を示す図である。光量補正によりレンズ通過後の高い光強度(光量)に対応する発光素子に対する電流が減らされ、低い光強度(光量)に均一化される。例えば、発光素子No.5に流す電流を減らすことによって発光素子No.5の光強度(光量)を発光素子No.10の光強度(光量)に合せる。
【0082】
図19は、単一発光層の発光素子により構成されるプリントヘッドの光量補正前の光量と光量補正後の光量の一例を示す図である。
図19に示すように、光量補正後の各発光素子からの光強度(光量)は、光量補正前の最も低い光強度(光量)に均一化される。
【0083】
このようにして、光強度(光量)を揃えることによって濃度ムラの無い良好な画像を得ることができる。
【0084】
しかしならが、上記光量補正では、累積発光時間とともに、大きな電流が流れる発光素子の劣化が小さな電流が流れる発光素子より早く進み、その結果、光量がばらつく。
【0085】
図20は、単一発光層の発光素子により構成されるプリントヘッドの光量補正後の累積発光時間に対する光強度(光量)の変化の様子を示す図である。先に説明したように。レンズ通過後の光強度(光量)が均一になるように、各発光素子に流す電流量を変えるので、例えば、C4やC5で示すように劣化の進み方が異なる発光素子が存在する。C4に比べ、C5の劣化が早い。C5が示す特性の発光素子に流れる電流はC4が示す特性を示す特性の発光素子に流れる電流よりも大きい。
【0086】
図20に示すように、初期のころには、同一レベルの光強度で発光していた発光素子も累積発光時間の増加と共に光強度(光量)がばらつくことになる。
【0087】
各発光素子が、累積発光時間に応じて同じ特性で低下するのであれば、各発光素子の累積時間に応じて電流を変化させ、各発光素子の発光時間を揃えることで各発光素子の光強度(光量)を一定に維持することもできる。
【0088】
しかしながら、初期の段階から各発光素子に流す電流が異なり、累積発光時間に対する光強度(光量)の低下具合も異なると、各発光素子の発光強度を揃えることは難しい。
【0089】
対して、
図1〜
図14を参照して説明した本実施形態の多層化された発光素子により構成されるプリントヘッドHによれば、発光素子の多層化により各発光素子への電流値を所定値以上に増やさなくても光量不足を補うことができ、劣化の進み具合の差も少なくなる。
【0090】
例えば、本実施形態のプリントヘッドHにおいて、1層目の第1の発光素子H31へ流す電流値を一定(例えば電流値a)にして、2層目の各第2の発光素子H32へ流す電流値(例えば電流値b)を感光体ドラム14上の光強度(光量)に応じて変化させる(電流値b<電流値a)。つまり、1層目の第1の発光素子H31の光量不足を、1層目の第1の発光素子H31の電流値を所定値以上に増やさなくても、2層目の第2の発光素子H32の光量で補うことができる。
【0091】
或いは、2層目の各第2の発光素子H32への電流値を一定(例えば電流値a)にして、1層目の各第1の発光素子H31への電流値(例えば電流値b)を感光体ドラム14上の光強度(光量)に応じて変化させる(電流値b<電流値a)。つまり、2層目の第2の発光素子H32の光量不足を、2層目の第2の発光素子H32の電流値を所定値以上に増やさなくても、1層目の第1の発光素子H31の光量で補うことができる。
【0092】
或いは、1層目の各第1の発光素子H31への電流値(電流値c)、及び2層目の各第2の発光素子H32への電流値(電流値d)を感光体ドラム14上の光強度(光量)に応じて変化させる。つまり、1層目の第1の発光素子H31の光量と2層目の第2の発光素子H32の光量とで光量不足を補うことができる。(電流値c、電流値dとも一定ではない。)
上記の通り、発光素子の多層化により、光量補正のために電流値を所定値以上に増やさずに変化させているので、電流値変化による発光素子の劣化程度の影響を低くすることができる。つまり、各発光素子の劣化のばらつきを抑制することができる。
【0093】
本発明のいくつかの実施形態をプリントヘッドとして説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。例えば、ディスプレイなどへ応用することが可能である。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
以下、本願の出願当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
[C1]
透明基板と、
前記透明基板上に第1の発光素子と第2の発光素子が重なって形成される複数の発光素子群と、
前記複数の発光素子群の第1の発光素子および第2の発光素子の発光を制御する制御部と、
を備え、
前記複数の発光素子群が発光する光量が、均一であることを特徴とする発光基板。
[C2]
前記制御は、前記発光素子群の第1の発光素子および第2の発光素子を個別に制御することを特徴とするC1の発光基板。
[C3]
前記発光素子群の第1の発光素子および第2の発光素子は有機ELであることを特徴とするC1又はC2の発光基板。
[C4]
透明基板と、
前記透明基板上に第1の発光素子と第2の発光素子が重なって形成される複数の発光素子群と、
前記各発光素子群の第1の発光素子および第2の発光素子からの重畳光を集光するレンズと、
前記複数の発光素子群の第1の発光素子および第2の発光素子の発光光量を制御する制御部と、
を備え、
前記レンズを通過した前記複数の発光素子群からの光量が、均一であることを特徴とするプリントヘッド。
[C5]
前記制御は、前記発光素子群の第1の発光素子および第2の発光素子の光量を個別に制御することを特徴とするC4のプリントヘッド。
[C6]
前記発光素子群の第1の発光素子および第2の発光素子は有機ELであることを特徴とするC4又はC5記載のプリントヘッド。
[C7]
前記制御部は、前記発光素子群の第1の発光素子あるいは第2の発光素子の光量を制御するための光量制御用メモリを有することを特徴とするC4乃至C6の何れか1つに記載のプリントヘッド。
[C8]
C4乃至C7の何れか1つのプリントヘッドと、
感光体と、
前記感光体を帯電する帯電器と、
前記感光体上の潜像を現像する現像器と、
を備え、
前記プリントヘッドは、光を前記感光体に照射し、前記帯電器により帯電された前記感光体を露光し、前記感光体上に前記潜像を形成する画像形成装置。