図13〜図15は、本発明により発光素子を階調データで制御する例を説明する図である。図13は、中間調表現する際の階調データメモリに格納されるビットデータと階調データとの例を示す説明図である。この例では、8ビットの階調データメモリにより階調データを構成している。図13の例では、ビットデータNo1で階調データ0(非発光)、ビットデータNo8で最も濃度が濃いデータ、ビットデータNo2〜7でその中間階調の濃度データとしている。
図14は、本発明の構成を示すブロック図である。図14は、階調データの大きさに対応した電圧、または電流の電気量でスイッチングTFTを制御するものである。図14に示された電気量制御部80は、D/Aコンバータ81a、81b・・・をそれぞれ階調データメモリ71a、71b・・・に接続している。D/Aコンバータ81a、81b・・・は、階調データメモリ71a、71b・・・に格納された階調データに対応した大きさで、アナログの電圧値、または電流値を形成し、スイッチングTFTに出力する。
発光部Za、Zb・・・には、走査線37aからのセレクト信号と、発光制御データ線38a、38b・・・からの制御信号が供給される。図14の例では、階調データに応じてスイッチングTFTのバイアスを変えて、発光素子の発光光量を変化させている。このため、高速で発光素子をオン、オフ制御する必要がなくなり、発光素子の応答速度が遅い場合でも像担持体への露光量を高速で変化させることができる。
図15は、図14のブロック図で示された制御の具体例を示す特性図である。図15(a)は、カウンタの出力値Eaを示すものであり、前記のように、0→最大値(255)→0→最大値→0・・・を繰り返す。図15(b)は、階調データがビットデータNo7(128階調)の場合に、コンパレータから出力される信号の波形Eb、すなわちスイッチングTFTの動作特性を示すものである。この場合には、カウンタの出力が0〜127の範囲でスイッチングTFTがオンとなり、カウンタの出力が128〜255の範囲でスイッチングTFTがオフとなる。
図15(c)は、階調データがビットデータNo6(64階調)の場合に、コンパレータから出力される信号の波形Ec、すなわちスイッチングTFTの動作特性を示すものである。この場合には、カウンターの出力が0〜63の範囲でスイッチングTFTがオンとなり、カウンターの出力が64〜255の範囲でスイッチングTFTがオフとなる。
図15(b)の場合には、波形Ebのパルス幅はWaであり、図15(c)の場合には、波形Ecのパルス幅はWbである。すなわち、階調データの大きさに応じてスイッチングTFTがオンとなる時間の長さが変わり、発光素子の発光光量を変化させることができる。このように、スイッチングTFTのオン、オフ制御により発光素子をオン、オフして像担持体への露光量を変えることができるので、回路構成を簡単にすることができる。
図1は、前記図13〜図15で説明したような、中間調表現するラインヘッドの制御部の概略構成を示すブロック図である。図1において、2はラインヘッドの制御部、3は制御回路、4はTFTからなる駆動回路、6はメモリ、7は発光素子Eaが1ライン(主走査方向)に複数配列され、副走査方向に複数列設けられている発光素子ライン、8は本体コントローラ、9は光量センサである。光量センサ9の検出信号を制御回路3に入力している。
光量センサ9は、発光素子の発光状態の計測手段として機能する。すなわち、光量センサ9は発光素子の光学特性を直接に計測するものである。このように、発光素子の光学特性を直接に計測することにより精度良く当該発光素子の階調表現特性を把握して、基準値に適合させる制御を行うことができる。
本体コントローラ8は、図16に示した基準の階調表現特性のデータbを作成して制御部2に送信し、この特性はメモリ6に記憶される。制御回路3は、光量センサ9の計測値に基づき形成される階調表現特性と、基準の階調表現特性とを比較し、当該発光素子の階調表現特性のデータが基準値bと等しくなるように、駆動回路4に制御信号を送り発光素子の光量を制御する。
この際に、図16のaのように発光光量が基準値bよりも大きい場合には、発光光量を低減させるような制御を行う。また、図16のcのように発光光量が基準値bよりも小さい場合には、発光光量を増大させるような制御を行う。このような光量制御は、発光素子の印加電圧、または駆動電流の制御により実現できる。このように、個別の発光素子毎に発光光量の制御を行うので、精度良く中間調を表現でき、また、階調表現特性を基準値に適合させることができる。
図2、図3は、光量センサの例を示す説明図である。図2において、ラインヘッド70には主走査方向(Y方向)に4ラインの発光素子ラインLa〜Ldが設けられている。また、副走査方向(X方向)の各発光素子群Da〜Dnに対応して、各発光素子の光量を個別に計測する光量センサ90が設けられている。すなわち、光量センサ90は、主走査方向(Y方向)に配列された各列の発光素子列の発光素子群の数(Da〜Dn)と、同数(90a〜90n)配置されている。
ラインヘッド70には図示を省略した制御手段(例えば図1の制御回路3)が実装されている。この制御手段に設けたYドライバにより、発光素子ラインLaを選択する。また、制御手段に設けたXドライバにより、発光素子群Daを選択する。このように、各発光素子をマトリクス状に制御手段に接続することにより、個別の発光素子を選択して発光させることができる。
このようにして、制御手段により例えば発光素子Gwを選択して発光させ、光量センサ90aにより発光光量を計測する。計測結果は制御手段に設けられた制御回路に入力されて、各発光素子の発光状態が判定される。以下、同様に制御手段により発光素子ラインLaの各発光素子を発光させ、そのときの発光光量を光量センサ90で検出する。
他の発光素子ラインLb〜Ldの各発光素子についても発光光量を光量センサ90で計測する。図2の例では、副走査方向に配列された発光素子群の各発光素子と対応する位置に、個別の光量センサを設けている。このため、各発光素子群毎の発光素子の発光光量を正確に計測することができる。また、光量センサ90の設置数は発光素子の全体の数よりも少ない個数で足りるので、コストを低減できる。ラインヘッドの副走査方向に配列される発光素子ラインの数は、1ラインでも良い。複数ライン配列する場合は、その数は任意に設定できる。
図3は、本発明の他の実施形態を示す説明図である。図3においては、図2のように、各発光素子ラインLa〜Ldの副走査方向の発光素子群に対応した個別の光量センサを設けることに代えて、単一のラインセンサ91を設けている。このラインセンサ91は、主走査方向(Y方向)に配列された発光素子列La〜Ldの長手方向の配置位置と同程度の長さを有している。図3のようなラインセンサ91を用いると、単体のセンサにより主走査方向の長手方向に配置されている各発光素子の発光光量を計測できる。このため、図2の配置と比較して光量センサのコストを低減できるという利点がある。
なお、図2の構成において、発光素子群毎に個別の光量センサ90a〜90nを配置することに代えて、単一の光量センサ、例えば中央部の光量センサ90xのみを設ける構成とすることもできる。この場合には、各位置に配置された発光素子毎にセンサに検出される標準発光光量(所定発光光量)を記憶手段に記憶させておく。
そして、光量センサ90xで計測された発光光量と標準発光光量とを対比することにより、発光素子の発光状態を判定できる。すなわち、光量センサ90xとの距離が異なる位置に配列されている各発光素子の発光光量を、光量センサ90xのみで計測することができる。単一の光量センサを設けるだけであるので光量センサの設置が簡単に行え、ラインヘッドの構成を簡略化することができる。
図4は、本発明のラインヘッドが適用される画像形成装置の制御部の構成を示すブロック図である。図4の画像形成装置では、ユーザからの画像形成要求に応じて、ホストコンピュータなどの外部装置から画像信号がメインコントローラ20に与えられる。この際に、メインコントローラ20からエンジンコントローラ30に指令信号が送信される。この指令信号に応じてエンジンコントローラ30がエンジン部EGの各部を制御して、記録媒体に画像信号に対応する画像を形成する。
このエンジン部EGは、帯電ユニット62は帯電制御部103から帯電バイアスが印加されており、感光体の外周面を所定の表面電位に均一に帯電させる。そして、この帯電ユニット62によって帯電された感光体の外周面に向けて露光ユニット61から光ビームが照射される。この露光ユニット61は、露光制御部102から与えられる制御指令に応じて光ビームを感光体上に露光して、画像信号に対応する静電潜像を形成する。露光ユニット61には、レンズ、ミラーなどの適宜の光学素子が設けられている。
ホストコンピュータなどの外部装置より、インターフェース112を介してメインコントローラ20のCPU111に画像信号が与えられると、エンジンコントローラ30のCPU100が露光制御部102に対し所定のタイミングで画像信号に対応した制御信号を出力する。この制御信号に応じて露光ユニット61から光ビームが感光体上に照射されて、画像信号に対応する静電潜像が感光体上に形成される。
現像ユニット40は、現像器制御部104により制御されている。ここで、現像器制御部104から直流電圧と交流電圧とが重畳された現像バイアスが現像ローラに印加される。このような現像バイアスによって、現像ローラ上に担持されたトナーは、感光体の表面各部にその表面電位に応じて部分的に付着し、こうして感光体上の静電潜像が当該トナー色のトナー像として顕像化される。
垂直同期センサ64は、中間転写ベルトの基準位置を検出するためのセンサであり、中間転写ベルトの回転駆動に関連して出力される同期信号、つまり垂直同期信号Vsyncを得るための垂直同期センサとして機能する。そして、この装置では、各部の動作タイミングを揃えるとともに各色で形成されるトナー像を正確に重ね合わせるために、装置各部の動作はこの垂直同期信号Vsyncに基づいて制御される。
さらに、濃度センサ63は、中間転写ベルトの表面に対向して設けられており、濃度制御処理において、中間転写ベルトの外周面に形成されるパッチ画像の光学濃度を測定する。光量センサ65は、図1の光量センサ9に対応する。また、図示を省略しているが、図5で説明する電流検出器を設けて発光素子の検出電流をCPU100に入力する構成とすることもできる。なお、図示を省略しているが、ラインヘッドの周囲温度を計測する温度センサを設けて、その計測値をCPU100に入力する構成としても良い。
図4に示すように、各現像器(トナーカートリッジ)48Y、48C、48M、48Kには、該現像器の製造ロットや使用履歴、内蔵トナーの残量などに関するデータを記憶する「記憶素子」であるメモリ91〜94がそれぞれ設けられている。さらに、各現像器48Y、48C、48M、48Kには、コネクタ49Y、49C、49M、49Kがそれぞれ設けられている。
そして、必要に応じて、これらのコネクタ49Y、49C、49M、49Kが選択的に本体側に設けられたコネクタ108と接続される。このため、インターフェース105を介して、エンジンコントローラ30のCPU100と各メモリ91〜94との間でデータの送受を行って、該現像器(トナーカートリッジ)に関する消耗品管理等の各種情報の管理を行っている。なお、この実施形態では、本体側コネクタ108と各現像器側のコネクタ49K等とが機械的に嵌合することで相互にデータ送受を行っているが、例えば無線通信等の電磁的手段を用いて非接触にてデータ送受を行うようにしてもよい。
また、各現像器48Y、48C、48M、48Kに固有のデータを記憶するメモリ91〜94は、電源オフ状態や該現像器が本体から取り外された状態でもそのデータを保存できる不揮発性メモリであることが望ましい。このような不揮発性メモリとしては、例えばフラッシュメモリや強誘電体メモリ(FRAM:Ferroelectric Ramdom Access Memory)、EEPROMなどを用いることができる。
また、この画像形成装置では図4に示すように表示部21が設けられている。そして、必要に応じCPU111から与えられる制御指令に応じて所定のメッセージを表示することで、必要な情報をユーザに対し報知する。例えば、装置の故障や紙詰まり等の異常が発生したときにはその旨をユーザに知らせるメッセージを表示する。また、いずれかの現像器内のトナー残量が所定値以下、例えば後述するニアエンド値まで低下したときには、当該現像器の交換を促すメッセージを表示する。
この表示部21としては、例えば液晶ディスプレイ等の表示装置を用いることができるが、これ以外に、必要に応じて点灯あるいは点滅する警告ランプを用いてもよい。さらに、メッセージを表示することで視覚によりユーザに報知する以外に、予め録音された音声メッセージやブザー等の音声による警報装置を用いたり、これらを適宜組み合わせて使用してもよい。
ホストコンピュータなどの外部装置よりインターフェース112を介して与えられた画像を記憶するために、画像メモリ113が設けられている。符号106はCPU100が実行する演算プログラムやエンジン部EGを制御するための制御データなどを記憶するためのROM、また符号107はCPU100における演算結果やその他のデータを一時的に記憶するRAMである。RAM107は、FRAMを用いても良い。
図5は、ラインヘッドの制御部の他の構成を示すブロック図である。図5においては、図1で示した光量センサ9に代えて電流検出器5を用いるものである。図5の例では、各発光素子の発光状態を電流検出器5により検出し、検出値を制御回路3にフィードバックしている。駆動電流と発光光量とは相関関係があるので、この場合の電流検出器5の計測値は、発光素子の発光光量に相当する。制御回路3は、当該フィードバックされた計測値に基づき形成される階調表現特性と、前記メモリ6に記憶されている基準の階調表現特性bとを比較して、当該発光素子の階調表現特性が基準値と等しくなるように光量調整を行う。
ここで、電流検出器5は、電気量を計測することにより発光素子の発光状態を計測するものである。電流検出器5は、制御回路3、駆動回路4、発光素子ライン7と同じ基板上に同じ製造工程で形成することができる。このように、電流検出器5を用いることにより、簡単な構成で発光素子の発光状態を間接的に計測することができる。
本発明においては、図1に示したような光量センサや、図5に示したような電流検出器による発光素子の発光状態の計測を、所定のタイミングで行う。図6は、このような計測のタイミングをカウンタのカウント値で行う例を示すブロック図である。図6において、図1とおなじところには同一の符号を付しており詳細な説明は省略する。また、図1に示した光量センサ9、図5に示した電流検出器5は、簡略のため図示を省略している。このように、カウンタ5xのカウント値に基づいて発光素子の発光状態の計測を行っているので、発光素子の初期状態からの特性変化を加味して、発光状態の計測を行うことができる。
カウンタ5xは、ラインヘッドの使用状況をカウントする。カウンタ5の例として、発光素子の累積の駆動時間のカウンタ、記録紙の印字枚数のカウンタ、ドットカウンタなどのカウンタが適用される。これらのカウンタのカウント値は、制御回路3に入力される。制御回路3は、カウンタのカウント値に基づいて、発光素子に対する光量制御の制御信号を出力する。
発光素子の累積の駆動時間をカウントする場合には、発光素子が長時間の駆動により劣化した場合の、発光光量の低下を確実に計測して、印加電圧の昇圧や駆動電流の増加などで発光光量を回復させることができる。また、記録紙の枚数カウンタは、記録紙の給紙トレイ近傍などに設けることができるので、カウント手段の構成が簡単になる。
図7は、図6で説明したカウンタの使用例を示すブロック図である。図7の例は、トナーカウンタのカウント値に基づいて発光素子の使用状況を判断している。この例では、トナーカウンタのカウント値により画像パターンの印刷ドット列の形成回数を計数して、発光素子の経年劣化の度合いを判断するものである。
すなわち、発光素子の経年劣化が進行している場合には、同一電圧または同一電流で発光素子を駆動すると発光光量が低下する。そこで、ドット単位でトナー消費量をカウントすることにより、各発光素子の実情に適合した使用状況を計測して発光光量を調整し、適切な中間調表現の制御を行うことができる。
図7において、トナーカウンタ200では、CPU100から露光制御部102に与えられるものと同一の制御信号、すなわち、外部装置、例えば図1の本体コントローラ8から与えられた画像信号に基づいて、各トナー色毎の階調値に展開された信号が入力される。比較回路201はその制御信号に基づき、階調値が所定の閾値以上の印刷ドットに対応する信号のみを通過させ、判別回路202に入力する。判別回路202は、比較回路201の出力信号に基づき印刷ドットの配列状態を判別する「パターン判別手段」としての機能を有している。
すなわち、判別回路202は、印刷ドット列を構成するドット数を検知して、閾値以上のドット、4連続ドット、孤立ドット、の3パターンに分類し、そのパターンに応じてカウンタ203〜205のいずれかに「1」を出力する。ここで、孤立ドットは、ある閾値以上の画素の両隣の画素が閾値未満のものである。
これらのカウンタ203、204および205は、それぞれ閾値以上のドット、4連続ドット、孤立ドット、の各パターンに対応して設けられたものである。各カウンタ203〜205は、判別回路202から随時出力される信号をカウントすることによって、当該パターンの印刷ドット列の形成回数を計数する「カウント手段」としての機能を有している。
例えば、比較回路201に入力された制御信号が、孤立ドットに対応したものであったときには、比較回路201からの出力信号に基づいて、判別回路202は当該印刷ドットが孤立ドットであることを判別する。そして、カウンタ205に対して「1」を出力する一方、他のカウンタ203、204に対しては「0」を出力する。このような処理により、孤立ドットの形成回数を示すカウンタ205のカウント値のみを1つ増加させる。
しかしながら、この際に他のカウンタ203、204のカウント値は変化しない。同様に、比較回路201に入力された制御信号が4連続ドットに対応したものである場合には、対応したカウンタ204のカウント値が1つずつ増加してゆく。このようにして、各パターン毎の印刷ドットの形成回数が個別にカウントされる。
これらのカウント値C1、C2およびC3は、演算回路206に入力される。この演算回路206には、カウント値C1、C2およびC3以外に、CPU100から与えられるオフセット値Noと、係数テーブル207からの出力とが入力される。また、演算回路206からの出力は、CPU100および係数テーブル207に入力されている。この係数テーブル207には、「重み付け係数」Kx、K1、K2、K3(下記(1)式)の候補となる複数組の数値が予め記憶されており、演算回路206の出力値に応じてそのうちの1組が選択される。
そして、演算回路206は、各カウンタ203〜205から出力されるそれぞれのカウント値C1、C2、C3と、係数テーブル207から選択されて出力される重み付け係数K1、K2、K3とを乗じるとともにそれらの和を求める。更に、その和と係数Kxとの積に、CPU100から与えられるオフセット値Noを加算する。このような演算によって、(1)式に定義するトナー消費量が求められる。(トナー消費量)=Kx・(K1・C1+K2・C2+K3・C3)+No…(1)ただし、Kxは各色により異なる色依存係数である。
このようにして、各ドットに対応する発光素子毎のトナー消費量、すなわち、各発光素子の駆動時間のパラメータをカウントすることによりラインヘッドの使用状況を把握している。したがって、各発光素子毎にきめ細かに発光光量の低下を補償して、画質の劣化を防止することができる。
カウンタ210は、タイマまたはプログラムタイマで計時したラインヘッドの駆動時間、すなわち、発光素子の累積の駆動時間をカウントする。カウントされた結果はカウンタ210から演算回路206に入力され、累積の発光素子の駆動時間が演算される。演算回路206で演算された累積の発光素子の駆動時間はCPU100に入力される。
なお、カウンタ210は、ラインヘッドの累積の駆動時間をカウントする外に、例えば記録紙の印字枚数のカウント、画像形成のための垂直同期信号(Vsyc)のパルス数のカウントなど、発光素子の駆動時間のパラメータとなる項目をカウントする構成とすることができる。記録紙の印字枚数のカウンタは、給紙経路などにセンサを設けることで対応ができるので、簡単な構成とすることができる。
図8は、発光素子の発光状態を計測するタイミングの他の例を示すタイミングチャートである。図8において、時刻t1で本体電源がオンになる(a)。次いで時刻t2で像担持体の動作が開始される(b)。その後、時刻t3〜t4間で発光素子の発光状態を検出する(c)。時刻t5で像担持体の動作が終了し、時刻t6で本体電源がオフになる。
図8の例では、時刻t2で像担持体が動作した後の時刻t3に発光素子の発光状態を検出している。このため、実際に像担持体に画像を形成する状況のもと、すなわち、像担持体が動作した後のタイミングで発光素子の発光状態を検出しているので、像担持体の特定の位置が露光されるのを防ぐことができる。
なお、発光素子の発光状態を検出するタイミングは、定着器のウォームアップ終了後や、周囲温度が変化したときなど、ラインヘッドが使用される環境に応じて設定することができる。この場合には、ラインヘッドが使用されている環境に即した階調表現特性の制御を行うことができる。
これまで説明した例では、ラインヘッドの副走査方向に複数列の発光素子ラインを設けている。このため、ラインヘッドを多重露光に適用することができる。また、主走査方向の1ラインで画像形成を行い、他のラインは前記画像形成ラインの故障時の予備用に用いることもできる。このように、ラインヘッドの副走査方向に複数列の発光素子ラインを設けている場合には、画像形成装置を多様な用途に適用できる。
本発明のラインヘッドは、このように副走査方向に複数列の発光素子ラインを設けた例には限定されない。図9は、本発明の他の実施形態にかかるラインヘッドの説明図である。図9の例では、ラインヘッド10には、1ラインの発光素子ライン1が設けられている。この発光素子ライン1には、主走査方向のY方向に有機EL素子からなる複数の発光素子Eaが配列されている。
また、発光素子ライン1は、A、B、C・・・Nの複数のブロックに区分されている。本発明の実施形態においては、各発光素子単位、すなわち、各ドット単位で光量制御を行う外に、図9に示したようなブロック単位で行うこともできる。このように、ブロック単位で光量制御を行う場合には、ブロック単位で階調制御を行うなど、種々の画像パターンを形成する際の中間調表現に対応できる。次に、ブロック単位で光量制御する具体例について、図10の回路図で説明する。
図10において、ラインヘッド10aには、発光素子ライン1が設けられている。発光素子ライン1には、有機EL素子を用いた発光素子D00〜D23が配列されている。14は正の電源線、15は負の電源線である。正の電源線14は、発光素子ライン1における各発光素子のアノードに共通して接続されている。また、負の電源線15は発光素子ライン1における各発光素子のカソードに接続されている。発光素子ライン1は、電源線14、15間に接続される。
図10の11、12、13は、発光素子D00〜D23をブロック単位で制御するためのシフトレジスタ回路で、シフトレジスタ回路11の出力信号C0は発光素子D00〜D03を含むブロックAを制御する。また、シフトレジスタ回路12の出力信号C1は発光素子D10〜D13を含むブロックBを制御し、シフトレジスタ回路13の出力信号C2は発光素子D20〜D23を含むブロックCを制御する。
SPは信号線17よりシフトレジスタ11のデータ端子Dに入力されるスタートパルス、CKは信号線18より各シフトレジスタ11〜13に入力されるクロック信号である。16は各発光素子にデータ信号Dat0〜Dat3を供給する信号線、Tr2は各発光素子のアノード側に接続されるドライバトランジスタ、Tr1はドライバトランジスタTr2のゲートにソースが接続される制御トランジスタである。制御トランジスタTr1、ドライバトランジスタTr2は、例えばFET(Field Effect Transistor、電界効果トランジスタ)により形成される。
シフトレジスタ回路11の出力端子Qから出力される出力信号C0は、信号線C0aを介して発光素子D00〜D03に接続される各制御トランジスタTr1のゲートに印加される。C1はシフトレジスタ回路12の出力信号であり、信号線C1aを介して発光素子D10〜D13に接続される各制御トランジスタTr1のゲートに印加される。C2はシフトレジスタ回路13の出力信号であり、信号線C2aを介して発光素子D20〜D23に接続される各制御トランジスタTr1のゲートに印加される。
このように、シフトレジスタ回路11は発光素子ライン1の発光素子の中からブロックAの発光素子D00〜D03を選択する。また、シフトレジスタ回路12はブロックBの発光素子D10〜D13を選択し、シフトレジスタ回路13はブロックCの発光素子D20〜D23を選択する。すなわち、シフトレジスタ回路11〜13は、発光素子のブロック選択手段として機能する。
それぞれのシフトレジスタ回路の出力信号C0〜C2がHレベルのときに、当該ブロックの発光素子を制御する各制御トランジスタTr1のゲートに信号を印加する。各発光素子は、正の電圧VDDが印加される電源線14と負の電源線15間に並列に接続されている。このようにシフトレジスタを用いているので、パルス駆動の簡単な構成でブロック選択を行うことができる。
次に、データ線16のデータ信号Dat0〜Dat3について説明する。このデータ信号は、各制御トランジスタTr1のドレインに供給される。したがって、前記ブロック選択信号で選択された発光素子の制御トランジスタTr1にデータ信号Dat0〜Dat3が供給されると、当該制御トランジスタTr1に接続されたドライバトランジスタTr2が導通して該当する発光素子が動作する。なお、前記ブロック選択信号を制御トランジスタTr1のドレインに、データ線を制御トランジスタTr1のゲートに繋ぎ変えた構成でも同様の動作が可能である。
例えばブロックAについては、データ信号Dat0〜Dat3はそれぞれ発光素子D00〜D03を制御する制御トランジスタTr1に供給される。すなわち、データ信号Dat0〜Dat3は、同一ブロック内の個別の発光素子を選択する選択信号として作用する。このように、本発明のラインヘッドにおいては、個別の発光素子を選択して点灯動作させることができる。なお、データ信号Dat0〜Dat3は、濃淡データが時間データに変換されて各発光素子に供給される。
図10においては、前記のようにシフトレジスタ回路11〜13が、発光素子のブロック選択手段として機能している。シフトレジスタ回路11〜13で選択されたブロックA、B、Cの各発光素子に、電源線14から正の電圧VDDを供給することにより、駆動を開始して所定の光量制御を行う。なお、図10の回路により発光素子ライン1のすべての発光素子D00〜D23の発光光量制御を同時に行う構成とすることも可能である。この場合には、複数の発光素子に対する発光光量制御が簡略化される。
本発明においては、上記のような構成のラインヘッドを電子写真方式のカラー画像を形成する画像形成装置の露光ヘッドとして用いることができる。図11は、有機ELアレイヘッドを用いた画像形成装置の一例を示す正面図である。この画像形成装置は、同様な構成の4個の有機ELアレイ露光ヘッド101K、101C、101M、101Yを、対応する同様な構成である4個の感光体ドラム(像担持体)41K、41C、41M、41Yの露光位置にそれぞれ配置したものであり、タンデム方式の画像形成装置として構成されている。
図11に示すように、この画像形成装置は、駆動ローラ51と従動ローラ52とテンションローラ53が設けられており、テンションローラ53によりテンションを加えて張架されて、図示矢印方向(反時計方向)へ循環駆動される中間転写ベルト50を備えている。この中間転写ベルト50に対して所定間隔で配置された4個の像担持体としての外周面に感光層を有する感光体41K、41C、41M、41Yが配置される。
前記符号の後に付加されたK、C、M、Yはそれぞれ黒、シアン、マゼンタ、イエローを意味し、それぞれ黒、シアン、マゼンタ、イエロー用の感光体であることを示す。他の部材についても同様である。感光体41K、41C、41M、41Yは、中間転写ベルト50の駆動と同期して図示矢印方向(時計方向)へ回転駆動される。
各感光体41(K、C、M、Y)の周囲には、それぞれ感光体41(K、C、M、Y)の外周面を一様に帯電させる帯電手段(コロナ帯電器)42(K、C、M、Y)と、この帯電手段42(K、C、M、Y)により一様に帯電させられた外周面を感光体41(K、C、M、Y)の回転に同期して順次ライン走査する本発明の上記のような有機ELアレイ露光ヘッド1(K、C、M、Y)が設けられている。
また、この有機ELアレイ露光ヘッド101(K、C、M、Y)で形成された静電潜像に現像剤であるトナーを付与して可視像(トナー像)とする現像装置44(K、C、M、Y)と、この現像装置44(K、C、M、Y)で現像されたトナー像を一次転写対象である中間転写ベルト50に順次転写する転写手段としての一次転写ローラ45(K、C、M、Y)と、転写された後に感光体41(K、C、M、Y)の表面に残留しているトナーを除去するクリーニング手段としてのクリーニング装置46(K、C、M、Y)とを有している。
ここで、各有機ELアレイ露光ヘッド101(K、C、M、Y)は、有機ELアレイ露光ヘッド101(K、C、M、Y)のアレイ方向が感光体ドラム41(K、C、M、Y)の母線に沿うように設置される。そして、各有機ELアレイ露光ヘッド101(K、C、M、Y)の発光エナルギーピーク波長と感光体41(K、C、M、Y)の感度ピーク波長とは略一致するように設定されている。
現像装置44(K、C、M、Y)は、例えば、現像剤として非磁性一成分トナーを用いるもので、その一成分現像剤を例えば供給ローラで現像ローラへ搬送し、現像ローラ表面に付着した現像剤の膜厚を規制ブレードで規制し、その現像ローラを感光体41(K、C、M、Y)に接触あるいは押厚させることにより、感光体41(K、C、M、Y)の電位レベルに応じて現像剤を付着させることによりトナー像として現像するものである。
このような4色の単色トナー像形成ステーションにより形成された黒、シアン、マゼンタ、イエローの各トナー像は、一次転写ローラ45(K、C、M、Y)に印加される一次転写バイアスにより中間転写ベルト50上に順次一次転写され、中間転写ベルト50上で順次重ね合わされてフルカラーとなったトナー像は、二次転写ローラ66において用紙等の記録媒体Pに二次転写され、定着部である定着ローラ対61を通ることで記録媒体P上に定着され、排紙ローラ対62によって、装置上部に形成された排紙トレイ68上へ排出される。
なお、図11中、63は多数枚の記録媒体Pが積層保持されている給紙カセット、64は給紙カセット63から記録媒体Pを一枚ずつ給送するピックアップローラ、65は二次転写ローラ66の二次転写部への記録媒体Pの供給タイミングを規定するゲートローラ対、66は中間転写ベルト50との間で二次転写部を形成する二次転写手段としての二次転写ローラ、67は二次転写後に中間転写ベルト50の表面に残留しているトナーを除去するクリーニング手段としてのクリーニングブレードである。記録媒体Pの搬送経路の適宜の位置、例えば給紙カセット63とゲートローラ対65間の適宜の位置には、印字される記録紙の枚数をカウントするカウンタを設ける。
このように、図11の画像形成装置は、書き込み手段として有機ELアレイを用いているので、レーザ走査光学系を用いた場合よりも、装置の小型化を図ることができる。本発明においては、図11に示したようなタンデム方式の画像形成装置において、発光素子の定電圧制御を行う際に、発光素子の駆動時間が一定時間を超えた場合の画質の劣化を防止することができる。
次に、本発明に係る画像形成装置に係る他の実施の形態について説明する。図12は、画像形成装置の縦断側面図である。図12において、画像形成装置160には主要構成部材として、ロータリ構成の現像装置161、像担持体として機能する感光体ドラム165、有機ELアレイが設けられている像書込手段(ラインヘッド)167、中間転写ベルト169、用紙搬送路174、定着器の加熱ローラ172、給紙トレイ178が設けられている。
現像装置161は、現像ロータリ161aが軸161bを中心として矢視A方向に回転する。現像ロータリ161aの内部は4分割されており、それぞれイエロー(Y)、シアン(C)、マゼンタ(M)、ブラック(K)の4色の像形成ユニットが設けられている。162a〜162dは、前記4色の各像形成ユニットに配置されており、矢視B方向に回転する現像ローラ、163a〜163dは、矢視C方向に回転するトナ−供給ローラである。また、164a〜164dはトナーを所定の厚さに規制する規制ブレードである。
165は、前記のように像担持体として機能する感光体ドラム、166は一次転写部材、168は帯電器、167は像書込手段で有機ELアレイが設けられている。感光体ドラム165は、図示を省略した駆動モータ、例えばステップモータにより現像ローラ162aとは逆方向の矢視D方向に駆動される。
中間転写ベルト169は、従動ローラ170bと駆動ローラ170a間に張架されており、駆動ローラ170aが前記感光体ドラム165の駆動モータに連結されて、中間転写ベルトに動力を伝達している。当該駆動モータの駆動により、中間転写ベルト169の駆動ローラ170aは感光体ドラム165とは逆方向の矢視E方向に回動される。
用紙搬送路174には、複数の搬送ローラと排紙ローラ対176などが設けられており、用紙を搬送する。中間転写ベルト169に担持されている片面の画像(トナー像)が、二次転写ローラ171の位置で用紙の片面に転写される。二次転写ローラ171は、クラッチにより中間転写ベルト169に離当接され、クラッチオンで中間転写ベルト169に当接されて用紙に画像が転写される。
上記のようにして画像が転写された用紙は、次に、定着ヒータを有する定着器で定着処理がなされる。定着器には、加熱ローラ172、加圧ローラ173が設けられている。定着処理後の用紙は、排紙ローラ対176に引き込まれて矢視F方向に進行する。この状態から排紙ローラ対176が逆方向に回転すると、用紙は方向を反転して両面プリント用搬送路175を矢視G方向に進行する。
177は電装品ボックス、178は用紙を収納する給紙トレイ、179は給紙トレイ178の出口に設けられているピックアップローラである。印字される記録紙の枚数は、給紙トレイ近傍など、給紙搬送路の適宜の位置に設けられるセンサによりカウントされる。すなわち、図6で説明したカウンタ5xとして、記録紙のカウント手段を設けることができる。
用紙搬送路において、搬送ローラを駆動する駆動モータは、例えば低速のブラシレスモータが用いられる。また、中間転写ベルト169は色ずれ補正などが必要となるのでステップモータが用いられている。これらの各モータは、図示を省略している制御手段からの信号により制御される。
図の状態で、イエロー(Y)の静電潜像が感光体ドラム165に形成され、現像ローラ62aに高電圧が印加されることにより、感光体ドラム165にはイエローの画像が形成される。イエローの裏側および表側の画像がすべて中間転写ベルト169に担持されると、現像ロータリ161aが矢視A方向に90度回転する。
中間転写ベルト169は1回転して感光体ドラム165の位置に戻る。次にシアン(C)の2面の画像が感光体ドラム165に形成され、この画像が中間転写ベルト169に担持されているイエローの画像に重ねて担持される。以下、同様にして現像ロータリ161の90度回転、中間転写ベルト169への画像担持後の1回転処理が繰り返される。
4色のカラー画像担持には中間転写ベルト169は4回転して、その後に更に回転位置が制御されて二次転写ローラ171の位置で用紙に画像を転写する。給紙トレー178から給紙された用紙を搬送路174で搬送し、二次転写ローラ171の位置で用紙の片面に前記カラー画像を転写する。片面に画像が転写された用紙は前記のように排紙ローラ対176で反転されて、搬送径路で待機している。その後、用紙は適宜のタイミングで二次転写ローラ171の位置に搬送されて、他面に前記カラー画像が転写される。ハウジング180には、排気ファン181が設けられている。
本発明においては、図12に示したようなロータリ方式の画像形成装置において、発光素子の定電圧制御を行う際に、発光素子の駆動時間が一定時間を超えた場合の画質の劣化を防止することができる。また、中間転写部材を備えたタンデム方式およびロータリ方式の画像形成装置において、発光素子の定電圧制御を行う際に、発光素子の駆動時間が一定時間を超えた場合の画質の劣化を防止することができる。
以上、本発明のラインヘッドと画像形成装置を実施例に基づいて説明した。本発明のラインヘッドと画像形成装置は、これら実施例に限定されず種々の変形が可能である。
1・・・発光素子ライン、2・・・制御部、3・・・制御回路、4・・・駆動回路、5・・・電流検出器、5x・・・カウンタ、6・・・メモリ、7・・・発光素子ライン、8・・・本体コントローラ、9・・・光量センサ、10・・・ラインヘッド、11〜13・・・シフトレジスタ、41(K、C、M、Y)・・・感光体ドラム(像担持体)、44(K、C、M、Y)・・・現像装置、50・・・中間転写ベルト、66・・・二次転写ローラ、71a、71b・・・階調データメモリ、81a、81b・・・D/Aコンバータ、101K、101C、101M、101Y・・・有機ELアレイ露光ヘッド(ラインヘッド)、161・・・現像装置、165・・・感光体ドラム、167・・・露光ヘッド(ラインヘッド)、169・・・中間転写ベルト、171・・・二次転写ローラ、P…記録媒体、Ea・・・有機EL素子。