JP2007248706A - 画像形成装置と画像形成方法 - Google Patents

Abstract

【課題】省スペース化を実現しつつ、長寿命で且つ十分な光量を確保する。
【解決手段】ラインヘッド１００に設けられたＥＬ素子から所定光量の光を照射して感光体ドラム９に潜像を形成する。感光体ドラム９をＥＬ素子の劣化特性に基づく複数の回数で回転させる工程と、感光体ドラムの各回転毎にＥＬ素子を劣化特性に基づき、所定光量を複数の回数で分割した発光量で発光させる工程とを有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、画像形成装置と画像形成方法に関するものである。

電子写真方式を利用したプリンタとして、ラインプリンタ（画像形成装置）が知られている。このラインプリンタは、被露光部となる感光体ドラムの周面上に、帯電器、ライン状のプリンタヘッド（ラインヘッド）、現像器、転写器などの装置を近接配置したものである。すなわち、帯電器によって帯電された感光体ドラムの周面上に、プリンタヘッドに設けられた発光素子の選択的な発光動作で露光を行なうことにより、静電潜像を形成し、この潜像を現像器から供給されるトナーで現像して、そのトナー像を転写器で用紙に転写するようにしたものである。

ところで、前記のようなプリンタヘッドの発光素子としては、一般にＬＥＤ（発光ダイオード）などが用いられている。しかし、これは数千個の発光点を精度良く配列することが極めて困難であるという課題がある。そこで、近年では、発光点を精度良く作り込める有機エレクトロルミネセンス素子（有機ＥＬ素子）を発光素子とする発光素子列を、プリンタヘッドとして備えた画像形成装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
また、特許文献２には、有機ＥＬ素子をライン状ではなく、感光体ドラムの回転する方向と同じ主走査方向に二次元的に配列して、感光体ドラム（感光体）の同一箇所を多重露光することにより露光階調数を大幅に増加させる方法が提案されている。
特開平８−１０８５６８号公報 特開２００４−５０５７０号公報

しかしながら、上述したような従来技術には、以下のような問題が存在する。
有機ＥＬ素子は、発光輝度を高めるべく、これに通じる電流を高くすることが考えられるが、その場合には例えば無機ＬＥＤに比べて寿命が極めて短くなってしまう。
また特許文献２に記載された技術では、ヘッド装置が大きな面積を有する平面形状になるため、感光体としてドラム形状を採用することが困難であり、省スペース化を阻むという問題があった。

本発明は、以上のような点を考慮してなされたもので、省スペース化を実現しつつ、長寿命で且つ十分な光量を確保できる画像形成装置と画像形成方法を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために本発明は、以下の構成を採用している。
本発明の画像形成方法は、ラインヘッドに設けられたＥＬ素子から所定光量の光を照射して感光体ドラムに潜像を形成する画像形成方法であって、前記感光体ドラムを前記ＥＬ素子の劣化特性に基づく複数の回数で回転させる工程と、前記感光体ドラムの各回転毎に前記ＥＬ素子を前記劣化特性に基づき、前記所定光量を前記複数の回数で分割した発光量で発光させる工程とを有することを特徴とするものである。

従って、本発明の画像形成方法では、ＥＬ素子の劣化特性として、発光量が減少したときには累乗的に寿命が長くなるため、感光体ドラムの回転毎に前記所定光量を前記複数の回数で分割した発光量で発光させることにより、各ＥＬ素子の長寿命化を図ることができる。

また、本発明では、前記感光体ドラムの回転方向の位置を検出する工程と、検出した前記感光体ドラムの回転方向の位置に基づいて、前記ＥＬ素子の発光を制御する工程とを有する手順を好適に採用できる。
これにより、本発明では、感光体ドラムに形成した潜像の位置を正確に検出できるため、感光体ドラムの回転毎にこの潜像に対して高精度に光を照射することが可能になり、多重露光により所定光量の光を照射することができる。

また、本発明では、前記感光体ドラムに形成する前記潜像の量に基づいて、前記感光体ドラムを回転させる回転数を設定する工程を有する手順も好適に採用できる。
従って、本発明では、例えば前記感光体ドラムに形成する前記潜像の量、すなわち所定光量が小さい場合には、感光体ドラムを回転させる回数を少なくしても、ＥＬ素子の劣化が小さいため、ＥＬ素子の劣化を大きくすることなく画像形成に要する時間を短くすることができる。

一方、前記感光体ドラムに形成する前記潜像の量、すなわち所定光量が大きい場合には、感光体ドラムを回転させる回数を多くして各回でのＥＬ素子の発光量を小さくすることにより、ＥＬ素子の劣化を抑制することができる。
このように、形成すべき潜像の量に応じて感光体ドラムを回転させる回数、すなわち、ＥＬ素子の発光回数（各回でのＥＬ素子の発光量）を調整することにより、高速画像形成モード、ＥＬ素子の長寿命モード等、目的に応じた種々のモードを容易に設定することが可能になる。

そして、本発明の画像形成装置は、ＥＬ素子が配置されたヘッド装置と、前記ＥＬ素子から所定光量の光が照射されて潜像が形成される感光体ドラムとを有する画像形成装置であって、前記感光体ドラムを前記ＥＬ素子の劣化特性に基づく複数の回数で回転させるとともに、前記感光体ドラムの各回転毎に前記ＥＬ素子を前記劣化特性に基づき、前記所定光量を前記複数の回数で分割した発光量で発光させる発光制御装置を備えることを特徴とするものである。

従って、本発明の画像形成装置では、ＥＬ素子の劣化特性として、発光量が減少したときには累乗的に寿命が長くなるため、感光体ドラムの回転毎に前記所定光量を前記複数の回数で分割した発光量で発光させることにより、各ＥＬ素子の長寿命化を図ることができ

また、本発明では、前記感光体ドラムの回転方向の位置を検出する位置検出装置を備え、前記発光制御装置は、前記位置検出装置の検出結果に基づいて、前記ＥＬ素子の発光を制御する構成を好適に採用できる。
従って、本発明では、感光体ドラムに形成した潜像の位置を正確に検出できるため、感光体ドラムの回転毎にこの潜像に対して高精度に光を照射することが可能になり、多重露光により所定光量の光を照射することができる。

また、本発明では、前記発光制御装置は、前記感光体ドラムに形成する前記潜像の量に基づいて、前記感光体ドラムを回転させる回転数を設定する構成を好適に採用できる。
これにより、本発明では、例えば前記感光体ドラムに形成する前記潜像の量、すなわち所定光量が小さい場合には、感光体ドラムを回転させる回数を少なくしても、ＥＬ素子の劣化が小さいため、ＥＬ素子の劣化を大きくすることなく画像形成に要する時間を短くすることができる。一方、前記感光体ドラムに形成する前記潜像の量、すなわち所定光量が大きい場合には、感光体ドラムを回転させる回数を多くして各回でのＥＬ素子の発光量を小さくすることにより、ＥＬ素子の劣化を抑制することができる。
このように、形成すべき潜像の量に応じて感光体ドラムを回転させる回数、すなわち、ＥＬ素子の発光回数（各回でのＥＬ素子の発光量）を調整することにより、高速画像形成モード、ＥＬ素子の長寿命モード等、目的に応じた種々のモードを容易に設定することが可能になる。

以下、本発明の画像形成装置と画像形成方法の実施の形態を、図１ないし図１０を参照して説明する。なお、以下で参照する各図面においては、図面を見易くするために、各構成要素の寸法等を適宜変更して表示している。

（画像形成装置）
まず、画像形成装置について説明する。
図１は、画像形成装置ＩＭの概略構成を示す図である。
この画像形成装置ＩＭは、露光手段として用いられるヘッド装置１００と、感光体ドラム９と、感光体ドラム９の外周面を一様に帯電させる帯電手段（コロナ帯電器）４２と、ヘッド装置１００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と、この現像装置４４で現像されたトナー像が転写される転写ローラ４５と、転写ローラ４５との間で記録媒体Ｐにトナー像を転写させる加圧ローラ６６と、記録媒体Ｐにトナー像を定着させる定着器６１と、転写された後に感光体ドラム４１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と、感光体ドラム９の回転駆動及びヘッド装置１００の駆動等を制御する制御装置ＣＯＮＴ（図７参照）とが設けられている。

感光体ドラム９は、導電性物質からなる基体の外周面に、有機材料や無機材料からなる像担持体としての感光層が設けられた構成を有している。また感光体ドラム９は、図１中、時計回りに回転してヘッド装置１００からの光によって露光されて潜像が形成されるものであり、その回転方向の位置はエンコーダ（位置検出装置）９Ａによって検出され、制御装置ＣＯＮＴに出力される。また、感光体ドラム９の回転駆動は、制御装置ＣＯＮＴの制御下で回転駆動装置９Ｂ（図７参照）により制御される。

現像装置４４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ドラム９に接触させあるいは押圧せしめることにより、感光体ドラム９の電位レベルに応じて現像剤を付着させ、トナー像として現像するものである。

ヘッド装置１００は、感光体ドラム９の周面に沿って、帯電手段４２と現像装置４４との間に配置されたヘッドモジュール（ラインヘッドモジュール）１０１から構成されている。また、これらヘッドモジュール１０１は、感光体ドラム９の母線に沿って配置されている。

図２は、実施形態に係るヘッドモジュールの斜視断面図である。本実施形態のラインヘッドモジュール１０１は、複数の有機ＥＬ素子を整列配置したラインヘッド１と、ラインヘッド１からの光を正立等倍結像させるレンズ素子を整列配置したＳＬアレイ（レンズアレイ）３１と、ラインヘッド１およびＳＬアレイ３１の外周部を保持するヘッドケース５２と、を備えて構成されたものである。ラインヘッド１とＳＬアレイアレイ３１とは、互いにアライメントされた状態でヘッドケース５２に保持されており、これによってＳＬアレイ３１は、ラインヘッド１からの光を後述する感光体ドラムに正立等倍結像させるようになっている。

（ラインヘッド）
図３は、ラインヘッドを模式的に示した図である。このラインヘッド１は、本発明の発光装置の一実施形態となるもので、長細い矩形の素子基板２上に、本発明における発光素子としての有機ＥＬ（エレクトロルミネセンス）素子（ＥＬ素子）３を複数配列してなる発光素子列（発光部ライン）３Ａと、有機ＥＬ素子３を駆動させる駆動素子４からなる駆動素子群と、発光制御装置としての制御装置ＣＯＮＴの制御下でこれら駆動素子４（駆動素子群）の駆動を制御する制御回路群５とを一体形成したものである。なお、図３では発光素子列３Ａを１列の有機ＥＬ素子３で形成したが、例えば有機ＥＬ素子３を２列にしてこれらを千鳥状に配してもよい。その場合には、ラインヘッド１の長手方向における有機ＥＬ素子３のピッチを小さくすることができ、したがって後述する画像形成装置の解像度を向上させることができる。

有機ＥＬ素子３は、一対の電極間に少なくとも有機発光層を備えたもので、その一対の電極から発光層に電流を供給することにより、発光する構成となっている。有機ＥＬ素子３における一方の電極には電源線８が接続され、他方の電極には駆動素子４を介して電源線７が接続されている。この駆動素子４は、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）や薄膜ダイオード（ＴＦＤ）等のスイッチング素子で構成されている。駆動素子４にＴＦＴを採用した場合には、そのソース領域に電源線８が接続され、ゲート電極に制御回路群５が接続される。そして、制御回路群５により駆動素子４の動作が制御され、駆動素子４により有機ＥＬ素子３への通電が制御されるようになっている。

このような有機ＥＬ素子３、駆動素子４等の構成について、図４（ａ）、（ｂ）を参照してさらに詳述する。
図４（ａ）に示すように、発光層６０で発光した光を画素電極２３側から出射する、いわゆるボトムエミッション型である場合には、素子基板２側から発光光を取り出す構成であるので、素子基板２としては透明あるいは半透明のものが採用される。例えば、ガラス、石英、樹脂（プラスチック、プラスチックフィルム）等が挙げられ、特にガラス基板が好適に用いられる。

また、発光層６０で発光した光を陰極（対向電極）５０側から出射する、いわゆるトップエミッション型である場合には、この素子基板２の対向側である封止基板側から発光光を取り出す構成となるので、透明基板及び不透明基板のいずれも用いることができる。不透明基板としては、例えば、アルミナ等のセラミックス、ステンレススチール等の金属シートに表面酸化などの絶縁処理を施したものの他に、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂などが挙げられる。
本実施形態では、ボトムエミッション型が採用され、したがって素子基板２には透明なガラスが用いられるものとする。

素子基板２上には、画素電極２３に接続する駆動用ＴＦＴ１２３（駆動素子４）などを含む回路部１１が形成されており、その上に有機ＥＬ素子３が設けられている。有機ＥＬ素子３は、陽極として機能する画素電極２３と、この画素電極２３からの正孔を注入／輸送する正孔輸送層７０と、有機ＥＬ物質からなる発光層６０と、陰極５０とが順に形成されたことによって構成されている。

ここで、有機ＥＬ素子３および駆動用ＴＦＴ１２３（駆動素子４）を図３に対応した模式図で示すと、図４（ｂ）に示すようになる。図４（ｂ）において、電源線７は駆動素子４のソース／ドレイン電極に接続し、電源線８は有機ＥＬ素子３の陰極５０に接続している。
そして、このような構成のもとに有機ＥＬ素子３は、図４（ａ）に示すように、正孔輸送層７０から注入された正孔と陰極５０からの電子とが発光層６０で結合することにより、発光をなすようになっている。

陽極として機能する画素電極２３は、ボトムエミッション型である本実施形態では、透明導電材料によって形成され、具体的にはＩＴＯが好適に用いられている。
正孔輸送層７０の形成材料としては、特に３，４−ポリエチレンジオキシチオフェン／ポリスチレンスルフォン酸（ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ）の水分散液が好適に用いられる。
なお、正孔輸送層７０の形成材料としては、前記のものに限定されることなく種々のものが使用可能である。例えば、ポリスチレン、ポリピロール、ポリアニリン、ポリアセチレンやその誘導体などを、適宜な分散媒、例えば前記のポリスチレンスルフォン酸に分散させたものなどが使用可能である。

発光層６０を形成するための材料としては、蛍光あるいは燐光を発光することが可能な公知の発光材料が用いられる。なお、本実施形態では、例えば発光波長帯域が赤色に対応した発光層が採用されるが、もちろん、発光波長帯域が緑色や青色に対応した発光層を採用するようにしてもよい。この場合、用いる感光体は、その発光領域に感度を持つものを採用する。

発光層６０の形成材料として具体的には、（ポリ）フルオレン誘導体（ＰＦ）、（ポリ）パラフェニレンビニレン誘導体（ＰＰＶ）、ポリフェニレン誘導体（ＰＰ）、ポリパラフェニレン誘導体（ＰＰＰ）、ポリビニルカルバゾール（ＰＶＫ）、ポリチオフェン誘導体、ポリメチルフェニルシラン（ＰＭＰＳ）などのポリシラン系などが好適に用いられる。また、これらの高分子材料に、ペリレン系色素、クマリン系色素、ローダミン系色素などの高分子系材料や、ルブレン、ペリレン、９，１０−ジフェニルアントラセン、テトラフェニルブタジエン、ナイルレッド、クマリン６、キナクリドン等の低分子材料をドープして用いることもできる。

陰極５０は、前記発光層６０を覆って形成されたもので、例えばＣａを厚さ２０ｎｍ程度に形成し、その上にＡｌを厚さ２００ｎｍ程度に形成して積層構造の電極とし、Ａｌを反射層としても機能させたものである。
また、この陰極５０上には、後述するように該陰極５０を囲んでシール層（接着層）を介して、封止基板（図示せず）が貼着されている。

また、このような有機ＥＬ素子３の下方には、前述したように回路部１１が設けられている。この回路部１１は素子基板２上に形成されたものである。すなわち、素子基板２の表面にはＳｉＯ_２を主体とする下地保護層２８１が下地として形成され、その上にはシリコン層２４１が形成されている。このシリコン層２４１の表面には、ＳｉＯ_２及び／又はＳｉＮを主体とするゲート絶縁層２８２が形成されている。

また、前記シリコン層２４１のうち、ゲート絶縁層２８２を挟んでゲート電極２４２と重なる領域がチャネル領域２４１ａとされている。なお、このゲート電極２４２は、図示しない走査線の一部である。一方、シリコン層２４１を覆い、ゲート電極２４２を形成したゲート絶縁層２８２の表面には、ＳｉＯ_２を主体とする第１層間絶縁層２８３が形成されている。

また、シリコン層２４１のうち、チャネル領域２４１ａのソース側には、低濃度ソース領域２４１ｂおよび高濃度ソース領域２４１Ｓが設けられる一方、チャネル領域２４１ａのドレイン側には低濃度ドレイン領域２４１ｃおよび高濃度ドレイン領域２４１Ｄが設けられて、いわゆるＬＤＤ（Light Doped Drain ）構造となっている。これらのうち、高濃度ソース領域２４１Ｓは、ゲート絶縁層２８２と第１層間絶縁層２８３とにわたって開孔するコンタクトホール２４３ａを介して、ソース電極２４３に接続されている。このソース電極２４３は、電源線（図示せず）の一部として構成されている。一方、高濃度ドレイン領域２４１Ｄは、ゲート絶縁層２８２と第１層間絶縁層２８３とにわたって開孔するコンタクトホール２４４ａを介して、ソース電極２４３と同一層からなるドレイン電極２４４に接続されている。

ソース電極２４３およびドレイン電極２４４が形成された第１層間絶縁層２８３の上層には、例えばアクリル系の樹脂成分を主体とする平坦化膜２８４が形成されている。この平坦化膜２８４は、アクリル系やポリイミド系等の、耐熱性絶縁性樹脂などによって形成されたもので、駆動用ＴＦＴ１２３（駆動素子４）やソース電極２４３、ドレイン電極２４４などによる表面の凹凸をなくすために形成された公知のものである。

そして、ＩＴＯ等からなる画素電極２３が、この平坦化膜２８４の表面上に形成されるとともに、該平坦化膜２８４に設けられたコンタクトホール２３ａを介してドレイン電極２４４に接続されている。すなわち、画素電極２３は、ドレイン電極２４４を介して、シリコン層２４１の高濃度ドレイン領域２４１Ｄに接続されている。

画素電極２３が形成された平坦化膜２８４の表面には、画素電極２３と、無機隔壁２５とが形成されており、さらに無機隔壁２５上には、有機隔壁２２１が形成されている。そして、画素電極２３上には、無機隔壁２５に形成された前記開口２５ａと、有機隔壁２２１に形成された開口２２１ａとの内部、すなわち画素領域に、前記の正孔輸送層７０と発光層６０とが画素電極２３側からこの順で積層され、これによって機能層が形成されている。これらの機能層は、上述した材料を含む液滴を吐出する液滴吐出方式や蒸着法等により形成される。

（ＳＬアレイ）
図５は、ＳＬアレイの斜視図である。このＳＬアレイ３１は、日本板硝子株式会社製のセルフォック（登録商標）レンズ素子と同様の構成からなるＳＬ素子３１ａを、千鳥状に２列配列（配置）したものである。このように千鳥状に配置された各ＳＬ素子３１ａの隙間には、黒色のシリコーン樹脂３２が充填されており、さらにその周囲には、フレーム３４が配置されている。

前記ＳＬ素子３１ａは、その中心から周辺にかけて放物線上の屈折率分布を有している。そのため、ＳＬ素子３１ａに入射した光は、その内部を一定周期で蛇行しながら進む。
よって、このＳＬ素子３１ａの長さを調整すれば、画像を正立等倍結像させることができる。そして、このように正立等倍結像するＳＬ素子３１ａにあっては、隣接するＳＬ素子３１ａどうしが作る像を重ね合わせることが可能になり、広範囲の画像を得ることができる。したがって、図５に示したＳＬアレイ３１は、ラインヘッド１全体からの光を精度よく結像させることができるようになっている。

（ヘッドケース）
図２に戻り、本実施形態のラインヘッドモジュール１０１は、ラインヘッド１およびレンズアレイ３１の外周部を支持するヘッドケース５２を備えている。このヘッドケース５２は、Ａｌ等の剛性材料によってスリット状に形成されている。ヘッドケース５２の長手方向に垂直な断面は、上下両端部が開口した形状となっており、その上半部の側壁５２ａ，５２ａは相互に平行に配置され、下半部の側壁５２ｂ，５２ｂはそれぞれ下端中央部に向かって傾斜配置されている。なお図示しないが、ヘッドケース５２の長手方向における両端部の側壁も、相互に平行に配置されている。

そして、ヘッドケース５２の上半部側壁５２ａの内側には、上述したラインヘッド１が配置されている。
図６は、ラインヘッドの結合部分（図２のＡ部）における拡大図である。図６に示すように、ヘッドケース５２の側壁５２ａの内面には、全周にわたって階段状の台座５３が形成されている。その台座５３の上面にラインヘッド１の下面を当接させて、ラインヘッド１が水平に配置されている。詳細は後述するが、ラインヘッド１はボトムエミッション方式であり、素子基板２を下側に向け、封止基板３０を上側に向けて配置されている。

また、ヘッドケース５２の側壁５２ａとラインヘッド１とによって形成される角部には、全周にわたって封止材５４ａ、５４ｂが配設されている。なお、ヘッドケース５２の側壁５２ａの内面とラインヘッド１の側面との隙間にも、封止材が配設されている。これにより、ヘッドケース５２に対してラインヘッド１が気密接合されている。そのうち、ラインヘッド１の上側に配設された封止材５４ｂは、アクリル等の紫外線硬化性樹脂で構成されている。また、ラインヘッド１の下側に配設された封止材５４ａは、エポキシ等の熱硬化性樹脂で構成されている。

なお、これらの封止材５４ａ、５４ｂには、ゲッター剤が含有されていてもよい。ゲッター剤とは、乾燥剤や脱酸素剤を意味しており、水分や酸素を吸着するものである。この構成によれば、封止材５４ａ、５４ｂによって水分や酸素の透過を確実に遮断することができる。したがって、ラインヘッドに形成された有機ＥＬ素子の吸湿や酸化を抑制することが可能になり、有機ＥＬ素子の耐久性の低下および寿命の短命化を阻止することができる。

図２に戻り、ヘッドケース５２の下端部に形成されたスリット状の開口部には、レンズアレイ３１が配置されている。そして、ヘッドケース５２の側壁５２ｂとレンズアレイ３１とによって形成される角部には、全周にわたって封止材５５ａ、５５ｂが配設されている。なお、ヘッドケース５２の側壁５２ａの内面とラインヘッド１の側面との隙間にも、封止材が配設されている。これにより、ヘッドケース５２に対してレンズアレイ３１が気密接合されている。そのうち、レンズアレイ３１の上側に配設された封止材５５ａは、エポキシ等の熱硬化性樹脂で構成されている。また、レンズアレイ３１の下側に配設された封止材５５ｂは、アクリル等の紫外線硬化性樹脂で構成されている。さらに、これらの封止材５５ａ，５５ｂには、ゲッター剤が含有されていてもよい。

そして、ヘッドケース５２の内側におけるラインヘッド１とレンズアレイ３１との間には、チャンバ５６が形成されている。前述したように、ヘッドケース５２に対してラインヘッド１およびレンズアレイ３１が気密接合されているので、チャンバ５６は密閉封止されている。そして、チャンバ５６の内部は、窒素ガス等の不活性ガスによって満たされるか、または真空に保持されている。

図７は、画像形成装置ＩＭに係る制御ブロック図である。
この図に示すように、制御装置ＣＯＮＴにはエンコーダ９Ａの検出結果が入力し、制御装置ＣＯＮＴは入力結果に基づいて、制御回路群５（すなわち有機ＥＬ素子３の発光）や回転駆動装置９Ｂ（すなわち感光体ドラム９の回転駆動）を制御する。また、制御装置ＣＯＮＴには、記憶部６が接続されており、制御装置ＣＯＮＴは、記憶部６に記憶されている画像形成処理に係る画像データ等に基づいて、制御回路群５や回転駆動装置９Ｂの駆動を制御する。

次に、このようなヘッド装置１００を備えた画像形成装置ＩＭの動作について説明する。
まず、感光体ドラム９を回転させ、帯電手段４２により感光体ドラム９の外周面を一様な電位に帯電させた後に、入力した画像データに対応して、ヘッド装置１００における有機ＥＬ素子３が選択的に発光し、レンズアレイ３１を介して感光体ドラム９の外周面を露光する。これにより、感光体ドラム９の表面には、画像データに対応した静電潜像が形成される。

ここで、図８（ａ）、（ｂ）に、有機ＥＬ素子３の劣化特性として、有機ＥＬ素子３の発光量と、当該発光量を継続した場合に発光量が１０％低下するまでの時間との関係を示す。この図に示すように、有機ＥＬ素子３においては、発光量が低減する度合いと、劣化が緩和される度合いとが一次関数的でなはく、累乗的に変化する。
具体的には、上記発光量が１０％低下するまでの時間（この時間を寿命とする）をＴ、発光量をＬとすると、以下の関係が成り立つ。
Ｔ＝（１／Ｌ）^１．６×５００００００ …（１）
式（１）から明かなように、例えば発光量Ｌを１／２にしたときには、上記発光量が１０％低下するまでの時間Ｔは、発光量Ｌが１００の場合の時間３１５時間の２倍ではなく、約３倍の９５６時間に伸びることになる。

そのため、制御装置ＣＯＮＴは、有機ＥＬ素子３の劣化特性に基づき、例えば画像データに対応した静電潜像を形成するために必要な全光量（所定光量）を１００としたとき、潜像形成時に回転駆動装置９Ｂを介して感光体ドラム９を２回転させるとともに、ヘッドモジュール１０１に対して、１回転毎に例えば５０の光量で有機ＥＬ素子３をそれぞれ発光させて感光体ドラム９の表面を多重露光させる。

一方、ヘッドモジュール１０１において有機ＥＬ素子３を発光させる際には、感光体ドラム９の１回転目で有機ＥＬ素子３が発光して潜像を形成した位置に対して、２回転目で有機ＥＬ素子３が発光して、先に形成された潜像に重ね合わせて多重露光することになるため、有機ＥＬ素子３を発光させる感光体ドラム９の位置は高精度に管理する必要がある。そのため、制御装置ＣＯＮＴは、有機ＥＬ素子３が感光体ドラム９に対して発光する回転方向の位置をエンコーダ９Ａが検出した結果に基づいて制御する。

上記のように高精度に多重露光されて静電潜像が形成された感光体ドラム９に対しては、現像装置（トナー供給器）４４により、静電潜像に応じてトナー像が形成される。このトナー像は、転写ローラ４５に転写され、さらに転写ローラ４５と加圧ローラ６６との間で加圧されて記録紙Ｐに転写される。そして、記録紙Ｐに転写されたトナー像は、定着器６１で加熱定着される。

以上説明したように、本実施の形態では、潜像を形成する際に感光体ドラム９を複数の回数で回転させ、画像データに対応した静電潜像を形成するために必要な全光量を、有機ＥＬ素子３の劣化特性に基づく複数の回数で分割するため、ヘッド装置１００としての全光量を確保しつつ、ヘッドモジュール１０１における有機ＥＬ素子３の劣化を抑制することができ、長寿命化を図ることができる。

また、本実施形態では、単一のヘッドモジュール１０１（ラインヘッド１）を用いて感光体ドラム９を感光させるため、複数のラインヘッドを二次元的（平面的）に配列した場合のように、ヘッド装置が大型化することなく、画像形成装置の小型化にも寄与できる。
さらに、本実施形態では、感光体ドラム９の回転方向位置を検出するエンコーダ９Ａが設けられているので、複数の回数で発光量を分割した多重露光を実施する際にも高精度に潜像を重ね合わせることが可能になり、高品質の画像を形成することができる。

なお、上記実施形態では、感光体ドラム９を２回転させ、有機ＥＬ素子３を各回転毎に１／２の光量に分割して発光させる構成としたが、これに限定されるものではなく、感光体ドラム９を３回転以上で回転させ、各回転毎に全光量をこの回転数で分割した光量で有機ＥＬ素子３を発光させる構成としてもよい。

全光量を分割する回数（感光体ドラム９を回転させる回数）としては、任意に設定可能である。例えば、有機ＥＬ素子３に対する所定の寿命が確保できる最低限の回数を設定することで、感光体ドラム９を回転させる回数を減らして、画像形成に要する時間を短くするモードと、画像形成に要する時間が大きくなっても有機ＥＬ素子３の長寿命化を優先するモードとを選択可能とする構成としてもよい。

さらに、画像データに対応した静電潜像を形成するために必要な全光量の大きさ（感光体ドラム９に形成する潜像の量）に応じて、全光量を分割する回数を変更（設定）する手順としてもよい。
すなわち、制御装置ＣＯＮＴが、記憶部６に記憶されている全光量と所定のしきい値とを比較して、全光量がしきい値よりも小さくて有機ＥＬ素子３の発光量を低く抑えることが可能な場合には少ない回転数で感光体ドラム９を回転させて、画像形成に要する時間の短縮化を優先させ、全光量がしきい値よりも大きくて有機ＥＬ素子３の発光量が大きくなる場合には、感光体ドラム９を回転させる回数を多くして各回での有機ＥＬ素子３の発光量を小さくすることにより、有機ＥＬ素子３の劣化を抑制して長寿命化を優先させる構成とすることも可能である。

このような手順を採用することにより、有機ＥＬ素子３を最も長寿命化できる最適な発光条件（露光条件）を選択することも可能になり、高速画像形成モード、ＥＬ素子の長寿命モード等、目的に応じた種々のモードを容易に設定することが可能になる。

（タンデム方式の画像形成装置）
次に別形態の画像形成装置について説明する。
上記の実施形態では、単一の感光体ドラムを用いる構成、ずなわち、単色の印刷を行う構成であったが、本実施形態では、カラー印刷が可能なタンデム方式の画像形成装置について図１０を参照して説明する。また、本実施形態では、各色で２基のヘッドモジュールを配置する場合について説明する。

図９は、本発明に係るタンデム方式の画像形成装置を示す図であり、図９中符号８０はタンデム方式の画像形成装置である。この画像形成装置８０は、有機ＥＬアレイラインヘッド（ヘッドモジュール）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４１Ｋ、４１Ｃ、４１Ｍ、４１Ｙにそれぞれ配置したことにより、ヘッドモジュール（露光装置）を構成した、タンデム方式のものである。

この画像形成装置８０は、駆動ローラ９１と従動ローラ９２とテンションローラ９３とを備え、これら各ローラに中間転写ベルト９０を、図９中矢印方向（反時計方向）に循環駆動するよう張架したものである。この中間転写ベルト９０に対して、感光体ドラム４１Ｋ、４１Ｃ、４１Ｍ、４１Ｙが所定間隔で配置されている。これら感光体ドラム４１Ｋ、４１Ｃ、４１Ｍ、４１Ｙは、その外周面が像担持体としての感光層となっている。

ここで、前記符号中の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している。
なお、これら符号（Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙ）の意味は、他の部材についても同様である。感光体ドラム４１Ｋ、４１Ｃ、４１Ｍ、４１Ｙは、中間転写ベルト９０の駆動と同期して、図９中矢印方向（時計方向）に回転駆動するようになっている。

各感光体ドラム４１（Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙ）の周囲には、それぞれ感光体ドラム４１（Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙ）の外周面を一様に帯電させる帯電手段４２（Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙ）と、この帯電手段４２（Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙ）によって一様に帯電させられた外周面を感光体ドラム４１（Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙ）の回転に同期してライン走査する有機ＥＬアレイラインヘッド１０１（Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙ）が設けられている。

ここで、有機ＥＬアレイラインヘッド１０１（Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙ）のそれぞれは、図２乃至図６で示したヘッドモジュール１０１と同様の構成を有しており、前述したようにヘッドケース等によってＳＬアレイ（図示せず）とともに互いにアライメントされた状態で一体的に保持され、ラインヘッドモジュールとして用いられている。また、これら有機ＥＬアレイラインヘッド１０１（Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙ）は、感光体ドラム４１（Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙ）の周面に沿って配置されている。

また、この有機ＥＬアレイラインヘッド１０１（Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙ）（ラインヘッドモジュール）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９０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ドラム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）とが設けられている。

ここで、各有機ＥＬアレイラインヘッド１０１（Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙ）は、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ている。そして、各有機ＥＬアレイラインヘッド１０１（Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙ）の発光エネルギーピーク波長と、感光体ドラム４１（Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙ）の感度ピーク波長とが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ドラム４１（Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙ）に接触させあるいは押圧せしめることにより、感光体ドラム４１（Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙ）の電位レベルに応じて現像剤を付着させ、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って中間転写ベルト９０上に順次一次転写される。そして、中間転写ベルト９０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、さらに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、その後、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上に排出される。

なお、図９中の符号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９０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９０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。

上記構成の画像形成装置８０においても、感光体ドラム４１（Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙ）を複数の回数で回転させるとともに、有機ＥＬアレイラインヘッド１０１（Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙ）が全光量をそれぞれ複数の回数で分割した発光量で発光することにより、上記実施形態と同様の作用・効果を得ることができ、各有機ＥＬアレイラインヘッド１０１（Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙ）における有機ＥＬ素子３の長寿命化を図ることが可能になる。

（４サイクル方式の画像形成装置）
次に、本発明に係る画像形成装置の別の実施形態について説明する。図１０は４サイクル方式の画像形成装置の縦断側面図である。図１０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、前記ラインヘッドモジュールからなる像書込手段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を中心として矢印Ａ方向に回転するよう構成されたものである。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。符号１６２ａ〜１６２ｄは、前記４色の各像形成ユニットに配置されており、矢印Ｂ方向に回転する現像ローラ、符号１６３ａ〜１６３ｄは、矢印Ｃ方向に回転するトナー供給ローラである。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。

図１０中符号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は像書込手段であり、前記のラインヘッドモジュール１０１からなるものである。そして、感光体ドラム１６５と像書込手段（ラインヘッドモジュール）１６７とを含んで、本発明に係る画像形成装置が構成されている。
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とは逆の方向となる矢印Ｄ方向に回転駆動されるようになっている。なお、像書込手段１６７を構成するラインヘッドモジュール１０１は、これと感光ドラム１６５との間で位置合わせ（光軸合わせ）がなされた状態に配設されている。

中間転写ベルト１６９は、駆動ローラ１７０ａと従動ローラ１７０ｂとの間に張架されたものである。駆動ローラ１７０ａは、前記感光体ドラム１６５の駆動モータに連結されたもので、中間転写ベルト１６９に動力を伝達するようになっている。すなわち、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とは逆の方向となる矢印Ｅ方向に回動するようになっている。

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、用紙が搬送されるようになっている。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ようになっている。二次転写ローラ１７１は、クラッチによって中間転写ベルト１６９に離当接されるようになっており、クラッチオンで中間転写ベルト１６９に当接され、用紙に画像が転写されるようになっている。

前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Ｈ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に引き込まれて矢印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を矢印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。

用紙搬送路において、搬送ローラを駆動する駆動モータとしては、例えば低速のブラシレスモータが用いられている。また、中間転写ベルト１６９については、色ずれ補正などが必要となるためステップモータが用いられている。これらの各モータは、図示を省略した制御手段からの信号によって制御されるようになっている。

図１０に示した状態で、ラインヘッドモジュール１０１の作動により、イエロー（Ｙ）の静電潜像が感光体ドラム１６５に、例えば二回に分割して形成され、各回で現像ローラ１６２ａ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。感光体ドラム１６５の各回の回転毎に中間転写ベルト１６９は１回転して感光体ドラム１６５の位置に戻る。感光体ドラム１６５の二回の回転で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が矢印Ａ方向に９０度回転する。

次に、ラインヘッドモジュール１０１の作動により、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。

このような図１０に示した画像形成装置１６０においては、上記実施形態と同様に、ラインヘッドモジュール１０１により、全光量をそれぞれ分割した発光量で複数回発光することにより、上記実施形態と同様の作用・効果を得ることができ、各ラインヘッドモジュール１０１における有機ＥＬ素子３の長寿命化を図ることが可能になる。
なお、本発明の露光装置を備えた画像形成装置は前記実施形態に限定されることなく、種々の変形が可能である。また、本発明のラインヘッドモジュールは、プリンタ、コピー機等の種々の画像形成装置に広く適用可能である。

以上、添付図面を参照しながら本発明に係る好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。上述した例において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。

また、上記実施形態で示した有機ＥＬ素子３の製造方法としては、ドライプロセス、またはスピンコート法やディップコート法、液滴吐出法等によるウエットプロセスのいずれの方法によって形成してもよい。
またこの有機ＥＬ素子３を駆動する回路としては、基板上に形成されたＴＦＴ（薄膜トランジスタ）素子であってもよいし、また回路を基板外に設け、配線及び画素のみを基板上に形成する構成としてもよい。

また、上記実施形態では、ＥＬ素子として有機ＥＬ装置を用いる構成としたが、これに限定されるものではなく、無機ＥＬ素子を用いる構成としてもよい。

画像形成装置の概略構成を示す図である。 ラインヘッドモジュールの斜視断面図である。 ラインヘッドを模式的に示した図である。 （ａ）はラインヘッドの要部側断面図、（ｂ）は模式図である。 ＳＬアレイの斜視図である。 ラインヘッドの結合部分における拡大図である。 画像形成装置に係る制御ブロック図である。 有機ＥＬ素子の発光量と、発光量が１０％低下するまでの時間との関係を示す図である。 タンデム方式の画像形成装置を示す図である。 ４サイクル方式の画像形成装置の縦断側面図である。

符号の説明

ＣＯＮＴ…制御装置、 ＩＭ、８０、１６０…画像形成装置、 １…ラインヘッド、 ３…有機ＥＬ素子（ＥＬ素子）、 ９、４１Ｋ、４１Ｃ、４１Ｍ、４１Ｙ、１６５…感光体ドラム、 ９Ａ…エンコーダ（位置検出装置）、 １００…ヘッド装置、 １０１…ヘッドモジュール

Claims (6)

1. ラインヘッドに設けられたＥＬ素子から所定光量の光を照射して感光体ドラムに潜像を形成する画像形成方法であって、
   前記感光体ドラムを前記ＥＬ素子の劣化特性に基づく複数の回数で回転させる工程と、
   前記感光体ドラムの各回転毎に前記ＥＬ素子を前記劣化特性に基づき、前記所定光量を前記複数の回数で分割した発光量で発光させる工程とを有することを特徴とする画像形成方法。
2. 請求項１記載の画像形成方法において、
   前記感光体ドラムの回転方向の位置を検出する工程と、
   検出した前記感光体ドラムの回転方向の位置に基づいて、前記ＥＬ素子の発光を制御する工程とを有することを特徴とする画像形成方法。
3. 請求項１または２記載の画像形成方法において、
   前記感光体ドラムに形成する前記潜像の量に基づいて、前記感光体ドラムを回転させる回転数を設定する工程を有することを特徴とする画像形成方法。
4. ＥＬ素子が配置されたヘッド装置と、前記ＥＬ素子から所定光量の光が照射されて潜像が形成される感光体ドラムとを有する画像形成装置であって、
   前記感光体ドラムを前記ＥＬ素子の劣化特性に基づく複数の回数で回転させるとともに、前記感光体ドラムの各回転毎に前記ＥＬ素子を前記劣化特性に基づき、前記所定光量を前記複数の回数で分割した発光量で発光させる発光制御装置を備えることを特徴とする画像形成装置。
5. 請求項４記載の画像形成装置において、
   前記感光体ドラムの回転方向の位置を検出する位置検出装置を備え、
   前記発光制御装置は、前記位置検出装置の検出結果に基づいて、前記ＥＬ素子の発光を制御することを特徴とする画像形成装置。
6. 請求項４または５記載の画像形成装置において、
   前記発光制御装置は、前記感光体ドラムに形成する前記潜像の量に基づいて、前記感光体ドラムを回転させる回転数を設定することを特徴とする画像形成装置。
   

Images