JP2008119940A - 光ヘッド、その制御方法、および画像形成装置。 - Google Patents

Abstract

【課題】簡易な構成で発光輝度のばらつきを補正する。
【解決手段】光ヘッド１０Ａにおいて、ブロックＢ１の発光素子３６は、デマルチプレクサＤＭＰ１と、単位回路Ｕ１〜Ｕ４とによって駆動される。単位回路Ｕ１〜Ｕ４の各々は、ブロック内で発光素子３６の発光輝度を調整するようにメモリＭ１〜Ｍ４に記憶された補正データに応じて駆動電流を設定する。また、ブロック間の発光輝度は発光期間制御信号Ｅ１〜Ｅｎによって均一になるように調整される。すなわち、駆動電流の大きさによって比較的小さな範囲の発光輝度を調整し、発光期間の長さによって比較的大きな範囲の発光輝度を調整する。
【選択図】図４

Description

本発明は、複数の発光素子の輝度を補正する技術に関する。

画像形成装置としてのプリンタには、感光体ドラムなどの像担持体に静電潜像を形成するための光ヘッドが用いられる。光ヘッドには、主走査方向に複数の発光素子がアレイ状に配列される。発光素子として発光ダイオードが用いられることがある。
このような光ヘッドは、一般に、発光ダイオードを形成した複数の半導体チップと別途駆動ＩＣを配線パターン済のプリント基板上に実装して構成される。製造上の理由によって、異なる半導体チップ間や同一の半導体チップ内では個々の発光ダイオードの間に発光輝度のばらつきがある。発光輝度がばらつくと、印字時に例えば縦縞状のムラとなり、印字品質上好ましくない。このため、発光ダイオードの特性に応じて、駆動ＩＣからの駆動条件を微調整することが行われている。
従来の光ヘッドで用いられる補正方法として、以下の技術が知られている。特許文献１には、発光電流を印加する期間を細かく調整して補正する方法が記載されている。また、特許文献２には、ＤＡＣを用いて発光駆動電流値を補正する方法が記載されている。この方法は、半導体プロセスの微細加工により多数の補正用メモリ回路を搭載し、メモリ内容に従って電流値を微調整するものである。
特開平６-２９７７６９号公報 特開平８-３９８６２号公報

ところで、特許文献１に記載された技術は、発光期間を微調整して感光体上の潜像形成域を調整する原理に基づくものであるが、発光期間の微調整のためには非常に高いクロック周波数で回路を動作させる必要がある。しかしながら、この方法を駆動回路一体型の光ヘッドに適用することは困難である。なぜなら、従来の駆動ＩＣよりもはるかに大きな基板上に駆動回路を形成するため、寄生容量に起因して時定数が大きくなり高速駆動できないからである。
また、特許文献２に記載された技術では、大型ガラス基板上に回路を形成するプロセスの加工精細度はシリコンウエハ上の半導体プロセスと比較して粗く、駆動回路一体型の光 ヘッドに同等の補正用メモリ回路を搭載するのは困難である。
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、簡易な構成で大きな補正範囲を有する光ヘッド、その制御方法、および画像形成装置を提供するという課題の解決を目的としている。

上記課題を解決するため、本発明に係る光ヘッドの制御方法は、複数の発光素子を有する光ヘッドを制御する方法であって、前記複数の発光素子を近接するもの同士をグループ化して複数のブロックに分割し、前記複数のブロックの各々について、当該ブロックに属する前記複数の発光素子の発光輝度が等しくなるように前記複数の発光素子に供給する駆動信号のレベルを調整し、前記複数のブロック間で前記発光素子の発光輝度が等しくなるように発光期間を調整することを特徴とする。

複数の発光素子を有する光ヘッドにおいて、発光素子の発光輝度のばらつきは、おおよそ発光素子間距離が近いものほど小さく、距離が遠いものほど大きい傾向がある。この発明によれば、近接する発光素子をグループ化してブロックに分割し、ブロック内では駆動信号の大きさ調整することによって発光輝度のばらつきを補正し、ブロック間では発光期間を調整することによって発光輝度のばらつきを補正したので、光ヘッド全体の発光輝度のばらつきを補正することが可能となる。また、発光輝度の補正を駆動信号のレベルと発光期間といった二つの要素に振り分けたので、単一の要素で完全に補正する場合と比較して、各要素の変化範囲を狭くすることができる。

ここで、前記発光期間の調整による発光輝度の変化範囲は、前記駆動信号のレベルの調整による発光輝度の変化範囲よりも大きいことが好ましい。上述したように複数の発光素子を有する光ヘッドにおいて、発光素子の発光輝度のばらつきは、おおよそ発光素子間距離が近いものほど小さく、距離が遠いものほど大きい傾向がある。このため、ブロック内の補正では発光輝度の変化範囲は小さく、ブロック間の補正では発光輝度の変化範囲を大きくすることが好ましい。

また、上述した光ヘッドの制御方法において、前記複数の発光素子は、一方向に配列されており、前記複数のブロックについて、当該ブロックに属する前記複数の発光素子数は、当該ブロックの光ヘッド内における相対的位置関係に基づき重み付けされた数となっていることが好ましい。発光素子の輝度のばらつきは製造プロセスにおいて均一な処理がなされないことに起因する。このため、光ヘッドの構成する複数の発光素子には、相対的な位置関係に応じたばらつきが存在する。この発明によれば、ブロックに属する発光素子の数を光ヘッド内の相対的な位置関係に応じて設定するので、各ブロックの補正の幅を均一に近づけることができるので、ブロック内で発光輝度を確実に平坦化しつつ、光ヘッド全体で発光輝度を平坦化することができる。
つまり、ブロックに属する発光素子の数を一定とした場合よりも、各ブロックにおける発光素子のばらつきの幅が均一に近づくように、ブロックに属する前記複数の発光素子数は、当該ブロックの光ヘッド内における相対的位置関係に基づき重み付けされた数とすることが好ましい。
例えば製造上の理由などによって一方向に配列された発光素子では、中心に近づくほど発光輝度のばらつきが小さく、端部に近づくほど発光輝度のばらつきが大きい傾向がある。一方、ブロック内で補正可能な発光輝度の範囲には一定の限界がある。そこで、ブロックに属する発光素子の数を中心部で多くし、端部で少なくすることによって、ブロック内で発光輝度を確実に平坦化しつつ、光ヘッド全体で発光輝度を平坦化することができる。

次に、本発明に係る光ヘッドは、複数の発光素子を有するものであって、前記複数の発光素子を近接するもの同士をグループ化して複数のブロックに分割し、前記複数のブロックの各々について、当該ブロックに属する前記複数の発光素子の発光輝度が等しくなるように前記複数の発光素子に供給する駆動信号のレベルを調整する第１調整手段（例えば、図４に示すＤＭＰ１〜ＤＭＰｎ）と、前記複数のブロック間で前記発光素子の発光輝度が等しくなるように発光期間を調整する第２調整手段（例えば、図４に示すＵ１〜Ｕ４）とを備える。

この発明によれば、近接する発光素子をグループ化してブロックに分割し、ブロック内では第１調整手段を用いて駆動信号の大きさ調整することによって発光輝度のばらつきを補正し、ブロック間では第２調整手段を用いて発光期間を調整することによって発光輝度のばらつきを補正したので、光ヘッド全体の発光輝度のばらつきを補正することが可能となる。また、発光輝度の補正を駆動信号のレベルと発光期間といった二つの要素に振り分けたので、単一の要素で完全に補正する場合と比較して、各要素の変化範囲を狭くすることができる。

上述した光ヘッドの好ましい態様では、前記第１調整手段は、前記複数のブロックの各々において、当該ブロックに属する発光素子ごとに設けられた複数の単位回路（例えば、図４のＵ１〜Ｕ４）を有し、前記複数の単位回路の各々は、駆動制御信号（例えば、図４のｄ１１’〜ｄ１４’）が有効な期間において、当該ブロックに属する前記複数の発光素子の輝度が目標輝度となるように定められたレベルの駆動信号（例えば、図４のＩel）を生成し、前記第２調整手段は、前記複数のブロックの各々において、当該ブロックに属する前記複数の単位回路の各々に前記駆動制御信号を供給する複数の論理回路（例えば、図４の２２）を備え、前記複数の論理回路の各々は、前記発光素子の点灯または消灯を指定する点灯制御信号（例えば、図４のｄ１１〜ｄ１４）と前記ブロックごとに設定された前記発光期間を指定する発光期間制御信号（例えば、図４のＥ１）との論理積を算出して前記駆動制御信号を生成し、前記発光期間制御信号は、前記複数のブロックの各々で設定された前記目標輝度を補正してすべてのブロック間で発光輝度が等しくなるように前記ブロックごとに前記発光期間を指定する。この発明によれば、発光輝度のブロック間の補正を発光期間制御信号を用いた論理回路によって実行でき、発光輝度のブロック内の補正を単位回路によって実行することができる。

より具体的な態様では、前記ブロックごとに前記点灯制御信号を時分割多重したデータ信号が供給され、前記発光期間制御信号は前記ブロックに属する前記複数の論理回路に共通して供給され、前記第２調整手段は、前記複数のブロックの各々において、当該ブロックに属する複数の論理回路の各々に対応して設けられ、前記データ信号をラッチして前記点灯制御信号を生成する複数のラッチ回路を備える。この発明によれば、あるブロックには共通の発光期間制御信号が供給され、論理回路は点灯制御信号と発光期間制御信号との論理積を演算して駆動制御信号を生成するので、ブロック間において発光輝度の調整が可能となる。

また、他の具体的な態様では、前記ブロックごとに前記点灯制御信号を時分割多重したデータ信号が供給され、前記第２調整手段は、前記複数のブロックの各々において、当該ブロックに属する複数の論理回路の各々に対応して設けられ、前記データ信号に含まれる複数の点灯制御信号の各々を選択するための複数の選択信号に従って前記データ信号をラッチして前記点灯制御信号を各々生成する複数のラッチ回路を備え、あるブロックに対応する前記発光期間制御信号は、当該ブロックに属する複数の単位回路に各々対応する個別発光期間制御信号によって構成され、あるブロック（例えば、図８に示すＢ１）に対応する複数の個別発光期間制御信号（例えば、図８に示すＥ１１〜Ｅ１４）は、指定する発光期間の長さが互いに等しく、前記発光期間の開始が対応する選択信号（例えば、図８に示すＳＥＬ１’〜ＳＥＬ４’）に応じて相違する。この場合には、個別発光期間制御信号を用いるので、各選択信号に応じて発光期間の開始を設定することができるので、一つの階調を刻む期間を単位期間としたとき、単位期間に占める発光期間の割合を大きくすることができる。この結果、所定の発光輝度を得るために必要な駆動信号のレベルを小さくすることが可能となり、単位回路の構成を簡素化できる。

また、本発明に係る画像形成装置は、上述した光ヘッドのいずれかと、前記光ヘッドからの光によって形成される像を担持する像担持体とを備える。本発明の画像形成装置によれば、上述した各態様についての効果のいずれかが達成される。

図面を参照しながら本発明の様々な実施の形態を説明する。なお、各図において共通する部分には同一の符号を付す。
＜１．第１実施形態＞
図１は、本実施形態に係る光ヘッドを利用した画像形成装置の一部の構成を示す斜視図である。同図に示すように、この画像形成装置は、光ヘッド１０Ａと集光性レンズアレイ１５と感光体ドラム（像担持体）１１０とを有する。光ヘッド１０Ａは、アレイ状に配列された多数の発光素子を有する。これらの発光素子は、用紙などの記録材に印刷されるべき画像に応じて選択的に発光する。発光素子としては、感光体ドラム１１０に潜像を形成できるのであれあればどのようなものであってもよいが、この例では、ＯＬＥＤ（Organic Light Emitting Diode）素子を用いる。集光性レンズアレイ１５は、光ヘッド１０Ａと感光体ドラム１１０との間に配置される。この集光性レンズアレイ１５は、各々の光軸を光ヘッド１０Ａに向けた姿勢でアレイ状に配列された多数の屈折率分布型レンズを含む。光ヘッド１０Ａの各発光素子から発せられた光は集光性レンズアレイ１５の各屈折率分布型レンズを透過して感光体ドラム１１０の表面において結像する。感光体ドラム１１０は回転し、感光体ドラム１１０の表面の所定の露光位置に所望の画像に応じた潜像が形成される。

図２に、光ヘッド１０Ａの機械的な概略構成を示す。この図に示すように光ヘッド１０Ａはガラス基板７０の上に複数の発光素子３６と駆動回路６０とが形成されて構成される。複数の発光素子３６は主走査方向に配列されており、ｎ（ｎは２以上の整数）個のブロックに分割されている。この例では、各ブロックＢ１〜Ｂｎに属する発光素子３６の数は４である。すなわち、本実施形態の光ヘッド１０Ａは主走査方向に４ｎ（ｎは自然数）個の発光素子が配列されて構成される。

図３に光ヘッド１０Ａを用いた露光装置Ａのブロック図を示す。この図に示すように露光装置Ａは、制御回路５０Ａと光ヘッド１０Ａとを備える。制御回路５０Ａは、上位装置から供給される入力画像データＤinに基づいてブロックＢ１〜Ｂｎに各々対応したデータ信号Ｄ１〜Ｄｎ、選択信号ＳＥＬ１〜ＳＥＬ４、及び発光制御信号Ｅ１〜Ｅｎを生成する。ｉを１≦ｉ≦ｎの任意の整数としたとき、データ信号Ｄｉはｉ番目のブロックＢｉに属する４個の発光素子３６の点灯または消灯を指定する点灯制御信号を時分割多重したものである。

また、選択信号ＳＥＬ１〜ＳＥＬ４は、データ信号Ｄｉのデマルチプレクス処理に用いられる信号であって、選択信号ＳＥＬ１〜ＳＥＬ４を用いてデータ信号Ｄｉをラッチすることによって、４個の発光素子３６に各々対応する点灯制御信号が得られる。さらに、発光制御信号Ｅ１〜Ｅｎは、ブロックごとに発光期間を指定する信号である。詳細は後述するが、本実施形態では、ブロックごとに定めた目標輝度と一致するように発光素子３６の駆動電流のレベルを調整し、ブロック間で発光輝度が一致するようにブロックごとに発光期間を制御する。

図４に光ヘッドのブロック図を示す。光ヘッド１０Ａは、ｎ個のブロックＢ１〜Ｂｎに対応するｎ個のデマルチプレクサＤＭＰ１〜ＤＭＰｎと、ブロックごとに４個の単位回路Ｕ１〜Ｕ４を備える。図４には、ブロックＢ１に関するデマルチプレクサＤＭＰ１と単位回路Ｕ１〜Ｕ４の詳細を記載したが、他のブロックＢ２〜Ｂｎについても同様である。

デマルチプレクサＤＭＰ１は、４個のラッチ回路２１と、４個のＮＡＮＤ回路２２とを備える。各ラッチ回路２１はデータ信号Ｄ１を選択信号ＳＥＬ１〜ＳＥＬ４によってラッチする。図５に示すように単位期間Ｔの開始からデータ信号Ｄ１が光ヘッド１０Ａに供給され、このデータ信号Ｄ１と同期して、順次アクティブとなる選択信号ＳＥＬ１〜ＳＥＬ４が供給される。各ラッチ回路２１は、選択信号ＳＥＬ１〜ＳＥＬ４がアクティブになる期間において、データ信号Ｄ１をラッチするので、図５に示す点灯制御信号ｄ１１〜ｄ１４が得られる。

また、４個のＮＡＮＤ回路２２の一方の入力端子には、点灯制御信号ｄ１１〜ｄ１４が各々供給され、他方の入力端子には発光期間制御信号Ｅ１が共通して供給される。したがって、ブロックＢ１に属する４個の発光素子３６の発光期間ＴELは同じになる。なお、発光期間制御信号Ｅ１は、選択信号ＳＥＬ１〜ＳＥＬ４のいずれかがアクティブとなる期間以外でアクティブとなる。一つの階調を刻む期間を単位期間Ｔとしたとき、この例では、図５に示すように選択信号ＳＥＬ１〜ＳＥＬ４を単位期間Ｔの開始に集めている。これは、各選択信号ＳＥＬ１〜ＳＥＬ４がアクティブとなるサンプリング期間中の誤信号が点灯動作に反映しないようにするためである。すなわち、補正用に設けた発光期間制御信号Ｅ１は、誤点灯を防ぐ効果を合わせもつ。

単位回路Ｕ１は、駆動トランジスタ３５、発光素子３６、および電流デジタルアナログ変換器（電流ＤＡＣ）を備える。駆動トランジスタ３５のオン・オフは、発光期間制御信号Ｅ１によって発光期間が制限された駆動制御信号ｄ１１’によって制御される。発光素子３６の実効的な発光輝度は、発光期間と、駆動トランジスタ３５から供給される駆動電流Ｉelの大きさの積によって定まる。駆動電流Ｉelの大きさは電流ＤＡＣによって定まる。

電流ＤＡＣは、トランジスタ３１〜３４およびメモリＭ１〜Ｍ４を備える。この例においてトランジスタ３１〜３４のトランジスタサイズは、１：２：４：８に設定されている。また、メモリＭ１〜Ｍ４には、トランジスタ３１〜３４をオフ状態にする電位とオン状態にする電位が各々記憶されている。このうちオン状態にする電位は各メモリＭ１〜Ｍ４において共通である。したがって、駆動電流Ｉelの大きさはメモリＭ１〜Ｍ４に記憶される４ビットの補正データで制御される。本実施形態では、ブロックごとに定めた目標輝度と一致するように補正データがメモリＭ１〜Ｍ４に記憶される。

このようにブロック内の発光輝度の平坦化とブロック間の発光輝度の平坦化といった２段階の補正を実行するのは以下の理由による。すなわち、発光素子３６の発光輝度のばらつきは、光ヘッド１０Ａ全体でみると大きくても、局所的にばらつきの最大値と最小値とが集中する可能性は極めて小さい。換言すれば、光ヘッド１０Ａのばらつきは大きくても分割されたブロック内でのばらつきは小さい。そこで、ブロック内のばらつきを比較的ビット数の少ない電流ＤＡＣを用いて補正し、ブロック間の発光輝度のばらつきを発光期間を調整することによって補正する。つまり、ブロック内の比較的小さなばらつきは、駆動電流の大きさを調整することによって補正し、ブロック間の比較的大きなばらつきは発光期間を調整することによって補正する。

仮に、駆動電流の大きさを調整することによってのみで光ヘッド１０Ａ全体の発光輝度を均一に補正する場合には、電流ＤＡＣのビット数を大幅に増加させる必要があるため、大規模な回路が必要となる。また、発光期間の長さを調整することによってのみで光ヘッド１０Ａ全体の発光輝度を均一に補正する場合には、データ信号の高速サンプリング動作を行うか、各発光素子毎に発光期間制御信号を設けるしかない。しかしながら光ヘッド１０Ａの長さは印刷用紙の幅によって定まるため、所謂半導体集積回路と比較して非常に大きなものになっている。このため、選択信号ＳＥＬ１〜ＳＥＬ４など各種信号線を長い距離を引き回す必要があり、高速データの伝送が困難である。また各発光素子毎に発光期間制御信号を設けるのは端子数を考えれば事実上不可能である。これに対して、本実施形態の光ヘッド１０Ａはブロック内とブロック間といった２種類の補正を施すので、簡易な構成によって、光ヘッド１０Ａ全体の発光輝度を均一にすることができる。

図６を参照して発光輝度の補正の過程を具体的に説明する。この例では、光ヘッド１０Ａ全体のブロック数を「４」とする。４ビットの電流ＤＡＣでは、発光輝度分布の上限値を１００とすると、概ね６６の値まで出力電流値を１００に相当する値に補正できる。これは、基本電流源を構成するトランジスタのチャネル幅に対して、３．３％に相当するチャネル幅をもつトランジスタによる電流源を階調電流単位とした例である。一般に、プリンタ光源として使用するには目標値に対して±２％%程度の範囲に補正後の発光輝度があることが望ましい。この例では、光ヘッド１０Ａ全体での補正前の発光輝度ばらつきが、最小値=５０、最大値=１００である。仮に、発光期間を一定にして４ビットの電流ＤＡＣのみで光ヘッド１０Ａ全体を補正すると、図７に示すように補正不能な箇所が存在する。

一方、本実施形態の構成では、図６に示すように、ブロックＢ１において発光輝度の最大値は「７５」である一方、最少値は「５０」であり、補正可能な下限は「約４９」となり、ブロック内の平坦化を４ビットの電流ＤＡＣで可能である。また、ブロックＢ２において発光輝度の最大値は「８１」である一方、最少値は「６０」であり、補正可能な下限は「約５３」となり、ブロック内の平坦化を４ビットの電流ＤＡＣで可能である。また、ブロックＢ３において発光輝度の最大値は「１００」である一方、最少値は「７１」であり、補正可能な下限は「約６６」となり、ブロック内の平坦化を４ビットの電流ＤＡＣで可能である。また、ブロックＢ４において発光輝度の最大値は「８６」である一方、最少値は「７１」であり、補正可能な下限は「約５５」となり、ブロック内の平坦化を４ビットの電流ＤＡＣで可能である。ただし、各ブロックＢ１〜Ｂ４において1単位期間Ｔの５０％にあたる期間を発光期間ＴELとして設定しているものとする。また、各ブロックＢ１〜Ｂ４において、補正前の発光輝度分布の最大値を、目標輝度として駆動電流Ｉelを調整するものとする。

次に、ブロック間の発光期間制御信号Ｅ１〜Ｅ４を調整し、実行的な発光期間ＴELを調整する。ブロックＢ１では、５０％の発光期間ＴELを約６６.７％に再設定し、ブロックＢ２では、５０％の発光期間ＴELを約６２.５％に再設定し、ブロックＢ３では５０％の発光期間ＴELを維持し、ブロックＢ４では、５０％の発光期間ＴELを約５８.１％に再設定する。これにより、実効的な発光輝度が光ヘッド１０Ａ全体で概ね均一に補正される。なお、光ヘッド１０Ａ全体で発光輝度をＸ％増加減少させる場合には、各発光期間制御信号Ｅ１〜Ｅｎの発光期間ＴELをＸ％増加減少させればよい。

また、この例では、発光期間ＴELの調整によって変化させる発光輝度の変化範囲が、駆動電流Ｉelの調整によって変化させる発光輝度の変化範囲と比較して大きくなるように設定する。これによって、ブロック内の発光輝度のばつきは比較的小さいので、少ないビット数で発光輝度を平坦化することができ、ブロック間の大きな発光輝度のばらつきは発光期間ＴELを調整することによって補正できる。

＜２．第２実施形態＞
上述した第１実施形態においては、制御回路５０Ａは１つの階調を刻む単位期間Ｔの開始に選択信号ＳＥＬ１〜ＳＥＬ４のアクティブとなる期間を集中させ、発光期間ＴELを単位期間Ｔのうち選択信号ＳＥＬ１〜ＳＥＬ４が非アクティブになる期間に割り当てた。このため、各選択信号ＳＥＬ１〜ＳＥＬ４がアクティブとなる期間をΔＴとすれば、発光期間ＴELが単位期間Ｔに占める割合ＴEL／Ｔは、最大でも（Ｔ−４ΔＴ）／Ｔに制限される。第２実施形態は第１実施形態と比較して発光期間ＴELが単位期間Ｔに占める割合を拡大するものである。

図８に第２実施形態に係る露光装置Ｂのブロック図を示す。制御回路５０Ｂは、単位期間Ｔに分散した選択信号ＳＥＬ１’〜ＳＥＬ４’を生成する共に、各ブロックＢ１〜Ｂｎに対応する発光期間制御信号Ｅ１１〜Ｅ１４、Ｅ２１〜Ｅ２４、…Ｅｎ１〜Ｅｎ４を生成する。

図９に第２実施形態の光ヘッド１０Ｂのブロック図を示し、図１０にそのタイミングチャートを示す。光ヘッド１０Ｂは、デマルチプレクサＤＭＰ１’〜 ＤＭＰｎ’の詳細な構成を除いて、図４に示す第１実施形態の光ヘッド１０Ａと同様に構成されている。デマルチプレクサＤＭＰ１’において、ナンド回路２２の一方の入力端子にはデータｄ１１〜ｄ１４が各々供給され、他方の入力端子には発光期間制御信号Ｅ１１〜Ｅ１４が各々供給される。これらの発光期間制御信号Ｅ１１〜Ｅ１４において、発光期間ＴELの開始タイミングは選択信号ＳＥＬ１’〜ＳＥＬ４’の立下りに同期して設定され、発光期間ＴELの開始から終了までの時間が等しくなるように設定される。ここで、選択信号ＳＥＬ１’〜ＳＥＬ４’がアクティブなる期間ΔＴが単位期間Ｔに占める割合を１０％とすれば、発光期間ＴELは、図１０に示すように最大で９０％に設定することが可能となる。

第１実施形態では、単位期間Ｔの後半部分に発光期間ＴELを割り当てるため、単位期間Ｔに占める発光期間ＴELの割合を小さくする必要があった。このため、所定の発光輝度を得るには各発光素子３６により大きな電流を流す必要があった。これに対して、第２実施形態では、発光期間ＴELの割合を大きくすることができるので、所定の発光輝度を得るには各発光素子３６に供給する駆動電流の大きさを小さくすることが可能となる。この結果、単位回路Ｕ１〜Ｕ４を構成するトランジスタ３１〜３６のサイズを小さくすることができる。

＜３．変形例＞
本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、例えば、以下の変形が可能である。
（１）上述した各実施形態では、発光素子３６の一例として、ＯＬＥＤ素子を取り上げたが、無機発光ダイオードであってもよい。要は、駆動信号のレベルに応じた発光輝度で発光するのであれば、どのような素子であってもよい。例えば、発光素子３６には電界放出素子（ＦＥＤ：FＩeld Emission Device）や表面伝導型電子放出素子（ＳＥＤ：Surface-conduction Electron-emitter Device）、弾道電子放出素子（ＢＳＤ：Ballistic electron Surface emitting Device）などが含まれ得る。

（２）上述した各実施形態において各ブロックＢ１〜Ｂｎに含まれる発光素子３６の数は、４個として説明したが、その数は２以上であれば任意である。また、各ブロックＢ１〜Ｂｎに含まれる発光素子３６の数は必ずしも一致する必要がない。一方向に配列された発光素子３６は、一例として中心に近づくほど発光輝度のばらつきが小さく、端部に近づくほど発光輝度のばらつきが大きい傾向がある。一方、ブロック内で補正可能な発光輝度の範囲には一定の限界がある。そこで、ブロックに属する発光素子の数を中心部で多くし、端部で少なくすることによって、ブロック内で発光輝度を確実に平坦化しつつ、光ヘッド１０Ａ，１０Ｂ全体で発光輝度を平坦化することができる。すなわち、複数のブロックＢ１〜Ｂｎのうち隣接する２つのブロックにおいて、中心側のブロックに属する発光素子３６の数は、端部側のブロックに属する発光素子３６の数以上であることが好ましい。

＜３．画像形成装置＞
以上の各態様に係る光ヘッド１０Ａ,１０Ｂは、電子写真方式を利用した画像形成装置における像担持体に潜像を書き込むためのライン型の光ヘッドとして利用され得る。画像形成装置の例としては、プリンタ、複写機の印刷部分およびファクシミリの印刷部分がある。図１１は、光ヘッド１０Ａ,１０Ｂをライン型の光ヘッドとして用いた画像形成装置の一例を示す縦断面図である。この画像形成装置は、ベルト中間転写体方式を利用したタンデム型のフルカラー画像形成装置である。

この画像形成装置では、同様な構成の４個の有機ＥＬアレイ１０Ｋ，１０Ｃ，１０Ｍ，１０Ｙが、同様な構成である４個の感光体ドラム（像担持体）１１０Ｋ，１１０Ｃ，１１０Ｍ，１１０Ｙの露光位置にそれぞれ配置されている。有機ＥＬアレイ１０Ｋ，１０Ｃ，１０Ｍ，１０Ｙは、以上に例示した何れかの態様に係る光ヘッド１０Ａ,１０Ｂである。

図１１に示すように、この画像形成装置には、駆動ローラ１２１と従動ローラ１２２とが設けられており、これらのローラ１２１，１２２には無端の中間転写ベルト１２０が巻回されて、矢印に示すようにローラ１２１，１２２の周囲を回転させられる。図示しないが、中間転写ベルト１２０に張力を与えるテンションローラなどの張力付与手段を設けてもよい。

この中間転写ベルト１２０の周囲には、外周面に感光層を有する４個の感光体ドラム１１０Ｋ，１１０Ｃ，１１０Ｍ，１１０Ｙが互いに所定の間隔をおいて配置される。添え字Ｋ，Ｃ，Ｍ，Ｙはそれぞれ黒、シアン、マゼンタ、イエローの顕像を形成するために使用されることを意味している。他の部材についても同様である。感光体ドラム１１０Ｋ，１１０Ｃ，１１０Ｍ，１１０Ｙは、中間転写ベルト１２０の駆動と同期して回転駆動される。

各感光体ドラム１１０（Ｋ，Ｃ，Ｍ，Ｙ）の周囲には、コロナ帯電器１１１（Ｋ，Ｃ，Ｍ，Ｙ）と、有機ＥＬアレイ１０（Ｋ，Ｃ，Ｍ，Ｙ）と、現像器１１４（Ｋ，Ｃ，Ｍ，Ｙ）が配置されている。コロナ帯電器１１１（Ｋ，Ｃ，Ｍ，Ｙ）は、対応する感光体ドラム１１０（Ｋ，Ｃ，Ｍ，Ｙ）の外周面を一様に帯電させる。有機ＥＬアレイ１０（Ｋ，Ｃ，Ｍ，Ｙ）は、感光体ドラムの帯電させられた外周面に静電潜像を書き込む。各有機ＥＬアレイ１０（Ｋ，Ｃ，Ｍ，Ｙ）は、複数の発光素子Ｐの配列方向が感光体ドラム１１０（Ｋ，Ｃ，Ｍ，Ｙ）の母線（主走査方向）に沿うように設置される。静電潜像の書き込みは、上記の複数の発光素子Ｐによって感光体ドラムに光を照射することにより行う。現像器１１４（Ｋ，Ｃ，Ｍ，Ｙ）は、静電潜像に現像剤としてのトナーを付着させることにより感光体ドラムに顕像すなわち可視像を形成する。

このような４色の単色顕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、イエローの各顕像は、中間転写ベルト１２０上に順次一次転写されることにより、中間転写ベルト１２０上で重ね合わされ、この結果としてフルカラーの顕像が得られる。中間転写ベルト１２０の内側には、４つの一次転写コロトロン（転写器）１１２（Ｋ，Ｃ，Ｍ，Ｙ）が配置されている。一次転写コロトロン１１２（Ｋ，Ｃ，Ｍ，Ｙ）は、感光体ドラム１１０（Ｋ，Ｃ，Ｍ，Ｙ）の近傍にそれぞれ配置されており、感光体ドラム１１０（Ｋ，Ｃ，Ｍ，Ｙ）から顕像を静電的に吸引することにより、感光体ドラムと一次転写コロトロンの間を通過する中間転写ベルト１２０に顕像を転写する。

最終的に画像を形成する対象としてのシート１０２は、ピックアップローラ１０３によって、給紙カセット１０１から１枚ずつ給送されて、駆動ローラ１２１に接した中間転写ベルト１２０と二次転写ローラ１２６の間のニップに送られる。中間転写ベルト１２０上のフルカラーの顕像は、二次転写ローラ１２６によってシート１０２の片面に一括して二次転写され、定着部である定着ローラ対１２７を通ることでシート１０２上に定着される。この後、シート１０２は、排紙ローラ対１２８によって、装置上部に形成された排紙カセット上へ排出される。

次に、本発明に係る画像形成装置の他の実施の形態について説明する。
図１２は、光ヘッド１０Ａ,１０Ｂをライン型の光ヘッドとして用いた他の画像形成装置の縦断面図である。この画像形成装置は、ベルト中間転写体方式を利用したロータリ現像式のフルカラー画像形成装置である。図１３に示す画像形成装置において、感光体ドラム１６５の周囲には、コロナ帯電器１６８、ロータリ式の現像ユニット１６１、有機ＥＬアレイ１６７、中間転写ベルト１６９が設けられている。

コロナ帯電器１６８は、感光体ドラム１６５の外周面を一様に帯電させる。有機ＥＬアレイ１６７は、感光体ドラム１６５の帯電させられた外周面に静電潜像を書き込む。有機ＥＬアレイ１６７は、以上に例示した各態様の光ヘッド１０Ａ，１０Ｂであり、複数の発光素子Ｐの配列方向が感光体ドラム１６５の母線（主走査方向）に沿うように設置される。静電潜像の書き込みは、これらの発光素子Ｐから感光体ドラム１６５に光を照射することにより行う。

現像ユニット１６１は、４つの現像器１６３Ｙ，１６３Ｃ，１６３Ｍ，１６３Ｋが９０°の角間隔をおいて配置されたドラムであり、軸１６１ａを中心にして反時計回りに回転可能である。現像器１６３Ｙ，１６３Ｃ，１６３Ｍ，１６３Ｋは、それぞれイエロー、シアン、マゼンタ、黒のトナーを感光体ドラム１６５に供給して、静電潜像に現像剤としてのトナーを付着させることにより感光体ドラム１６５に顕像すなわち可視像を形成する。

無端の中間転写ベルト１６９は、駆動ローラ１７０ａ、従動ローラ１７０ｂ、一次転写ローラ１６６およびテンションローラに巻回されて、これらのローラの周囲を矢印に示す向きに回転させられる。一次転写ローラ１６６は、感光体ドラム１６５から顕像を静電的に吸引することにより、感光体ドラムと一次転写ローラ１６６の間を通過する中間転写ベルト１６９に顕像を転写する。

具体的には、感光体ドラム１６５の最初の１回転で、有機アレイ１６７によりイエロー（Ｙ）像のための静電潜像が書き込まれて現像器１６３Ｙにより同色の顕像が形成され、さらに中間転写ベルト１６９に転写される。また、次の１回転で、有機アレイ１６７によりシアン（Ｃ）像のための静電潜像が書き込まれて現像器１６３Ｃにより同色の顕像が形成され、イエローの顕像に重なり合うように中間転写ベルト１６９に転写される。そして、このようにして感光体ドラム１６５が４回転する間に、イエロー、シアン、マゼンタ、黒の顕像が中間転写ベルト１６９に順次重ね合わせられ、この結果フルカラーの顕像が転写ベルト１６９上に形成される。最終的に画像を形成する対象としてのシートの両面に画像を形成する場合には、中間転写ベルト１６９に表面と裏面の同色の顕像を転写し、次に中間転写ベルト１６９に表面と裏面の次の色の顕像を転写する形式で、フルカラーの顕像を中間転写ベルト１６９上で得る。

画像形成装置には、シートが通過させられるシート搬送路１７４が設けられている。シートは、給紙カセット１７８から、ピックアップローラ１７９によって１枚ずつ取り出され、搬送ローラによってシート搬送路１７４を進行させられ、駆動ローラ１７０ａに接した中間転写ベルト１６９と二次転写ローラ１７１の間のニップを通過する。二次転写ローラ１７１は、中間転写ベルト１６９からフルカラーの顕像を一括して静電的に吸引することにより、シートの片面に顕像を転写する。二次転写ローラ１７１は、図示しないクラッチにより中間転写ベルト１６９に接近および離間させられるようになっている。そして、シートにフルカラーの顕像を転写する時に二次転写ローラ１７１は中間転写ベルト１６９に当接させられ、中間転写ベルト１６９に顕像を重ねている間は二次転写ローラ１７１から離される。

以上のようにして画像が転写されたシートは定着器１７２に搬送され、定着器１７２の加熱ローラ１７２ａと加圧ローラ１７２ｂの間を通過させられることにより、シート上の顕像が定着する。定着処理後のシートは、排紙ローラ対１７６に引き込まれて矢印Ｆの向きに進行する。両面印刷の場合には、シートの大部分が排紙ローラ対１７６を通過した後、排紙ローラ対１７６が逆方向に回転させられ、矢印Ｇで示すように両面印刷用搬送路１７５に導入される。そして、二次転写ローラ１７１により顕像がシートの他面に転写され、再び定着器１７２で定着処理が行われた後、排紙ローラ対１７６でシートが排出される。

図１１および図１２に例示した画像形成装置は、発光素子３６を露光手段として利用しているので、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。なお、以上に例示した以外の電子写真方式の画像形成装置にも本発明の光ヘッドを採用することができる。例えば、中間転写ベルトを使用せずに感光体ドラムから直接シートに顕像を転写するタイプの画像形成装置や、モノクロの画像を形成する画像形成装置にも本発明に係る光ヘッドを応用することが可能である。

また、本発明に係る光ヘッドが適用される画像形成装置は画像形成装置に限定されない。例えば、各種の電子機器における照明装置としても本発明の光ヘッドが採用される。このような電子機器としては、ファクシミリ、複写機、複合機、プリンタなどが挙げられる。これらの電子機器には、複数の発光素子を面状に配列した光ヘッドが好適に採用される。

本発明の第１実施形態に係る光ヘッド１０Ａを利用した画像形成装置の一部の構成を示す斜視図である。 光ヘッド１０Ａの構成を示す平面図である。 露光装置Ａの構成を示すブロック図である。 光ヘッド１０Ａの構成を示す回路図である。 光ヘッド１０Ａの動作を示すタイミングチャートである。 ブロック内の補正とブロック間の補正の関係を示す説明図である。 比較例におけるブロック内の補正を示す説明図である。 本発明の第２実施形態に係る露光装置Ｂの構成を示すブロック図である。 光ヘッド１０Ｂの構成を示す回路図である。 光ヘッド１０Ｂの動作を示すタイミングチャートである。 本発明に係る光ヘッドを利用した画像形成装置の構成を示す縦断面図である。 本発明に係る光ヘッドを利用した他の画像形成装置の構成を示す縦断面図である。

符号の説明

Ａ，Ｂ……露光装置、１０Ａ，１０Ｂ……光ヘッド、ＤＭＰ１〜ＤＭＰｎ，ＤＭＰ１’〜ＤＭＰｎ’……デマルチプレクサ、３１〜３４……トランジスタ、３５…駆動トランジスタ、Ｍ１〜Ｍ４……メモリ、Ｅ１〜Ｅｎ，Ｅ１１〜Ｅ１４，Ｅ２１〜Ｅ２４，Ｅｎ１〜Ｅｎ４……発光期間制御信号、ＴＥＬ……発光期間、ｄ１１’〜ｄ１４’……駆動制御信号、３６……発光素子。Ｂ１〜Ｂｎ……ブロック。

Claims (8)

1. 複数の発光素子を有する光ヘッドの制御方法であって、
   前記複数の発光素子を近接するもの同士をグループ化して複数のブロックに分割し、
   前記複数のブロックの各々について、当該ブロックに属する前記複数の発光素子の発光輝度が等しくなるように前記複数の発光素子に供給する駆動信号のレベルを調整し、
   前記複数のブロック間で前記発光素子の発光輝度が等しくなるように発光期間を調整する、
   ことを特徴とする光ヘッドの制御方法。
2. 前記発光期間の調整による発光輝度の変化範囲は、前記駆動信号のレベルの調整による発光輝度の変化範囲よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載の光ヘッドの制御方法。
3. 前記複数の発光素子は、一方向に配列されており、
   前記複数のブロックについて、当該ブロックに属する前記複数の発光素子数は、当該ブロックの光ヘッド内における相対的位置関係に基づき重み付けされた数となっていることを特徴とする請求項１または２に記載の光ヘッドの制御方法。
4. 複数の発光素子を有する光ヘッドであって、
   前記複数の発光素子を近接するもの同士をグループ化して複数のブロックに分割し、
   前記複数のブロックの各々について、当該ブロックに属する前記複数の発光素子の発光輝度が等しくなるように前記複数の発光素子に供給する駆動信号のレベルを調整する第１調整手段と、
   前記複数のブロック間で前記発光素子の発光輝度が等しくなるように発光期間を調整する第２調整手段とを、
   備えることを特徴とする光ヘッド。
5. 前記第１調整手段は、
   前記複数のブロックの各々において、当該ブロックに属する発光素子ごとに設けられた複数の単位回路を有し、
   前記複数の単位回路の各々は、駆動制御信号が有効な期間において、当該ブロックに属する前記複数の発光素子の輝度が目標輝度となるように定められたレベルの駆動信号を生成し、
   前記第２調整手段は、
   前記複数のブロックの各々において、当該ブロックに属する前記複数の単位回路の各々に前記駆動制御信号を供給する複数の論理回路を備え、
   前記複数の論理回路の各々は、前記発光素子の点灯または消灯を指定する点灯制御信号と前記ブロックごとに設定された前記発光期間を指定する発光期間制御信号との論理積を算出して前記駆動制御信号を生成し、
   前記発光期間制御信号は、前記複数のブロックの各々で設定された前記目標輝度を補正してすべてのブロック間で発光輝度が等しくなるように前記ブロックごとに前記発光期間を指定する、
   ことを特徴とする請求項４に記載の光ヘッド。
6. 前記ブロックごとに前記点灯制御信号を時分割多重したデータ信号が供給され、
   前記発光期間制御信号は前記ブロックに属する前記複数の論理回路に共通して供給され、
   前記第２調整手段は、前記複数のブロックの各々において、当該ブロックに属する複数の論理回路の各々に対応して設けられ、前記データ信号をラッチして前記点灯制御信号を生成する複数のラッチ回路を備える、
   ことを特徴とする請求項５に記載の光ヘッド。
7. 前記ブロックごとに前記点灯制御信号を時分割多重したデータ信号が供給され、
   前記第２調整手段は、前記複数のブロックの各々において、当該ブロックに属する複数の論理回路の各々に対応して設けられ、前記データ信号に含まれる複数の点灯制御信号の各々を選択するための複数の選択信号に従って前記データ信号をラッチして前記点灯制御信号を各々生成する複数のラッチ回路を備え、
   あるブロックに対応する前記発光期間制御信号は、当該ブロックに属する複数の単位回路に各々対応する個別発光期間制御信号によって構成され、
   あるブロックに対応する複数の個別発光期間制御信号は、指定する発光期間の長さが互いに等しく、前記発光期間の開始が対応する選択信号に応じて相違する、
   ことを特徴とする請求項５に記載の光ヘッド。
8. 請求項１乃至７のうちいずれか１項に記載の光ヘッドと、
   前記光ヘッドからの光によって形成される像を担持する像担持体とを、
   備える画像形成装置。
   

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