JP2008129079A - 露光装置及びそれを備えた画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】レンズアレイの光学特性を含めて各発光素子の発光輝度を補正して、画像データの階調値に対して感光ドラム上に照射される光の光量の値を一定に維持するとともに、その均一化を図ることが可能な露光装置及びそれを備えた画像形成装置を提供すること。
【解決手段】画素基板１２上に配列形成された複数の有機ＥＬ素子４０による発光素子アレイを電子写真方式の露光装置の光源として用い、印刷時は、各発光素子から出射されレンズアレイ１４を通過した光が感光ドラム１０表面に等倍結像され、光量測定時は、レンズアレイ１４を通過した光を反射ミラー３８で反射して、画素基板１２に形成された複数の光センサ４２に導き、各光センサ４２で計測された発光素子毎の光量の値に基づいて、各発光素子の発光輝度を補正制御する。
【選択図】図２

Description

本発明は、光源として発光素子を用いた露光装置及びそれを備えた画像形成装置に関する。

電子写真方式の画像形成装置（印刷装置）において、感光ドラムに画像データに応じた光を照射して露光を行う露光装置を有し、この露光装置において、ＬＥＤ等の発光素子を光源としたものが実現されている。発光素子を使用した電子写真用の露光装置における光源ユニットでは、例えばＬＥＤ素子を複数個並べてアレイ状部品として構成し、そのアレイ状部品を複数個並べた形態で実装して光源ユニットとしているが、各ＬＥＤ素子には発光輝度のバラツキや発光特性の経時変化がある。

このため、このような露光装置においては、印刷品質を良好に維持するために、発光素子の経時変化による発光特性の変化を補償するとともに、各発光素子の発光輝度を均一化することが必要となり、例えば特許文献１には、予め受光素子の特性を記憶手段に記憶させた上で、受光素子で発光素子からの光をモニタし、記憶している受光素子の特性を考慮して、発光素子の出力光エネルギーを制御する構成が開示されている。
特開２００２−１４４６３４号公報

電子写真方式の画像形成装置における露光装置の光源として画素毎にＬＥＤ等の発光素子による光源を有するものでは、感光ドラム上に照射される光は、光源からの光を等倍結像せしめるレンズアレイを通して感光ドラム上に結像されており、各光源の発光輝度のバラツキに加えて、このレンズアレイの光学特性のバラツキによって感光ドラム上に照射される光の光量バラツキが生じる場合がある。従って、良好な印刷品質を維持するために、画像データの階調値に対して感光ドラム上に照射される光の光量の値を一定に維持するとともに、その均一化を図るためには、各発光素子の発光特性に対してだけでなくレンズアレイの光学特性を含めた補正を行う必要がある。

しかしながら、前記特許文献１に開示の構成においては、受光素子は発光素子からの光を直接受光してモニタしており、レンズアレイによる光量バラツキについては何ら補正されていなかった。

本発明は、前記の点に鑑みてなされたもので、レンズアレイの光学特性を含めて各発光素子の発光輝度を補正して、画像データの階調値に対して感光ドラム上に照射される光の光量の値を一定に維持するとともに、その均一化を図ることが可能な露光装置及びそれを備えた画像形成装置を提供することを目的とする。

請求項１に記載の発明は、感光ドラムを有し、画像データに応じた印刷を行う画像形成装置の前記感光ドラム上に画像データに応じた光を照射して露光する露光装置において、複数の発光素子を配列してなる発光素子アレイと、前記各発光素子に対応して設けられた複数の光センサと、前記発光素子アレイの前記各発光素子から出射された光を前記感光ドラム表面に等倍結像するレンズアレイと、前記レンズアレイを通過した光を前記受光センサに導く導光手段と、を有する露光部と、前記各発光素子から出射された光を、前記導光手段を介して前記各光センサによって受光し、該各光センサによって検出された光量の値に基づいて、前記画像データの階調値に対して前記感光ドラムに照射される光の光量の値を所定の値に揃えるように、前記発光素子アレイの前記各発光素子の、前記画像データの階調値に対する発光輝度の値を制御する制御手段と、を具備することを特徴とする。

請求項２に記載の露光装置は、請求項１に記載の露光装置において、前記導光手段は、前記発光量制御手段により前記各発光素子の発光量の制御を行う際に、前記レンズアレイに対する前記感光ドラム表面と同位置に、前記レンズアレイを通過した光を前記レンズアレイ側に反射する反射ミラーを配置させる手段を含むことを特徴とする。

請求項３に記載の露光装置は、請求項２に記載の露光装置において、前記露光装置は、前記導光手段により前記反射ミラーを前記感光ドラム表面と同位置配置させる際に、前記露光部の位置を、前記反射ミラーが前記感光ドラムに接触しない位置に移動させる手段を備えることを特徴とする。

請求項４に記載の露光装置は、請求項２に記載の露光装置において、前記導光手段は、前記画像形成装置により印刷を行う際、前記反射ミラーを、前記レンズアレイと前記感光ドラムとの間の光路の外に退避させる退避手段を有することを特徴とする。

請求項５に記載の露光装置は、請求項２に記載の露光装置において、前記複数の光センサは、前記複数の発光素子と同一基板上に、一定の距離だけ離間して設けられ、前記導光手段における前記反射ミラーは、反射した光が前記レンズアレイを通過して前記各受光センサの位置に結像するように設定された、２つの反射面を有することを特徴とする。

請求項６に記載の露光装置は、請求項１に記載の露光装置において、前記制御手段は、前記発光素子アレイの前記各発光素子を所定の階調で発光させたときの、前記光センサで検出される光量の期待値を記憶した期待値記憶手段と、前記発光素子アレイの前記各発光素子を前記所定の階調で発光させ、前記各光センサによって検知された前記各発光素子に対応する光量の値を、前記期待値記憶手段に記憶された前記期待値と比較する比較手段と、前記比較手段の比較結果に応じて、前記各発光素子を駆動する駆動電圧を補正して、前記各発光素子の発光輝度を制御する補正制御手段と、を有することを特徴とする。

請求項７に記載の露光装置は、請求項６に記載の露光装置において、前記比較手段は、前記各光センサによって検知された光量と前記期待値に予め設定された許容範囲を含めた値とを比較することを特徴とする。

請求項８に記載の露光装置は、請求項６に記載の露光装置において、前記補正制御手段は、前記画像データの各階調に対して前記発光素子アレイの前記各発光素子に印加する駆動電圧の補正値を記憶した補正テーブルと、印刷する前記画像データ値の階調値に対応した駆動電圧を、前記補正テーブルに記憶された補正値に応じて補正する補正手段と、前記比較手段の比較結果に応じて、前記補正テーブルが記憶する前記補正値を更新する更新手段と、を有することを特徴とする。

請求項９に記載の露光装置は、請求項１乃至８の何れかに記載の露光装置において、前記発光素子アレイにおける前記各発光素子は有機ＥＬ素子であることを特徴とする。

請求項１０に記載の発明は、感光ドラムと帯電器と露光器と現像器とを有し、画像データに応じた印刷を行う画像形成装置において、前記露光器は、複数の発光素子を配列してなる発光素子アレイと、前記各発光素子に対応して設けられた複数の光センサと、前記発光素子アレイの前記各発光素子から出射された光を前記感光ドラム表面に等倍結像するレンズアレイと、前記レンズアレイを通過した光を前記受光センサに導く導光手段と、を有する露光部と、前記各発光素子から出射された光を、前記導光手段を介して前記各光センサによって受光し、該各光センサによって検出された光量の値に基づいて、前記発光素子アレイの前記各発光素子の、前記画像データの階調値に対する発光輝度の値を所定の値に揃えるように制御する制御手段と、を具備することを特徴とする。

請求項１１に記載の画像形成装置は、請求項１０に記載の画像形成装置において、前記導光手段は、前記発光量制御手段により前記各発光素子の発光量の制御を行う際に、前記レンズアレイに対する前記感光ドラム表面と同位置に、前記レンズアレイを通過した光を前記レンズアレイ側に反射する反射ミラーを配置させる手段を含むことを特徴とする。

請求項１２に記載の画像形成装置は、請求項１１に記載の画像形成装置において、前記導光手段は、前記画像形成装置により印刷を行う際、前記反射ミラーを、前記レンズアレイと前記感光ドラムとの間の光路の外に退避させる退避手段を有することを特徴とする。

請求項１３に記載の画像形成装置は、請求項１０に記載の画像形成装置において、前記制御手段は、前記発光素子アレイの前記各発光素子を所定の階調で発光させたときの、前記光センサで検出される光量の期待値を記憶した期待値記憶手段と、前記発光素子アレイの前記各発光素子を前記所定の階調で発光させ、前記各光センサによって検知された前記各発光素子に対応する光量の値を、前記期待値記憶手段に記憶された前記期待値と比較する比較手段と、前記比較手段の比較結果に応じて、前記各発光素子を駆動する駆動電圧を補正して、前記各発光素子の発光輝度を制御する補正制御手段と、を有することを特徴とする。

請求項１４に記載の画像形成装置は、請求項１３に記載の画像形成装置において、前記比較手段は、前記各光センサによって検知された光量と前記期待値に予め設定された許容範囲を含めた値とを比較することを特徴とする。

請求項１５に記載の画像形成装置は、請求項１３に記載の画像形成装置において、前記補正制御手段は、前記画像データの各階調に対して前記発光素子アレイの前記各発光素子に印加する駆動電圧の補正値を記憶した補正テーブルと、印刷する前記画像データ値の階調値に対応した駆動電圧を、前記補正テーブルに記憶された補正値に応じて補正する補正手段と、前記比較手段の比較結果に応じて、前記補正テーブルが記憶する前記補正値を更新する更新手段と、を有することを特徴とする。

請求項１６に記載の画像形成装置は、請求項１０乃至１５の何れかに記載の画像形成装置において、前記発光素子アレイにおける前記各発光素子は有機ＥＬ素子であることを特徴とする。

本発明によれば、レンズアレイを通過した後の光量の検出に基づいて露光部の各発光素子の、画像データの階調値に対する発光輝度の値を所定の値に揃えるように制御することにより、レンズアレイを通過した後の感光ドラムに照射される光量を均一化して、そのバラツキを抑制することができ、また、発光素子の経時劣化等による発光効率低下によって生じる発光輝度の低下を補償することができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を、図面を参照して説明する。

ディスプレィなどの発光画素用途として近年盛んに研究されている有機エレクトロルミネッセンス素子（以下、有機ＥＬ素子と略記する。）からなる発光素子は、平面基板上に画素サイズでのパターンニングによって製造されるので、各発光素子へのワイヤボンディングが不要とすることができる。しかしながら、有機ＥＬ素子においても、各発光素子間の発光特性のバラツキがある。また、発光特性の経時変化があり、それにより発光特性のバラツキが増大することがある。

図１は、本発明の一実施形態に係る画像形成装置（印刷装置）の構成の一例を示す図である。同図に示すように、この画像形成装置は、感光ドラム１０と、画素基板１２とレンズアレイ１４とから成る露光ヘッド（露光部）１６と、帯電ローラ１８と、イレーサ光源感光体２０と、クリーニング部材２２と、現像ローラ２４を含む現像器２６と、転写ローラ２８と、定着ローラ３０と、搬送ベルト３２と、を具備している。

なお、感光ドラム１０は、例えば負帯電型ＯＰＣ感光体（有機感光体）であり、この場合、帯電ローラ１８は負帯電器とされている。また、現像器２６は負帯電トナーで現像を行う現像器である。また、画素基板１２は、詳しくは後述するが、複数の有機ＥＬ素子が一列にアレイ状に配列された発光素子アレイを有して構成されている。

ところで、図１に示す画像形成装置では、おおまかには以下のような工程により印刷が行われる。まず、帯電ローラ１８によって、感光ドラム１０が一様に帯電される。続いて、画素基板１２上の複数の発光素子によって、レンズアレイ１４を介して感光ドラム１０に対して光照射が為され、感光ドラム１０上には静電潜像が形成される。その後、現像器２６によって、静電潜像にトナーが付着される。そして、転写ローラ２８によって、静電潜像に付着しているトナーが印刷用紙３４に転写される。以下、このような印刷工程を詳細に説明する。

まず、感光ドラム１０は、帯電用電源（不図示）から供給されるマイナス高電圧を、帯電ローラ１８によって印加される。これにより、感光ドラム１０における周表面は一様に負帯電され、電位的に初期化される（初期化帯電状態となる）。

そして、周表面が初期化帯電状態となった感光ドラム１０には、画素基板１２上の発光素子から光が照射されて、印字情報に従った光書き込み（露光）が行われる。これにより、初期化帯電によるマイナス高電位部と、露光による例えば“−５０Ｖ”のマイナス低電位部とから成る静電潜像が、感光ドラム１０の周表面上に形成される。

次いで、現像器２６内に収容されている弱いマイナス電位に帯電したトナーが、現像ローラ２４によって、現像ローラ２４と感光ドラム１０との対向部に回転搬送される。このとき、現像ローラ２４は、不図示の電源から、例えば“−２５０Ｖ”の現像バイアスを印加される。したがって、“−２５０Ｖ”の現像バイアスを印加された現像ローラ２４と、感光ドラム１０における静電潜像の“−５０Ｖ”のマイナス低電位部との間に、“−２００Ｖ”の電位差が形成される。

この電位差により、現像ローラ２４に対して相対的にプラス極性の電位となった静電潜像におけるマイナス低電位部には、マイナス極性に帯電しているトナーが転移してトナー像が形成される。このトナー像は、感光ドラム１０の回転によって、感光ドラム１０と転写ローラ２８とが対向している転写部へと搬送される。

なお、上述したようにして形成されたトナー像におけるトナー付着量（現像された画像の濃度）は、画素基板１２の発光素子による感光ドラム１０への露光量に応じて生じる感光ドラム１０の周表面上における電位の減衰量によって決定される。

次いで、上述したようにトナー像が転写部へ搬送されると、搬送ベルト３２によって、印刷用紙３４が転写部へ搬送される。そして、転写部においては、トナー像が印刷用紙３４上に、転写ローラ２８によって転写される。このようにしてトナー像を転写された印刷用紙３４は更に下流に搬送され、トナー像が定着ローラ３０によって熱定着された後、印刷用紙３４は当該印刷装置の外部へ排出される。

また、トナー像が印刷用紙３４上に転写された後、感光ドラム１０は、クリーニング部材２２により残留トナーが除去され、更に、イレーサ光源感光体２０によって一様に０Ｖに除電されて、帯電ローラ１８への帯電に備えられる。

図２（Ａ）は、本実施形態における露光ヘッド１６の外観を示す斜視図であり、図２（Ｂ）及び（Ｃ）はそれぞれ印刷時及び詳細は後述する光量測定時における露光ヘッド１６の感光ドラム１０に対する位置関係を示す図である。また、図３（Ａ）及び（Ｂ）はそれぞれ画素基板１２とレンズアレイ１４及び反射ミラーの位置関係を模式的に示す斜視図及び側面図である。図４（Ａ）及び（Ｂ）はそれぞれ反射ミラー上及び画素基板１２上での光量分布を示す図である。図５は、画素基板１２上の有機ＥＬ素子と光センサの構造を示す画素基板１２の短手方向の断面図である。

図２（Ａ）に示すように、露光ヘッド１６のレンズアレイ１４側端部には、結像部切替アーム３６によって、反射ミラー３８が画素基板１２上の有機ＥＬ素子及びレンズアレイ１４の光路に対し進退可能に取り付けられている。ここで、反射ミラー３８は、印刷時等の光量測定時以外には、図２（Ｂ）に示すように、結像部切替アーム３６によって、有機ＥＬ素子及びレンズアレイ１４の光路より待避させられている。そして、光量測定時には、図２（Ｃ）に示すように、露光ヘッド１６が図示上部方向に移動され、そのとき露光ヘッド１６端部に配置実装された支点を軸にして、ラッチ機構を持つ結像部切替アーム３６が、反射ミラー３８を有機ＥＬ素子及びレンズアレイ１４の光路上に配置するように移動させる。なお、結像部切替アーム３６は、反射ミラー３８が感光ドラム１０表面と等価の距離に配置されるような長さを有している。これら一連の動作は、図示されてないが本画像形成装置の各機構部を制御する制御部によって駆動されるモータ及び駆動機構にて行われる。ここで、反射ミラー３８及び結像部切替アーム３６は本発明における導光手段をなす。

画素基板１２とレンズアレイ１４及び光量測定時の反射ミラー３８の位置関係は、図３（Ａ）及び（Ｂ）に示すようになっている。ここで、画素基板１２上には、画素として、発光素子としての有機ＥＬ素子４０と光センサ４２との組が、複数並べて形成されている。また、レンズアレイ１４は、光集束性光伝送体（商品名：セルフォック（登録商標）レンズアレイ）であり、有機ＥＬ素子４０の正立等倍像を反射ミラー３８上に形成させる。

画素基板１２には、感光ドラム１０への露光走査の主走査方向（感光ドラム１０の幅方向つまり印刷用紙３４の幅方向）に、複数の有機ＥＬ素子４０が例えば一列に配設された発光素子アレイが形成されている。この発光素子アレイは、当該画像形成装置が、例えばＡ４サイズの印刷用紙３４を縦方向に用いてその幅一杯に印字密度１２００ｄｐｉ（ドット／インチ）で印字可能な画像形成装置の場合であれば、およそ１４０００個の有機ＥＬ素子４０を備えている。

図４（Ａ）は、一例として１ドットおきの５画素について、レンズアレイ１４を通過した、反射ミラー３８側の結像面（図３（Ｂ）における結像面Ｂ）での光プロファイル分布を表したグラフであり、中央付近の黒点が光点を示し、端部の波線は水平、垂直方向での光量を示している。反射ミラー３８上では、例えばこの図４（Ａ）に示すような光量分布が観測される。

反射ミラー３８は、ガラス基板等に、図３（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、その長手方向に９０度にＶ字溝４４を加工形成して、その側面に金属を蒸着させて、画素基板１２に対する垂線に対して４５度傾斜した２つの対向する反射面を構成したものである。図３（Ｂ）に示すように、レンズアレイ１４を通過して反射ミラー３８に入射した光は、反射面で反射され、次いで対側の反射面で反射してレンズアレイ１４に入射し、さらにレンズアレイ１４を通過して、画素基板１２上に有機ＥＬ素子４０に対して距離Ａ離れた位置にて結像される。画素基板１２上において有機ＥＬ素子４０に対して距離Ａ離れた位置には光センサ４２が形成されており、レンズアレイ１４を通過して画素基板１２上に結像した光は光センサ４２に入射される。すなわち、レンズアレイ１４を通過して画素基板１２上に結像する光の位置が、光センサ４２が形成された位置となるように反射ミラー３８の反射面の大きさが設定される。なお、距離Ａは、例えば１ｍｍ程度である。図４（Ｂ）は、画素基板１２上の結像面（図３（Ｂ）における結像面Ｃ）での光プロファイル分布を表している。中央の５個並んだ四角は発光している有機ＥＬ素子４０で、距離Ａ離れたところの黒点は、レンズアレイ１４を通過した反射光であり、レンズアレイ１４によって画素単位で結像が行われているのでコントラストの高いものとなる。即ち、１つの光センサ４２に入力される光は、対応する距離Ａの位置にある１つの有機ＥＬ素子４０からの光のみを捉える事が可能なため、例えば隣接して形成された複数の有機ＥＬ素子４０を同時発光させても、各光センサ４２は、対応する個々の有機ＥＬ素子４０から出射された光のレンズアレイ１４を通過した後の光量を検出することができる。

各光センサ４２へは、画素基板１２内での伝播による有機ＥＬ素子４０自己の発光とレンズアレイ１４を往復した反射光の両エネルギーが入力され、各光センサ４２が受光した光量に基づいて、後述するように、各有機ＥＬ素子４０間の不均一性に対して補正を掛けることでレンズアレイ１４を通過した光量を全有機ＥＬ素子４０で均一化させるように構成される。

有機ＥＬ素子４０は、例えば図５に示すように、画素基板１２上に反射膜４６が形成され、その上に、透明な絶縁膜４８を介して透明電極５０及びそれに接続されたアノード電極５２が形成され、それら透明電極５０及びアノード電極５２上の絶縁膜５４に開けられた開口部に、正孔輸送層、発光層、及び電子輸送層でなる有機ＥＬ層５６が設けられて、その上にＩＴＯ等の透明なカソード電極５８が配線され、その上全面が透明な保護膜６０で保護されて形成されている。

そして、アノード電極５２とカソード電極５８との間に、所定の電圧が掛けられることで、アノード電極５２から正孔が、カソード電極５８から電子が、有機ＥＬ層５６に注入され、そこで正孔と電子とが再結合して発光する。この発光によって生じた光は、カソード電極５８を通過して保護膜６０の方向に完全拡散放射する。

このような有機ＥＬ素子４０からの拡散光は、該有機ＥＬ素子４０を構成した画素基板１２とレンズアレイ１４とから成る露光ヘッド１６によって、該露光ヘッド１６からミリオーダーの距離を隔てた感光ドラム１０上に小径の光スポットを形成し、各ドットを解像する光ビームを作る。

また、光センサ４２は、図５に示すように、画素基板１２上に有機ＥＬ素子４０から一定距離Ａを隔てて形成される。即ち、光センサ４２は、例えば、画素基板１２上にゲート電極６２が形成され、その上に、透明な絶縁膜４８を介してアモルファスシリコン（以下、ａ−Ｓｉと略記する）６４、ｎ^＋ａ−Ｓｉ６６が形成され、その上に、ソース電極６８及びドレイン電極７０が形成されて、絶縁膜５４を介して保護膜６０で保護されている。ここで、ゲート電極６２は、有機ＥＬ素子４０の反射膜４６と同一材料で、また、ソース電極６８及びドレイン電極７０は、有機ＥＬ素子４０のアノード電極５２と同一材料で形成される。

即ち、光センサ４２は、画素基板１２上への有機ＥＬ素子４０の製造プロセスと同時に製造することができる。

なお、図５に示すように、有機ＥＬ素子４０においては、ポリイミド等によるバンク７２を形成することで、画素基板１２内での光センサ４２への光伝播を抑制することが好ましい。

図６（Ａ）は、本実施形態に係る画像形成装置の露光ヘッド１６の電気的な構成を示すブロック図であり、図６（Ｂ）は、図６（Ａ）のヘッドコントローラの構成を示すブロック図である。また、図６（Ｃ）は、図６（Ａ）の有機ＥＬパネルの１画素の回路構成を示す図である。図７（Ａ）は印刷時のタイミングチャート、図７（Ｂ）は光量測定時のタイミングチャート、をそれぞれ示している。

露光ヘッド１６は、図６（Ａ）に示すように、ヘッドコントローラ７４、データドライバ７６、スキャンドライバ７８、有機ＥＬパネル８０、光センサセレクタ８２、及びセンサ出力セレクタ８４を有して構成されている。ヘッドコントローラ７４は、図６（Ｂ）に示すように、Ｖｄａｔａ信号制御部８６、Ｖｓｃａｎ信号制御部８８、光センサ制御部９０、センサ出力比較部９２、光量判定記憶部９４、及び補正値テーブル９６から構成されている。

ヘッドコントローラ７４は、図示されていない本画像形成装置のラスターイメージプロセッサ部より、画像データと、用紙サイズと、搬送速度に合わせた水平制御信号ＨＳＹＮＣ及び垂直制御信号と、を受信する。そして、それら水平及び垂直制御信号に合わせて、Ｖｄａｔａ信号制御部８６からデータドライバ７６に画像データに応じた階調信号を供給してデータドライバ７６を制御し、Ｖｓｃａｎ信号制御部８８からスキャンドライバ７８に制御信号を供給して制御し、光センサ制御部９０から光センサセレクタ８２に制御信号を供給して制御する。なおここで、水平制御信号ＨＳＹＮＣは、主走査方向の同期信号であり、アクティブ〜アクティブ期間が１ラインに許されるドット形成処理時間である。

データドライバ７６は、一例として、１本のデータラインＶｄａｔａで８個の有機ＥＬ素子４０を駆動する。図６（Ａ）の例では、有機ＥＬパネル８０がａ〜ｈの８個の画素群を有し、各画素群は６個の画素を有して、データラインＶｄａｔａ１〜Ｖｄａｔａ６が画素群の各画素に接続されて、各画素に画像データに応じた階調信号電圧を供給するようにしている。スキャンドライバ７８から有機ＥＬパネル８０には走査ラインＶｓｃａｎ１〜Ｖｓｃａｎ８が設けられ、データラインＶｄａｔａ１〜Ｖｄａｔａ６に接続される画素群ａ〜ｈの各々に接続されている。従って、図６（Ａ）の例では、有機ＥＬパネル８０は、水平方向に、６＊８＝４８個の画素が形成されている。

有機ＥＬパネル８０においては、各画素について、例えば図６（Ｃ）に示すように、有機ＥＬ素子４０に関して、該有機ＥＬ素子４０の製造プロセスで同時に製造された選択薄膜トランジスタ（以下、ＴＦＴと略記する。）９８、駆動ＴＦＴ１００及び保持キャパシタ１０２が形成され、また、光センサ４２に関して、有機ＥＬ素子４０の製造プロセスで同時に製造されたリセットＴＦＴ１０４、アンプＴＦＴ１０６及びセンサセレクタＴＦＴ１０８が形成されている。

印刷時の露光工程においては、まず、データドライバ７６は、ヘッドコントローラ７４のＶｄａｔａ信号制御部８６による制御に従って、図７（Ａ）に示すように、水平制御信号ＨＳＹＮＣがアクティブ〜アクティブである期間（１ＤｏｔＬｉｎｅＴｉｍｅ）、Ｖｄａｔａ信号制御部８６から供給される階調信号に応じて、各画素のデータラインＶｄａｔａ１〜Ｖｄａｔａ６に対応する階調信号電圧を生成して印加する。このとき、電源線に電源が供給されるよう制御を行う。また、階調信号電圧を供給すると同時に、Ｖｓｃａｎ信号制御部８８による制御に従ってスキャンドライバ７８から、走査ラインＶｓｃａｎ１〜Ｖｓｃａｎ８を順次ハイレベル（以下、Ｈレベルとする）とするように走査信号が印加される。これにより、各画素の選択ＴＦＴ９８がオン動作して、駆動ＴＦＴ１００のゲート端子に各データラインＶｄａｔａに印加された階調信号電圧に基づくゲート電圧が印加されて、その駆動ＴＦＴ１００が当該ゲート電圧に応じた導通状態でオン動作する。これにより、電源線を介して画素群ａ〜ｈの中の走査信号が供給されている画素群の駆動ＴＦＴ１００及び有機ＥＬ素子４０に、データラインＶｄａｔａに印加された階調信号電圧に基づく電流値を有する発光駆動電流が流れ、有機ＥＬ素子４０が所定の発光輝度で発光動作する（選択期間ＴｓｅＶｓｌ）。

このとき、階調信号電圧は、選択ＴＦＴ９８を介して、保持キャパシタ１０２に供給され、各保持キャパシタ１０２は、その階調信号電圧のレベルに応じた値の電荷量に充電される。

次に、上述の選択期間ＴｓｅＶｓｌを経過して、スキャンドライバ７８が当該走査ラインＶｓｃａｎの走査信号をローレベル（以下、Ｌレベル）とすると、選択ＴＦＴ９８がオフするが、保持キャパシタ１０２には階調信号電圧に応じた電荷量が保持されているので、駆動ＴＦＴ１００は、その保持キャパシタ１０２に保持されている電荷量に応じた導通状態となり、発光動作を継続する（非選択期間ＴｎｓｅＶｓｌ）。

以下、ライン数分の水平制御信号ＨＳＹＮＣがアクティブ〜アクティブ期間の時間、発光駆動を行うことになる。

次に、感光ドラム１０上に照射される光の光量を均一な値に設定する動作について説明する。

本実施形態においては、データラインＶｄａｔａに印加する階調信号電圧を、感光ドラム１０に対応した位置からの反射光に応じて調整することで、そのような効果を奏するものである。

即ち、有機ＥＬ素子４０が発光すると、レンズアレイ１４を通過した光は、印刷時は、感光ドラム１０上に等倍結像される。これに対して、光量測定時には、図２（Ｃ）を参照して説明したように、露光ヘッド１６を上部方向に移動させ、反射ミラー３８をレンズアレイ１４の結像点に配置して、その反射ミラー３８からの反射光の光量を、有機ＥＬ素子４０と一緒に画素基板１２上に作り込んだ光センサ４２で測定する。この光量測定は、例えば、画像形成装置の電源を入れてから印刷を開始する前に行われる。

この光量測定時には、図７（Ｂ）に示すように、有機ＥＬパネル８０の各有機ＥＬ素子４０を順次、一定値の階調値で発光させる。即ち、データドライバ７６から各データラインＶｄａｔａ１〜Ｖｄａｔａ６に一定の階調信号電圧を印加し、スキャンドライバ７８から各走査ラインＶｓｃａｎ１〜Ｖｓｃａｎ８へ、Ｈレベルの走査信号を、印刷時と同様に順次印加する。このときの発光時間は、印刷時には印刷速度及び印刷解像度によって決められていた水平制御信号ＨＳＹＮＣ（１ＤｏｔＬｉｎｅＴｉｍｅ）によらず、任意である。

光センサ制御部９０は、光センサセレクタ８２を制御して、走査ラインＶｓｃａｎ１〜Ｖｓｃａｎ８の走査信号と同タイミングで、その光センサセレクタ８２からリセットラインＶｒｓｔ１〜Ｖｒｅｓｔ８をハイレベルにして、リセットＴＦＴ１０４をＯＮ動作させて、初期電荷を光センサ４２に充電する。そして、有機ＥＬ素子４０の発光タイミングで光センサ４２に光が当たる事で、暗電流が増加し、初期電荷を放電する。このとき、図６（Ｃ）におけるＡ点の電位が発光強度に応じて変化するので、それをアンプＴＦＴ１０６で増幅して、光センサセレクタ８２からセレクタラインＰｓｅｌ１〜Ｐｓｅｌ８を順次ハイレベルにして、出力端子Ｐｏｕｔから読み出す。

セレクタラインＰｓｅｌ１〜Ｐｓｅｌ８がハイレベルの時に、各画素の出力端子Ｐｏｕｔ１〜Ｐｏｕｔ８からセンサ出力セレクタ８４を介して、光センサ制御部９０の制御に従って画素群ａ〜ｈのうちの走査信号に応じて選択された画素群に対応したデータが読み出され、図示されていないがヘッドコントローラ７４内の一時的な記憶部に記憶格納される。そして、光量判定記憶部９４には発光させた階調において、光センサ４２によって検出される期待光量値が記憶格納されており、センサ出力比較部９２は、その一時的な記憶部に記憶格納されたデータと、光量判定記憶部９４に格納されている期待光量値との比較を行う。補正値テーブル９６は、各画素における画像データの階調値と階調信号の補正値との対応テーブルであり、補正値テーブル９６には、初期においては、システム初期での値が予め格納されている。なお、この補正値テーブル９６は、電源を遮断してもデータが保持され、システム内での書き換えが可能なフラッシュＲＯＭ等で構成されるものとする。而して、この補正値テーブル９６に保持された補正値は、光量測定が行われる度に、センサ出力比較部９２の比較結果に従って更新される。ヘッドコントローラ７４は、受信した画像データの階調値に応じた階調信号を、補正値テーブル９６に保持されている補正値によって補正して、データドライバ７６に供給する。

図８は、本実施形態に係る画像形成装置の動作フローチャートを示す図である。

即ち、本画像形成装置の電源がオンされると（ステップＳ１０）、本画像形成装置の各機構部を制御する制御部は、モータ及び駆動機構によって、露光ヘッド１６を上部方向に移動させ、反射ミラー３８をレンズアレイ１４の結像点に配置し、ヘッドコントローラ７４のＶｄａｔａ信号制御部８６は、ある任意の階調値、例えば最大階調に相当する画像データに応じた階調信号を、補正値テーブル９６に保持されている補正値によって補正してデータドライバ７６に供給し（ステップＳ１２）、図７（Ｂ）で説明したようにして有機ＥＬ素子４０の発光と、光センサ４２による光量の計測を行う（ステップＳ１４）。

そして、センサ出力比較部９２により、各光センサ４２で計測された計測光量値と、光量判定記憶部９４に記憶格納されている、発光させた階調値における期待光量値との比較を行うことで、感光ドラム１０上において設定された階調値に対応した均一な光量が得られているかの判断を行う（ステップＳ１６）。ここで、一般的に電子写真方式では全画素の露光光量において±２％〜±３％程度のバラツキは許容されるため、このステップＳ１６においては、各光センサ４２による計測光量値が期待光量値の許容バラツキ範囲を含めた期待光量値範囲内にあるか否かの判断を行う。

ステップＳ１６において計測光量値が期待光量値範囲内にあると判断されたら、感光ドラム１０上に照射される光の光量が画像データに応じた適正な値を有するとともに、光量のバラツキも所定の範囲内に維持されていることになり、以降、通常の印刷動作に入る。このとき、制御部は、モータ及び駆動機構によって、露光ヘッド１６を下部方向に移動させ、反射ミラー３８をレンズアレイ１４の結像点から退避させて、レンズアレイ１４の結像点に感光ドラム１０が位置するように設定する。そして、ヘッドコントローラ７４のＶｄａｔａ信号制御部８６は、画像データに応じた階調信号を、補正値テーブル９６に保持されている補正値によって補正してデータドライバ７６に供給し、データドライバ７６が各画素のデータラインＶｄａｔａ１〜Ｖｄａｔａ６に対応する階調信号電圧を生成して印加して、図７（Ａ）で説明したような印刷を適宜実行する（ステップＳ１８）。

一方、ステップＳ１６において、計測光量値が期待光量値範囲内にないと判断された場合には、有機ＥＬ素子４０の経時変化による発光効率の低下等により、現状の補正値テーブル９６の補正値では適正な発光輝度が得られない特性劣化した画素があるということであるので、補正値テーブル９６の更新が必要となる。そこで、この特性劣化した画素について、期待光量値との差異に基づいて、補正値テーブル９６を書き換える（ステップＳ２０）。これにより、例えば画像データの階調値に対する階調信号電圧をそれ以前の設定値より高くするように補正して特性劣化を補い、画像データの階調値に対して適正な発光輝度が得られるようにして、特性劣化による発光輝度の低下を補償する。補正値の値は、例えば、期待光量値との差異の量に応じて、有機ＥＬ素子４０の特性に基づく関数により演算で算出するようにしてもよい。あるいは、期待光量値との差異の量に応じて所定量、階調信号を修正した上で、発光及び計測を再度行い、期待光量値範囲と計測光量値の比較を再度行って、その比較結果に応じて再度階調信号を修正して、というステップを繰り返し、計測光量値が期待光量値範囲内になった時点で、当該階調信号の修正量を新たな補正値として補正値テーブルを書き換えることにより行うようにしてもよい。こうして補正値テーブル９６が更新されたならば、以降、その更新された補正値テーブル９６によって補正した階調信号によって印刷を行う（ステップＳ１８）。

以上の動作を、例えば画像形成装置の起動時において、印刷前に実行して、必要に応じて各有機ＥＬ素子４０の補正値を更新して、レンズアレイ１４を通過した後の、感光ドラム上に照射される各画素からの光の光量の値及びそのバラツキを補正して印刷を行う。

以上説明したように、本実施形態によれば、反射光を検出することでレンズアレイ１４を通過した後の光量を検出し、それに応じて各有機ＥＬ素子４０の発光輝度を調整するようにしているので、レンズアレイ１４を通過した後の感光ドラム１０上での各画素から照射される光の光量を均一化し、そのバラツキを抑制して所定の範囲内に維持することが可能となり、それにより、品質の高い画像を形成することのできる露光装置及びそれを備えた画像形成装置を提供することができる。

また、補正値テーブル９６を光量判定記憶部９４に格納されている期待光量値との比較に基づいて補正して、有機ＥＬ素子４０の発光輝度を調整することにより、有機ＥＬ素子４０の経時劣化による発光効率低下による発光輝度の低下を補償することができるという効果がある。

以上、一実施形態に基づいて本発明を説明したが、本発明は上述した一実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形や応用が可能なことは勿論である。

例えば、反射ミラー３８の画素基板１２上の有機ＥＬ素子４０及びレンズアレイ１４の光路上への進退構造は、前述のような結像部切替アーム３６を使用する構成に限定されるものではなく、反射ミラー３８を平行移動によって光路上に進退するよう構成としても良い。

また、画素基板１２上に有機ＥＬ素子４０を一列に配列するものとして説明したが、複数列であっても良く、又その場合、直線状に整列させても良いし、千鳥配列等、配列位置をずらすようにしてもよい。

本発明の一実施形態に係る画像形成装置の構成の一例を示す図である。 （Ａ）は露光ヘッドの外観を示す斜視図であり、（Ｂ）及び（Ｃ）はそれぞれ印刷時及び光量測定時における露光ヘッドの感光ドラムに対する位置関係を示す図である。 （Ａ）及び（Ｂ）はそれぞれ画素基板とレンズアレイ及び反射ミラーの位置関係を模式的に示す斜視図及び側面図である。 （Ａ）及び（Ｂ）はそれぞれ反射ミラー上及び画素基板上での光量分布を示す図である。 画素基板上の有機ＥＬ素子と光センサの構造を示す画素基板の短手方向の断面図である。 （Ａ）は露光ヘッドの電気的な構成を示すブロック図であり、（Ｂ）はヘッドコントローラの構成を示すブロック図であり、（Ｃ）は有機ＥＬパネルの１画素の回路構成を示す図である。 （Ａ）及び（Ｂ）はそれぞれ画像形成時及び光量測定時のタイミングチャートを示す図である。 画像形成装置の動作フローチャートを示す図である。

符号の説明

１０…感光ドラム
１２…画素基板
１４…レンズアレイ
１６…露光ヘッド
１８…帯電ローラ
２０…イレーサ光源感光体
２２…クリーニング部材
２４…現像ローラ
２６…現像器
２８…転写ローラ
３０…定着ローラ
３２…搬送ベルト
３４…印刷用紙
３６…結像部切替アーム
３８…反射ミラー
４０…有機ＥＬ素子
４２…光センサ
４４…Ｖ字溝
４６…反射膜
４８，５４…絶縁膜
５０…透明電極
５２…アノード電極
５６…有機ＥＬ層
５８…カソード電極
６０…保護膜
６２…ゲート電極
６４…アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）
６６…ｎ＋ａ−Ｓｉ
６８…ソース電極
７０…ドレイン電極
７２…バンク
７４…ヘッドコントローラ
７６…データドライバ
７８…スキャンドライバ
８０…有機ＥＬパネル
８２…光センサセレクタ
８４…センサ出力セレクタ
８６…Ｖｄａｔａ信号制御部
８８…Ｖｓｃａｎ信号制御部
９０…光センサ制御部
９２…センサ出力比較部
９４…光量判定記憶部
９６…補正値テーブル
９８…選択薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）
１００…駆動ＴＦＴ
１０２…保持キャパシタ
１０４…リセットＴＦＴ
１０６…アンプＴＦＴ
１０８…センサセレクタＴＦＴ

Claims (16)

1. 感光ドラムを有し、画像データに応じた印刷を行う画像形成装置の前記感光ドラム上に画像データに応じた光を照射して露光する露光装置において、
   複数の発光素子を配列してなる発光素子アレイと、前記各発光素子に対応して設けられた複数の光センサと、前記発光素子アレイの前記各発光素子から出射された光を前記感光ドラム表面に等倍結像するレンズアレイと、前記レンズアレイを通過した光を前記受光センサに導く導光手段と、を有する露光部と、
   前記各発光素子から出射された光を、前記導光手段を介して前記各光センサによって受光し、該各光センサによって検出された光量の値に基づいて、前記画像データの階調値に対して前記感光ドラム上に照射される光の光量の値を所定の値に揃えるように、前記発光素子アレイの前記各発光素子の、前記画像データの階調値に対する発光輝度の値を制御する制御手段と、
   を具備することを特徴とする露光装置。
2. 前記導光手段は、前記発光量制御手段により前記各発光素子の発光量の制御を行う際に、前記レンズアレイに対する前記感光ドラム表面と同位置に、前記レンズアレイを通過した光を前記レンズアレイ側に反射する反射ミラーを配置させる手段を含むことを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
3. 前記露光装置は、前記導光手段により前記反射ミラーを前記感光ドラム表面と同位置配置させる際に、前記露光部の位置を、前記反射ミラーが前記感光ドラムに接触しない位置に移動させる手段を備えることを特徴とする請求項２に記載の露光装置。
4. 前記導光手段は、前記画像形成装置により印刷を行う際、前記反射ミラーを、前記レンズアレイと前記感光ドラムとの間の光路の外に退避させる退避手段を有することを特徴とする請求項２に記載の露光装置。
5. 前記複数の光センサは、前記複数の発光素子と同一基板上に、一定の距離だけ離間して設けられ、
   前記導光手段における前記反射ミラーは、反射した光が前記レンズアレイを通過して前記各受光センサの位置に結像するように設定された、２つの反射面を有することを特徴とする請求項２に記載の露光装置。
6. 前記制御手段は、
   前記発光素子アレイの前記各発光素子を所定の階調で発光させたときの、前記光センサで検出される光量の期待値を記憶した期待値記憶手段と、
   前記発光素子アレイの前記各発光素子を前記所定の階調で発光させ、前記各光センサによって検知された前記各発光素子に対応する光量の値を、前記期待値記憶手段に記憶された前記期待値と比較する比較手段と、
   前記比較手段の比較結果に応じて、前記各発光素子を駆動する駆動電圧を補正して、前記各発光素子の発光輝度を制御する補正制御手段と、
   を有することを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
7. 前記比較手段は、前記各光センサによって検知された光量と前記期待値に予め設定された許容範囲を含めた値とを比較することを特徴とする請求項６に記載の露光装置。
8. 前記補正制御手段は、
   前記画像データの各階調に対して前記発光素子アレイの前記各発光素子に印加する駆動電圧の補正値を記憶した補正テーブルと、
   印刷する前記画像データ値の階調値に対応した駆動電圧を、前記補正テーブルに記憶された補正値に応じて補正する補正手段と、
   前記比較手段の比較結果に応じて、前記補正テーブルが記憶する前記補正値を更新する更新手段と、
   を有することを特徴とする請求項６に記載の露光装置。
9. 前記発光素子アレイにおける前記各発光素子は有機ＥＬ素子であることを特徴とする請求項１乃至８の何れかに記載の露光装置。
10. 感光ドラムと帯電器と露光器と現像器とを有し、画像データに応じた印刷を行う画像形成装置において、
    前記露光器は、
    複数の発光素子を配列してなる発光素子アレイと、前記各発光素子に対応して設けられた複数の光センサと、前記発光素子アレイの前記各発光素子から出射された光を前記感光ドラム表面に等倍結像するレンズアレイと、前記レンズアレイを通過した光を前記受光センサに導く導光手段と、を有する露光部と、
    前記各発光素子から出射された光を、前記導光手段を介して前記各光センサによって受光し、該各光センサによって検出された光量の値に基づいて、前記発光素子アレイの前記各発光素子の、前記画像データの階調値に対する発光輝度の値を所定の値に揃えるように制御する制御手段と、
    を具備することを特徴とする画像形成装置。
11. 前記導光手段は、前記発光量制御手段により前記各発光素子の発光量の制御を行う際に、前記レンズアレイに対する前記感光ドラム表面と同位置に、前記レンズアレイを通過した光を前記レンズアレイ側に反射する反射ミラーを配置させる手段を含むことを特徴とする請求項１０に記載の画像形成装置。
12. 前記導光手段は、前記画像形成装置により印刷を行う際、前記反射ミラーを、前記レンズアレイと前記感光ドラムとの間の光路の外に退避させる退避手段を有することを特徴とする請求項１１に記載の画像形成装置。
13. 前記制御手段は、
    前記発光素子アレイの前記各発光素子を所定の階調で発光させたときの、前記光センサで検出される光量の期待値を記憶した期待値記憶手段と、
    前記発光素子アレイの前記各発光素子を前記所定の階調で発光させ、前記各光センサによって検知された前記各発光素子に対応する光量の値を、前記期待値記憶手段に記憶された前記期待値と比較する比較手段と、
    前記比較手段の比較結果に応じて、前記各発光素子を駆動する駆動電圧を補正して、前記各発光素子の発光輝度を制御する補正制御手段と、
    を有することを特徴とする請求項１０に記載の画像形成装置。
14. 前記比較手段は、前記各光センサによって検知された光量と前記期待値に予め設定された許容範囲を含めた値とを比較することを特徴とする請求項１３に記載の画像形成装置。
15. 前記補正制御手段は、
    前記画像データの各階調に対して前記発光素子アレイの前記各発光素子に印加する駆動電圧の補正値を記憶した補正テーブルと、
    印刷する前記画像データ値の階調値に対応した駆動電圧を、前記補正テーブルに記憶された補正値に応じて補正する補正手段と、
    前記比較手段の比較結果に応じて、前記補正テーブルが記憶する前記補正値を更新する更新手段と、
    を有することを特徴とする請求項１３に記載の画像形成装置。
16. 前記発光素子アレイにおける前記各発光素子は有機ＥＬ素子であることを特徴とする請求項１０乃至１５の何れかに記載の画像形成装置。

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