JP2008177107A - 発光装置、画像形成装置、および発光装置の駆動方法 - Google Patents

Abstract

【課題】発光素子の温度を一定にするとともに、発光頻度の異なる発光素子間の温度差を抑制することが容易にできる発光装置、画像形成装置、および発光装置の駆動方法を提供する。
【解決手段】発光素子ＨＳと加熱素子ＫＳが形成された基板１１と、発光素子駆動回路１２ａおよび加熱素子駆動回路１２ｂが形成された駆動回路１２とから構成されている。発光素子ＨＳは、発光素子駆動信号が出力されているときは、発光素子ＨＳ自身の発熱で、また、発光素子駆動信号が出力されていないときは、加熱素子ＫＳの発熱で、常に加熱される状態が継続することになる。従って、発光素子ＨＳを連続して加熱することができるので、発光素子ＨＳの温度はほぼ一定となり、発光頻度の異なる発光素子間における温度差を抑制することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、発光装置、この発光装置を有する画像形成装置、および発光装置の駆動方法に関する。

発光素子の１つとして、有機ＥＬ（Electro-Luminescence）素子がある。有機ＥＬ素子は、発光層である有機ＥＬ材を、上下の電極で挟持した構造になっており、これらの電極間に、所定の電圧を印加したり、所定の電流を印加したりすることによって自発光する発光素子である。そして、発光素子に印加する電圧や電流を制御することによって、発光輝度を制御できることから、１つ、あるいは複数の発光素子を用いて発光装置としたり、さらに発光装置を用いた画像形成装置としたりして利用することができる。例えば、有機ＥＬ素子を所定の配置状態に複数並べてアレイ光源を形成し、この形成したアレイ光源をプリンタ用の光学ヘッドとして用いて画像形成装置として利用することができる。

ところで、有機ＥＬ素子では、発光時における有機ＥＬ素子の温度によって、印加する電圧と発光輝度との関係、あるいは印加する電流と発光輝度との関係が変化し、発光輝度が温度に依存するという特性が存在する。一方、有機ＥＬ素子が発光すると少なからず熱を生じ、この生じる熱によって、その有機ＥＬ素子自身やその周辺部分の温度が上昇する。このため、有機ＥＬ素子の発光頻度が異なると、その発光頻度に応じて有機ＥＬ素子の発熱量が異なることになるため、有機ＥＬ素子の温度が一定にならずに変化する。従って、発光頻度に応じて温度差が生じることになり、輝度が不均一になってしまうという問題がある。

このような問題を解決するための技術として、特許文献１には、有機ＥＬ素子などのように発光輝度に温度依存性が存在する発光素子の温度を、その駆動状態に基づいて推定し、発光素子の温度をパラメータとした駆動電流と駆動電圧との関係を示す特性データに基づいて入力データを補正することにより、発光素子の輝度を補正する技術が開示されている。

特開２００６−１５０６０１号公報

特許文献１に開示された技術は、発光素子を発光駆動するための入力データを発光素子毎に補正することで、各発光素子に印加する電圧または電流を補正し、各発光素子の明るさを補正するとともに、輝度が不均一にならないように防止するものである。このため、発光素子毎に入力データを補正する必要があり、補正処理が複雑になって容易ではないという課題がある。

また、特許文献１に開示された技術は、発光素子の輝度を補正するべく発光素子の駆動電圧または駆動電流を補正するものであり、発光駆動の頻度が多い発光素子と、発光駆動の頻度が少ない発光素子との間に生ずる温度差を解消するものではない。このため、発光頻度の異なる発光素子間に生ずる温度差に起因して、輝度の不均一が充分に抑制できないという課題が存在する。

本発明は、このような課題に鑑みてなされたもので、発光素子の温度を一定にするとともに、発光頻度の異なる発光素子間の温度差を抑制することが容易にできる発光装置、画像形成装置、および発光装置の駆動方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために本発明の発光装置は、発光素子と、当該発光素子を加熱するための加熱素子とを備えたことを要旨とする。

この構成によれば、発光素子を加熱するための加熱素子を設けるので、加熱素子によって発光素子を加熱することができる。従って、発光素子の温度が低い場合でも、加熱素子によって発光素子を加熱することができるので、発光素子の温度を容易に制御することができる。また、発光素子の発光頻度が異なっていても、発光駆動とは別に発光素子を加熱することができるので、発光素子の温度の補正制御を容易に行うことが可能となる。

ここで、前記発光素子は１つ、あるいは複数備えられ、１つの前記発光素子毎に加熱素子が備えられていることとしてもよい。

こうすれば、１つの発光素子毎に加熱素子を用いて、発光素子を加熱することができる。従って、１つの発光素子において発光頻度が変化する場合でも、この１つの発光素子を加熱するための加熱素子によって加熱することができるので、１つの発光素子の温度を略一定に補正制御することができる。また、発光素子が複数の場合、各発光素子の発光頻度に応じて、その発光素子を加熱するための加熱素子を用いて加熱することができる。従って、発光頻度の異なる発光素子間の温度差を抑制するとともに、総ての発光素子における温度が略同じになるように加熱することができるので、総ての発光素子の温度が不均一にならないように容易に抑制することができる。

さらに、本発明の発光装置は、前記発光素子を発光させるべく駆動する発光素子駆動部と、前記加熱素子を発熱させるべく駆動する加熱素子駆動部と、を有し、前記発光素子駆動部および前記加熱素子駆動部は、前記発光素子を駆動しているときは前記加熱素子を駆動せず、前記発光素子を駆動していないときは前記加熱素子を駆動することとしてもよい。

こうすれば、発光素子が発光しているときは、発光に伴って生ずる熱によって発光素子自体が発光素子を加熱し、発光素子が発光していないときは、加熱素子の発熱によって発光素子を加熱する。つまり、発光素子の加熱が継続されることになる。従って、発光素子の発光頻度が異なっていても、発光素子が発光していないときに、加熱素子が発光素子を加熱するので、発光素子の温度を略一定に保てる確率が高くなる。

ここで、前記発光素子駆動部および前記加熱素子駆動部は、前記発光素子の駆動と前記加熱素子の駆動とが連続するように駆動することとしてもよい。

こうすれば、発光素子の加熱を連続して行うことになる。従って、発光素子が加熱されていないときに生ずる放熱による温度低下が抑制され、発光素子の温度を略一定に保つことができることから、発光素子の温度変化を抑制することが可能となる。この結果、発光頻度の異なる発光素子であっても、加熱素子によって連続して発光素子を加熱することができるので、発光素子の温度変化を容易に抑制することができる。

また、本発明の発光装置は、前記発光素子の駆動状態を検出する発光駆動状態検出部と、前記検出された駆動状態に基づいて前記発光素子の温度を推定する温度推定部と、を備え、前記加熱素子駆動部は、前記推定された温度に応じて、前記加熱素子の発熱量を制御するように駆動することとしてもよい。

こうすれば、発光素子の温度をその駆動状態に基づいて推定する。そして推定した温度に応じて、発光素子を加熱する加熱素子の発熱量を制御する。このように、推定された発光素子の温度に応じて加熱素子の発熱量を制御することによって、発光素子の温度を制御することができるので、発光素子間の温度差を容易に抑制することが可能となる。

ここで、前記発光素子駆動部は、前記発光素子に所定の電圧を印加して駆動し、前記発光駆動状態検出部は、前記発光素子に前記所定の電圧が印加されたとき、前記発光素子に流れる電流を前記駆動状態として検出し、前記温度推定部は、前記発光素子の温度をパラメータとする電圧と電流との関係を示す特性データに基づいて、前記検出された発光素子に流れる電流と前記所定の電圧とから前記発光素子の温度を推定することとしてもよい。

こうすれば、発光素子に所定の電圧を印加したとき、発光素子に流れる電流の大きさを駆動状態として検出する。そして、検出された電流と所定の電圧とから発光素子の特性データに基づいてパラメータとなる温度を求める。この結果、求められた温度は、発光素子の温度であると推定することができる。

また、前記発光素子駆動部は、前記発光素子に所定の電流を印加して駆動し、前記発光駆動状態検出部は、前記発光素子に前記所定の電流が印加されたとき、前記発光素子に発生する電圧を前記駆動状態として検出し、前記温度推定部は、前記発光素子の温度をパラメータとする電圧と電流との関係を示す特性データに基づいて、前記検出された発光素子に発生する電圧と前記所定の電流とから前記発光素子の温度を推定することとしてもよい。

こうすれば、発光素子に所定の電流を印加したとき、発光素子に発生する電圧を駆動状態として検出する。そして、検出された電圧と所定の電流とから発光素子の特性データに基づいてパラメータとなる温度を求める。この結果、求められた温度は、発光素子の温度であると推定することができるのである。

あるいは、前記発光素子駆動部は、前記発光素子を駆動するための駆動素子を介して、前記発光素子に所定の電圧を印加して駆動し、前記発光駆動状態検出部は、前記発光素子に前記所定の電圧が印加されたとき、前記駆動素子に流れる電流を前記駆動状態として検出し、前記温度推定部は、前記発光素子の温度をパラメータとする電圧と電流との関係を示す特性データに基づいて、前記検出された駆動素子に流れる電流と前記所定の電圧とから前記発光素子の温度を推定することとしてもよい。

こうすれば、駆動素子を介して発光素子に所定の電圧を印加したとき、駆動素子に流れる電流の大きさを駆動状態として検出する。このとき駆動素子に流れる電流は、発光素子に流れる電流と同一であるので、検出されたこの駆動素子に流れる電流と所定の電圧とから発光素子の特性データに基づいてパラメータとなる温度を求める。この結果、求められた温度は、発光素子の温度であると推定することができるのである。

ここで、前記加熱素子駆動部は、前記加熱素子に印加する電圧の大きさ、もしくは印加する電流の大きさを変更することによって、前記加熱素子の発熱量を制御するように駆動することとしてもよい。

こうすれば、電圧もしくは電流の大きさを変更することで加熱素子の発熱量を制御するので、加熱素子を用いて発光素子の温度差の抑制を容易に行うことができる。

また、本発明の発光装置において前記発光素子は有機ＥＬ（Electro-Luminescence）素子であることとしてもよい。有機ＥＬ素子は素子が微細に形成できる自発光素子であることから、例えば小型の発光装置を形成するための発光素子として好適である。そして、本発明の主旨である加熱素子によって発光素子間の温度差を抑制することによって、発光輝度の不均一を抑制することができるため、発光装置として好適である。

さらに、上述した本発明の発光装置を有し、当該発光装置の発光を制御することによって、感光体上に所定の画像を潜像として形成する手段を少なくとも備えた画像形成装置としてもよい。

本発明の発光装置は、加熱素子によって輝度の不均一が抑制された発光装置とするものであることから、発光素子の発光を制御することによって形成された潜像は、輝度のムラが抑制された発光光で露光された画像であることから、濃度ムラのない高品質の画像となることが期待できる。従って、本発明の発光装置は、画像形成装置に好適である。

あるいは、本発明を発光装置の駆動方法として捉えることもできる。すなわち、発光素子と、当該発光素子を加熱するための加熱素子とを備えた発光装置の駆動方法であって、前記発光素子を発光させるべく駆動する発光素子駆動工程と、前記加熱素子を発熱させるべく駆動する加熱素子駆動工程と、を有し、前記発光素子駆動工程および前記加熱素子駆動工程は、前記発光素子を駆動しているときは前記加熱素子を駆動せず、前記発光素子を駆動していないときは前記加熱素子を駆動することを要旨とする。

本発明の駆動方法によれば、上述した本発明の発光装置と同様の作用効果を得ることができる。なお、この駆動方法は、上述した種々の態様を有する発光装置において実行すべく必要な工程を追加してもよい。

以下、本発明を具体化した実施形態について、実施例を用いて説明する。

（発光装置の実施例）
図１は本発明の発光装置１０の一実施例を示したもので、発光素子ＨＳと加熱素子ＫＳが形成された基板１１と、発光素子駆動回路１２ａおよび加熱素子駆動回路１２ｂが形成された駆動回路１２とから構成されている。

基板１１には、網掛け部分で示した略円形状を有する発光素子ＨＳが、合計８個、千鳥状に２次元配置状態で形成されている。そして、発光素子ＨＳの近傍であって、ハッチング部分で示したように、所定の周囲範囲に渡って、所定の幅を有する薄膜状のパターンが、発光素子ＨＳを加熱するための加熱素子ＫＳとして形成されている。もとより、図１に示した発光装置１０は、説明の簡略化のために発光素子ＨＳの数を８個としたものであり、実際に形成される発光素子の数や配列は、実施例に限らず、１つであったり、数百個以上といった相当数存在するものであったりすることは勿論である。

なお、本実施例では、基板１１は光透過性を有するガラス板であり、図面奥の方向となるガラス板の下面側に発光素子や加熱素子が形成されるものとする。もとより、基板１１は、ガラス板以外に、光透過性を有する材料（例えばセラミック材料やプラスチック材料）であっても差し支えない。また、基板１１が光透過性を有しない不透明な材料を用いた場合は、発光素子ＨＳや加熱素子ＫＳを、基板１１の上面側（図面表の方向）に形成することとしても勿論差し支えない。

発光素子ＨＳは、本実施例では有機ＥＬ素子であるものとする。従って、網掛け部分で示した略円形状の部分は発光層であって、その図面表側には、光透過性を有する略透明な図示しない上電極（例えば酸化スズ）が形成されている。一方、発光層の図面裏面側には金属材料等で形成された図示しない下電極が形成されている。また、発光素子ＨＳを発光駆動する場合に、上電極と下電極との電極間に電圧を印加したり電流を印加したりするためのパターン１１ａとパターン１１ｂとが、それぞれその一端が上電極と下電極とに結線された状態で形成されている。

各発光素子ＨＳに結線されているパターン１１ａとパターン１１ｂの他端は、一方が駆動回路１２に形成された各発光素子駆動回路１２ａに結線され、他方が、後述するパターン１１ｄを介して接地（ＧＮＤ）されている。従って、各発光素子駆動回路１２ａから所定の電圧や電流を出力すると、出力された電圧や電流がそれぞれの発光素子ＨＳに印加されて、各発光素子駆動回路１２ａに対応する発光素子ＨＳが発光駆動され、電圧や電流が印加されている期間発光する。

一方、加熱素子ＫＳは、本実施例では発熱抵抗体として好適な材料（例えば、ニッケルクロムやタングステン）で形成された薄膜抵抗であるものとする。そして、ハッチング部分で示した発熱体となるパターン部分、つまり加熱素子ＫＳに電圧や電流を印加するため、パターン１１ｃとパターン１１ｄとが、加熱素子ＫＳの両端にそれぞれ結線されて形成されている。

各加熱素子ＫＳに結線されたパターン１１ｃの他端は、駆動回路１２に形成された各加熱素子駆動回路１２ｂと結線されている。また、各加熱素子ＫＳに結線されたパターン１１ｄの他端は接地（ＧＮＤ）されている。従って、各加熱素子駆動回路１２ｂから所定の電圧や電流を出力すると、出力された電圧や電流が、各加熱素子駆動回路１２ｂに結線された加熱素子ＫＳに印加され、加熱素子ＫＳは、電圧や電流が印加されている期間発熱する。

なお、パターン１１ｄは、加熱素子ＫＳとの結線部分において、パターン１１ｂと結線されている。また、パターン１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄは、本実施例では電気的な導通性を有する材料（例えば酸化スズやアルミニウム）で形成されており、加熱素子ＫＳに比べて発熱量は小さい材料であるものとする。

本実施例では、このように形成された発光素子ＨＳと加熱素子ＫＳとを、所定の駆動方法によって発光駆動および発熱駆動し、各発光素子ＨＳの動作温度を一定にするとともに、発光素子間の温度差を抑制しようとするものである。それでは、その駆動方法について図２を用いて説明する。

図２は、発光装置１０の回路構成の一例を示したものである。図示するように、発光素子駆動回路１２ａは、駆動素子としてのＴＦＴ（Thin Film Transistor）を有し、ＴＦＴのソースＳとドレインＤ間を導通させる閾値電圧以上の電圧であるハイレベル信号がゲートＧに加わると、ＴＦＴのソースＳとドレインＤが導通して、発光用電圧Ｖｅを発光素子ＨＳに印加して発光駆動を行うように回路構成されている。従って、本実施例では、ハイレベル信号が、発光素子ＨＳを発光させるための発光素子駆動信号として出力されるものとする。

加熱素子駆動回路１２ｂは、同じく駆動素子としてのＴＦＴと、このＴＦＴのゲートＧ電極に結線されたインバータＩＮＶとを有している。そして、発光素子ＨＳを駆動するためのハイレベル信号が、発光素子駆動回路１２ａのＴＦＴのゲートＧに出力されているときは、インバータＩＮＶによってハイレベル信号が反転されたローレベル信号が、加熱素子駆動回路１２ｂのＴＦＴのゲートＧに出力される。ローレベル信号は、ＴＦＴのソースＳとドレインＤ間を導通させる閾値電圧よりも低い電圧であるので、ＴＦＴのソースＳとドレインＤ間は導通しない。従って、発光素子ＨＳが発光駆動されているときは、加熱素子ＫＳは加熱駆動されないので、発光素子ＨＳ自身の発熱によってのみ発光素子ＨＳは加熱されることになる。

逆に、発光素子ＨＳが駆動されないときは、発光駆動信号はローレベル信号が出力されるので、加熱素子駆動回路１２ｂのＴＦＴのゲートＧには、インバータＩＮＶによってローレベル信号が反転されたハイレベル信号が印加されることになる。従って、加熱素子駆動回路１２ｂのＴＦＴのソースＳとドレインＤ間は導通し、加熱用電圧Ｖｈが加熱素子ＫＳに印加され、加熱素子ＫＳは発熱する。この結果、発光素子ＨＳが発光駆動されないときは、加熱素子ＫＳが発熱駆動されて発光素子ＨＳを加熱する。

このように、発光素子ＨＳは、発光素子駆動信号が出力されているとき、つまりハイレベル信号が出力されているときは、発光素子自身の発熱で、また、発光素子駆動信号が出力されていないとき、つまりローレベル信号が出力されているときは、加熱素子の発熱で、常に発光素子ＨＳが加熱される状態が継続することになる。従って、発光素子ＨＳを連続して加熱することができるので、発光素子の温度を略一定に保つことができるとともに、発光頻度の異なる発光素子間における温度差を抑制することができる。

さらに、予め発光素子ＨＳの発光時に発生する発熱量と、加熱素子ＫＳの発熱量とを調べておき、発光素子ＨＳ自身の発熱量と、加熱素子ＫＳの発熱量とが同じになるように、加熱用電圧Ｖｈを設定しておいてもよい。こうすれば、発光素子ＨＳ毎に発光時間や発光頻度が異なっていても、各発光素子ＨＳは常に同じ発熱量による加熱状態が続くことになるので、発光素子ＨＳの温度変化を抑制し、温度が常に一定である状態を保つとともに、各発光素子ＨＳ間の温度差を抑制することができる。

なお、本実施例において、駆動回路１２を基板１１に形成することとしてもよいし、別の基板に構成されていることとしてもよい。また、駆動素子としてＴＦＴを用いることとしたが、バルクタイプのトランジスタを用いてもよい。また加熱素子ＫＳも薄膜抵抗としたが特にこれに限るものではなく、厚膜抵抗やバルク抵抗であっても差し支えない。

（画像形成装置の第１実施例）
次に、このような発光装置を有する画像形成装置の一実施例について、図３を用いて説明する。

図３は、感光体ドラムに潜像を形成して画像を形成する画像形成装置１００において、上述した発光装置１０を光学ヘッドとして利用する場合を示した機能ブロック図である。なお、図３に示した画像形成装置１００は、通常、トナーカートリッジや帯電器、転写ベルト、転写ローラー、紙送り機構など、画像形成装置として必要な構成を備えているが、これらの構成は既に画像形成装置としては周知であり、また本発明の本質ではないので、ここでは図示および説明は省略する。

図３に示したように、発光装置１０は、図１に示した発光素子ＨＳが形成された基板１１が光学ヘッドとして機能し、発光素子ＨＳの配列方向が感光体ドラム２０の円筒軸方向になるように設置されている。そして、必要に応じて図示しないレンズを介して、円筒軸を中心に回転する感光体ドラム２０に帯電した電荷を発光素子ＨＳの発光光によって露光して、感光体ドラム２０上に潜像を形成する。その後、形成された潜像にトナーが付着され、付着されたトナーが印刷紙に転写および定着されて画像が形成されるのである。もとより、基板１１に形成される発光素子ＨＳの数は、形成する潜像の解像度や印刷用紙の幅に応じて決定される。ちなみに、解像度が６００ＤＰＩ（Dot Per Inch）であれば、発光素子ＨＳの配列方向におけるピッチ間距離は約４２．３μｍであり、この間隔を保ちながら、感光体ドラム２０の円筒軸方向、つまり印刷用紙の搬送方向と略直交する方向であって、印刷用紙の幅に応じて所定の数の発光素子ＨＳが形成されるのである。また配列状態も千鳥状とせず、一本の直線状に配列されることとしてもよい。

形成される画像の画像データは、画像形成装置１００内の回路基板（不図示）に形成された駆動信号生成回路２１によって発光素子駆動信号に変換され、画像データの階調値に応じた時間分それぞれの発光素子ＨＳを発光駆動するためのハイレベル信号を駆動回路１２に出力する。

駆動回路１２には、発光素子駆動信号に加えて、同じく画像形成装置１００内の回路基板（不図示）に形成された定電圧生成回路１６にて生成された発光用電圧Ｖｅと加熱用電圧Ｖｈとが入力される。そして、入力されたハイレベル信号に基づいて、各発光素子ＨＳに対して、発光用電圧Ｖｅを階調値に応じた時間分印加して発光素子ＨＳを発光駆動し、回転する感光体ドラム２０上に潜像を形成する一方、発光素子ＨＳが発光しない時間分加熱素子ＫＳに加熱用電圧Ｖｈを印加して発熱駆動を行う。

駆動回路１２にて行われる発光駆動と発熱駆動の様子について、その一例を図４を用いて説明する。図４は、光学ヘッドを構成する発光素子ＨＳのうち光学ヘッドの一方の端部の発光素子ＨＳからｎ番目に存在する発光素子ＨＳとその発光素子ＨＳを加熱するためのｎ番目の加熱素子ＫＳ、およびｎ＋１番目に存在する発光素子ＨＳとその発光素子ＨＳを加熱するためのｎ＋１番目の加熱素子ＫＳについての駆動例を示すタイミングチャートである。

ここで、画像データは階調値が０〜２５５までの２５６階調の階調データで表されるものとする。そして、感光体ドラム２０の回転方向に対してｍ画素目の画像データであって、光学ヘッドの方向に対してｎ番目の画素の画像データは階調値２５５（黒）であり、ｎ＋１番目の画素の画像データは、階調値６４（灰色）であるものとする。

このような画像データの場合、図示するように、ｎ番目の発光素子ＨＳには、発光用電圧Ｖｅが階調値「２５５」の時間分つまり１画素期間（ｔ１）の時間分印加されて発光駆動され、このとき、ｎ番目の発光素子ＨＳを加熱するｎ番目の加熱素子ＫＳには、加熱用電圧Ｖｈは印加されない。従って発光素子ＨＳ自らの発熱のみが生ずる。

また、ｎ＋１番目の発光素子ＨＳには、発光用電圧Ｖｅが階調値「６４」の時間分つまり１画素期間（ｔ１）の２５５分の６４となる時間分印加されて発光駆動され、このとき、ｎ＋１番目の発光素子ＨＳを加熱するｎ＋１番目の加熱素子ＫＳには、階調値「６４」の発光駆動時間分経過直後に加熱用電圧Ｖｈの印加が開始され、１画素期間の終了時間まで印加が継続する。従って発光素子ＨＳ自らの発熱に継続して加熱素子ＫＳが発熱するので、ｎ＋１番目の発光素子ＨＳは加熱される状態が継続することになる。

ここで、仮にｎ＋１番目の加熱素子ＫＳが継続して発熱しないとすると、ｎ番目の発光素子ＨＳの発熱量とｎ＋１番目の発光素子ＨＳの発熱量とは明らかに差が生じる。このため、隣接する発光素子間で温度差が生じてしまい、その結果、各発光素子ＨＳの発光輝度に差が生じてしまうことになる。そこで、このように発熱が継続するように駆動することによって、生ずる温度差を抑制することができるので、各発光素子ＨＳの発光輝度が均一となり、画像データの各階調値に基づいて露光した潜像は、画像データを正しく形成した画像となる可能性が高くなる。このように本実施例の発光装置を光学ヘッドとして用いた画像形成装置１００は、高品質の画像を形成することが可能となる。

（画像形成装置の第２実施例）
ところで、一般的に画像形成装置では、発光装置の設置位置などといった設置条件によって発光装置の放熱状態が異なり、発光素子毎に温度上昇の度合いが異なる場合や、発光素子自体の発熱量の差によって、発光素子毎に温度上昇が異なる場合が考えられる。このような場合、発光素子の温度を計測し、計測した温度に応じて発光素子の温度を制御するべく加熱素子の発熱量を制御することが好ましい。そこで、発光素子の温度を計測し、発光素子の温度を制御する発光装置を備えた画像形成装置の一実施例となる第２実施例を、図５を用いて説明する。

図５は、図３と同様、感光体ドラム２０に潜像を形成して画像を形成する画像形成装置２００であって、発光素子ＨＳの温度を制御する発光装置１０ａを光学ヘッドとして利用する場合を示した機能ブロック図である。なお、図５に示した画像形成装置２００は、図３と同様に、転写ベルト、転写ローラーや紙送り機構など、画像形成装置として必要な構成が省略されている。

図５に示したように、発光装置１０ａは、光学ヘッドとして機能する基板１１、基板１１に形成された発光素子ＨＳおよび加熱素子ＫＳを駆動する駆動回路１２、発光素子ＨＳの発光駆動状態を検出する発光駆動状態検出部１３、検出された発光駆動状態から、発光素子ＨＳの温度を推定する温度推定部１４、推定された発光素子ＨＳの温度に応じた加熱用電圧Ｖｈと、発光用電圧Ｖｅとを生成する定電圧生成回路１６ａとから構成されている。これらの機能ブロックは、図示しない画像形成装置２００内の回路基板に設けられた中央演算処理回路や記憶回路などによって構成されている。

図５に示した各機能ブロックが行う具体的な処理について説明する。なお、図５において、図３と同じ機能を有する機能ブロックについては同じ符号を付した。従って、基板１１、駆動回路１２、および駆動信号生成回路２１については説明を省略する。

発光駆動状態検出部１３は、駆動回路１２において、各発光素子ＨＳを発光駆動する駆動素子であるＴＦＴのソースＳとドレインＤ間に流れる電流値が、各発光素子を流れる電流値と略一致することから、このＴＦＴに流れる電流を各発光素子の駆動状態として検出する。具体的には、図２において、各発光素子ＨＳとドレインＤとの結線部分における電圧とソースＳの電圧（つまり発光用電圧Ｖｅ）との電位差を測定し、測定した電位差をＴＦＴのソースＳとドレインＤ間の抵抗値で除した値を各発光素子ＨＳに流れる電流値として検出する。つまり、ＴＦＴを電流計として用いるのである。そして、検出した電流値を温度推定部１４に出力する。もとより、ＴＦＴを電流計として用いず、後述する定電圧生成回路１６ａに電流計を設けて測定することとしてもよい。

温度推定部１４は、出力された電流値と、そのとき各発光素子ＨＳに印加された発光用電圧Ｖｅとから、記憶回路に格納され、各発光素子ＨＳの温度をパラメータとする電圧と電流との関係を示す特性データに基づいて、各発光素子ＨＳの温度を推定し、これを定電圧生成回路１６ａに出力する。なお、各発光素子ＨＳの特性データは、発光素子ＨＳ毎に予め測定され、所定のテーブルとして記憶回路に格納されているものとする。もとより、各発光素子ＨＳの特性データが同じデータであれば、代表となる特性データのみ格納しておいてもよい。

格納されている特性データの一例を、図６に示した。この特性データは、温度をパラメータとして電圧と電流の関係を調べたもので、横軸を発光素子ＨＳに印加する電圧Ｖｅとし、縦軸を発光素子ＨＳに流れる電流Ｉｅとしたとき、発光素子ＨＳの温度を温度ＴＨ１から温度ＴＨｎまでをパラメータとして示したものである。温度推定部１４は、この特性データに基づいて、検出された電流値が値ＩｅＳであり、そのとき印加された発光用電圧Ｖｅが値ＶｅＳであったとすると、それぞれの値に対応する位置（図中白丸点）に応じた温度ＴＨ３をテーブルから読み取り、読み取った温度ＴＨ３を発光素子の温度として推定する。

図５に戻り、定電圧生成回路１６ａは、推定された温度に応じて発光素子ＨＳ毎に加熱用電圧Ｖｈの大きさを変更する。例えば、推定された温度が、隣接する発光素子ＨＳの温度より低い発光素子ＨＳに対して、加熱用電圧Ｖｈを大きくして駆動回路１２に出力する。こうすることで、加熱素子ＫＳの発熱量を多くし、温度が低い発光素子ＨＳの温度を上昇させることができる。あるいは、推定された温度が、隣接する発光素子ＨＳの温度より高い場合は、加熱用電圧Ｖｈを小さくして駆動回路１２に出力する。こうすることで、加熱素子ＫＳの発熱量を少なくし、温度が高い発光素子ＨＳの温度を下降させることができる。

発光素子ＨＳの温度の測定と加熱用電圧Ｖｈの変更は、１つの発光素子ＨＳにつき所定量の画素データ分（例えば５０画素分の画像データ分）を露光する都度、行うこととしてもよいし、１画素分を露光する毎に行うこととしてもよい。もとより、発光素子の温度が不均一になることによって潜像に露光ムラが発生するまでの画素数を調べておき、この画素数よりも少ない画素数が露光される毎に、発光素子ＨＳの温度測定と加熱用電圧Ｖｈの変更処理を行ってもよい。

このように、本実施例の画像形成装置２００によれば、発光素子ＨＳ毎に温度上昇の度合いが異なる場合であっても、各発光素子ＨＳの温度を計測し、各発光素子ＨＳの温度を制御するように各発光素子ＨＳに対応する加熱素子ＫＳの発熱量を制御することができる。従って、各発光素子ＨＳの温度差を抑制することができる。この結果、各発光素子ＨＳの発光輝度がおおよそ一定となり、画像データの階調値に基づいて露光した潜像は、濃度ムラが抑制された画像となる可能性が高くなる。このように本実施例の発光装置１０ａを光学ヘッドとして用いた画像形成装置２００は、濃度ムラの少ない高品質の画像を形成することが可能となる。

ここで、請求項との対応関係について説明する。図１および図３に示した発光装置１０においては、駆動回路１２が発光素子駆動部および加熱素子駆動部に相当する。また、図５に示した発光装置１０ａにおいては、定電圧生成回路１６ａと駆動回路１２とが、発光素子駆動部および加熱素子駆動部に相当する。

以上、発光頻度の異なる発光素子間の温度差を抑制することが容易にできる発光装置および画像形成装置を提供することを目的とした本発明について、これを具体化した実施例により、本発明の発光装置の駆動方法を含めて説明したが、本発明はこうした実施例に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内において様々な形態で実施し得ることは勿論である。以下変形例を挙げて説明する。

（第１変形例）
有機ＥＬなど発光輝度が温度によって変化する温度依存性を有する発光素子では、発光素子の輝度が最も明るくなる温度や、発光素子に印加する電力に対する発光輝度が、最も効率がよい温度といった動作推奨温度が存在する場合がある。従って、このような場合は、画像形成装置では、この動作推奨温度にて発光装置を動作させることが好ましい。

しかしながら、例えば印刷を行っていない期間（印刷休止期間）や、印刷と印刷との間となる紙間期間が長い場合は、発光装置の温度が放熱等によって冷却され、発光素子の温度が低くなっている場合が発生する。このような場合、発光素子を発光駆動しても、発光輝度が低下するために感光体の露光量が少なくなってしまい、感光体ドラムに高品質な潜像を形成することができないことになる。

そこで、変形例として、上記第２実施例の画像形成装置２００において、加熱素子ＫＳを用いて発光素子ＨＳを加熱することによって、印刷開始時点から発光素子ＨＳの温度を動作推奨温度にすることとしてもよい。これを図７のフローチャートを用いて説明する。なお、この処理は、発光装置１０ａに設けられた図示しない中央演算処理回路によって行われるものとする。

この処理が開始されると、まずステップＳ１にて印刷休止期間または紙間期間であるか否かを判定処理する。つまり、感光体ドラム２０に潜像を形成する期間か否かを判定するのである。ここでは、説明は省略するが、画像形成装置２００における印刷制御命令に基づいて、印刷休止期間または紙間期間かを判定する。そして、印刷休止期間または紙間期間と判定されるまでステップＳ１の処理を繰返し（ＮＯ）、印刷休止期間または紙間期間と判定されると（ＹＥＳ）、次のステップＳ２に進む。

ステップＳ２では、各発光素子ＨＳに温度測定用電圧を印加する処理を行う。ここでは、定電圧生成回路１６ａ（図５）にて、温度測定用として予め定められた一定の電圧値を生成し、駆動回路１２に出力する。もとより、温度測定用電圧を発光用電圧Ｖｅとしても差し支えない。そして、発光素子駆動信号となるハイレベル信号を駆動回路１２に所定の期間（例えば３画素分の期間）出力し、駆動回路１２に形成された各発光素子駆動回路１２ａを介して各発光素子ＨＳに温度測定用電圧を印加する。

そして、ステップＳ３にて、各発光素子ＨＳに流れる電流値を検出する処理を行い、次のステップＳ４にて、テーブルを参照して各発光素子ＨＳの温度を推定処理する。ステップＳ３とステップＳ４の処理は、前述した図５にて説明した処理と同じであるので、具体的な説明は省略する。

次に、ステップＳ５にて、各発光素子ＨＳは動作推奨温度か否かを判定処理する。前述したように、発光素子ＨＳの発光輝度は温度依存性が存在するため、画像形成装置２００において、発光装置１０ａに用いられる発光素子ＨＳには、好ましい動作温度つまり動作推奨温度が存在する。そこで、推定された発光素子ＨＳの温度が、この動作推奨温度に対して所定の閾値以内であるか否かを判定するのである。

そして、発光素子ＨＳの推定温度が動作推奨温度でない場合（ＮＯ）、ステップＳ６にて、この動作推奨温度でない発光素子ＨＳに対応する加熱素子ＫＳに印加する加熱用電圧Ｖｈを変更して、この加熱素子ＫＳに印加する処理を行う。具体的には、発光素子ＨＳの温度が動作推奨温度より低い場合は、加熱用電圧Ｖｈを大きく変更する。そして、所定の期間（例えば１０画素分の期間）、変更した加熱用電圧Ｖｈを加熱素子ＫＳに印加する。もとより、発光素子ＨＳの温度が加熱によって動作推奨温度より高くなってしまった場合は、加熱用電圧Ｖｈを小さく変更して加熱素子ＫＳに印加する。

そして、再びステップＳ２に戻り、ステップＳ５までの処理を繰り返す。つまり、各発光素子ＨＳの温度が動作推奨温度になるまで、ステップＳ２からステップＳ６の処理を繰り返すのである。

こうして加熱処理が行われ、各発光素子ＨＳが動作推奨温度になると（ステップＳ５：ＹＥＳ）、ステップＳ７にて印刷を続行処理し、続くステップＳ８にて、印刷終了の判定処理を行う。そして、印刷すべき画像データが残っていれば（ＮＯ）、次の印刷休止期間または紙間期間の判定処理（ステップＳ１）以降の処理を繰り返す。一方、印刷すべき画像データが終了すれば（ＹＥＳ）、この処理を終了する。

本変形例によれば、発光装置１０ａを加熱するための専用のヒータ等を設けることなく、発光素子ＨＳの近傍に形成された加熱素子ＫＳを用いて、効率よく発光素子ＨＳを加熱することができる。なお、発光素子ＨＳを発光させることによって発光素子ＨＳ自身を加熱してもよいが、発光素子ＨＳに印加する電圧や電流の値に制限がある場合は、動作推奨温度に到達するまでに相当の時間を要することになる。そこで、本変形例のように加熱素子ＫＳを用いれば、発光素子ＨＳに比べて大きな電圧や大きな電流を印加することが可能であり、発光素子ＨＳの温度を短時間に動作推奨温度に到達させることが可能となる。

（第２変形例）
上記実施例および第１変形例では、発光素子の発光駆動および加熱素子の発熱駆動において、一定の電圧を印加するものとしたが、一定の電流を印加することとしてもよい。発光素子の輝度が発光素子に流れる電流値に依存する発光素子では、輝度の制御を、電圧よりも電流によって行うことが好ましい。

具体的には、例えば図５において、定電圧生成回路１６ａを定電流生成回路とすればよい。そして、発光用電圧Ｖｅに替えて発光用電流を出力する。もとより、加熱用電圧Ｖｈも加熱用電流としてもよいし、このまま加熱用電圧Ｖｈを出力するものとしてもよい。

また、図５において、このように発光用電流を出力する場合、発光駆動状態検出部１３は、発光素子ＨＳに発生する電圧、つまり上下の電極間に生ずる電圧を駆動状態として検出する。本変形例では、定電流生成回路が発光用電流を生成する際に発生させる電圧を取得し、取得した電圧が発光素子ＨＳの駆動状態を示す電圧であることとして検出する。そして、温度推定部１４は、検出された電圧と発光用電流とを用いて、前述したテーブルから発光素子ＨＳの動作温度を推定するのである。

ところで、本変形例において、発光素子ＨＳに発生する電圧は、定電流生成回路が発光用電流を生成する際に発生させる電圧に対して、原理的に、駆動素子において発生する電圧分少ない電圧になる。そこで、予め駆動素子であるＴＦＴのソースＳとドレインＤ間の抵抗値を調べておき、調べた抵抗値に、印加された発光用電流を乗算した値を差し引いた値を、発光素子ＨＳの駆動状態を示す電圧であることとして検出してもよい。こうすれば、発光素子に生ずる電圧をより正しく検出することができる。もとより、駆動素子の抵抗値が低い場合は、駆動素子で発生する電圧降下分は小さいことになるので、本変形例のように、定電流生成回路が発光用電流を生成する際に発生させる電圧を、発光素子ＨＳの駆動状態を示す電圧であることとしても差し支えない。

（その他の変形例）
また、上記実施例および変形例における発光装置１０，１０ａでは、発光素子ＨＳを加熱するための加熱素子ＫＳを、図１に示したように、発光素子ＨＳの近傍であって所定の周囲範囲に渡る薄膜状のパターンによって形成したが、これに限るものではないことは勿論である。例えば、加熱素子ＫＳを、発光素子ＨＳの下電極の更に図面裏面方向、つまり、下電極の下側に形成することとしてもよい。こうすれば、発光素子ＨＳと重なる位置に加熱素子ＫＳが形成されるので、発光素子ＨＳを効率よく加熱することができるとともに、加熱素子ＫＳによる発熱が、隣接する発光素子ＨＳの温度に影響を与えることも抑制することができる。従って、発光素子ＨＳ毎に適切に動作温度を制御することが可能となる。

また、上記実施例および変形例における発光装置１０，１０ａでは、発光素子ＨＳを加熱するための加熱素子ＫＳを、図１に示したように、１つの発光素子ＨＳに対して１つ形成したが、これに限るものではないことは勿論である。例えば、２つの発光素子ＨＳが１つの画素分の階調値を露光する場合は、２つの発光素子ＨＳに対して１つの加熱素子ＫＳを設ければよい。また、隣接する発光素子ＨＳに対して温度が不均一になり易い発光素子ＨＳが特定される場合は、この特定される発光素子ＨＳに対して加熱素子ＫＳを形成すればよい。また、逆に１つの発光素子ＨＳに対して１つの加熱素子ＫＳでは加熱が困難な場合は、１つの発光素子ＨＳに対して複数の加熱素子ＫＳを形成することとしてもよい。

また、上記実施例および変形例における発光装置１０，１０ａでは、発光素子ＨＳを加熱するための加熱素子ＫＳに印加する電圧もしくは電流を、各加熱素子ＫＳ１つずつ独立して変更することとしたが、これに限るものではないことは勿論である。例えば、発光装置の両端部分が中央部分に比べて放熱が多い場合は、端部における所定の数の発光素子の動作温度が動作推奨温度から逸脱する場合が発生する。このような場合、この逸脱する発光素子に対応する加熱用電圧もしくは電流を一括して変更することとしてもよい。あるいは、逆に、隣接する発光素子間での熱伝播が行われ易く、発光装置全体が比較的均一状態になり易い発光装置である場合は、総ての加熱素子に同じ加熱用電圧もしくは加熱用電流を印加することとしてもよい。こうすれば、加熱素子の発熱駆動が容易になる。

また、上記実施例および変形例における発光装置１０，１０ａでは、図４に示したように、１画素期間において、発光素子ＨＳの発光駆動の終了と同時に加熱素子ＫＳを発熱駆動し、発光素子ＨＳが発光駆動されない期間、発熱駆動を継続することとしたが、これに限るものではないことは勿論である。例えば、上記第２実施例の画像形成装置２００において、発光素子ＨＳが駆動されない期間よりも短い期間分、発熱駆動することとしてもよい。

例えば、加熱素子ＫＳを加熱するための加熱用電圧Ｖｈが、定電圧生成回路１６ａの回路上の制約から、所定の電圧値刻みで生成される場合がある。このような場合、実際に印加される加熱用電圧Ｖｈが本来印加すべき加熱用電圧の値よりも大きく、発光素子ＨＳが発光されない期間分この加熱用電圧Ｖｈを印加して加熱素子ＫＳを発熱させると、発光素子ＨＳの動作温度が変更すべき温度から逸脱してしまう場合がある。そこで、例えば、本来印加すべき加熱用電圧に対して実際に印加する加熱用電圧との自乗比率に応じて、加熱時間を短くする。こうすれば、加熱素子ＫＳに印加する電力を、本来印加すべき電力と略同じにすることができ、発光素子ＨＳの動作温度を、略変更すべき動作温度にすることができる。

また、上記実施例および変形例における発光装置１０，１０ａでは、発光素子ＨＳは有機ＥＬ素子であるものとしたが、これに限るものではないことは勿論である。本発明の主旨から明らかなように、発光輝度が温度依存性を有する発光素子であれば、どのような発光素子であっても本発明を適用することができる。

さらに、上記実施例における発光装置１０では、発光素子駆動回路と加熱素子駆動回路とを含むものとして説明したが、基板１１のみを発光装置としてもよい。例えば、発光素子の発熱量が小さく、発光素子の温度が加熱素子の発熱量に依存しているような場合は、発光素子の発光頻度に関係なく、加熱素子を発熱させる期間によって発光素子の温度を制御すればよいので、特に上記実施例および変形例にて示した発光素子駆動回路と加熱素子駆動回路を用いる必要はない。従って、本発明の発光装置は、発光素子と加熱素子とが形成されたものであればよい。

本発明の発光装置の一実施例を示すブロック構成図。 本実施例の発光装置の回路構成の一例を示した模式図。 本実施例の発光装置を光学ヘッドとした画像形成装置の機能ブロック図。 光学ヘッドを構成する発光素子の加熱駆動例を示すタイミングチャート。 発光素子を温度制御する発光装置を備えた画像形成装置の機能ブロック図。 温度をパラメータとする電圧と電流の特性データの一例を示すテーブル。 印刷休止期間における発光素子の温度制御の一例を示すフローチャート。

符号の説明

１０…発光装置、１０ａ…発光装置、１１…基板、１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ…パターン、１２…駆動回路、１２ａ…発光素子駆動回路、１２ｂ…加熱素子駆動回路、１３…発光駆動状態検出部、１４…温度推定部、１６，１６ａ…定電圧生成回路、２０…感光体ドラム、２１…駆動信号生成回路、１００，２００…画像形成装置、ＨＳ…発光素子、ＫＳ…加熱素子、ＩＮＶ…インバータ、Ｖｅ…発光用電圧、Ｖｈ…加熱用電圧。

Claims (12)

1. 発光素子と、
   当該発光素子を加熱するための加熱素子とを備えた発光装置。
2. 請求項１に記載の発光装置であって、
   前記発光素子は１つ、あるいは複数備えられ、１つの前記発光素子毎に前記加熱素子が備えられていることを特徴とする発光装置。
3. 請求項１または２に記載の発光装置であって、
   前記発光素子を発光させるべく駆動する発光素子駆動部と、
   前記加熱素子を発熱させるべく駆動する加熱素子駆動部と、
   を有し、
   前記発光素子駆動部および前記加熱素子駆動部は、前記発光素子を駆動しているときは前記加熱素子を駆動せず、前記発光素子を駆動していないときは前記加熱素子を駆動することを特徴とする発光装置。
4. 請求項３に記載の発光装置であって、
   前記発光素子駆動部および前記加熱素子駆動部は、前記発光素子の駆動と前記加熱素子の駆動とが連続するように駆動することを特徴とする発光装置。
5. 請求項３または４に記載の発光装置であって、
   前記発光素子の駆動状態を検出する発光駆動状態検出部と、
   前記検出された駆動状態に基づいて前記発光素子の温度を推定する温度推定部と、
   を備え、
   前記加熱素子駆動部は、前記推定された温度に応じて、前記加熱素子の発熱量を制御するように駆動することを特徴とする発光装置。
6. 請求項５に記載の発光装置であって、
   前記発光素子駆動部は、前記発光素子に所定の電圧を印加して駆動し、
   前記発光駆動状態検出部は、前記発光素子に前記所定の電圧が印加されたとき、前記発光素子に流れる電流を前記駆動状態として検出し、
   前記温度推定部は、前記発光素子の温度をパラメータとする電圧と電流との関係を示す特性データに基づいて、前記検出された発光素子に流れる電流と前記所定の電圧とから前記発光素子の温度を推定することを特徴とする発光装置。
7. 請求項５に記載の発光装置であって、
   前記発光素子駆動部は、前記発光素子に所定の電流を印加して駆動し、
   前記発光駆動状態検出部は、前記発光素子に前記所定の電流が印加されたとき、前記発光素子に発生する電圧を前記駆動状態として検出し、
   前記温度推定部は、前記発光素子の温度をパラメータとする電圧と電流との関係を示す特性データに基づいて、前記検出された発光素子に発生する電圧と前記所定の電流とから前記発光素子の温度を推定することを特徴とする発光装置。
8. 請求項５に記載の発光装置であって、
   前記発光素子駆動部は、前記発光素子を駆動するための駆動素子を介して、前記発光素子に所定の電圧を印加して駆動し、
   前記発光駆動状態検出部は、前記発光素子に前記所定の電圧が印加されたとき、前記駆動素子に流れる電流を前記駆動状態として検出し、
   前記温度推定部は、前記発光素子の温度をパラメータとする電圧と電流との関係を示す特性データに基づいて、前記検出された駆動素子に流れる電流と前記所定の電圧とから前記発光素子の温度を推定することを特徴とする発光装置。
9. 請求項６ないし８のいずれか一項に記載の発光装置であって、
   前記加熱素子駆動部は、前記加熱素子に印加する電圧の大きさ、もしくは印加する電流の大きさを変更することによって、前記加熱素子の発熱量を制御するように駆動することを特徴とする発光装置。
10. 請求項１ないし９のいずれか一項に記載の発光装置であって、
    前記発光素子は有機ＥＬ（Electro-Luminescence）素子であることを特徴とする発光装置。
11. 請求項１ないし１０のいずれか一項に記載の発光装置を有し、
    前記発光装置の発光を制御することによって、感光体上に所定の画像を潜像として形成する手段を少なくとも備えた画像形成装置。
12. 発光素子と、当該発光素子を加熱するための加熱素子とを備えた発光装置の駆動方法であって、
    前記発光素子を発光させるべく駆動する発光素子駆動工程と、
    前記加熱素子を発熱させるべく駆動する加熱素子駆動工程と、
    を有し、
    前記発光素子駆動工程および前記加熱素子駆動工程は、前記発光素子を駆動しているときは前記加熱素子を駆動せず、前記発光素子を駆動していないときは前記加熱素子を駆動することを特徴とする発光装置の駆動方法。

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