JP2017170810A - 光書込み装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ＯＬＥＤ−ＰＨのサイズやコストの増大を招くことなく、ＬＴＰＳトランジスターの連続通電に起因する濃度ムラを防止する光書込み装置及び画像形成装置を提供する。【解決手段】電圧を連続して印加すると出力電流が減少する低温ポリシリコントランジスターと、トランジスターの出力電流に応じた輝度で発光して、副走査方向に並ぶ画素位置を露光する発光素子と、を備えた光書込み装置において、光書込みに先立って、発光素子を発光時間Ａだけ発光させた場合に、出力電流の減少に起因する発光素子の輝度の低下量が輝度差規定値の範囲内になる発光デューティのうち、もっとも大きな発光デューティを選択する。光書き込み時には、主走査期間に対する発光時間の比が選択された発光デューティに等しくなるように発光時間を制御して、濃度ムラを抑制する。【選択図】図１０

Description

本発明は、光書込み装置及び画像形成装置に関し、特にＬＴＰＳトランジスターを用いてＯＬＥＤに駆動電流を供給するＯＬＥＤ−ＰＨの連続発光時における濃度ムラを低減する技術に関する。

近年、画像形成装置の小型化と低コスト化が可能なライン光学型光書込み装置として、発光部に有機ＬＥＤ（OLED: Organic Light Emitting Diode）を用いたＯＬＥＤ−ＰＨ（OLED Print Head）が提案されている。ＯＬＥＤ−ＰＨは、ＯＬＥＤと薄膜トランジスター（TFT: Thin Film Transistor）とを同一基板上に形成することができるので、駆動回路部を発光部と同一基板上に形成して低コスト化を図ることができる。

ＯＬＥＤは、原理的に、積算発光時間が長くなるにつれて発光効率が低下したり、環境温度に応じて発光効率が変化したりする。これによってＯＬＥＤの発光量が変動すると、印刷画像に濃度ムラが発生するおそれがある。ＯＬＥＤ毎に受光素子を設けて受光量をフィードバックすることで、ＯＬＥＤの発光量を一定に保つ技術が提案されている（例えば、特許文献１を参照）。このようにすれば、積算発光時間の長短や環境温度の高低に関わらず印刷画像における濃度ムラを防止することができる。

特開２００２-１４４６３４号公報

ＯＬＥＤの光量変動は積算発光時間や環境温度以外の要因によっても発生する。例えば、低温ポリシリコン（LTPS: Low-Temperature Polycrystalline Silicon）を用いたトランジスターでは、閾値電圧Ｖｔｈよりも大きいゲート‐ソース間電圧Ｖｇｓを印加し続けると、印加時間の経過と共にドレイン電流が減少する。
このようなＬＴＰＳトランジスターを用いてＯＬＥＤに駆動電流を供給すると、駆動電流が減少することによってＯＬＥＤの発光量が減少してしまい（図１５（ａ））、副走査方向の濃度ムラが発生する（図１５（ｂ））。このような場合においても、上記従来技術によれば、ＬＴＰＳトランジスターに印加するゲート−ソース間電圧Ｖｇｓを大きくし、駆動電流を増加させるので、ＯＬＥＤの発光量の低下を補うことができる。

しかしながら、ＯＬＥＤ毎に受光素子を設けているため、ＯＬＥＤと同数の受光素子を配置せざるを得ないため、ＯＬＥＤ−ＰＨのサイズが大きくなってしまう。また、ＯＬＥＤ自体の部品コストや組立てコストが高く、延いてはＯＬＥＤ−ＰＨのコストが上昇するという問題もある。
本発明は、上述のような問題に鑑みて為されたものであって、ＯＬＥＤ−ＰＨのサイズやコストの増大を招くことなく、ＬＴＰＳトランジスターの連続通電に起因する濃度ムラを防止する光書込み装置及び画像形成装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係る光書込み装置は、電圧を連続して印加すると出力電流が減少する特性を呈する低温ポリシリコントランジスターと、前記トランジスターの出力電流に応じた輝度で発光して、副走査方向に並ぶ画素位置を露光する発光素子と、前記発光素子の主走査期間当たりの発光時間と前記発光素子の輝度との積で求められる露光エネルギーが、前記出力電流の減少に起因して低下するとき、その低下量が所定のエネルギー低下量以内になるように、前記主走査期間当たりの発光時間と前記トランジスターの印加電圧とを制御する発光制御手段と、を備えることを特徴とする。

このようにすれば、ＯＬＥＤ毎に発光量を検出する受光素子を要することなく、露光エネルギーの低下量を予測して主走査期間当たりの発光時間とトランジスターの印加電圧とを制御するので、ＯＬＥＤ−ＰＨのサイズやコストの増大を招くことなく、ＬＴＰＳトランジスターの連続通電に起因する濃度ムラを防止することができる。
この場合において、前記発光制御手段は、ページ毎に前記発光素子の連続発光状態に応じて前記発光素子の主走査期間当たりの発光時間を決定することを特徴としてもよく、更に、光書込みに先立って、当該光書込みに係る画像データから前記連続発光状態を予測すると好適である。

また、前記トランジスターは、主走査期間に対する発光時間の比である発光デューティが大きいほど、前記出力電流が早く減少して、前記発光素子の輝度を低下させ、前記発光制御手段は、前記発光デューティがページ単位で一定であり、前記出力電流の減少に起因する前記発光素子の輝度低下量が規定量以内になる範囲内で前記発光デューティが最も大きくなるように、主走査期間当たりの発光時間と前記印加電圧とを制御してもよい。

この場合において、前記発光素子の発光状態と主走査期間当たりの発光時間との組み合わせに対応付けて、前記発光素子の輝度低下量を記憶する低下量テーブルと、前記発光素子の主走査期間当たりの発光時間ごとに前記規定量を記憶する規定量テーブルと、を備え、前記発光制御手段は、前記低下量テーブルと前記規定量テーブルとを参照して、前記最も大きい発光デューティを選択してもよい。

また、前記発光制御手段は、画像データに応じて発光状態が異なる１以上の発光素子について、これら発光素子の輝度低下量の最大値が前記規定量以内になる範囲内で、これら発光素子間で共通の発光デューティが最も大きくなるように、主走査期間当たりの発光時間と前記印加電圧とを制御してもよい。
また、前記発光素子ごとに、前記トランジスターから前記発光素子への前記出力電流の通電経路を導通、遮断するスイッチ手段を備え、前記発光制御手段は、前記１以上の発光素子ごとのスイッチ手段に共通の信号線を経由して、主走査期間ごとに前記主走査期間当たりの発光時間だけ、前記スイッチ手段を導通させてもよい。

また、前記発光制御手段は、更に、複数ページの光書込みを行う場合には、ページ間における前記発光素子の消灯状態を含む連続消灯状態も考慮して前記発光素子の主走査期間当たりの発光時間を決定するのが望ましい。
また、本発明に係る画像形成装置は、本発明に係る光書込み装置を備えることを特徴とする。

本発明の第１の実施の形態に係る画像形成装置の主要な構成を示す図である。 光書込み装置１００の主要な構成を示す図である。 ＯＬＥＤパネル２００の概略平面図であり、併せてＢ−Ｂ´線における断面図とＣ−Ｃ´線における断面図が示されている。 ＴＦＴ基板３００の主要な構成を示すブロック図である。 １対の選択回路４１０と発光ブロック４１１とを示す回路図である。 アクティブ駆動方式を説明するタイミングチャートである。 ソースＩＣ３０２の機能構成を示すブロック図である。 低下量予測テーブル７０１を例示する表である。 光量低下量並びに寿命比と発光デューティとの関係を表すグラフである。 発光デューティが２０％、４０％、６０％、８０％及び１００％である場合について発光時間と光量との関係を例示するグラフである。 紙間を含んで引き続く２ページに亘る光量低下を例示するグラフである。 第２の実施の形態に係るソースＩＣ３０２の機能構成の一部を示すブロック図である。 第３の実施の形態に係る選択回路４１０と発光ブロック４１１とを示す回路図である。 変形例に係る選択回路４１０と発光ブロック４１１とを示す回路図である。 （ａ）はＬＰＴＳトランジスターの連続駆動による駆動電流の減少に起因するＯＬＥＤの発光量の低下を例示し、（ｂ）は濃度ムラが発生した画像を例示する。

以下、本発明に係る光書込み装置及び画像形成装置の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
［１］第１の実施の形態
本発明の第１の実施の形態に係る画像形成装置は、ＬＴＰＳトランジスターに対するゲート-ソース電圧Ｖｇｓの連続印加に起因するドレイン電流の減少が通電を中断することによって解消されることに着目し、主走査期間ごとに発光デューティを制御することによって、当該電流減少による濃度ムラを防止することを特徴とする。

（１）画像形成装置の構成
まず、本実施の形態に係る画像形成装置の構成について説明する。
図１に示されるように、画像形成装置１は、所謂タンデム型のカラープリンターである。画像形成装置１が備える画像形成ステーション１１０Ｙ、１１０Ｍ、１１０Ｃ及び１１０Ｋは、制御部１０１の制御の下、Ｙ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）、Ｋ（ブラック）各色のトナー像を形成する。例えば、画像形成ステーション１１０Ｙにおいてイエローのトナー像を形成する際には、まず、帯電装置１１２が感光体ドラム１１１の外周面を一様に帯電させる。

次に、光書込み装置１００が、感光体ドラム１１１の外周面を露光して、静電潜像を形成する。現像装置１１３は、感光体ドラム１１１の外周面にイエローのトナーを供給して、静電潜像を現像（顕像化）し、イエローのトナー像を形成する。１次転写ローラー１１４は、感光体ドラム１１１の外周面上から中間転写ベルト１０２の外周面上へトナー像を静電転写（１次転写）する。１次転写後に感光体ドラム１１１の外周面上に残留するトナーはクリーナー１１５によって除去され、廃棄される。

中間転写ベルト１０２は、２次転写ローラー対１０３と従動ローラー１０４に張架されており、トナー像を担持した状態で矢印Ａ方向に回転走行する。
同様にして、画像形成ステーション１１０Ｍ、１１０Ｃ及び１１０Ｋが形成したマゼンタ、シアン及びブラック各色のトナー像が、イエローのトナー像に重なるようにタイミングを合わせて中間転写ベルト１０２の外周面上に１次転写され、カラートナー像が形成される。中間転写ベルト１０２はカラートナー像を２次転写ローラー対１０３の２次転写ニップまで搬送する。

給紙カセット１２０には記録シートＳが収容されており、ピックアップローラー１２１は、記録シートＳを１枚ずつ送り出す。記録シートＳは、タイミングローラー１２２に達すると搬送が一旦停止された後、中間転写ベルト１０２によるカラートナー像の搬送にタイミングを合せて、２次転写ローラー対１０３まで搬送される。
２次転写ローラー対１０３は、中間転写ベルト１０２上のトナー像を記録シートＳ上に静電転写（２次転写）する。２次転写後、中間転写ベルト１０２上に残留するトナーはクリーナー１０５によって掻き取られ、廃棄される。トナー像を転写された記録シートＳは、定着装置１０６でトナー像を熱定着された後、排紙ローラー１０７によって排紙トレイ１０８上に排出される。

なお、制御部１０１にはＬＡＮ（Local Area Network）など不図示の通信網に接続されており、他の装置から印刷ジョブを受け付ける。
（２）光書込み装置１００の構成
次に、光書込み装置１００の構成について説明する。
（２−１）全体構成
図２に示されるように、光書込み装置１００は、ＯＬＥＤパネル２００とロッドレンズアレイ２０２をホルダー２０３に収容したものである。ＯＬＥＤパネル２００においては１５，０００個のＯＬＥＤ２０１がライン状に配設されている。ＯＬＥＤ２０１は、いわゆる有機発光ダイオードであって、有機材料で形成された発光素子である。

ＯＬＥＤ２０１が出射した光ビームＬは、ロッドレンズアレイ２０２によって感光体ドラム１１１の外周面上に集光される。ロッドレンズアレイ２０２は、多数のロッドレンズを集積した光学素子であって、ＳＬＡ（SELFOC Lens Array。SELFOCは日本板硝子株式会社の登録商標。）を用いてもよいし、ＭＬＡ（Micro Lens Array）を用いてもよい。
ロッドレンズアレイ２０２を構成する個々のロッドレンズと個々のＯＬＥＤ２０１と位置関係はさまざまであり、ＯＬＥＤ２０１毎の集光率が一定しないため、すべてのＯＬＥＤ２０１を同一の発光量で発光させると、感光体ドラム１１１の外周面上でのＯＬＥＤ２０１毎の露光量にムラが生じる。このようなムラが生じないようにするために、本実施の形態においてはＯＬＥＤ２０１毎に発光量が調整される。

なお、光書込み装置１００には、画像形成装置１内の他の装置との接続するためのケーブル等、図示していないがプリントヘッドとして必要な構成要素を備えている。
（２−２）ＯＬＥＤパネル２００の概略構成
図３は、ＯＬＥＤパネル２００の概略平面図であり、併せてＢ−Ｂ´線における断面図とＣ−Ｃ´線における断面図も示されている。また、概略平面図部分は後述する封止板３０１を取り外した状態を示している。

図３に示されるように、ＯＬＥＤパネル２００は、ＴＦＴ基板３００、封止板３０１及びソースＩＣ（Integrated Circuit）３０２等を備えている。ＴＦＴ基板３００は、薄膜トランジスター（TFT）と薄膜配線とをガラス基板上に構成した回路基板である。
ＴＦＴ基板３００には、１５，０００個のＯＬＥＤ２０１が主走査方向に沿って配列されている。これらのＯＬＥＤ２０１は、感光体ドラム１１１の外周面上で集光点が主走査方向において２１．２μｍピッチ（１２００ｄｐｉ）に並ぶように、一列又は千鳥状に配置されている。

ＴＦＴ基板３００のＯＬＥＤ２０１が配設された基板面には、スペーサー枠体３０３を挟んで封止板３０１が取着されている。これによって、ＴＦＴ基板３００上に実装されたＯＬＥＤ２０１等が、外気に触れないように乾燥窒素等を封入した状態で封止される。なお、吸湿剤を併せて封入してもよい。また、封止板３０１は、封止ガラスであってもよいし、ガラス以外の材料からなっていてもよい。

ＴＦＴ基板３００の封止領域外にはソースＩＣ３０２が実装されている。制御部１０１は、光書込み装置１００を駆動するためのＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）３１０を内蔵している。制御部１０１は、カード電線（FFC: Flexible Flat Card）３１１を介してソースＩＣ３０２に接続されており、ソースＩＣ３０２に画像データと輝度データとを入力する。ソースＩＣ３０２は画像データと輝度データとから電圧信号を生成する。ＯＬＥＤ２０１には電圧信号に応じた駆動電流が供給され、発光量が制御される。

このように、ＯＬＥＤ−ＰＨではＯＬＥＤとＴＦＴとを同一基板上に形成することができるので、発光部（LEDアレイ）と制御回路部（駆動IC等）とを別基板にせざるを得ないＬＥＤ−ＰＨよりも低コスト化を図ることができる。
（２−３）ＴＦＴ基板３００の構成
本実施の形態においては、複数のＯＬＥＤ２０１がＤＡＣを共用し、これらのＯＬＥＤ２０１を順次切り替えながらＤＡＣから輝度信号を書き込むアクティブ駆動方式を採用することによって、回路規模を削減している。アクティブ駆動方式では、ＤＡＣが書き込んだ輝度信号は、主走査期間（１Ｈ期間）経過後の次の書込みが実施されるまで保持される。

図４に示されるように、ＴＦＴ基板３００においては、１５，０００個のＯＬＥＤ２０１が１００個ずつ、１５０個の発光ブロック４１１に組分けされている。また、ソースＩＣ３０２には１５０個のＤＡＣ４０１が内蔵されており、それぞれ発光ブロック４１１と１対１に対応している。
ソースＩＣ３０２は、制御部１０１から画像データと輝度データとを受け付けるとデジタル輝度信号（以下、単に「輝度信号」という。）を生成して、当該輝度信号を１００画素分ずつ主走査期間ごとに各ＤＡＣ４０１に分配する。ＤＡＣ４０１から発光ブロックに向かう回路上には何れも選択回路４１０が配設されている。各ＤＡＣ４０１は、輝度信号をアナログ電圧信号（以下、単に「電圧信号」という。）に変換して、配下の１００個のＯＬＥＤ２０１に対して順次、電圧信号を出力する。

ソースＩＣ３０２は、更に、発光デューティ決定部４００を内蔵している。発光デューティ決定部４００は、画像データから発光デューティ制御信号を生成して、主走査期間ごとに各ＯＬＥＤ２０１の発光デューティを制御する。発光デューティとは主走査期間内における発光時間の割合（デューティ比）をいう。
図５は、１対の選択回路４１０と発光ブロック４１１とを示す回路図である。図５に示されるように、発光ブロック４１１は１００個の発光画素回路からなっており、各発光画素回路は、キャパシター５２１、駆動用ＴＦＴ５２２、発光時間制御回路５２３及びＯＬＥＤ２０１を１つずつ有している。また、選択回路４１０はシフトレジスター５１１と１００個の選択用ＴＦＴ５１２とを備えている。

シフトレジスター５１１は、１００個の選択用ＴＦＴ５１２それぞれのゲート端子に接続されており、選択用ＴＦＴ５１２を順番にオンする。選択用ＴＦＴ５１２のソース端子は、書き込み配線５３０を経由して、ＤＡＣ４０１に接続されており、ドレイン端子はキャパシター５２１の第１の端子並びに駆動用ＴＦＴ５２２のゲート端子に接続されている。

シフトレジスター５１１が選択用ＴＦＴ５１２をオンした状態で、ＤＡＣ４０１からの電圧信号がキャパシター５２１の第１の端子に入力され（チャージ）、リセットされるまで保持される（ホールド）。キャパシター５２１は、いわゆるサンプルホールド回路として機能する。
キャパシター５２１の第１の端子は、駆動用ＴＦＴ５２２のゲート端子にも接続されており、キャパシター５２１の第２の端子は駆動用ＴＦＴ５２２のソース端子並びに電源線５３１に接続されている。このため、キャパシター５２１の端子間電圧が駆動用ＴＦＴ５２２にゲート−ソース間電圧Ｖｇｓとして印加される。駆動用ＴＦＴ５２２はＬＴＰＳトランジスターであって、ゲート−ソース間電圧Ｖｇｓに同一電圧を印加し続けると、ドレイン電流が減少する特性を有している。

駆動用ＴＦＴ５２２のドレイン端子は発光時間制御回路５２３の入力端に接続されており、発光時間制御回路５２３の出力端にはＯＬＥＤ２０１のアノード端子が接続されており、直列回路になっている。発光時間制御回路５２３は、発光デューティ決定部４００が出力する発光デューティ制御信号に従って、駆動用ＴＦＴ５２２のドレイン端子とＯＬＥＤ２０１のアノード端子との電気的接続をオンオフするスイッチとして動作する。発光時間制御回路５２３には、ＴＦＴを用いてもよい。

ＯＬＥＤ２０１のカソード端子は接地配線５３２に接続されている。また、電源線５３１は、電源部６１２から受電した定電圧源ＡＶＤＤに接続されており、接地配線５３２は接地端子ＧＮＤに接続されている。
定電圧源ＡＶＤＤは、ＯＬＥＤ２０１に供給される駆動電流の供給源となっており、駆動用ＴＦＴ５２２は、キャパシター５２１の第１、第２の端子間に保持されている電圧、言い換えると駆動用ＴＦＴ５２２のゲート−ソース間電圧Ｖｇｓに応じたドレイン電流を駆動電流としてＯＬＥＤ２０１に供給する。言うまでもなく、ゲート−ソース間電圧Ｖｇｓが高いほど、駆動用ＴＦＴ５２２は多くの駆動電流を供給し、ＯＬＥＤ２０１の輝度が高くなる。

例えば、キャパシター５２１にＨｉに相当する輝度信号が書き込まれると、駆動用ＴＦＴ５２２がオンして、駆動電流に応じた輝度でＯＬＥＤ２０１が発光する。また、キャパシター５２１にＬｏｗに相当する輝度信号が書き込まれると、駆動用ＴＦＴ５２２はオフして、ＯＬＥＤ２０１は発光しない。このように、ＤＡＣ４０１が出力する輝度信号を変更することによって、ＯＬＥＤ２０１の輝度を制御することができる。

書き込み配線５３０にはリセット回路５４０が接続されている。リセット回路５４０をオンすると電流ＤＡＣ４０１から選択用ＴＦＴ５１２までの配線が所定電圧にリセットされる。所定電圧は、定電圧源ＡＶＤＤと同電圧であってもよいし、設置電圧と同電圧であってもよい。また、これらの中間電圧であってもよく、適切な電圧を選択するのが望ましい。リセット回路５４０は、ソースＩＣ３０２に内蔵されていてもよい。また、リセット時と書込時でＤＡＣの極性を変えてリセットしてもよい。

このような構成を備えることによって、次のように輝度信号が書き込まれる。図６に示されるように、シフトレジスター５１１が、まず１番目の選択用ＴＦＴ５１２をオンすると、当該オン期間をチャージ期間として、ＤＡＣ４０１からの輝度信号が１番目のキャパシター５２１に入力される。
次に、シフトレジスター５１１が１番目の選択用ＴＦＴ５１２をオフすると、１番目のキャパシター５２１が保持している電圧に応じた駆動電流が１番目のＯＬＥＤ２０１に供給され、ＯＬＥＤ２０１が点灯する（ホールド期間）。

１番目の選択用ＴＦＴ５１２のオフと共に、２番目の選択用ＴＦＴ５１２がオンされ、２番目のキャパシター５２１に輝度信号が入力される。このような動作を１００番目の選択用ＴＦＴ５１２まで実行すると、また、１番目の選択用ＴＦＴ５１２に戻って上記の動作を繰り返す。
なお、本実施の形態においては、駆動用ＴＦＴ５２２がｐチャンネルである場合を例にとって説明しているが、ｎチャンネルの駆動用ＴＦＴ５２２を用いても良いことは言うまでも無い。また、書き込み配線５３０、電源線５３１及び接地配線５３２は何れも薄膜配線である。

（３）ソースＩＣ３０２の機能構成
次に、ソースＩＣ３０２の機能構成について説明する。
（３−１）全体構成
図７に示されるように、ソースＩＣ３０２は、制御部１０１から１ページ分の画像データを受け付けると、発光デューティ決定部４００にて低下量予測テーブル７０１を参照して、当該ページにおける各ＯＬＥＤ２０１の輝度の低下量を予測する。

次に、発光デューティ決定部４００は、メモリに記憶されている輝度差規定値７０２を読み出して、各ＯＬＥＤ２０１の輝度低下量と比較し、この比較結果に基づいて各ＯＬＥＤ２０１の発光デューティを決定する。
発光デューティ決定部４００は、決定した発光デューティに基づいて、当該発光デューティに応じた時間だけＨ状態をとり、他の時間はＬ状態とる発光デューティ制御信号を生成し、発光時間制御回路５２３に入力する。

発光時間制御回路５２３は、発光デューティ制御信号がＨ状態である場合には、駆動用ＴＦＴ５２２とＯＬＥＤ２０１との電気的接続をオンし、発光デューティ信号がＬ状態である場合にはオフする。これによって、各ＯＬＥＤ２０１が主走査期間毎に発光デューティに応じた時間だけ発光する。
発光デューティ決定部４００は、更に、ＯＬＥＤ２０１毎の発光デューティを入力決定部７１１に通知する。

入力決定部７１１は、ソースＩＣ３０２が制御部１０１から輝度信号を受け付けると、メモリに記憶されている入力テーブルを参照し、ＯＬＥＤ２０１毎の輝度信号を生成する。入力決定部７１１は、更に、発光デューティ決定部４００から通知された発光デューティに基づいて、ＯＬＥＤ２０１毎の輝度信号を修正する。
なお、入力決定部７１１は、輝度信号の修正の前後で露光エネルギーが等しくなるように輝度信号を修正する。主走査期間ごとの露光エネルギーはＯＬＥＤ２０１の発光時間と輝度との積によって算出される。ここで、主走査期間ごとの発光時間は、主走査期間の長さに発光デューティを乗算した時間に等しい。例えば、発光デューティが１００％から５０％に変更された場合、修正の前後で露光エネルギーが等しくなるようにするためには、入力決定部７１１は輝度が２倍になるように輝度信号を修正する。

修正された輝度信号は、ＤＡＣ４０１に入力される。ＤＡＣ４０１は、デジタル信号である輝度信号をアナログ信号である電圧信号に変換し、キャパシター５２１に書き込む。キャパシター５２１は、書き込まれた電圧を保持する。駆動用ＴＦＴ５２２は、キャパシター５２１が保持する電圧をゲート−ソース間電圧Ｖｇｓとして、当該電圧に応じたドレイン電流を出力する。

このドレイン電流が、駆動電流としてＯＬＥＤ２０１に供給される。ＯＬＥＤ２０１の連続発光による駆動電流の減少は、上述のように、発光デューティを調整することによって抑制されている。従って、１ページ内でのＯＬＥＤ２０１の輝度低下量が輝度差規定値よりも小さくなるので、１ページ内での露光エネルギーの減少量もまた輝度差規定値に発光デューティ及び主走査期間を乗算した露光エネルギー減少量よりも小さく抑えられる。このようにして、濃度ムラが視認できない程度に抑えられる。

なお、ＯＬＥＤ２０１間で画素ごとの露光量が等しくなるように輝度信号を制御すべきことは言うまでもない。ＯＬＥＤ２０１間で画素毎の露光量が等しくなるようにすれば、主走査方向における濃度ムラを防止することができる。
（３−２）低下量予測テーブル
次に、低下量予測テーブル７０１について詳述する。

図８に示されるように、低下量予測テーブル７０１は、１ページ分の画像データにおけるＯＬＥＤ２０１毎の発光回数（画素数）と、発光デューティ毎との組み合わせ毎に、輝度の低下量（図８では、低下率）を記憶するテーブルである。低下量予測テーブル７０１は、更に、発光デューティ毎に輝度差規定値を記憶している。輝度差規定値は１ページ内で許容される輝度差であって、１ページ内での輝度差が輝度差規定値よりも小さければ濃度ムラは視認されない。

発光デューティ決定部４００は、制御部１０１から１ページ分の画像データを受け付けると、ドットカウントによって、ＯＬＥＤ２０１毎の発光回数を計数する。発光デューティ決定部４００は、低下量予測テーブル７０１を参照して、ＯＬＥＤ２０１毎の発光回数と発光デューティとの組み合わせに対応する輝度低下量を読み出す。
読み出した輝度低下量が輝度差規定値以上である場合には、主走査期間毎の発光時間が短くなるように発光デューティを決定する。決定された発光デューティに基づいて、入力決定部７１１は輝度信号を修正する。この場合において、入力決定部７１１は、発光時間と輝度との積で表される露光エネルギーが、修正の前後で等しくなるように、輝度信号を修正する。従って、主走査期間毎の発光時間が短縮される場合には、発光デューティに応じてＯＬＥＤ２０１の輝度を高くする。

（３−３）発光デューティの決定方法
次に、発光デューティの決定方法について説明する。
露光エネルギーが同じであれば、発光デューティが小さいほど輝度を高くする必要がある一方、ＯＬＥＤ２０１は輝度が高いほど早く劣化するという劣化特性を有している。
図９は、輝度低下量並びに寿命比と発光デューティとの関係を表すグラフである。図９において、横軸は発光デューティを表す。また、縦軸の一方は、実線のグラフ９００に対応しており、１ページ内でのＯＬＥＤ２０１の輝度低下量を表す。他方の縦軸は、破線のグラフ９０１に対応しており、発光デューティが１００％である場合のＯＬＤ２０１の寿命に対する寿命の比を表している。

図９に示されるように、主走査期間毎の露光エネルギーが同じであれば、発光デューティが低く、従って発光時間が短い方が、駆動用ＴＦＴ５２２にゲート−ソース間電圧Ｖｇｓが印加される時間が短くなるので、ゲート−ソース間電圧Ｖｇｓの連続印加によるドレイン電流の減少に起因する輝度低下を抑えることができる。
しかしながら、発光デューティを常に低く抑えて主走査期間あたりの発光時間を短くした場合、露光エネルギーを同一にするためには、ＯＬＥＤ２０１の輝度を高くしなければならない。このため、発光デューティを低く抑えるとＯＬＥＤ２０１の劣化が早く進んでしまう。

そこで、本実施の形態においては、連続発光による輝度低下量が輝度差規定値よりも小さくなる発光デューティのうち、ＯＬＥＤ２０１の寿命を考慮して、最も大きな発光デューティを選択する。
図１０は、発光デューティが２０％、４０％、６０％、８０％及び１００％である場合について発光時間と輝度との関係を例示したグラフである。当該グラフにおいて、発光時間Ａは１ページの末尾における発光時間を表している。また、輝度差規定値に相当する輝度のところに破線が施されている。

図１０に示した例では、１ページの末尾までの発光時間Ａにおいて、発光デューティが２０％、４０％及び６０％である場合には輝度低下量が輝度差規定値よりも小さい。一方、発光デューティが８０％や１００％である場合には輝度低下量が輝度差規定値を超えて大きくなっている。このため、発光デューティとして６０％を選択すれば、ＯＬＥＤ２０１の寿命の短縮を可能な限り抑制しながら、輝度低下による濃度ムラを防止することができる。

［２］第２の実施の形態
次に、本発明の第２の実施の形態に係る画像形成装置について説明する。本実施の形態に係る画像形成装置は、上記第１の実施の形態に係る画像形成装置と概ね同様の構成を備える一方、１ページ内における輝度低下のみならず、紙間における輝度回復も考慮して発光デューティを制御する点において相違している。以下、主に相違点に着目して説明する。

なお、本明細書において、実施の形態や変形例の間で共通する部材がある場合には共通の符号が付与されている。
（１）ＯＬＥＤ２０１の輝度低下に対する紙間距離の影響
ＬＴＰＳトランジスターは、ゲート−ソース間電圧Ｖｇｓの印加を停止した期間が十分長ければドレイン電流が初期状態まで回復する。このため、複数ページを連続印刷する場合であっても、紙間が十分長ければページ毎にドレイン電流が初期状態まで回復するので、ＯＬＥＤ２０１の輝度低下が解消される。

しかしながら、紙間が短く、かつ前のページでの輝度低下が大きい場合には、図１１に示されるように、前のページでの輝度低下が解消されないまま今度のページの露光が開始されるおそれがある。
（２）ソースＩＣ３０２の機能構成
次に、本実施の形態に係るソースＩＣ３０２の機能構成について、上記第１の実施の形態に係るソースＩＣ３０２の機能構成との相違点、特に発光デューティ決定部４００に関連する構成に注目して説明する。

第１の実施の形態に係る発光デューティ決定部４００は、上述のように、制御部１０１から１ページ分の画像データを受け付けると、各ＯＬＥＤ２０１の発光時間を取得して、各ＯＬＥＤ２０１の輝度低下量を算出する。更に、発光デューティ決定部４００は、メモリに記憶されている輝度差規定値を読み出して、各ＯＬＥＤ２０１の輝度低下量と比較し、この比較結果に基づいて各ＯＬＥＤ２０１の発光デューティを決定する。

これに加えて、本実施の形態に係る発光デューティ決定部４００は、図１２に示されるように、前のページの発光デューティ決定後の輝度低下量１２０１と紙間等の非発光期間による輝度回復量１２０２とから今度のページの初期の輝度低下量を予測する。
まず、前のページの発光デューティ決定後の輝度低下量１２０１と、紙間等の非発光期間による輝度回復量１２０２とを参照する。前のページの発光デューティ決定後の輝度低下量１２０１は、ＯＬＥＤ２０１の寿命を考慮して決定されるため、輝度差規定値に近い量になっている。

また、紙間等の非発光期間は、紙間による非発光期間と、前のページにおける最後の黒画素の次の画素から前のページの末尾まで継続する非発光期間とを合わせた期間であり、この期間が長いほど輝度回復量１２０２が大きくなる。
発光デューティ決定部４００は、前のページの光量低下量１２０１から紙間等での輝度回復量１２０２を差し引いた輝度から、今度のページの初期輝度を求める。そして、今度のページの初期輝度と今度のページにおける発光時間とから、今度のページにおける輝度低下量が輝度差規定値を超えない発光デューティを決定する。

例えば、図１０のグラフにおいて、初期輝度に相当する位置に発光時間軸に平行な直線を引き、当該直線と発光デューティ毎のグラフとの交点を求める。次に、発光デューティ毎の交点を開始点として、今度のページの発光時間経過後の輝度低下量を発光デューティ毎に求める。求めた輝度低下量のうち、輝度差規定値よりも小さくなっている発光デューティのうち、ＯＬＥＤ２０１の寿命を考量して、最も大きな発光デューティを選択すればよい。

［３］第３の実施の形態
次に、本発明の第３の実施の形態に係る画像形成装置について説明する。本実施の形態に係る画像形成装置は、上記第１、第２の実施の形態に係る画像形成装置と概ね同様の構成を備える一方、発光デューティ決定部４００が発光時間制御回路５２３に発光デューティ制御信号を入力する回路構成が相違している。以下、主に相違点に着目して説明する。

図１３に示されるように、本実施の形態に係る発光時間制御回路５２３は、発光ブロック４１１毎に発光デューティ決定部４００から発光デューティ制御信号を受け付ける信号線を共用している。このようにすれば、発光デューティ決定部４００から発光時間制御回路５２３に至る信号線数を１００分の１に削減することができるので、ＴＦＴ基板３００の小型化を図ることができる。従って、光書込み装置１００を小型化し低コスト化することができる。

なお、この場合において、同一の発光ブロック４１１に属するＯＬＥＤ２０１の発光デューティが同じになる。このため、主走査期間ごとの発光時間がもっとも長い、従って輝度低下量が最も大きいＯＬＥＤ２０１の発光デューティを当該発光ブロック４１１に属するすべてのＯＬＥＤ２０１の発光デューティとするのが望ましい。このようにすれば、同一の発光ブロック４１１に属するＯＬＥＤ２０１すべてについて輝度低下量を輝度差規定値以下に抑えて濃度ムラを防止することができる。

［４］変形例
以上、本発明を実施の形態に基づいて説明してきたが、本発明が上述の実施の形態に限定されないのは勿論であり、以下のような変形例を実施することができる。
（１）上記実施の形態においては、発光デューティ決定部４００が出力する発光デューティ制御信号にて発光時間制御回路５２３をオンオフ制御する場合を例にとって説明したが、本発明がこれに限定されないのは言うまでもなく、これに代えて次のようにしてもよい。

すなわち、図１４に示されるように、シフトレジスター５１１と制御回路選択用ＴＦＴ１４００とを用いて、発光デューティ決定部４００が出力する発光デューティ制御信号を受け付ける発光時間制御回路５２３を切り替えてもよい。この場合において、発光時間制御回路５２３は、例えば、受け付けた発光デューティ信号に係る発光デューティを記憶しておき、発光デューティ制御信号で指定された時間だけオンした後、自動的にオフして次の発光デューティ制御信号の入力を待つ。

このようにすれば、発光ブロック４１１毎に発光デューティ制御信号を入力するための信号線をまとめることができるので、信号線数を低減してＴＦＴ基板３００の回路規模を削減することができる。従って、光書込み装置１００を小型化し低コスト化することができる。
（２）上記第２の実施の形態においては、前のページにおける輝度低下量１２０１と紙間等における輝度回復量１２０２とのみを参照して今度のページの発光デューティを決定する場合を例にとって説明したが、本発明がこれに限定されないのは言うまでもなく、これに代えて次のようにしてもよい。

例えば、前のページでＯＬＥＤ２０１の寿命を考慮して発光デューティを高くすると輝度低下量が大きくなり、紙間等において輝度回復量が小さい場合には、今度のページにおける初期の輝度低下量が大きくなるおそれがある。初期の輝度低下量が大きいと、初期の輝度低下量から輝度差規定値までの差分が小さくなるので、今度のページにおいて許容される輝度低下量が小さくなり、発光デューティを最大限低くしても濃度ムラを解消できなくなるおそれが生じる。

従って、発光デューティは、次のページの初期の輝度低下量が０になるように決定するのが望ましい。例えば、ページ内において発光時間が早く終了する場合には紙間に至るまでの非発光時間が長くなるので、紙間における非発光時間と併せた輝度回復量に相当するだけ光量を低下させてもよい。一方、ページ末尾まで発光が続く場合には、紙間の非発光時間だけで回復できるように発光デューティを低くして輝度低下量を抑えるのが望ましい。

（３）上記実施の形態においては、ＹＭＣＫ全色について発光デューティを制御する場合を例にとって説明したが、本発明がこれに限定されないのは言うまでもなく、これに代えて次のようにしてよい。例えば、イエローのトナー像は濃度ムラが分かり難いので、イエローについては発光デューティの制御を行わず、イエロー以外の色、すなわち、マゼンタ、シアン及びブラックについてののみ発光デューティを制御してもよい。

上述のように、露光エネルギー同一で発光デューティを低くするためにはＯＬＥＤ２０１の発光量を多くしなければならず、ＯＬＥＤ２０１の寿命を短縮させるおそれがある。これに対して、イエローについて発光デューティの制御をおこなわなければ、イエローの光書込み装置１００については発光量の増加に起因する寿命の短縮を回避することができる。

（４）上記実施の形態においては、輝度差規定値を用いる場合を例にとって説明したが、輝度差規定値に代えて、輝度低下が発生していない初期光量から輝度差規定値を減算した輝度で規定される最小輝度を用いても本発明の効果は同じである。
（５）上記実施の形態においては、画像形成装置１がタンデム型のカラープリンターである場合を例にとって説明したが、本発明がこれに限定されないのは言うまでもなく、タンデム型以外のカラープリンターであってもよいし、モノクロプリンターであってもよい。また、スキャナーを備えた複写装置であってもよいし、更に通信機能を備えたファクシミリ装置であってもよい。また、これらの機能を兼ね備えた複合機（MFP: Multi-Function Peripheral）に本発明を適用しても同様の効果を得ることができる。

本発明に係る光書込み装置及び画像形成装置は、ＬＴＰＳトランジスターを用いてＯＬＥＤに駆動電流を供給するＯＬＥＤ−ＰＨの連続発光時における濃度ムラを低減する装置として有用である。

１………画像形成装置
１１０…画像形成ステーション
１００…光書込み装置
１０１…制御部
２００…ＯＬＥＤパネル
２０１…ＯＬＥＤ
５２２…駆動用ＴＦＴ
３０２…ソースＩＣ
４００…発光デューティ決定部
５２３…発光時間制御回路

Claims (9)

1. 電圧を連続して印加すると出力電流が減少する特性を呈する低温ポリシリコントランジスターと、
   前記トランジスターの出力電流に応じた輝度で発光して、副走査方向に並ぶ画素位置を露光する発光素子と、
   前記発光素子の主走査期間当たりの発光時間と前記発光素子の輝度との積で求められる露光エネルギーが、前記出力電流の減少に起因して低下するとき、その低下量が所定のエネルギー低下量以内になるように、前記主走査期間当たりの発光時間と前記トランジスターの印加電圧とを制御する発光制御手段と、を備える
   こと特徴とする光書込み装置。
2. 前記発光制御手段は、ページ毎に前記発光素子の連続発光状態に応じて前記発光素子の主走査期間当たりの発光時間を決定する
   ことを特徴とする請求項１に記載の光書込み装置。
3. 前記発光制御手段は、光書込みに先立って、当該光書込みに係る画像データから前記連続発光状態を予測する
   ことを特徴とする請求項２に記載の光書込み装置。
4. 前記トランジスターは、主走査期間に対する発光時間の比である発光デューティが大きいほど、前記出力電流が早く減少して、前記発光素子の輝度を低下させ、
   前記発光制御手段は、
   前記発光デューティがページ単位で一定であり、
   前記出力電流の減少に起因する前記発光素子の輝度低下量が規定量以内になる範囲内で前記発光デューティが最も大きくなるように、主走査期間当たりの発光時間と前記印加電圧とを制御する
   ことを特徴とする請求項１から３の何れかに記載の光書込み装置。
5. 前記発光素子の発光状態と主走査期間当たりの発光時間との組み合わせに対応付けて、前記発光素子の輝度低下量を記憶する低下量テーブルと、
   前記発光素子の主走査期間当たりの発光時間ごとに前記規定量を記憶する規定量テーブルと、を備え、
   前記発光制御手段は、前記低下量テーブルと前記規定量テーブルとを参照して、前記最も大きい発光デューティを選択する
   ことを特徴とする請求項４に記載の光書込み装置。
6. 前記発光制御手段は、画像データに応じて発光状態が異なる１以上の発光素子について、これら発光素子の輝度低下量の最大値が前記規定量以内になる範囲内で、これら発光素子間で共通の発光デューティが最も大きくなるように、主走査期間当たりの発光時間と前記印加電圧とを制御する
   ことを特徴とする請求項４又は５に記載の光書込み装置。
7. 前記発光素子ごとに、前記トランジスターから前記発光素子への前記出力電流の通電経路を導通、遮断するスイッチ手段を備え、
   前記発光制御手段は、前記１以上の発光素子ごとのスイッチ手段に共通の信号線を経由して、主走査期間ごとに前記主走査期間当たりの発光時間だけ、前記スイッチ手段を導通させる
   ことを特徴とする請求項６に記載の光書込み装置。
8. 前記発光制御手段は、更に、複数ページの光書込みを行う場合には、ページ間における前記発光素子の消灯状態を含む連続消灯状態も考慮して前記発光素子の主走査期間当たりの発光時間を決定する
   ことを特徴とする請求項２から６の何れかに記載の光書込み装置。
9. 請求項１から８の何れかに記載の光書込み装置を備える
   ことを特徴とする画像形成装置。

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