JP4089411B2 - 電子写真装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、発光素子が光源として用いられた露光ヘッドを搭載した電子写真装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、レーザ光源から照射されたレーザ光線を、回転多面鏡（ポリゴンミラー）を用いて走査し、感光体に潜像を形成する構成や、複数の発光素子を直線状に配置した露光ヘッドを用いて感光体に潜像を形成する構成を有する電子写真装置が知られている。
【０００３】
このうち露光ヘッドを搭載した電子写真装置は、光学系をシンプルに構成できるため小型化に有利であり、また回転多面鏡の回転速度の制約を受けないため、発光素子の光量さえ十分取れれば高速化の点でも有利である。
【０００４】
さて従来の露光ヘッドとして、多数の微小なＬＥＤ素子を直線状に配列したＬＥＤヘッドが実用化されている。ＬＥＤ素子は一般に高輝度を得ることができるが、基本的に半導体プロセスを用いて製造するため、長尺化を図ろうとすると歩留まりが急激に劣化する。このため発光素子の集積度は、例えば１２００ｄｐｉ（ｄｏｔ／ｉｎｃｈ）の場合で１チップあたり高々５１２画素程度である。このように１チップが短いため長尺の露光ヘッドを実現する際は、多数のチップを一列に精度よく配置する必要がある。またＬＥＤヘッドは、半導体プロセスによって各ＬＥＤ素子毎のＰＮ接合を形成するため、輝度ばらつきが大きいことが知られている（１チップ内で最大±２５％程度）この輝度ばらつきの影響は、濃度ムラとして画像に顕著に表れるため、一般には各ＬＥＤ素子または複数のＬＥＤ素子を所定のシーケンスで発光させて予め取得した、光量補正データに基づき、ＬＥＤを駆動する電流値を制御したり、発光時間を制御する方法が知られている。
【０００５】
一方、他の露光ヘッドの例として、複数の発光素子を直線状に配列した有機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）素子を利用した露光ヘッドが知られている。
【０００６】
有機ＥＬ素子は発熱量が小さいために、冷却用の放熱フィン等を廃止することができ、露光ヘッドそのものを、たとえば厚み３ｍｍ以下程度に小型化することができる。
【０００７】
なお、有機ＥＬ素子の素子構造については、特開平１０−１６６４号や特開２００１−６３１３６号などで開示されているものがある。
【０００８】
また、特開平１０−４８９２５号公報には、ＬＥＤアレイ等から構成される光学手段の光量変化を、光学手段の温度に基づき判定し、判定結果に基づいて、感光体の帯電電位を一定に保持した上で、現像バイアス電圧を制御する電子写真装置が開示されている。これは、より具体的には、光学手段の発光光量が低下した場合は、感光体の帯電電位を一定に保持した上で、現像バイアス電位を感光体帯電電位に近づける方向に変化させる技術である。
【０００９】
【特許文献１】
特開平１０−１６６４号公報
【特許文献２】
特開２００１−６３１３６号公報
【特許文献３】
特開平１０−４８９２５号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
ここで、電子写真の画像形成条件を一定に保つためには、感光体を一定の光量で露光することが必要だが、ＬＥＤ素子と比較して有機ＥＬ素子は光量劣化が大きく（両者同一での駆動条件下での光量半減期は、ＬＥＤ素子が１０，０００時間に対して有機ＥＬ素子は５００時間程度）、徐々に必要光量が得られなくなる。
【００１１】
駆動電流を増加すれば有機ＥＬ素子の発光光量を一定に維持することができるが、駆動電流が増加すると有機ＥＬ素子の劣化が加速度的に進行するため、駆動電流の増加には限界がある。
【００１２】
ところで、現像剤にトナーとキャリアを含む２成分現像技術では、キャリアが感光体に付着（所謂キャリア飛び）しないようにするため、感光体の帯電電位と現像バイアス電位のギャップは比較的小さく設定される（絶対値で１００Ｖ程度）。このように帯電電位と現像バイアス電位の設定幅が小さいなかで、現像バイアス電位を感光体の帯電電位に近づける特開平１０−４８９２５号公報に記載の技術を用いると、感光体表面の露光されていない領域にトナーが付着する、いわゆる地汚れが発生する場合がある。
【００１３】
そこで、本発明は、発光素子の劣化を加速させることなく画像形成条件を一定に保つことのできる電子写真装置を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
この課題を解決するために、本発明の電子写真装置は、複数の発光素子が主走査方向に配列された光源を備えた露光ヘッドと、前記露光ヘッドの露光光により静電潜像が形成される感光体と、前記静電潜像にトナーを供給して前記感光体上にトナー像を形成する現像手段と、前記露光ヘッドの各発光素子の点灯回数をカウント、累積し、点灯回数の最大値を抽出する画素計数／最大抽出部と、前記画素計数／最大抽出部で抽出した点灯回数の最大値より小さなカウント値の発光素子を選択して点灯させることにより各発光素子の点灯回数を均一にするヘッド制御部と、非印字状態において、前記ヘッド制御部による発光素子の選択駆動後に、前記露光ヘッドの一部の発光素子の発光光量を検出する検出手段と、前記検出手段の検出結果に基づき、前記発光素子の発光光量の減少に伴って初期光量と低下した光量の比に基づいて前記感光体の周速度を低速に制御する制御手段とを有する構成としたものである。
【００１５】
これにより、感光体の周速度を低速にすると１ラインの形成時間が実質的に長くなるために露光時間が増加して光量ダウン分を時間で補うことができるので、発光素子の劣化を加速させることなく画像形成条件を一定に保つことが可能になる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１に記載の発明は、複数の発光素子が主走査方向に配列された光源を備えた露光ヘッドと、前記露光ヘッドの露光光により静電潜像が形成される感光体と、前記静電潜像にトナーを供給して前記感光体上にトナー像を形成する現像手段と、前記露光ヘッドの各発光素子の点灯回数をカウント、累積し、点灯回数の最大値を抽出する画素計数／最大抽出部と、前記画素計数／最大抽出部で抽出した点灯回数の最大値より小さなカウント値の発光素子を選択して点灯させることにより各発光素子の点灯回数を均一にするヘッド制御部と、非印字状態において、前記ヘッド制御部による発光素子の選択駆動後に、前記露光ヘッドの一部の発光素子の発光光量を検出する検出手段と、前記検出手段の検出結果に基づき、前記発光素子の発光光量の減少に伴って初期光量と低下した光量の比に基づいて前記感光体の周速度を低速に制御する制御手段とを有することを特徴とする電子写真装置である。
【００２８】
以下、本発明の実施の形態について、図１から図８を用いて説明する。なお、これらの図面において同一の部材には同一の符号を付しており、また、重複した説明は省略されている。
【００２９】
図１は本発明の一実施の形態である電子写真装置の構成を示す概略図、図２は図１の電子写真装置における現像ステーションを示す説明図、図３は図１の電子写真装置における露光ヘッドの内部構造を示す説明図、図４は図１の電子写真装置におけるコントローラの構成を示すブロック図、図５は図１の電子写真装置におけるエンジン制御部の構成を示すブロック図、図６は露光ヘッドおよびヘッド制御部の詳細な構成を示す回路図、図７は各ドライバチップに対応して設けられたドライバ電流設定部の詳細な構成を示すブロック図、図８は有機ＥＬ素子における投入時間に対する相対輝度の変化を示すグラフである。
【００３０】
図１において、電子写真装置４０は、装置内にイエロー現像ステーション４１Ｙ、マゼンタ現像ステーション４１Ｍ、シアン現像ステーション４１Ｃ、ブラック現像ステーション４１Ｋの４色分の現像ステーションを縦方向に階段状に配列し、その上方には記録紙４２が収容される給紙トレイ４３を配設すると共に、各現像ステーション（４１Ｙ〜４１Ｋ）に対応した箇所には給紙トレイ４３から供給された記録紙４２の搬送路となる記録紙搬送路４４を上方から下方の縦方向に配置したものである。
【００３１】
現像ステーション（４１Ｙ〜４１Ｋ）は、記録紙搬送路４４の上流側から順に、イエロ、マゼンタ、シアン、ブラックのトナー像を形成するものであり、感光体（４７Ｙ〜４７Ｋ）、現像スリーブ（図示せず）、帯電器（図示せず）等、一連の電子写真方式における現像プロセスを実現する部材の集合体である。
【００３２】
さて、ここで現像ステーション４１について図２を用いて詳細に説明する。現像ステーション４１Ｙ〜４１Ｋは充填された現像剤の色が異なっているが、構成は現像色に関わらず同一であるので、簡単のため特に色は明示せずに説明する。
【００３３】
図２において、現像ステーション４１の内部にはキャリアとトナーの混合物である現像剤４５が充填されている。４６ａ、４６ｂは現像剤４５を攪拌する攪拌パドルであり、攪拌パドル４６ａと４６ｂの回転によって現像剤４５中のトナーは摩擦によって所定の電位に帯電されると共に、現像ステーション４１内部を巡回することでトナーとキャリアが十分に攪拌混合される。４７は感光体であり図示しない駆動源によって方向Ｄ３に回転する。４８は帯電器であり感光体４７の表面を所定の電位に帯電する。４９は現像スリーブ（現像手段）、５０は薄層化ブレードである。現像スリーブ４９は内部に複数の磁極が形成されたマグロール５１を有している。薄層化ブレード５０によって、現像スリーブ４９の表面に供給される現像剤４５の層厚が規制されると共に、現像スリーブ４９は図示しない駆動源によって方向Ｄ４に回転し、この回転およびマグロール５１の磁極の作用によって現像剤４５は現像スリーブ４９の表面に供給され、感光体４７に転写されなかった現像剤は現像ステーション４１の内部に回収される。
【００３４】
５２は露光ヘッド（露光手段）である。本実施の形態における露光ヘッドは、有機ＥＬ素子（発光素子）を相互に千鳥状に配置して２つの素子列を構成したもので、これらの素子列の何れかあるいは両方を使用することにより、感光体上に最大Ａ４サイズの静電潜像を形成する。この静電潜像部分に現像スリーブ４９の表面に供給された現像剤４５のうちトナーのみが付着し、静電潜像が顕画化される。
【００３５】
５３は露光ヘッド５２を支持する支持部材である。５４はフォトセンサ等で構成された受光センサ（検出手段）であり、露光ヘッド５２から照射され、感光体４７の表面で反射された光が直接入射する角度に配設されている。受光センサ５４の光が入射する面には、図示しない散乱板が配設されており、例えば感光体４７の偏芯等によって、光の入射位置が多少変化しても、受光光量が大きく変化しないようになっている。また受光センサ５４は受光光量に対して出力電流がリニアに変化する特性を有するもので、受光センサ５４の出力を参照することで、露光ヘッド５２の所定範囲に配置された発光素子（有機ＥＬ素子）の全体的な発光光量を検出することができる。
【００３６】
感光体４７に対し記録紙搬送路４４と対向する位置には転写ローラ５５が設けられており、図示しない駆動源により方向Ｄ５に回転する。転写ローラ５５には所定の転写バイアスが印加されており、感光体４７上に形成されたトナー像を、記録紙搬送路４４を搬送されてきた記録紙に転写する。
【００３７】
以降、図１に戻って説明を続ける。
【００３８】
５６はトナーボトルであり、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのトナーが格納されている。トナーボトル５６から各現像ステーション（４１Ｙ〜４１Ｋ）には、図示しないトナー搬送用のパイプが配設され、現像ステーション（４１Ｙ〜４１Ｋ）にトナーを供給する。
【００３９】
５７は給紙ローラであり、図示しない電磁クラッチを制御することで方向Ｄ１に回転し、給紙トレイ４３に装填された記録紙４２を記録紙搬送路４４に送り出す。
【００４０】
給紙ローラ５７と最上流のイエロー現像ステーション４１Ｙの転写部位との間に位置する記録紙搬送路４４には、入口側のニップ搬送手段としてレジストローラ５８、ピンチローラ５９対が設けられている。レジストローラ５８、ピンチローラ５９対は、給紙ローラ５７により搬送された記録紙４２を一時的に停止させ、所定のタイミングでイエロー現像ステーション４１Ｙの方向に搬送する。この一時停止によって記録紙４２の先端がレジストローラ５８、ピンチローラ５９対の軸方向と平行に規制され、記録紙４２の斜行を防止する。
【００４１】
６０は記録紙通過センサである。記録紙通過センサ６０は反射型センサ（フォトリフレクタ）によって構成され、反射光の有無で記録紙の先端および後端を検出する。
【００４２】
さて、レジストローラ５８の回転を開始すると（図示しない電磁クラッチによって動力伝達を制御し、回転ＯＮ／ＯＦＦを行う）記録紙４２は記録紙搬送路４４に沿ってイエロー現像ステーション４１Ｙの方向に搬送されるが、レジストローラ５８の回転開始タイミングを起点として、各現像ステーション（４１Ｙ〜４１Ｋ）に搭載した露光ヘッド（図２の符号５２を参照）による静電潜像の書き込みタイミングが独立して制御される。
【００４３】
最下流のブラック現像ステーション４１Ｋの更に下流側に位置する記録紙搬送路４４には出口側のニップ搬送手段として定着器６２が設けられている。定着器６２は加熱ローラ６３と加圧ローラ６４から構成されている。加熱ローラ６３は表面から近い順に、発熱ベルト、ゴムローラ、芯材（共に図示せず）から構成されている多層構造のローラである。このうち発熱ベルトは更に３層構造を有するベルトであり、表面に近い方から離型層、シリコンゴム層、基材層（共に図示せず）から構成される。離型層は厚み約２０〜３０μｍのフッ素樹脂からなり、加熱ローラ６３に離型性を付与する。シリコンゴム層は約１７０μｍのシリコンゴムで構成され、加圧ローラに適度な弾性を与える。基材層は鉄・ニッケル・クロム等の合金である磁性材料によって構成されている。
【００４４】
６５は励磁コイルが内包された背面コアである。背面コア６５の内部には表面が絶縁された銅製の線材（図示せず）を所定本数束ねた励磁コイルを、加熱ローラ６３の回転軸方向に延伸し、かつ加熱ローラ６３の両端部において、加熱ローラ６３の周方向に沿って周回して形成されている。励磁コイルに半共振型インバータである励磁回路（図示せず）から約３０ｋＨｚの交流電流を印加すると、背面コア６５と加熱ローラ６３の基材層によって構成される磁路に磁束が生じる。この磁束によって加熱ローラ６３の発熱ベルトの基材層に渦電流が形成され、基材層が発熱する。基材層で生じた熱はシリコンゴム層を経て離型層まで伝達され、加熱ローラ６３の表面が発熱する。
【００４５】
６６は加熱ローラ６３の温度検出手段として設けられているサーミスタ（Ｔｈｅｒｍａｌｌｙ Ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ Ｒｅｓｉｓｔｏｒ）である。サーミスタは金属酸化物を主原料とし、高温で焼結して得られるセラミック半導体であり、温度に応じて負荷抵抗が変化することを応用して、接触した対象物の温度を計測することができる。サーミスタ６６の出力は図示しない制御装置に入力され、制御装置はサーミスタ６６の出力に基づいて背面コア６５内部の励磁コイルに出力する電力を制御し、加熱ローラ６３の表面温度が約１７０゜Ｃとなるよう制御する。
【００４６】
この温度制御がなされた加熱ローラ６３と加圧ローラ６４によって形成されるニップ部に、トナー像が形成された記録紙４２を通紙すると、記録紙４２上のトナー像は、加熱ローラ６３と加圧ローラ６４によって加熱／加圧され、定着画像を得ることができる。
【００４７】
６７は記録紙後端検出センサであり、記録紙４２の排出状況を監視するものである。７１はトナー像検出センサである。トナー像検出センサ７１は発光スペクトルの異なる複数の発光素子（共に可視光）と単一の受光素子を用いた反射型センサユニットであり、記録紙４２の地肌と画像形成部分とで、画像色に応じて吸収スペクトルが異なることを利用して画像濃度を検出するものである。またトナー像検出センサ７１は画像濃度のみならず、画像形成位置も検出できるため、本実施の形態における電子写真装置では、トナー像検出センサ７１を装置の幅方向に２ヶ所設け、記録紙４２上に形成した画像位置ずれ量検出パターンの検出位置に基づき、画像形成タイミングを制御している。
【００４８】
７２は記録紙搬送ドラムである。記録紙搬送ドラム７２は表面を２００μｍ程度の厚さのゴムで被覆した金属製ローラであり、定着後の記録紙４２は記録紙搬送ドラムに沿って方向Ｄ２に搬送される。このとき記録紙４２は記録紙搬送ドラム７２によって冷却されると共に、画像形成面と逆方向に曲げられて搬送される。これによって高濃度な画像を記録紙全面に形成した場合などで発生するカールを大幅に軽減することができる。その後、記録紙４２は蹴り出しローラ７４によって方向Ｄ６に搬送され、排紙トレイ７８に排出される。
【００４９】
７３はフェイスダウン排紙部である。フェイスダウン排紙部７３は支持部材７５を中心に回動可能に構成され、フェイスダウン排紙部７３を開状態にすると、記録紙４２は方向Ｄ７に排紙される。このフェイスダウン排紙部７３は閉状態では記録紙搬送ドラム７２と共に記録紙４２の搬送をガイドするように、背面に搬送経路に沿ったリブ７６が形成されている。
【００５０】
７７は駆動源であり本実施の形態ではステッピングモータを採用している。駆動源７７によって、給紙ローラ５７、レジストローラ５８、ピンチローラ５９、感光体（４７Ｙ〜４７Ｋ）と転写ローラ（５５Ｙ〜５５Ｋ）を含む各現像ステーション（４１Ｙ〜４１Ｋ）の周辺部、定着器６２、記録紙搬送ドラム７２、蹴り出しローラ７４の駆動を行っている。
【００５１】
８０はコントローラであり、外部のネットワークを介して図示しないコンピュータ等からの画像データを受信し、プリント可能な画像データを生成する。
【００５２】
８１はエンジン制御部である。エンジン制御部８１は電子写真装置４０のハードウェアやメカニズムを制御し、コントローラ８０から転送された画像データに基いて記録紙４２にカラー画像を形成すると共に、電子写真装置の制御全般を行っている。
【００５３】
８２は電源部である。電源部８２は、駆動源７７、コントローラ８０、エンジン制御部８１へ所定電圧の電力供給を行うと共に、定着器６２の加熱ローラ６３への電力供給を行っている。また感光体４７表面の帯電、現像スリーブ（図２、符号４９）に印加する現像バイアス、転写ローラ５５に印加する転写バイアス等のいわゆる高圧電源は、この電源部に含まれている。
【００５４】
また電源部８２には電源監視部８３が含まれ、少なくともエンジン制御部８１に供給される電源電圧をモニタできるようになっている。このモニタ信号はエンジン制御基板８１おいて検出され、電源スイッチのオフや、停電等の際の電源電圧の低下を検出している。
【００５５】
次に、露光ヘッドの構成について、図３を用いて説明する。
【００５６】
図３に示すように、露光ヘッド５２は、露光ヘッドを支持するヘッド支持部材５３を有している。そして、露光ヘッド５２は、基材８４に実装されてヘッド支持部材５３上に設けられた封止材８５で気密封止された光源としての発光素子である有機エレクトロルミネッセンス素子（有機ＥＬ素子）８６と、基材８４上に設けられて画像データに対応した電圧を有機ＥＬ素子８６に給電してこれを発光させるドライバ８７とからなる。さらに、基材８４上には、有機ＥＬ素子８からの照射光を反射して光路を９０°変換するプリズム８８、プリズム８８からの光を集光かつ伝送するファイバアレイ８９、ファイバアレイ８９からの光を副走査方向に絞り込むシリンドリカルレンズ９０が搭載されている。
【００５７】
そして、有機ＥＬ素子８６は、前述のように、相互に千鳥状となった２つの素子列をなしている。これらの素子列は各列毎に発光可能となっており、双方の素子列を同時に駆動する解像度の高いモードつまり高解像度モードと、片方の素子列のみを駆動する解像度の低いモードつまり低解像度モードとが実現されるようになっている。なお、有機ＥＬ素子８６で１つの素子列をなす構成となっていてもよい。
【００５８】
次に、本実施の形態の電子写真装置におけるコントローラの構成と動作について、図４を用いて説明する。
【００５９】
図４において、１００はコンピュータである。コンピュータ１００はネットワーク１０１経由でコントローラ８０に画像データやプリントジョブ情報を転送する。１０２はネットワークインタフェースである。コントローラ８０はネットワークインタフェース１０２を介して、コンピュータ１００から転送されてきた画像データやプリントジョブ情報を受信したり、逆に電子写真装置のエラー状況などのいわゆるステータス情報をコンピュータ１００に送信する。
【００６０】
１０３はＣＰＵ（制御手段）であり、ＲＯＭ１０４に格納されたプログラムに基きコントローラ８０の動作を制御している。
【００６１】
１０５はＲＡＭであり、ＣＰＵ１０３のワークエリアとして使用されると共に、ネットワークインタフェース１０２で受信された画像データやプリントジョブ情報、およびページ単位に展開されたプリント可能な画像データ等が、一時的に記憶される。
【００６２】
１０６は画像処理部である。画像処理部１０６ではコンピュータ１００から転送された画像データとプリントジョブ情報（共に一時的にＲＡＭ１０５に格納されている）に基き、ページ単位に画像処理（プリンタ言語からラスタデータへの変換処理、色補正、エッジ補正、スクリーン生成等）を行って印字に供する画像データを生成し、これを再度ＲＡＭ１０５に格納する。
【００６３】
１０７はプリンタインタフェースであり、ＲＡＭ１０５に格納されたページ単位の画像データは、プリンタインタフェース１０７を介してエンジン制御部８１に転送される。
【００６４】
次に、エンジン制御部の構成と動作について、図５に図１を併用して説明する。
【００６５】
図５において１１０はコントローラインタフェースである。コントローラインタフェース１１０は、コントローラ８０から転送されるページ単位の画像データ、およびプリントモード情報を受信する。
【００６６】
１１１はＣＰＵ（制御手段）であり、ＲＯＭ１１２に格納されたプログラムに基きプリンタエンジンの動作を制御している。１１３はＲＡＭであり、ＣＰＵ１１１が動作する際のワークエリアとして使用される。１１４はＥＥＰＲＯＭ等の所謂書き換え可能な不揮発性メモリである。不揮発性メモリ１１４には、例えば電子写真装置の感光体４７の回転時間、定着器６２の動作時間等の寿命情報や、後に詳細に説明する発光素子の点灯累積値を格納する。１１５はシリアルインタフェースである。記録紙通紙センサ６０や記録紙後端検出センサ６７などのセンサ群からの情報、電源監視部８３（電源電圧の低下を検出し、ＣＰＵ１１１動作が停止する前に、露光ヘッドの各発光素子の点灯回数の累積値を不揮発性メモリ１１４に格納する。）の出力は、図示しないシリアル変換手段によって、所定の周期のシリアル信号に変換され、シリアルインタフェース１１５で受信される。シリアルインタフェース１１５で受信されたシリアル信号は、パラレル信号に変換された後にＣＰＵ１１１に読取られる。一方、給紙ローラ５７、感光体（４７Ｙ〜４７Ｋ）、定着器の加熱ローラ６３、記録紙搬送ドラム７２等を駆動する駆動源７７の起動／停止や、給紙ローラ５７およびレジストローラ５８に対する駆動力伝達を制御する電磁クラッチ（図示せず）等のアクチュエータへの制御信号や、現像バイアス／転写バイアス／帯電電位などの高圧電源の電位設定のための制御信号などは、パラレル信号としてシリアルインタフェース１１５に送られる。シリアルインタフェース１１５では、このパラレル信号をシリアル信号に変換して、アクチュエータ群に出力する。本実施の形態では、高速に検出する必要のないセンサ入力やアクチュエータ制御信号の出力は、全てシリアルインタフェース１１５を介して行っている。
【００６７】
一方、高速なサンプリングが要求される、トナー像検出センサ７１（画像位置ずれ量検出パターンは１０μｍ程度の検出分解能が必要である）からの入力はＣＰＵ１１１の入力端子に直接接続されている。さらに、光量センサ５４のアナログレベル信号はＣＰＵ１１１が有するアナログ入力ポートに接続され、ＣＰＵ１１１は光量センサ５４の出力レベルを任意の時点で検出可能となっている。
【００６８】
１２０Ｙ，１２０Ｍ，１２０Ｃ，１２０Ｋは各印字色に対応した露光ヘッド（図２、符号５２参照）の駆動を制御するヘッド制御部である。ヘッド制御部（１２０Ｙ〜１２０Ｋ）には露光ヘッド５２の露光タイミング制御と、露光ヘッド（５２Ｙ〜５２Ｋ）に搭載された有機ＥＬ素子８６の駆動電圧制御を行う機能が含まれている。１２１Ｙ，１２１Ｍ，１２１Ｃ，１２１Ｋは数ライン分の容量を有するバッファメモリである。コントローラインタフェース１１０を介して転送された画像データは、各印字色毎に独立して設けられたバッファメモリ（１２１Ｙ〜１２１Ｋ）に一時的に格納される。バッファメモリ（１２１Ｙ〜１２１Ｋ）に格納された画像データは、図示しないＤＭＡ回路によって各印字色に対応した露光ヘッド（５２Ｙ〜５２Ｋ）に転送される。なおバッファメモリ（１２１Ｙ〜１２１Ｋ）はデュアルポートＲＡＭで構成されており、図示しないパスを介してＣＰＵ１１１による読取りと書き込みが可能となっている。
【００６９】
１２２Ｙ，１２２Ｍ，１２２Ｃ，１２２Ｋはドライバであり、ヘッド制御部（１２０Ｙ〜１２０Ｋ）から出力される制御信号と、バッファメモリ（１２１Ｙ〜１２１Ｋ）から転送された画像データに基づいて、有機ＥＬ素子である発光素子（１２３Ｙ〜１２３Ｋ）を駆動する。
【００７０】
次に、図６を用いて露光ヘッド５２の駆動について詳細に説明する。
【００７１】
図６において、１５０はライン方向に直線状に配置された３９個のドライバチップである。１５１はドライバチップ１５０単位に設けられた２５６ビットのシフトレジスタ、１５２はシフトレジスタ１５１に対応して配置された２５６ビットのラッチ、１５３はラッチ１５２の出力信号及びストローブ信号（ＳＴＢ）１〜１３を受けて動作するゲート、１５４はゲート１５３の出力信号に基づいてＯＮ／ＯＦＦの状態をとるドライバトランジスタ、１２３はドライバトランジスタ１５４によって駆動される電流に基づいて発光する有機ＥＬ素子である。
【００７２】
バッファメモリ１２１から出力された画像データ（ＤＡＴＡ）は、クロック信号（ＣＬＫ）に同期してシフトレジスタ１５１内部をビット単位に転送され、２５６ビット分の転送が完了すると隣接するシフトレジスタ１５１に出力される。すべてのシフトレジスタ１５１に画像データ（ＤＡＴＡ）が送られると、ロード信号（ＬＯＡＤ）がラッチ１５２に入力され、シフトレジスタ１５１内の画像データ（ＤＡＴＡ）は一括してラッチに保持される。
【００７３】
画像データがラッチされると、ストローブ信号（ＳＴＢ）１〜１３が順に出力され、既にラッチに保持されている画像データ（ＤＡＴＡ）とストローブ信号（ＳＴＢ）１〜１３は、ゲート１５３においてＡＮＤ演算され、ストローブ信号（ＳＴＢ）１〜１３が予め定められたロジック（例えばＨｉｇｈ状態）となると、ラッチされた画像データに従ってドライバトランジスタがＯＮ状態になって有機ＥＬ素子１２３に駆動電流が供給されて有機ＥＬ素子が点灯する。
【００７４】
１３１は画素計数／最大値抽出部である。画素計数／最大値抽出部１３１はヘッド駆動タイミング生成部１３０が出力するクロック信号（ＣＬＫ）および１ラインの先頭を示すライン同期信号（ＬＳＹＮＣ）に基づき、バッファメモリ１２１から１ライン分の画像データを取り込み、各発光素子単位の点灯状態を検出し、画像データがＯＮ（即ち点灯状態）であればデュアルポートメモリ１３２（以降単にメモリ１３２と称する）に格納されている累積値（累積値も当然発光素子の数だけ準備されている）を更新する。
【００７５】
さらに、画素計数／最大値抽出部１３１には、各発光素子のＯＮ状態を累積する毎に、全ての発光素子の累積回数のうち最大の値を更新する機能が搭載されいる。これによってＣＰＵ１１１は、例えば印刷ページ単位に各発光画素単位の累積点灯回数および、これら累積値のうちの最大値を抽出することが可能である。
【００７６】
次にヘッド駆動電圧設定部１３３について説明する。ヘッド駆動電圧設定部１３３において、１５６はＤＡコンバータ、１５７はヘッド電源であり、ＣＰＵ１１１からＤＡコンバータ１５６に値を設定することでドライバトランジスタ１５４全体に供給される電源電圧が決定される。１５８はドライバ電流設定部であり、各ドライバチップ１５０毎に独立して設けられている。ドライバ電流設定部１５８にはライン同期信号（ＬＳＹＮＣ）とクロック信号（ＣＬＫ）が入力されており、画像データの転送と同期して各ドライバチップ１５０単位に供給される電流値を設定できる構成となっている。
【００７７】
ここで、ＣＰＵ１１１による印字速度の制御について説明する。
【００７８】
ＣＰＵ１１１はアナログポートに接続された受光センサ５４の出力を監視し、露光ヘッド５２の光量が低下したことを検出すると、ＣＰＵ１１１は駆動源７７の回転速度設定を変更し、印字速度、つまり感光体４７の周速度を低速に制御する。これは、感光体４７の周速度を低速にすると、１ラインの形成時間が実質的に長くなるために露光時間が増加し、結果的に光量ダウン分を時間で補うことができ、駆動電流を増加させて有機ＥＬ素子８６の劣化を加速させることなく画像形成条件を一定に保つことができるからである。
【００７９】
この際、感光体４７が方向Ｄ３に回転する周速度Ｖｏ２は、有機ＥＬ素子８６の初期光量をＬ１、低下した光量をＬ２、初期光量時の周速度をＶｏ１とすると、
Ｖｏ２＝（Ｌ２／Ｌ１）×Ｖｏ１
となるように制御する。
【００８０】
このとき、ＣＰＵ１１１は、このように感光体４７の周速度を低速に制御したならば、図示しない駆動源の回転速度設定を変更し、現像スリーブ４９の周速度も低速に制御する。すなわち、現像スリーブ４９の周速度Ｖｓ２は、本実施の形態において、初期光量時の現像スリーブ４９の周速度をＶｓ１とすると、
Ｖｓ２＝（Ｌ２／Ｌ１）×Ｖｓ１
となるように、つまり感光体４７と現像スリーブ４９との周速度の比が一定となるように制御する。
【００８１】
なお、一般に現像スリーブ４９の周速度（回転速度）は、感光体４７の周速度（回転速度）より速く、１．１〜１．５程度の間で設定されている。これは、両者の周速度に差を設けることで、所定の現像濃度が確保されるからである。よって、感光体４７と現像スリーブ４９の周速度比は印字速度を遅くした場合でも常に一定に保たれるようになる。速度比を一定にする理由は、感光体４７の単位面積当たりに供給されるトナー量を一定にし、速度変化による濃度変動を抑制するためである。
【００８２】
本実施の形態では、感光体４７と現像スリーブ４９を異なる駆動源によって駆動する構成を有するが、感光体４７と現像スリーブ４９を同一の駆動源で駆動するような構成であってもよい。この場合は、初期的な駆動駆動速度において、感光体と現像スリーブの周速比が所定の値になっていれば、一つの駆動源の速度を低速に制御することで、感光体と現像スリーブの周速比はやはり一定となり、本実施の形態で示した条件を満足することができる。
【００８３】
なお、前述した場合には、露光ヘッド５２の光量が低下したならば、直ちに感光体４７の周速度が低速に制御されるようになっているが、光量が低下したならば先ず有機ＥＬ素子８６の発光光量が一定になるように、前述したヘッド駆動電圧設定部１３３の設定を変更し、駆動電流を増加させて画像形成条件を一定に保つようにし、その後、有機ＥＬ素子８６の駆動電流があらかじめ設定された上限値（たとえば、素子の劣化速度が緩やかな範囲の上限値）になったならば、感光体４７の周速度を低速に制御するようにしてもよい。
【００８４】
ここで、印字速度を低下させるということは、製品の初期スペックが損なわれた状態になっているということである。したがって、印字速度を低下させるのはあくまでも暫定的な措置である。よって、感光体４７が所定の周速度以下になったならば、操作パネル等に配置された表示装置（報知手段）に、光源である有機ＥＬ素子が寿命に到達したことを警告するメッセージを出力したり警告灯を点灯したりして、ユーザに露光ヘッドの交換を促すようにするのがよい。また、ＣＰＵ１１１は、感光体４７が所定の周速度以下になったならば印字動作を禁止するようにしてもよい。
【００８５】
なお、光源の近傍に配置された受光センサ５４は、前述のように、露光ヘッド５２の有機ＥＬ素子８６から照射されて感光体４７の表面で反射された光を検出するようになっている（図２参照）。このようにすれば、感光体４７からの反射光を利用することで、露光ヘッド５２の画素数は、印字に必要な最小限のドット数で足りるようになる。また、感光体４７側にセンサを配置する必要がないため、装置サイズを小さくすることができる。
【００８６】
次に、各ドライバチップ１５０に対応して設けられたドライバ電流設定部１５８における光量ばらつきを補正する手段、つまり有機ＥＬ素子８６の相互間の光量劣化を均一化する手段について、図７に図６を併用して説明する。
【００８７】
図７において１６０は補正データ設定部、１６１は補正データメモリである。補正データメモリ１６１に格納されるデータは、予め露光ヘッド毎に光量を計測して求めたものであり、ＲＯＭ１１２（図５参照）に格納されている。この補正用データは、電源投入時などに既に説明したシリアルインタフェース１１５を介してＣＰＵ１１１から転送される。
【００８８】
補正データ設定部１６０はヘッド駆動タイミング設定部１３０から出力されるクロック信号（ＣＬＫ）とライン同期信号（ＬＳＹＮＣ）に基づき、補正データメモリ１６１から４ビットの補正データを取りだし、ＤＡコンバータ１６２に出力する。ＤＡコンバータ１６２は４個のスイッチング素子１６３と各スイッチング素子１６３に直列に接続された抵抗体１６４とで構成され、補正データ設定部１６０の出力に応じて、４個のスイッチング素子がＯＮ／ＯＦＦする。各抵抗体１６４はその両端に等しい電圧が印加された場合、ｉ＿１、ｉ＿１×２、ｉ＿１×４、ｉ＿１×８の電流値が流れるように形成されており、スイッチング状況に応じてドライバトランジスタ１５４には、ｉ＿０からｉ＿０＋ｉ＿１×１５の電流が流れることになる。すなわち、ここでは、ドライバトランジスタ１５４に供給する電流値を１６段階で制御することができる。
【００８９】
さて、本実施の形態では、各ドライバチップ１５０には２５６個のドライバトランジスタ１５４が搭載されているが、画像形成に際しては、画像データ側にマスクを施すことで、２５６個のドライバトランジスタ１５４を実質的に４つのグループに分割し、特定のタイミングに応じて６４個を選択してＯＮ／ＯＦＦ制御する。例えば、第１グループでは０−６３番目以外の画像データを非印字とし、第２グループでは６４−１２７番目以外、第３グループでは１２８−１９１以外、第４群では１９２−２５５番目以外の画像データをマスクして非印字データとする。マスクによって画像データ側の特定部分を強制的に非印字データとすることで、実質的にドライバチップ１５０を時分割して駆動する。
【００９０】
この時分割のタイミングに応じて、補正データ設定部１６０はＤＡコンバータ１６２に出力する４ｂｉｔの補正データを変更し、結果的に６４画素単位で光量のばらつきを補正している。そして、これにより有機ＥＬ素子８６の相互間の光量劣化が均一化され、このような有機ＥＬ素子８６により露光されて現像されたトナー像における印字品質の均一化が図れることになる。
【００９１】
有機ＥＬ素子８６の光量は、発光層の厚みに強く依存しているが、発光層は真空蒸着によって形成されており極めて均一な厚みを持つ。このため有機ＥＬ素子８６を用いた露光ヘッドの光量分布は、スパイク状のピークを持たず比較的フラットな特性を有する（隣接する発光素子の光量はほぼ等しい、即ち隣接相関が非常に高い）。従って６４画素を同一電流で駆動するような構成を採用しても十分な光量のばらつき補正を行うことができる。
【００９２】
さて、前述したように、露光ヘッドの有機ＥＬ素子の点灯回数は、画素計数／最大値抽出部１３１によってカウント、累積され、同時に各有機ＥＬ素子のカウント値の最大値も保持されている。これらの値に従って最大値より小さなカウント値の有機ＥＬ素子を選択して駆動（もちろん非印字状態において駆動する）することで、全ての素子の劣化状態を均一にすることができる。
【００９３】
光量のばらつき補正を行った後に、このように劣化を均一化させることで、全ての素子の発光光量は均一かつ同様に劣化するため、光量センサ５４で露光ヘッドの一部の素子からの光を検出することで、露光ヘッド全体の光量劣化を検出することが可能となる。
【００９４】
ここで、以上においては、ＣＰＵ１１１は受光センサ５４により有機ＥＬ素子８６の発光光量を検出するようにしているが、有機ＥＬ素子８６の発光光量を予測する予測手段（図示せず）を設け、この予測手段による有機ＥＬ素子８６の発光光量の減少予測に伴って感光体４７の周速度を低速に制御するようにしてもよい。
【００９５】
すなわち、有機ＥＬ素子８６における投入時間に対する相対輝度の変化を示す図８のグラフにおいて、有機ＥＬ素子８６（ここでは緑色光）の輝度は、１００時間で初期比８０％に、５００時間で同５５％にダウンしている。
【００９６】
そこで、このような有機ＥＬ素子８６の点灯時間と輝度変化との関係をテーブル化して装置内の不揮発性メモリに格納しておけば、あるいは光量劣化率を不揮発性メモリに格納しておけば、任意の累積点灯時間に対する発光光量を一意に定めることが、すなわち、光源である有機ＥＬ素子８６の劣化の程度を予測することが可能になるからである。
【００９７】
そして、有機ＥＬ素子８６の発光光量を予測する予測手段を用いれば、光量計測用のフォトセンサ等の受光センサ５４が不要になり、コストダウンを図ることができる。なお、有機ＥＬ素子８６の発光光量の予測は、点灯時間ではなく、点灯回数をカウントしておき、回数で行うようにしてもよい。
【００９８】
以上の説明においては、本発明をカラー電子写真装置に適用した場合について説明したが、たとえばブラックなど単色の電子写真装置に適用することもできる。また、カラー電子写真装置に適用した場合、現像色はイエロー、マゼンタ、シアンおよびブラックの４色に限定されるものではない。
【００９９】
また、本実施の形態では有機ＥＬ素子を用いた露光ヘッドについて主に言及したが、点灯時間の累積と共に光量が劣化する素子（例えば蛍光管）を用いた露光ヘッドであれば、本発明を容易に適用できることは言うまでもない。
【０１００】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、感光体の周速度を低速にすると１ラインの形成時間が実質的に長くなるために露光時間が増加して光量ダウン分を時間で補うことができるので、発光素子の劣化を加速させることなく画像形成条件を一定に保つことが可能になるという有効な効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態である電子写真装置の構成を示す概略図
【図２】図１の電子写真装置における現像ステーションを示す説明図
【図３】図１の電子写真装置における露光ヘッドの内部構造を示す説明図
【図４】図１の電子写真装置におけるコントローラの構成を示すブロック図
【図５】図１の電子写真装置におけるエンジン制御部の構成を示すブロック図
【図６】露光ヘッドおよびヘッド制御部の詳細な構成を示す回路図
【図７】各ドライバチップに対応して設けられたドライバ電流設定部の詳細な構成を示すブロック図
【図８】有機ＥＬ素子における投入時間に対する相対輝度の変化を示すグラフ
【符号の説明】
４７Ｙ，４７Ｍ，４７Ｃ，４７Ｋ 感光体
４９ 現像スリーブ（現像手段）
５２ 露光ヘッド（露光手段）
５４ 受光センサ（検出手段）
８６ 発光素子（有機ＥＬ素子）
１１１ ＣＰＵ（制御手段）
１２３Ｙ，１２３Ｍ，１２３Ｃ，１２３Ｋ 発光素子（有機ＥＬ素子）

Claims (1)

1. 複数の発光素子が主走査方向に配列された光源を備えた露光ヘッドと、
   前記露光ヘッドの露光光により静電潜像が形成される感光体と、
   前記静電潜像にトナーを供給して前記感光体上にトナー像を形成する現像手段と、
   前記露光ヘッドの各発光素子の点灯回数をカウント、累積し、点灯回数の最大値を抽出する画素計数／最大抽出部と、
   前記画素計数／最大抽出部で抽出した点灯回数の最大値より小さなカウント値の発光素子を選択して点灯させることにより各発光素子の点灯回数を均一にするヘッド制御部と、
   非印字状態において、前記ヘッド制御部による発光素子の選択駆動後に、前記露光ヘッドの一部の発光素子の発光光量を検出する検出手段と、
   前記検出手段の検出結果に基づき、前記発光素子の発光光量の減少に伴って初期光量と低下した光量の比に基づいて前記感光体の周速度を低速に制御する制御手段とを有することを特徴とする電子写真装置。

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