JP4353207B2 - 電気光学装置、補正値決定方法および電子機器 - Google Patents

電気光学装置、補正値決定方法および電子機器 Download PDF

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Description

本発明は、発光素子などの電気光学素子の光量(パワー)を補正する技術に関する。
多数の電気光学素子が配列された電気光学装置においては、各電気光学素子の特性やこれを駆動する能動素子の特性の誤差(設計値との相違や各素子間のバラツキ)に起因した光量のムラが問題となる。特許文献1や特許文献2には、各発光素子に供給される電気エネルギを補正することで各々の光量のムラを解消する技術が開示されている。例えば、非補正時における各発光素子の光量が図20のように範囲Δ0内でバラつく場合には、光量が少ない発光素子(例えば光量P0_aの発光素子E1)に供給される電気エネルギを、光量が多い発光素子(例えば光量P0_bの発光素子)E2の電気エネルギと比較して増加させることで、電気光学装置の使用が開始される時点TAにおける総ての発光素子の光量が所定値Paveに調整される。
特開2002−144634号公報 特開2005−081696号公報
ところで、電気光学素子(特に有機発光ダイオード素子などの発光素子)は電気エネルギの供給に起因して経時的に劣化する。高い電気エネルギが供給される電気光学素子ほど劣化が促進されるから、図20のように光量を補正した場合、非補正時の光量が少ない発光素子E1(すなわち電気エネルギが増加の方向に補正される発光素子)は、非補正時の光量が多い発光素子E2よりも迅速に劣化する。したがって、特許文献1や特許文献2の構成においては各発光素子の特性の誤差が経時的に拡大していくという問題がある。例えば、図20のように総ての発光素子の光量が時点TAにて均一化されても、発光素子E1とE2との光量の相違は、時点TAから所定の時間が経過した時点TBではΔ1まで拡大し、さらには電気エネルギを補正しない場合の光量の範囲Δ0より大きくなる場合もある。以上の事情を考慮して、本発明は、各電気光学素子の光量のムラを長期間にわたって抑制するという課題の解決を目的としている。
以上の課題を解決するために、本発明は、階調値と補正値とに応じて光量が制御される複数の電気光学素子の各々について補正値を決定する方法であって、各々に同じ階調値を指定したときの各電気光学素子の光量を測定する光量測定過程(例えば図7のステップS10)と、光量測定過程にて第1光量(例えば図5の光量P0[v])が測定された電気光学素子に所定の階 調値を指定したときの補正後の光量(例えば図5の光量PC[v])が、第1光量を上回る第2光量(例えば図5の光量P0[u])が光量測定過程にて測定された電気光学素子に所定の階調値を指定したときの補正後の光量(例えば図5の光量PC[u])を上回るように、複数の電気光学素子の各々について補正値を決定する補正値決定過程(例えば図7のステップS20)とを含む。
以上の方法においては、第1光量が測定された電気光学素子の補正後の光量が、第1光量を上回る第2光量が測定された電気光学素子の補正後の光量を上回るように、各電気光学素子の補正値が決定される。したがって、各電気光学素子の光量が同値に補正される従来の構成と比較して、各電気光学素子の光量のムラが長期間にわたって抑制される。
本発明における電気光学素子は、電流の供給や電圧の印加といった電気的な作用(電気エネルギの付与)によって光量が変化する素子である。ただし、付与される電気エネルギに応じて特性の劣化の態様(例えば劣化の速度)が相違する素子(典型的には有機発光ダイオード素子などの発光素子)の光量の補正に本発明は特に好適である。
本発明の好適な態様における補正値決定過程では、複数の電気光学素子の各々に所定の階調値を指定したときの補正後の光量の分布する範囲(例えば図4や図5の範囲ΔC)が、光量測定過程にて複数の電気光学素子の各々に所定の階調値を指定したときに測定された光量の分布する範囲(例えば図4や図5の範囲Δ0)よりも狭くなるように、各電気光学素子について補正値を決定する。この態様によれば、補正後の光量の分布する範囲が抑制されるから、各電気光学素子の光量のムラを確実に低減することが可能となる。
さらに好適な態様に係る補正値決定方法は、光量測定過程にて測定された各電気光学素子の光量から基準光量を設定する過程(例えば図9のステップS21)を含み、補正値決定過程においては、光量測定過程にて測定された光量が基準光量を上回る電気光学素子の補正後の光量が当該基準光量を下回り、光量測定過程にて測定された光量が基準光量を下回る電気光学素子の補正後の光量が当該基準光量を上回るように、各電気光学素子について補正値を決定する。基準光量は、例えば光量測定過程にて測定された各電気光学素子の光量の平均値(Pave)である。以上の態様によれば、基準光量を上回る範囲と下回る範囲の双方に補正後の各電気光学素子の光量が分布するから、例えば総ての電気光学素子の光量が基準光量を下回る範囲のみ(または基準光量を上回る範囲のみ)に分布する構成と比較して、補正の前後にわたって複数の電気光学素子の全体的な光量が大幅に変化する可能性が低減される。例えば、補正後の電気光学素子の全体的な光量が補正前と比較して著しく低下するといった問題が解消される。
本発明の他の態様における補正値決定過程では、光量測定過程にて測定された光量が所定の範囲(例えば図17の光量P0Aから光量P0Bまでの範囲)内にある各電気光学素子に所定の階調値を指定したときの補正後の光量が同値(図17の例示では光量Pave)となるように、複数の電気光学素子の各々について補正値を決定する。以上の態様によれば、所定の範囲内にある各電気光学素子については補正後の光量が均一化されるから、総ての電気光学素子が別個の光量に補正される態様と比較して、各電気光学素子の光量のムラが抑制される。
本発明は、以上の方法で補正値を決定する装置(補正値決定装置)としても特定される。補正値決定装置は、各々に同じ階調値を指定したときの各電気光学素子の光量を測定する光量測定手段(例えば図6のセンサ57)と、光量測定手段が第1光量を測定した電気光学素子に所定の階調値を指定したときの補正後の光量が、第1光量を上回る第2光量を光量測定手段が測定した電気光学素子に所定の階調値を指定したときの補正後の光量を上回るように、複数の電気光学素子の各々について補正値を決定する補正値決定手段(例えば図6の制御部51)とを具備する。以上の構成によっても本発明の補正値決定方法と同様の作用および効果が奏される。
また、本発明は、以上の方法で決定された補正値に基づいて各電気光学素子の光量を補正する電気光学装置としても特定される。本発明の電気光学装置は、複数の電気光学素子と、複数の電気光学素子の各々を階調値と補正値とに応じた光量に制御する駆動手段と、各電気光学素子について補正値を記憶する記憶手段とを具備し、記憶手段に記憶された各補正値は、所定の階調値を指定したときに第1光量となる電気光学素子の補正後の光量が、所定の階調値を指定したときに第1光量を上回る第2光量となる電気光学素子の補正後の光量を上回るように選定されている。本発明の方法によれば各電気光学素子の光量のムラが長期間にわたって抑制されるから、電気光学装置を長寿命化することが可能となる。
なお、例えば駆動電流の供給によって電気光学素子が制御される構成においては、駆動電流の電流値およびパルス幅の何れかが補正値に応じて調整されてもよいし(例えば図1または図12)、駆動電流の電流値およびパルス幅の双方が補正値に応じて調整されてもよい(例えば図15)。
本発明に係る電気光学装置は各種の電子機器に利用される。本発明に係る電子機器の典型例は、以上の各態様に係る電気光学装置を感光体ドラムなどの像担持体の露光に利用した電子写真方式の画像形成装置である。この画像形成装置は、露光によって潜像が形成される像担持体と、像担持体を露光する本発明の電気光学装置と、像担持体の潜像に対する現像剤(例えばトナー)の付加によって顕像を形成する現像器とを含む。もっとも、本発明に係る電気光学装置の用途は像担持体の露光に限定されない。例えば、スキャナなどの画像読取装置においては、本発明に係る電気光学装置を原稿の照明に利用することが可能である。この画像読取装置は、以上の各態様に係る電気光学装置と、電気光学装置から出射して読取対象(原稿)で反射した光を電気信号に変換する受光装置(例えばCCD(Charge Coupled Device)素子などの受光素子)とを具備する。さらに、電気光学素子がマトリクス状に配列された電気光学装置は、パーソナルコンピュータや携帯電話機など各種の電子機器の表示装置としても利用される。
<A:第1実施形態>
図1は、本発明の第1実施形態に係る電気光学装置の構成を示すブロック図である。電気光学装置Dは、感光体ドラムを露光する露光装置(ラインヘッド)として電子写真方式の画像形成装置に採用される。図1に示すように、電気光学装置Dは、所望の画像に応じた光線を感光体ドラムに向けて放射するヘッドモジュール20と、ヘッドモジュール20の動作を制御するコントローラ30とを含む。ヘッドモジュール20とコントローラ30とは、例えばフレキシブル配線基板(図示略)を介して電気的に接続される。
ヘッドモジュール20は、発光部22とインタフェース回路24と駆動回路26と記憶部28とを含む。発光部22には、n個(nは自然数)の電気光学素子Eが主走査方向に沿って直線状に配列する。本実施形態の電気光学素子Eは、相互に対向する陽極と陰極との間に有機EL(Electroluminescence)材料の発光層が介在する有機発光ダイオード素子である。インタフェース回路24は、コントローラ30と駆動回路26との間で授受されるデータを中継する。
駆動回路26は、各電気光学素子Eを駆動する手段であり、各々が別個の電気光学素子Eに対応するn個の単位回路Uを含む。なお、駆動回路26は、ひとつまたは複数のICチップで構成されてもよいし、各電気光学素子Eとともに基板の表面に形成された多数の能動素子(例えば半導体層が低温ポリシリコンで形成された薄膜トランジスタ)で構成されてもよい。
第i段目(iは1≦i≦nを満たす整数)の単位回路Uは、駆動信号Xiを生成して第i段目の電気光学素子Eに出力する。図2に示すように、駆動信号Xiは、電気光学素子Eの制御の単位となる期間(以下「単位期間」という)Tuのうち階調値Gに応じたパルス幅WGにわたって電流値I[i]となり、その残余の期間にて電流値がゼロとなる電流信号である。電流値I[i]および階調値G(パルス幅WG)は、コントローラ30からインタフェース回路24を介して供給されるデジタルデータによって各単位回路Uに指定される。
図3は、各単位回路U(ここでは第i段目の単位回路U)の構成を示すブロック図である。同図に示すように、単位回路Uは、電流生成回路261とパルス制御回路263とを含む。電流生成回路261は、電流値I[i]を指定するデータをコントローラ30から取得して保持するとともに当該電流値I[i]の電流Cを生成するDAC(Digital to Analog Converter)である。パルス制御回路263は、単位期間Tuのうち階調値Gに応じたパルス幅WGにわたって電流Cを電気光学素子Eに出力し、それ以外の期間にて電流Cの出力を停止する。
図2に示すように、第i段目の電気光学素子Eは、電流値I[i]に比例した強度(光度)でパルス幅WGにわたって発光し、駆動信号Xiの電流値がゼロに低下すると消灯する。したがって、電気光学素子Eは、電流値I[i]と階調値Gとに応じた光量(パワー)PC[i]に制御される。本明細書における電気光学素子Eの光量とは、発光の期間内における強度(光度)の積分値である。
図1の記憶部28は、発光部22を構成するn個の電気光学素子Eについて補正値A[1]〜A[n]を記憶する手段である。EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory)などの不揮発性のメモリが記憶部28として好適に採用される。補正値A[i]は、第i段目の電気光学素子Eの光量を補正する程度を指定する数値であり、電気光学装置Dを製造する工程にて記憶部28に書き込まれる。補正値A[1]〜A[n]の技術的な意義や各々を決定する方法については後述する。
図1に示すように、コントローラ30は、制御部31と記憶部33と電流値設定部35とを含む。制御部31は、電気光学装置Dの電源が投入された直後に、補正値A[1]〜A[n]をヘッドモジュール20の記憶部28から読み出して記憶部33(例えばRAM(Random Access Memory))に格納する。電流値設定部35は、各単位回路Uの電流値I[i]を補正値A[i]に基づいて設定する手段である。本実施形態の電流値設定部35は、図2に示すように、総ての単位回路Uについて共通の初期値I0を補正値A[1]〜A[n]に基づいて補正することで電流値I[1]〜I[n]を算定する。さらに詳述すると、電流値設定部35は、初期値I0と補正値A[i]との乗算値を電流値I[i]として算定する(I[i]=A[i]×I0)。電流値設定部35が算定した電流値I[i]はインタフェース回路24を介して第i段目の単位回路U(電流生成回路261)に指定される。
次に、補正値A[1]〜A[n]を決定する方法の概要を説明する。図4の部分(a)には、非補正時において各電気光学素子Eに階調値G0を指定した場合の各々の光量P0が図示されている。非補正時とは、補正値A[1]〜A[n]に応じた光量の補正を実行しない場合(すなわち各単位回路Uの電流Cを初期値I0に設定した場合)である。各電気光学素子Eの特性や各単位回路Uを構成する能動素子の特性には誤差があるから、図4の部分(a)に示すように、非補正時の各電気光学素子Eの光量P0は所期値(設計値)に合致せず、最小値P0_aから最大値P0_bまでの範囲Δ0内に分散的に分布する。図4の部分(a)における光量Paveは、n個の電気光学素子Eの光量P0(P0[1]〜P0[n])の平均値(以下「基準光量」という)である。
図5は、非補正時の各電気光学素子Eの光量P0(横軸)と補正後の各電気光学素子Eの光量PC(縦軸)との関係を示すグラフである。同図の光量P0および光量PCは、図4と同様に、各電気光学素子Eに対して同じ階調値G0を指定した場合の光量である。なお、図5においては、基準光量Paveを「1」として各電気光学素子Eの光量(P0,PC)が正規化されている。また、図4の部分(b)には、補正後の各電気光学素子Eの光量PCの経時的な変化が図示されている。
補正値A[1]〜A[n]は、図4の部分(b)や図5に示すように、補正後の光量PCの分布する範囲ΔC(幅b)が、非補正時の光量P0の分布する範囲Δ0(幅a)よりも狭くなる(b<a)ように選定される。すなわち、補正値A[1]〜A[n]に応じた補正後の電流値I[1]〜I[n]によって各電気光学素子Eを駆動したときの光量PCのバラツキは非補正時の光量P0のバラツキよりも抑制される。
さらに、本実施形態における補正値A[1]〜A[n]は、図5に示すように、非補正時の光量P0が多い電気光学素子Eほど補正後の光量PCが少なくなるように選定される。例えば、図5のように、第u段目(uは1≦u≦nを満たす整数)の電気光学素子Eの非補正時における光量P0[u]が、第v段目(vはv≠u,1≦v≦nを満たす整数)の電気光学素子Eの非補正時における光量P0[v]を上回る場合を想定すると、第u段目の電気光学素子Eの補正後の光量PC[u]は、第v段目の電気光学素子Eの補正後の光量PC[v]を下回る。
さらに詳述すると、非補正時の光量P0が基準光量Paveを上回る電気光学素子Eの補正後の光量PCは基準光量Paveを下回り、非補正時の光量P0が基準光量Paveを下回る電気光学素子Eの補正後の光量PCは基準光量Paveを上回る。また、非補正時の光量P0が基準光量Paveである電気光学素子Eについては補正後の光量PCも基準光量Paveとなる。以上のように補正値A[1]〜A[n]を選定することで、図4の部分(b)の縦軸に示すように、電気光学装置Dが使用され始めた時点TAにおける補正後の光量PCは、光量P0_aを補正した光量PC_a(最大値)から光量P0_bを補正した光量PC_b(最小値)までの範囲ΔC内に分布する。
図5から理解されるように、第i段目に位置する電気光学素子Eの非補正時の光量P0[i]と補正後の光量PC[i]とは以下の式(1)を満たす。
PC[i]=(-b/a)×P0[i]+{(a+b)/a}×Pave ……(1)
また、電気光学素子Eの光量は駆動信号Xiの電流値に比例するから(図2参照)、非補正時の光量P0[i]および初期値I0と補正後の光量PC[i]および電流値I[i]とは以下の式(2)を満たす。
I[i]/I0=PC[i]/P0[i] ……(2)
本実施形態における電流値I[i]は初期値I0と補正値A[i]との乗算値である。したがって、式(2)の関係から補正値A[i]は以下の式(3)で算定される。
A[i]=PC[i]/P0[i] ……(3)
補正値A[1]〜A[n]は以上の条件を満たすように選定されるから、図4の部分(b)に示すように、各電気光学素子Eの補正後の光量PC[i]のバラツキは、電気光学装置Dが使用され始めた時点TAから時点TCに到達するまで経時的に縮小し、時点TCを経過した時点から拡大し始める。したがって、時点TAから光量のバラツキが経時的に拡大し続ける図20の構成と比較して、時点TBにおける各電気光学素子Eの光量PC[1]〜PC[n]のバラツキ(Δ1)を抑制することが可能である。換言すると、光量PC[1]〜PC[n]のバラツキが許容範囲を超えるまでの時間が長期化されるから、電気光学装置Dの寿命を充分に確保することが可能となる。
次に、図6を参照して、補正値A[1]〜A[n]を決定する装置(以下「補正値決定装置」という)の構成を説明する。補正値決定装置50は、コントローラ30の実装前の段階にあるヘッドモジュール20の各電気光学素子Eの光量P0[1]〜P0[n]を測定した結果に基づいて補正値A[1]〜A[n]を決定する装置であり、制御部51とインタフェース回路53と記憶部55とセンサ57とを含む。
制御部51(例えばCPU(Central Processing Unit))は、プログラムの実行によって各種の処理を実行する。制御部51は、インタフェース回路53を介してヘッドモジュール20に電気的に接続される。記憶部55(例えばRAM(Random Access Memory))は、制御部51が生成した各種のデータを記憶する。センサ57は、受光量に応じた信号を制御部51に出力する受光素子(例えばCCD(Charge Coupled Device))である。センサ57は、ヘッドモジュール20の上方に配置されるとともに各電気光学素子Eの配列に沿って移動可能である。
図7は、制御部51が実行する処理の概要を示すフローチャートである。同図に示すように、制御部51は、初期光量測定処理(ステップS10)と補正値決定処理(ステップS20)と補正後光量測定処理(ステップS30)とをこの順番に実行する。初期光量測定処理は、各電気光学素子Eの非補正時の光量P0[1]〜P0[n]を測定する処理(図8)である。補正値決定処理は、初期光量測定処理で測定した光量P0[1]〜P0[n]から補正値A[1]〜A[n]を決定する処理(図9)である。補正後光量測定処理は、補正値決定処理で決定した補正値A[1]〜A[n]の適否を判定する処理(図10)である。各処理の具体的な内容は以下の通りである。
(a)初期光量測定処理(S10/図8)
図8に示すように、初期光量測定処理を開始すると、制御部51は、センサ57を所定の位置(例えば第1段目の電気光学素子Eの上方)に移動させたうえで(ステップS11)、各単位回路Uの電流生成回路261に初期値I0を指定する(ステップS12)。次いで、制御部51は、ひとつの電気光学素子Eを識別するための変数kを「1」に初期化する(ステップS13)。
次いで、制御部51は、駆動回路26に階調値G0を出力することで第k段目の電気光学素子Eを駆動する(ステップS14)。センサ57は、ステップS14にて電気光学素子Eから受光した光量に応じた信号を出力する。制御部51は、この信号に基づいて第k段目の電気光学素子Eの光量P0[k]を測定して記憶部55に格納する(ステップS15)。さらに、制御部51は、変数kが電気光学素子Eの総数nと同値であるか否か(すなわち、総ての電気光学素子EについてステップS14およびS15の処理を実行したか否か)を判定する(ステップS16)。変数kが総数nを下回る場合、制御部51は、変数kを更新して別の電気光学素子Eを選択し(ステップS17)、新たに選択した電気光学素子Eに対応する位置にセンサ57を移動したうえで(ステップS18)、ステップS14およびS15の処理を繰り返す。したがって、ステップS16の判定の結果が肯定となる段階(k=n)においては、図6に示すように光量P0[1]〜P0[n]が記憶部55に格納される。
(b)補正値決定処理(S20/図9)
図9に示すように、補正値決定処理を開始すると、制御部51は、初期光量測定処理で測定した光量P0[1]〜P0[n]の平均値を基準光量Paveとして算定する(ステップS21)。また、制御部51は、変数kを「1」に初期化する(ステップS22)。
次いで、制御部51は、初期光量測定処理で測定した光量P0[k]とステップS21で算定した基準光量Paveとについて式(1)の演算を実行することで補正後の光量PC[k]を算定する(ステップS23)。図6に示すように光量PC[k]は記憶部55に格納される。式(1)における数値a(光量P0の変動幅)は、光量P0[1]〜P0[n]の最大値と最小値との差分値として制御部51が特定する。また、数値bは数値aよりも小さい数値が例えば作業者の操作に応じて予め決定される。
次に、制御部51は、光量P0[k]とステップS23で算定した光量PC[k]とについて式(3)の演算を実行することで補正値A[k]を決定して記憶部55に格納する(ステップS24)。制御部51は、未処理の電気光学素子Eを順次に選択してステップS23およびS24の処理を繰り返し(ステップS25,S26)、n個の電気光学素子Eについて補正値A[1]〜A[n]を算定すると補正値決定処理を終了する(ステップS25:Yes)。
(c)補正後光量測定処理(S30/図10)
補正後光量測定処理を開始すると、制御部51は、センサ57を第1段目の電気光学素子Eの上方に移動させる(ステップS31)。そして、制御部51は、補正値決定処理で決定した補正値A[1]〜A[n]に基づいて初期値I0を補正した電流値I[1]〜I[n]を駆動回路26の各単位回路Uに指定する(ステップS32)。したがって、第i段目の単位回路Uの電流生成回路261は電流値I[i]の電流Cを生成し始める。さらに、制御部51は、変数kを「1」に初期化する(ステップS33)。
次いで、制御部51は、初期光量測定処理のステップS14〜S18と同様に、階調値G0の出力による第k段目の電気光学素子Eの駆動(ステップS34)と光量PC[k]の測定(ステップS35)とをn個の電気光学素子Eの各々について順次に実行する(ステップS34〜S38)。光量PC[1]〜PC[n]の測定が完了すると、制御部51は、補正値A[1]〜A[n]が適正に決定されたか否かを判定するとともにその結果を出力したうえで(ステップS39)、補正後光量測定処理を終了する。ステップS39においては、例えば、光量PC[1]〜PC[n]が所定の範囲(例えば幅bの範囲ΔC)内に収まっているか否かに応じて補正値A[1]〜A[n]の適否が判定される。そして、補正値A[1]〜A[n]が不適である場合には、図7の処理が再び実行される。
図7の各処理を経て適正な補正値A[1]〜A[n]が決定されると、制御部51は、記憶部55に記憶された補正値A[1]〜A[n]をヘッドモジュール20に出力する。記憶部28には、補正値決定装置50から供給された補正値A[1]〜A[n]が順次に格納される。以上の作業が完了すると、ヘッドモジュール20にコントローラ30が実装されて電気光学装置Dが完成する。
次に、図11は、各電気光学素子Eの補正後の光量PC[i]と各電気光学素子Eが実際に発光した時間の累積値(以下では単に「経過時間」という)tとの関係を計算した結果を示す数表であり、図12は、図11の各数値をプロットしたグラフである。ただし、図11および図12においては、基準光量Paveを「1」として、非補正時の初期的な光量P0[i]が最大値「1.05」であった電気光学素子E_maxと、非補正時の初期的な光量P0[i]が最小値「0.95」であった電気光学素子E_minとの各特性が代表的に図示されている。また、図11の数表TB0は、非補正時の光量が基準光量Pave(したがって補正後の光量も基準光量Pave)である電気光学素子E_stdの特性を示している。経過時間tは、電気光学素子E_stdの光量が初期値(経過時間tが「0」のときの光量)から10%だけ低下する時点を「1」として正規化されている。
図11の数表TB1は、図20のように、各電気光学素子Eの補正後の光量PC[1]〜PC[n]が基準光量Paveと等しくなるように補正値A[1]〜A[n]が決定される構成(以下「対比例」という)の特性である。図11の数表TB2は、図4のように、各電気光学素子Eの非補正時の光量P0[i]が多いほど補正後の光量PC[i]が小さくなるように補正値A[1]〜A[n]が決定される本実施形態の特性である。図11の数表TB2に示すように、本実施形態における電気光学素子E_maxの光量PC[i]は「0.99」に補正され、電気光学素子E_minの光量PC[i]は「1.01」に補正される。
図11の数表TB1やTB2に表記されたバラツキδは、電気光学素子E_maxの補正後の光量PC[i]と電気光学素子E_minの光量PC[i]との差分値を電気光学素子E_stdの光量で除算した数値である。図11の数表TB1や図12のグラフGR1に示されるように、対比例の構成におけるバラツキδは、経過時間tが「0」の時点ではゼロとなるが経時的に拡大していき、経過時間「1」では「0.336」まで拡大する。これに対し、図11の数表TB2や図12のグラフGR2に示されるように、本実施形態の構成におけるバラツキδは、経過時間tが「0」の時点では「-0.02」であるが、経時的に縮小してから特定の時点(経過時間tが「0,6」付近である時点)にて拡大に転じ、経過時間tが「1」である時点においては「0.0180」に抑えられる。以上のように、本実施形態によれば、バラツキδが所定の範囲内に抑制される期間を確かに長期化することができる。
なお、図11の数表TB2や図12のグラフGR2に示されるように、本実施形態の構成においては経過時間tが「0」である時点におけるバラツキδがゼロとならない。このバラツキδが余りに大きい場合には、画像形成装置から出力される画像の階調のムラが顕著となる可能性があるから、本実施形態においては、利用者が階調のムラを知覚できない範囲内にバラツキδが抑制されるように補正値A[1]〜A[n]が決定される。例えば、補正値A[1]〜A[n]は、経過時間tが「0」である時点のバラツキδが「0.05(電気光学素子E_stdの光量PC[i]の5%)」以下に抑制されるように選定され、さらに好適にはバラツキδが「0.03(3%)」以下となるように選定される。
<B:第2実施形態>
次に、本発明の第2実施形態について説明する。第1実施形態においては、駆動信号Xiの電流値I[i]を補正値A[i]に応じて設定することで電気光学素子Eの光量PC[i]を補正する構成を例示した。これに対し、本実施形態においては、駆動信号Xiのパルス幅を補正値A[i]に応じて設定することで電気光学素子Eの光量PC[i]を補正する。なお、本実施形態のうち作用や機能が第1実施形態と共通する要素については以上と同じ符号を付してその詳細な説明を適宜に省略する。
図13は、本実施形態に係る電気光学装置Dの構成を示すブロック図である。本実施形態の電気光学装置Dは、図1の電流値設定部35に代えてパルス幅設定部37を具備する。記憶部33は、第i段目の電気光学素子Eの階調値Gがパルス幅設定部37に供給されるタイミングで補正値A[i]をパルス幅設定部37に出力する。パルス幅設定部37は、階調値Gに対応するパルス幅WGを補正値A[i]に応じて変更したパルス幅W[i]を第i段目の単位回路Uに指定する手段である。本実施形態のパルス幅設定部37は、階調値G(パルス幅WG)と補正値A[i]との乗算値をパルス幅W[i]として演算する。各単位回路Uの電流生成回路261には初期値I0が予め設定される。したがって、図14に示すように、駆動信号Xiの電流値は、単位期間Tuのうち階調値Gに応じたパルス幅WGを補正したパルス幅W[i]にて初期値I0を維持するとともにそれ以外の期間にてゼロとなる。
補正値A[1]〜A[n]は第1実施形態と同様の手順で決定される。各電気光学素子Eの補正後の光量PC[i]は駆動信号Xiのパルス幅W[i]に比例するから、本実施形態においても図5に示すように、非補正時の光量P0[i]が多い電気光学素子Eほど補正後の光量PC[i]が低減される。すなわち、非補正時の光量P0[i]が基準光量Paveを上回る電気光学素子Eの補正後の光量PC[i]は基準光量Paveを下回り、非補正時の光量P0[i]が基準光量Paveを下回る電気光学素子Eの光量PC[i]は基準光量Paveを上回る。したがって、本実施形態においても第1実施形態と同様に、各電気光学素子Eの光量のムラを長期間にわたって抑制できる。
ところで、第1実施形態のように駆動信号Xiの電流値I[i]の調整によって光量PC[i]を補正した場合と、本実施形態のように駆動信号Xiのパルス幅W[i]の調整によって光量PC[i]を補正した場合とでは、電気光学素子Eの寿命(電気光学素子Eの光量が初期値に対する所定の割合(例えば80%)に低下するまでの時間長)が相違する。この点について詳述すると以下の通りである。
まず、図2のように駆動信号Xiの電流値をI0からI[i]に増加させることで電気光学素子Eの光量PC[i]を補正する場合、補正後の電気光学素子Eの寿命LT1は以下の式(4)で表現される。
LT1=LT0×(I0/I[i]) ……(4)
ただし、式(4)における「LT0」は、駆動信号Xiの電流値がI0に維持された場合の電気光学素子Eの寿命(すなわち非補正時の寿命)である。また、式(4)の「m」は、電気光学素子Eの材料や構造に応じて定まる実数であり、例えば「2」または「3」である。式(4)のように、寿命LT1は補正後の電流値I[i]のm乗に反比例する。換言すると、電気光学素子Eの特性(光量)は電流値I[i]のm乗に比例する速度で経時的に低下していく。
一方、図14のように駆動信号Xiのパルス幅をWGからW[i]に増加させることで電気光学素子Eの光量を補正する場合、補正後の電気光学素子Eの寿命LT1は以下の式(5)で表現される。
LT1=LT0×(WG/W[i]) ……(5)
すなわち、寿命LT1は補正後のパルス幅W[i]に反比例する。換言すると、電気光学素子Eの特性(光量)はパルス幅W[i]に比例する速度で低下していく。以上のように、駆動信号Xiのパルス幅W[i]を補正する本実施形態によれば、電流値I[i]を補正する第1実施形態と比較して、電気光学素子Eの経時的な劣化が抑制される(すなわち電気光学素子Eが長寿命化される)という利点がある。
なお、本実施形態のように階調値Gと補正値A[i]とに応じて駆動信号Xiのパルス幅W[i]が設定される構成においては、階調値Gの供給に同期したタイミングで補正値A[i]を記憶部33からパルス幅設定部37に順次に出力する必要があるから、コントローラ30には高い動作周波数が要求される。これに対し、第1実施形態においては電気光学装置Dの電源の投入の直後に補正値A[i]に応じた電流値I[i]を各単位回路Uに設定すれば足り、その後に補正値A[i]を転送する必要はない。したがって、第1実施形態によれば、コントローラ30に要求される動作周波数が低減されるという利点がある。
<C:変形例>
以上の各形態には様々な変形を加えることができる。具体的な変形の態様を例示すれば以下の通りである。なお、以下の各態様を適宜に組み合わせてもよい。
(1)変形例1
図15に示すように、駆動信号Xiの電流値I[i]とパルス幅W[i]の双方が補正される構成(すなわち第1実施形態と第2実施形態とを組み合わせた構成)も採用される。図15の構成における記憶部28には、補正値Aa[i]とAb[i]とのセットが電気光学装置Dごとに記憶される。コントローラ30は、補正値Aa[i]に基づいて電流値I[i](例えばI[i]=I0×Aa[i])を設定する電流値設定部35と、補正値Ab[i]に基づいてパルス幅W[i](例えばW[i]=WG×Ab[i])を設定するパルス幅設定部37とを含む。単位回路Uは、パルス幅W[i]にわたって電流値I[i]となる駆動信号Xiを生成する。補正値Aa[i]およびAb[i]は、駆動信号Xiを供給したときの電気光学素子Eの光量PC[i]が図5の関係を満たすように選定される。図15の構成によっても第1実施形態や第2実施形態と同様の作用および効果が奏される。
(2)変形例2
非補正時の光量P0[i]と補正後の光量PC[i]との関係は図5の例示に限定されない。例えば、光量P0[i]とPC[i]とが図16や図17の関係を満たすように補正値A[1]〜A[n]を決定してもよい。図16の構成においては、非補正時の光量P0[i]が所定値P0Aを下回る電気光学素子Eについては補正後の光量PC[i]が固定値PC_maxとなり、非補正時の光量P0[i]が所定値P0B(>P0A)を上回る電気光学素子Eについては補正後の光量PC[i]が固定値PC_minとなるように、補正値A[1]〜A[n]が決定される。また、図17の構成においては、図16の条件に加えて、非補正時の光量P0[i]が所定値P0A以上かつ所定値P0B以下である電気光学素子Eについては補正後の光量PC[i]が基準光量Paveとなるように、補正値A[1]〜A[n]が決定される。
また、以上の各形態においては、基準光量Paveを上回る光量P0[i]が基準光量Paveを下回る光量PC[i]に補正され、基準光量Paveを下回る光量P0[i]が基準光量Paveを上回る光量PC[i]に補正される場合を例示したが、補正後の光量PC[i]が基準光量Paveの上下に分布する必要は必ずしもない。例えば、図18に示すように、非補正時の光量P0[i]が最小値P0_aとなる電気光学素子Eについては補正の前後で光量を変化させず(PC[i]=P0_a)、他の電気光学素子Eの補正後の光量PC[i]が最小値P0_aを下回るように補正値A[1]〜A[n]を決定してもよい。
(3)変形例3
以上の各形態においては、階調値Gに応じて駆動信号Xiのパルス幅WGを制御する構成(パルス幅変調による階調制御)を例示したが、この構成に代えてまたはこの構成とともに、階調値Gに応じて駆動信号Xiの電流値を制御する構成としてもよい。また、補正値A[i]を光量PC[i]に反映させるための演算は乗算に限定されない。例えば、第1実施形態においては補正値A[i]と初期値I0との加算によって電流値I[i]を算定してもよいし、第2実施形態においては補正値A[i]とパルス幅WGとの加算によってパルス幅W[i]を算定してもよい。図9のステップS23・S24にて実行される演算は、実際の補正時における補正値A[i]の演算の内容に応じて決定される。
(4)変形例4
以上の各形態においては補正値A[1]〜A[n]を記憶する記憶部28がヘッドモジュール20に実装された構成を例示したが、記憶部28がコントローラ30に実装された構成も採用される。なお、補正値A[1]〜A[n]は各電気光学素子Eの特性に応じた数値であるから、コントローラ30に記憶部28が搭載された電気光学装置Dを量産する場合には、ヘッドモジュール20とコントローラ30との対応を電気光学装置Dごとに管理する必要がある。図1の構成においては、記憶部28が発光部22とともにヘッドモジュール20に配置されるから、電気光学装置Dごとに各電気光学素子Eの特性が相違する場合であっても、総ての電気光学装置Dについて共通のコントローラ30を採用することが可能である。すなわち、図1の構成によれば、ヘッドモジュール20とコントローラ30との対応の管理が不要となるから、電気光学装置Dの製造工程が簡素化されるという利点がある。
(5)変形例5
有機発光ダイオード素子は電気光学素子Eの例示に過ぎない。本発明に適用される電気光学素子について、自身が発光する自発光型と外光の透過率を変化させる非発光型(例えば液晶素子)との区別や、電流の供給によって駆動される電流駆動型と電圧の印加によって駆動される電圧駆動型との区別は不問である。例えば、無機EL素子、フィールド・エミッション(FE)素子、表面導電型エミッション(SE:Surface-conduction Electron-emitter)素子、弾道電子放出(BS:Ballistic electron Surface emitting)素子、LED(Light Emitting Diode)素子、液晶素子、電気泳動素子、エレクトロクロミック素子など様々な電気光学素子を本発明に利用することができる。
<D:応用例>
次に、以上の各形態に係る電気光学装置Dを利用した画像形成装置の構成を説明する。
図19は、以上の各形態に係る電気光学装置Dを採用した画像形成装置の構成を示す断面図である。画像形成装置は、タンデム型のフルカラー画像形成装置であり、以上の形態に係る4個の電気光学装置D(DK,DC,DM,DY)と、各電気光学装置Dに対応する4個の感光体ドラム70(70K,70C,70M,70Y)とを具備する。ひとつの電気光学装置Dは、これに対応した感光体ドラム70の像形成面(外周面)と対向するように配置される。なお、各符号の添字「K」「C」「M」「Y」は、黒(K)、シアン(C)、マゼンダ(M)、イエロー(Y)の各顕像の形成に利用されることを意味している。
図19に示すように、駆動ローラ711と従動ローラ712とには無端の中間転写ベルト72が巻回される。4個の感光体ドラム70は、相互に所定の間隔をあけて中間転写ベルト72の周囲に配置される。各感光体ドラム70は、中間転写ベルト72の駆動に同期して回転する。
各感光体ドラム70の周囲には、電気光学装置Dのほかにコロナ帯電器731(731K,731C,731M,731Y)と現像器732(732K,732C,732M,732Y)とが配置される。コロナ帯電器731は、これに対応する感光体ドラム70の像形成面を一様に帯電させる。この帯電した像形成面を各電気光学装置Dが露光することで静電潜像が形成される。各現像器732は、静電潜像に現像剤(トナー)を付着させることで感光体ドラム70に顕像(可視像)を形成する。
以上のように感光体ドラム70に形成された各色(黒・シアン・マゼンタ・イエロー)の顕像が中間転写ベルト72の表面に順次に転写(一次転写)されることでフルカラーの顕像が形成される。中間転写ベルト72の内側には4個の一次転写コロトロン(転写器)74(74K,74C,74M,74Y)が配置される。各一次転写コロトロン74は、これに対応する感光体ドラム70から顕像を静電的に吸引することによって、感光体ドラム70と一次転写コロトロン74との間隙を通過する中間転写ベルト72に顕像を転写する。
シート(記録材)75は、ピックアップローラ761によって給紙カセット762から1枚ずつ給送され、中間転写ベルト72と二次転写ローラ77との間のニップに搬送される。中間転写ベルト72の表面に形成されたフルカラーの顕像は、二次転写ローラ77によってシート75の片面に転写(二次転写)され、定着ローラ対78を通過することでシート75に定着される。排紙ローラ対79は、以上の工程を経て顕像が定着されたシート75を排出する。
以上に例示した画像形成装置は有機発光ダイオード素子を光源(露光手段)として利用しているので、レーザ走査光学系を利用した構成よりも装置が小型化される。なお、以上に例示した以外の構成の画像形成装置にも電気光学装置Dを適用することができる。例えば、ロータリ現像式の画像形成装置や、中間転写ベルトを使用せずに感光体ドラムからシートに対して直接的に顕像を転写するタイプの画像形成装置、あるいはモノクロの画像を形成する画像形成装置にも電気光学装置Dを利用することが可能である。
なお、電気光学装置Dの用途は像担持体の露光に限定されない。例えば、電気光学装置Dは、原稿などの読取対象に光を照射する照明装置として画像読取装置に採用される。この種の画像読取装置としては、スキャナ、複写機やファクシミリの読取部分、バーコードリーダ、あるいはQRコード(登録商標)のような二次元画像コードを読む二次元画像コードリーダがある。
また、電気光学素子Eがマトリクス状に配列された電気光学装置は、各種の電子機器の表示装置としても利用される。本発明が適用される電子機器としては、例えば、可搬型のパーソナルコンピュータ、携帯電話機、携帯情報端末(PDA:Personal Digital Assistants)、デジタルスチルカメラ、テレビ、ビデオカメラ、カーナビゲーション装置、ページャ、電子手帳、電子ペーパー、電卓、ワードプロセッサ、ワークステーション、テレビ電話、POS端末、プリンタ、スキャナ、複写機、ビデオプレーヤ、タッチパネルを備えた機器などがある。
第1実施形態に係る電気光学装置の構成を示すブロック図である。 駆動信号の波形と電気光学素子の動作との関係を示すタイミングチャートである。 単位回路の構成を示すブロック図である。 補正後の光量の経時的な変化を示すグラフである。 補正の前後における電気光学素子の光量の関係を示すグラフである。 補正値決定装置の構成を示すブロック図である。 補正値を決定する手順を示すフローチャートである。 初期光量測定処理の手順を示すフローチャートである。 補正値決定処理の手順を示すフローチャートである。 補正後光量測定処理の手順を示すフローチャートである。 実施形態の効果を説明するための数表である。 実施形態の効果を説明するためのグラフである。 第2実施形態に係る電気光学装置の構成を示すブロック図である。 駆動信号の波形と電気光学素子の動作との関係を示すタイミングチャートである。 変形例に係る電気光学装置の構成を示すブロック図である。 補正の前後における電気光学素子の光量の関係を示すグラフである。 補正の前後における電気光学素子の光量の関係を示すグラフである。 補正の前後における電気光学装置の光量の関係を示す模式図である。 画像形成装置の具体的な形態を示す断面図である。 従来の構成における補正後の光量の経時的な変化を示すグラフである。
符号の説明
D……電気光学装置、20……ヘッドモジュール、22……発光部、E……電気光学素子、24……インタフェース回路、26……駆動回路、U……単位回路、261……電流生成回路、263……パルス制御回路、28……記憶部、30……コントローラ、31……制御部、33……記憶部、35……電流値設定部、50……補正値決定装置、51……制御部、53……インタフェース回路、55……記憶部、57……センサ。

Claims (6)

  1. 階調値と補正値とに応じて光量が制御される複数の電気光学素子の各々について前記補正値を決定する方法であって、
    各々に同じ階調値を指定したときの前記各電気光学素子の光量を測定する光量測定過程と、
    前記光量測定過程にて第1光量が測定された電気光学素子に所定の階調値を指定したときの補正後の光量が、前記第1光量を上回る第2光量が前記光量測定過程にて測定された電気光学素子に前記所定の階調値を指定したときの補正後の光量を上回るように、前記複数の電気光学素子の各々について補正値を決定する補正値決定過程と、
    前記光量測定過程にて測定された前記各電気光学素子の光量から基準光量を設定する過程と、を含み、
    前記補正値決定過程においては、前記光量測定過程にて測定された光量が前記基準光量を上回る電気光学素子の補正後の光量が当該基準光量を下回り、前記光量測定過程にて測定された光量が前記基準光量を下回る電気光学素子の補正後の光量が当該基準光量を上回るように、前記各電気光学素子について補正値を決定し、
    前記補正値決定過程においては、さらに、前記複数の電気光学素子の各々に前記所定の階調値を指定したときの補正後の光量の分布する範囲が、前記光量測定過程にて前記複数の電気光学素子の各々に前記所定の階調値を指定したときに測定された光量の分布する範囲よりも狭くなるように、前記各電気光学素子について補正値を決定する
    補正値決定方法。
  2. 前記補正値決定過程においては、前記光量測定過程にて測定された光量の最大値を最大光量、前記光量測定過程にて測定された光量の最小値を最小光量とした場合に、前記光量測定過程にて測定された光量が、前記基準光量を含む範囲であって、前記最小光量を上回り、かつ、前記最大光量を下回る所定の範囲内にある各電気光学素子に所定の階調値を指定したときの補正後の光量が、前記所定の範囲内にある各電気光学素子について前記基準光量となるように、前記所定の範囲内にある電気光学素子の各々について補正値を決定する
    請求項1に記載の補正値決定方法。
  3. 複数の電気光学素子と、
    前記複数の電気光学素子の各々を階調値と補正値とに応じた光量に制御する駆動手段と、
    前記各電気光学素子について補正値を記憶する記憶手段とを具備し、
    前記記憶手段に記憶された前記各補正値は、所定の階調値を指定したときに第1光量となる電気光学素子の補正後の光量が、前記所定の階調値を指定したときに前記第1光量を上回る第2光量となる電気光学素子の補正後の光量を上回るように選定されており、
    前記複数の電気光学素子の各々に前記所定の階調値を指定したときに測定された前記各電気光学素子の光量から基準光量が設定され、
    前記測定された光量が前記基準光量を上回る電気光学素子の補正後の光量が当該基準光量を下回り、前記測定された光量が前記基準光量を下回る電気光学素子の補正後の光量が当該基準光量を上回るように、前記各電気光学素子について補正値が選定されており、
    さらに、前記複数の電気光学素子の各々に前記所定の階調値を指定したときの補正後の光量の分布する範囲が、前記光量測定過程にて前記複数の電気光学素子の各々に前記所定の階調値を指定したときに測定された光量の分布する範囲よりも狭くなるように、前記各電気光学素子について補正値が選定されている
    電気光学装置。
  4. 前記駆動手段は、補正値に応じて電流値またはパルス幅が設定された駆動電流の供給によって電気光学素子を制御する
    請求項3に記載の電気光学装置。
  5. 前記駆動手段は、補正値に応じて電流値およびパルス幅の双方が設定された駆動電流の供給によって電気光学素子を制御する
    請求項3に記載の電気光学装置。
  6. 請求項3から請求項5の何れかに記載の電気光学装置を具備する電子機器。
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