JP5444867B2 - 画像形成装置、露光装置及び露光装置の光量補正方法 - Google Patents

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、その露光装置の光量補正方法に関する。

電子写真方式の画像形成装置（印刷装置）において、感光体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の光源に、発光素子を用いたものが実現されている。
発光素子を用いた電子写真用の露光装置では、例えば、発光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て実装してなるものを光源ユニットとして使用しているが、各発光素子には劣化に伴う発光輝度の経時変化がある。

そのため、画像形成装置の印刷品質を良好に維持するためには、露光装置における発光素子の経時変化による発光特性の変化を補償することが必要となり、例えば、受光素子で発光素子からの光をモニタし、その発光素子の輝度変化に応じて発光素子の出力光強度が所定の値になるように制御して、画像データの階調値に対する各発光素子の発光輝度を均一に維持する技術が知られている（例えば、特許文献１参照。）。

特開２００２−１４４６３４号公報

しかしながら、上記特許文献１の場合、各発光素子の光を正確にモニタするためには、隣接する発光素子の光の影響を排除するように、発光素子を１つずつ発光させてその光をモニタすることを全ての発光素子に対して行わなければならず、その処理が煩雑になってしまうことがある。

そこで、本発明の課題は、より容易に、発光素子の輝度変化を補償して、画像データの階調値に対する発光素子の発光輝度の変化を抑制することである。

以上の課題を解決するため、本発明の一の態様は、
感光体ドラムを画像データに応じて露光する露光装置であって、
前記感光体ドラムに前記画像データに応じた光を照射して露光する少なくとも１つの発光素子と、
前記発光素子の動作を制御する制御回路と、
を備え、
前記制御回路は、
所定の測定タイミング毎に、前記発光素子に一定の電流値を有する検査電流が供給されて発光している状態での該発光素子の両端間の駆動電圧の、前記検査電流の供給開始直後から予め設定された検査時間が経過したときまでの電圧変化量を検出する電圧測定回路と、
前記電位変化量に基づいて、前記画像データに対する補正値を設定する補正値設定回路と、
を備えることを特徴としている。
好ましくは、前記電圧測定回路は、前記発光素子に前記検査電流の供給が開始された第１の時点での前記駆動電圧の値を第一電圧値として測定し、前記第１の時点から前記検査時間が経過した第２の時点での前記駆動電圧の値を第二電圧値として測定し、前記第二電圧値と前記第一電圧値の差分値を前記電圧変化量として検出する。
また、好ましくは、前記補正値設定回路は、第１の測定タイミングで前記電圧測定回路により検出された第１の電圧変化量と、前記第１の測定タイミングの後の第２の測定タイミングで前記電圧測定回路により検出された第２の電圧変化量とに対し、前記第１の電圧変化量に対する前記第２の電圧変化量の変化率に基づいて前記補正値を設定し、前記測定タイミング毎に前記補正値を更新する。
また、好ましくは、前記制御回路は、前記電圧変化量の変化率に対する前記補正値の値が記憶されたデータテーブルを有し、
前記補正値設定回路は、前記データテーブルを参照して、前記補正値を設定する。
また、好ましくは、前記制御回路は、前記第１の測定タイミングにおける前記第１の電圧変化量を記憶する記憶回路を有し、前記記憶回路に記憶する前記第１の電圧変化量の値を、前記測定タイミング毎に更新する。
また、好ましくは、前記制御回路は、
前記補正値設定回路によって設定された前記補正値を記憶する補正データ記憶回路と、
前記画像データを前記補正データ記憶回路に記憶された前記補正値に基づいて補正するデータ補正回路と、を有する。

また、本発明の他の態様は、
画像データに応じた印刷を行う画像形成装置であって、
帯電する感光体ドラムと、
画像データに応じた光を前記感光体ドラムに照射して露光する露光装置と、
を備え、
前記露光装置は、
前記画像データに応じた光を前記感光体ドラム上に照射して露光を行う少なくとも１つの発光素子と、
所定の測定タイミング毎に、前記発光素子に一定の電流値を有する検査電流が供給されて発光している状態での該発光素子の両端間の駆動電圧の、前記検査電流の供給開始直後から予め設定された検査時間が経過したときまでの電圧変化量を検出する電圧測定回路と、前記電位変化量に基づいて、前記画像データに対する補正値を設定する補正値設定回路と、を有して前記発光素子の動作を制御する制御回路と、
を備えることを特徴としている。
好ましくは、前記電圧測定回路は、前記発光素子に前記検査電流の供給が開始された第１の時点での前記駆動電圧の値を第一電圧値として測定し、前記第１の時点から前記検査時間が経過した第２の時点での前記駆動電圧の値を第二電圧値として測定し、前記第二電圧値と前記第一電圧値の差分値を前記電圧変化量として検出する。
また、好ましくは、前記補正値設定回路は、第１の測定タイミングで前記電圧測定回路により検出された第１の電圧変化量と、前記第１の測定タイミングの後の第２の測定タイミングで前記電圧測定回路により検出された第２の電圧変化量とに対し、前記第１の電圧変化量に対する前記第２の電圧変化量の変化率に基づいて前記補正値を設定し、前記測定タイミング毎に前記補正値を更新する。
また、好ましくは、前記制御回路は、前記電圧変化量の変化率に対する前記補正値の値が記憶されたデータテーブルを有し、
前記補正値設定回路は、前記データテーブルを参照して、前記補正値を設定する。

また、本発明の他の態様は、
発光素子を備えて、感光体ドラムに画像データに応じた光を照射して露光する露光装置の光量補正方法であって、
前記発光素子に一定の電流値を有する検査電流を供給して継続して発光させる発光ステップと、
所定の測定タイミング毎に、前記検査電流が供給されて発光している前記発光素子の両端間の駆動電圧の、前記検査電流の供給開始直後から予め設定された検査時間が経過したときまでの電圧変化量を検出する電圧変化量検出ステップと、
検出された前記電位変化量に基づいて、前記画像データに対する補正値を設定する補正ステップと、
を含むことを特徴としている。
好ましくは、前記電圧変化量検出ステップは、
前記発光素子に前記検査電流の供給が開始されて発光が開始された第１の時点での前記駆動電圧の値を第一電圧値として測定する第一電圧値測定ステップと、
前記第１の時点から前記検査時間が経過した第２の時点での前記駆動電圧の値を第二電圧値として測定する第二電圧値測定ステップと、
前記第二電圧値と前記第一電圧値の差分値を前記電圧変化量として検出する差分検出ステップと、を含む。
また、好ましくは、前記補正ステップは、
第１の測定タイミングで前記電圧測定回路により検出された第１の電圧変化量と、前記第１の測定タイミングの後の第２の測定タイミングで前記電圧測定回路により検出された第２の電圧変化量とに対し、前記第１の電圧変化量に対する前記第２の電圧変化量の変化率に基づいて前記補正値を設定する補正値設定ステップと、
前記測定タイミング毎に前記補正値を更新する補正値更新ステップと、を含む。
また、好ましくは、前記補正値設定ステップは、前記電圧変化量の変化率に対する前記補正値の値が記憶されたデータテーブルを参照して、前記変化率に対応する前記補正値を取得する補正値取得ステップを含む。

本発明によれば、より容易に発光素子の輝度変化を補償して、画像データの階調値に対する発光素子の発光輝度の変化を抑制することができる。

画像形成装置を示す概略図である。 露光装置を示す斜視図である。 露光装置の内部構成を示す断面図である。 発光素子アレイを示す概略図である。 画像形成装置の制御システムの構成を示す説明図である。 ヘッド駆動回路の構成を示す説明図である。 ヘッドコントローラの構成を示す説明図である。 発光素子アレイの発光素子の点灯回路を示す説明図である。 点灯回路におけるタイミングチャートの一例を示す説明図である。 発光素子を定電流駆動した際の電圧／温度特性を示す説明図である。 劣化状態の異なる発光素子に対して定電流駆動した際の秒単位での電圧変動（ａ）と、劣化状態の異なる発光素子に対して定電流駆動した際の秒単位での温度変動（ｂ）と、を示す説明図である。 発光素子を定輝度駆動した際の、使用時間と電流と電圧の相関を示すテーブル（ａ）および説明図（ｂ）と、ΔＶ・電流特性をデータテーブル化した一例を示す説明図（ｃ）である。 画像形成装置の露光装置における光量補正処理を示すフローチャートである。

以下に、本発明を実施するための好ましい形態について図面を用いて説明する。但し、以下に述べる実施形態には、本発明を実施するために技術的に好ましい種々の限定が付されているが、発明の範囲を以下の実施形態及び図示例に限定するものではない。

図１は、画像形成装置の構成の一例を示す概略図である。
画像形成装置１００は、図１に示すように、感光体ドラム１と、露光装置２と、帯電ローラを有する帯電器３と、イレーサ光源４と、クリーニング器５と、現像ローラ６ａを有する現像器６と、転写ローラ８と、定着ローラ９と、搬送ベルト１０等を備えている。なお、搬送ベルト１０によって印刷用紙７が、感光体ドラム１と転写ローラ８の間を通過するように搬送されるようになっている。

感光体ドラム１は、例えば、負帯電型ＯＰＣ（Organic Photo Conductor）感光体である。この場合、帯電器３は、感光体ドラム１を負帯電させる負帯電器とされる。
露光装置２は、帯電された感光体ドラム１の表面に光を照射して静電潜像を形成する。
現像器６は、負帯電トナーを現像ローラ６ａで感光体ドラム１の表面に付与して、静電潜像の現像を行う。

そして、画像形成装置１００において、以下のような工程によって印刷が行われる。
まず、帯電器３によって、感光体ドラム１が一様に帯電される。
次いで、露光装置２によって、感光体ドラム１に対して光照射がなされ、その感光体ドラム１上に静電潜像が形成される。
次いで、現像器６によって、感光体ドラム１表面の静電潜像にトナーが付着され、その静電潜像にトナーが付着してなるトナー像が現像される。
次いで、感光体ドラム１表面のトナー像が、転写ローラ８によって印刷用紙７に転写される。印刷用紙７は、搬送ベルト１０によって搬送され定着ローラ９によってトナー像が熱定着されて、排紙トレイに排出される。
また、感光体ドラム１上の残留トナーは、クリーニング器５により除去され、さらに、イレーサ光源４によって、感光体ドラム１の表面を一様に除電する。
以下、このような印刷工程を詳細に説明する。

まず、感光体ドラム１は、図示しない帯電用電源から供給されるマイナス高電圧を帯電器３によって印加される。これにより、感光体ドラム１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体ドラム１には、露光装置２によって、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、露光されてなる例えば「−５０Ｖ」のマイナス低電位部とからなる静電潜像が感光体ドラム１の周表面に形成される。

そして、現像器６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６ａによって、現像ローラ６ａと感光体ドラム１との対向部に回転搬送される。このとき、現像ローラ６ａは、図示しない電源から、例えば「−２５０Ｖ」の現像バイアスを印加される。この場合、「−２５０Ｖ」の現像バイアスを印加された現像ローラ６ａと、感光体ドラム１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６ａ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、感光体ドラム１の回転によって、感光体ドラム１と転写ローラ８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、露光装置２による感光体ドラム１への露光量に応じて生じる感光体ドラム１の周表面上における電位の減衰量によって決定される。

そして、感光体ドラム１上に形成されたトナー像が転写部へ搬送された際には、搬送ベルト１０によって印刷用紙７が転写部へ搬送される。そして、転写部において、トナー像が印刷用紙７上に転写ローラ８によって転写される。こうしてトナー像が転写された印刷用紙７は更に下流に搬送され、トナー像が定着ローラ９によって熱定着された後、その印刷用紙７は、画像形成装置１００の外部へ排出される。

次に、露光装置２について説明する。
露光装置２は、図１〜図３に示すように、ケース部２ａとロッドレンズ部２ｂとを有しており、ケース部２ａ内に有機ＥＬ素子からなる複数の発光素子がアレイ状に配列された発光素子アレイ２０が内蔵されている。
具体的に、露光装置２におけるケース部２ａ内には、感光体ドラム１への露光走査の主走査方向（感光体ドラム１の幅方向、つまり印刷用紙７の幅方向）に、複数の発光素子が一列に配列された発光素子アレイ２０が内蔵されている。この発光素子アレイ２０は、画像形成装置１００が、例えばＡ４サイズの印刷用紙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）で印字可能な印刷装置の場合であれば、およそ１４０００個の発光素子を備えている。これらの個々の発光素子には、図示しないホスト機器から出力される画像データに従ったパルス電圧が印加される。すなわち、個々の発光素子は、画像データに応じて選択的に発光制御されて、１ラインの印刷が行われ、これを連続的に行うことで所望のパターンの印刷が行われる。
なお、発光素子アレイ２０は、制御ケーブル２９を通じて図示しないホスト機器と電気的に接続されている。

発光素子アレイ２０は、例えば、図４に示すように、ガラス基板２１上に、アノード電極（透明電極；ＩＴＯ）２３、正孔輸送層（ＨＴＬ）２４、発光層（ＥＭＬ）２５、電子輸送層（ＥＴＬ）２６、カソード電極（金属電極）２７がこの順に積層されてなる発光部２２を備えている。なお、発光層（ＥＭＬ）２５等が水分を含む外気に直接触れることのないように、発光部２２をガラス基板２１との間に封止する封止ガラス２８が、ガラス基板２１及びカソード電極２７の上に設けられている（図３参照）。

そして、アノード電極２３とカソード電極２７との間に、所定の電圧が印加されることで、アノード電極２３側から正孔が、カソード電極２７側から電子が、発光層２５に注入されて、発光層２５にて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Ｌは、ＩＴＯであるアノード電極２３を通過してガラス基板２１の方向に出射する。

そして、発光素子アレイ２０における発光部２２の発光により、ガラス基板２１側から出射された光はロッドレンズ部２ｂによって集光され、露光装置２からミリオーダーの距離を隔てた感光体ドラム１上に小径の光スポットを形成して各ドットを解像する光ビームとなる。

また、露光装置２におけるケース部２ａは、前面ケース１１と背面ケース１３を有している。前面ケース１１の内面に発光素子アレイ２０のガラス基板２１が接着樹脂１２により接着されており、その前面ケース１１に背面ケース１３が嵌め込まれて、発光素子アレイ２０がケース部２ａの内部に収容されている。
この前面ケース１１の凸部１４に、発光素子アレイ２０からガラス基板２１側に出射された光を集光して、感光体ドラム１の表面に照射するためのロッドレンズ部２ｂが配設されている。

また、ガラス基板２１における接着樹脂１２が設けられている面とは反対側の面であって、発光素子アレイ２０が設けられていない箇所には、発光素子アレイ２０を駆動するためのドライバーＩＣ１５が、アノード電極２３及びカソード電極２７に電気的に接続されて設けられている。なお、ドライバーＩＣ１５は、発光素子アレイ２０における封止ガラス２８の周囲に複数個設けられている。
このドライバーＩＣ１５には、後述するヘッドコントローラ２００から同期信号、クロック信号、画像信号等が入力され、ドライバーＩＣ１５は、それら各信号に基づいて発光素子アレイ２０の制御を行う。

また、発光素子アレイ２０とヘッドコントローラ２００とを接続する配線である制御ケーブル２９は、背面ケース１３に設けられた中継コネクタ１９を介して配設されており、ケース部２ａの内部と外部とで別ケーブルとすることで、組み立て時や交換時の作業性を向上させるとともに、力が加わったときの断線の発生を防ぐようにしている。

次に、露光装置２の駆動制御を行う制御システムについて説明する。
本実施形態における制御システムは、図５に示すように、例えば、ＣＰＵ１０２と、同期制御回路１０４と、画像処理制御回路１０６と、ヘッド駆動部１１０とを備えている。
ヘッド駆動部１１０は、発光素子アレイ２０と、ヘッドコントローラ２００とを備えている。
このような構成の制御システムにおいて、画像処理制御回路１０６は、図示しないホスト機器から入力された画像信号から画像データを生成し、その画像データからドット位置情報を検出して、同期制御回路１０４へ出力する。
同期制御回路１０４は、画像処理制御回路１０６から入力されたドット位置情報から、ライン先頭データ（１ラインにおける先頭ドットのデータ）を読み込み、露光に関する同期信号であるＨｓｙｎｃ信号、Ｖｓｙｎｃ信号を生成する。
このＨｓｙｎｃ信号、Ｖｓｙｎｃ信号に同期させながら、画像データをヘッド駆動部１１０へ出力する。

ヘッドコントローラ２００は、図６に示すように、例えば、画像形成装置１００のプロセッサ部（図５参照）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信号）及び垂直制御信号（Ｖｓｙｎｃ信号）等の制御信号を受信する。
そして、それら制御信号に合わせて画像データに応じた階調信号をデータドライバ１１１に送出し、階調信号に基づく電流値を有する駆動電流を生成するようにデータドライバ１１１を駆動する。また、制御信号をセレクトドライバ１１２に送出し、選択ＴＦＴを選択するセレクトドライバ１１２を駆動する。
ＡＤコンバータ１１３は、発光素子アレイ２０における各発光素子を駆動するときの電圧をＡＤ変換したＡＤコンバート信号を、ヘッドコントローラ２００からのセレクト信号に従ってヘッドコントローラ２００へ送出する。

具体的に、ヘッドコントローラ２００は、図７に示すように、例えば、アービトレーション制御回路２０１が、画像形成装置１００のプロセッサ部（図５参照）から、水平制御信号（Ｈｓｙｎｃ信号）及び垂直制御信号（Ｖｓｙｎｃ信号）等の制御信号を受信して、ＡＤコンバータセレクト回路２０２、セレクトドライバタイミング発生回路２０３、データドライバデータ送出回路２０４を監視・制御してタイミング調停を行い、各発光素子に供給する電流量を調整・制御する。
ＡＤコンバータセレクト回路２０２は、発光素子アレイ２０における指定発光素子を選択する。
セレクトドライバタイミング発生回路２０３は、セレクトドライバ１１２で生成される各Ｖsel信号のタイミング信号を生成する。
データドライバデータ送出回路２０４は、データドライバ１１１に補正した画像データを送出する。

また、ヘッドコントローラ２００は、図７に示すように、例えば、ΔＶ電圧測定回路２０５、電圧比較回路２０６、基準ΔＶ記憶回路２０７、電圧／光量データ変換回路２０８、補正データ記憶回路２０９等を備えている。
ΔＶ電圧測定回路２０５は、ＡＤコンバータ１１３から送出されたＡＤコンバート信号をデジタル信号に変換し、測定開始電圧（第一電圧値；Ｖstart）と所定時間経過後の電圧（第二電圧値；Ｖend）を測定し、ＶstartとＶendとの差分電圧（電圧変化量、ΔＶ）を求める。
電圧比較回路２０６は、ΔＶ電圧測定回路２０５により測定された最新のΔＶデータ（ΔＶnew）と、基準ΔＶ記憶回路２０７に記憶されている比較対象用ΔＶデータ（ΔＶold）とを比較し、より大きな値のΔＶデータを新たな比較対象用ΔＶデータとして基準ΔＶ記憶回路２０７に格納する。
基準ΔＶ記憶回路２０７は、電圧比較回路２０６により格納された比較対象用ΔＶデータ（ΔＶold）を記憶している。
電圧／光量データ変換回路２０８は、基準ΔＶ記憶回路２０７に記憶されている比較対象用ΔＶデータ（ΔＶold）に応じた光量補正データ（補正値）を生成するとともに、これを補正データ記憶回路２０９に格納する。この光量補正データが各発光素子に供給する駆動信号を補正制御するデータとなる。
補正データ記憶回路２０９は、光量補正データを記憶している。
データドライバデータ送出回路２０４は、画像処理制御回路１０６から画像データが供給されるとともに電圧／光量データ変換回路２０８から光量補正データが供給されて、画像データを光量補正データに基づいて補正して、補正した画像データをデータドライバ１１１に供給する。
ここで、ΔＶ電圧測定回路２０５は本発明の電圧測定回路に相当し、電圧／光量データ変換回路２０８は本発明の補正値設定回路に相当する。

次に、発光素子アレイ２０における各発光素子の点灯回路の一例について説明する。
点灯回路は、図８に示すように、例えば、電源スイッチＴＦＴ３４と、駆動ＴＦＴ３３と、選択ＴＦＴ３１と選択ＴＦＴ３２と、保持キャパシタ３５と、駆動ＴＦＴ３３に直列につながれた発光素子である有機ＥＬ素子３６と、で構成されている。
この点灯回路におけるＶsel2により電源スイッチＴＦＴ３４をオフにして電源を遮断し、Ｖsel1が選択ＴＦＴ３１と選択ＴＦＴ３２をオンにすると、駆動信号として信号電流Ｉdataが駆動ＴＦＴ３３のソース・ドレイン間（電流路）に流れる。
駆動ＴＦＴ３３に信号電流Ｉdataが流れると、保持キャパシタ３５には信号電流Ｉdataに応じた駆動ＴＦＴ３３のゲート電圧Ｖgs（Ｖgs＝Ｖdata−Ｖsource）が保持される（Ｖdataはデータラインの電圧）。
そして、Ｖsel1により選択ＴＦＴ３１と選択ＴＦＴ３２をオフにし、Ｖsel2により電源スイッチＴＦＴ３４をオンにすることにより、電源線から保持キャパシタ３５に蓄えられた駆動ＴＦＴ３３のゲートＶgs電圧に基づく電流Ｉ_Ｄが有機ＥＬ素子３６に流れる。有機ＥＬ素子３６のカソードは一定の電位Ｖssに設定されており、有機ＥＬ素子３６のアノードとカソード間の電圧値に関するデータがＡＤコンバータ１１３へ出力される。
なお、点灯回路におけるタイミングチャートの一例を図９に示す。

ここで、有機ＥＬ材料からなる発光素子の温度特性、電圧特性について説明する。
図１０は、有機ＥＬ材料からなる発光素子に一定の電流を流して一定の発光輝度で発光させたときの、発光素子が形成されている基板の温度を変えたときの発光素子の両端間の駆動電圧を測定した結果を示す。
すなわち、図１０は、有機ＥＬ素子３６が含まれる点灯回路において、有機ＥＬ素子３６に、発光輝度が2,500、5,000、7,500、10,000［ｃｄ／ｍ^２］となる各々一定の電流値の電流を印加して発光させ、その点灯回路が形成されたテスト用基板の温度を約３０℃〜６５℃へと変化させた際の、有機ＥＬ素子３６の両端にかかる駆動電圧の変化を示している。図１０に示すように、有機ＥＬ素子３６の駆動電圧は基板温度の上昇に応じて低下する傾向を有し、各輝度においてほぼ同一の温度特性（−０．０７［Ｖ／℃］）を持つことがわかる。
露光装置２により感光体ドラム１の表面に静電潜像を形成する露光を行う駆動時においては、画像信号に応じた所定の画像濃度を得るために、画像データの輝度階調値に対する発光素子アレイ２０の、各発光素子（有機ＥＬ素子３６）の発光光量（輝度）を一定に維持する必要がある。しかし、ライン状に配列された複数の発光素子（有機ＥＬ素子３６）を用いた露光装置２（発光素子アレイ２０）においては、印字率による駆動時間の差異等によって各発光素子の劣化に差が生じている。これにより、画像データの輝度階調値が同じであっても各発光素子に劣化に伴う輝度差が生じ、各発光素子の輝度変化に伴う画像濃度変化が発生する。
これを防ぐために、発光素子の輝度劣化に応じて駆動電流を制御して、各発光素子を定輝度駆動する必要がある。

図１１（ａ）は、劣化状態の異なる２つの発光素子に対して一定電流（検査電流）を印加して発光駆動している状態での、秒単位での各発光素子の両端間の駆動電圧の変動を示す。図１１（ｂ）は、劣化状態の異なる発光素子に対して一定電流（検査電流）を印加して駆動した際の、各発光素子の秒単位での温度変動を示す。図１１中、実線が劣化のない初期状態の発光素子の変動、点線が劣化の進んだ発光素子の変動を示している。
図１１（ａ）に示した、時間ｔ＝０における駆動電圧は、劣化の進んだ発光素子の方が大きくなっている。この図１１（ａ）に示す２つの発光素子の温度が同じであれば、この駆動電圧の違いは有機ＥＬ材料の劣化とともに発光素子の高抵抗化が進んで駆動電圧が増大したものと解釈することができる。しかしながら、実際には、上述したように、駆動電圧は発光素子の温度によっても変化し、各発光素子の温度は環境温度や各発光素子の点灯状態により一定とは限らないため、検出される駆動電圧の値には温度の違いによる駆動電圧の差も含まれたものとなっている。
そのため、発光素子の劣化の程度を駆動電圧に基づいて検出するには、各発光素子の温度差による駆動電圧差を排除しなければならない。
そこで、本実施形態では、所定時間（検査時間）における駆動電圧の変動量、つまり、駆動直後の駆動電圧（第一電圧値；Ｖstart）と、所定時間経過後の駆動電圧（第二電圧値；Ｖend）との差（ＶstartとＶendとの差分電圧（電圧変化量）ΔＶ）を測定することによって、各発光素子に温度差があっても、その温度差に依存せずに、発光素子の劣化を検出することができるようにした。

そして、図１１（ａ）に示すように、劣化の少ない発光素子よりも、劣化の進んだ発光素子の方が、所定時間経過後の駆動電圧の電圧変動量である差分電圧ΔＶが大きくなる（ΔＶ２＞ΔＶ１）。
これは、図１１（ｂ）に示すように、各発光素子に劣化による駆動電圧差があり、その駆動電圧が異なる発光素子毎に温度上昇差があることに起因する。発光素子における温度上昇は、電流と電圧の積がそのまま熱エネルギーとなるため、例えば２つの発光素子に同じ電流値の電流（検査電流）が印加され、且つ、各発光素子の点灯直前の温度が同じであった場合、点灯直後では温度Ｔは同じであっても検査時間ｔ０後においては、劣化の進んだ発光素子の方が、駆動電圧が高いため、上昇温度が高くなる（ΔＴ２＞ΔＴ１）。この温度上昇により駆動電圧は徐々に下がり、劣化の進んだ方の発光素子の上昇温度が高くなる（ΔＴ２＞ΔＴ１）ため、結果として劣化の進んだ方の差分電圧ΔＶ２が劣化の少ない方の差分電圧ΔＶ１より大きくなる（図１１（ａ））。また、図１０に示したように、発光素子の駆動電圧は、発光輝度によらず基板温度の上昇に対して一定の比率で低下する傾向を有しているため、劣化の少ない方の差分電圧ΔＶ１に対する劣化の進んだ方の差分電圧ΔＶ２の比率（ΔＶ２／ΔＶ１）の値は、点灯直前の各発光素子の温度が同じでない場合であっても、概ね同じ値となる。また、この比率の値は、比較する発光素子に印加される電流（検査電流）の電流値が同じであれば、電流の電流値には殆ど依存しない。なお、検査時間ｔ０は例えば数秒程度、具体的には２〜３秒程度の時間である。このように、ΔＶを測定することによって、発光素子の劣化状態を検出することができるのである。なお、上記における差分電圧ΔＶを測定する際に発光素子に印加する検査電流の電流値は特に限定するものではないが、電流値が大きい方がより短時間で差分電圧ΔＶが大きくなり、検査時間ｔ０を短くすることができるため、検査電流の電流値は大きい方が好ましい。そのため、検査電流の電流値は、例えば最高輝度階調に対応した最大電流に設定される。

図１２（ａ）、（ｂ）は、発光素子を一定輝度駆動する場合、使用時間と電流と電圧の相関の一例を示している。
図１２（ｂ）に示すように、使用時間の経過に従い発光素子の劣化が進むことにより、発光素子の高抵抗化が進み、発光素子の発光輝度を一定に維持するための駆動電圧及び電流が増大していく。このとき、発光素子の発光に伴う発熱は、電圧と電流の積（ＩＶ）となる。また、前述したΔＶは、この発熱量によって決定され、ΔＶは発熱量と比率的には相似の関係にある。そして、ΔＶと電流の補正データの関係は発光素子固有の特性や、露光装置２（発光素子アレイ２０）の発熱構造に依存するものであるが、図１２（ａ）、（ｂ）に示した関係から図１２（ｃ）に示すΔＶ・電流特性として求められる。この図１２（ｃ）におけるΔＶと電流の補正データの関係をデータテーブル化することによって、ΔＶに応じた電流の補正データを各発光素子に設定し、発光素子を定輝度駆動するように駆動電流を調整することができる。例えば、ΔＶが３％上昇した場合、電流を２．６％上げて駆動することによって、発光輝度を概ね初期の値に維持することができる。

次に、画像形成装置１００の露光装置２における光量補正処理について、図１３に示すフローチャートに基づき説明する。
例えば、画像形成装置１００が起動される度、あるいは画像形成装置１００が規定時間（例えば、１００時間）使用される度などの所定タイミング毎、所定期間毎に、露光装置２における発光素子の光量補正処理が実行されるようになっている。

まず、補正モードにおける基準電流を、ヘッド駆動部１１０において順に選択されて、指定された発光素子に供給し、その発光素子を発光させる（ステップＳ１）。
次いで、発光された発光素子に対応するＡＤコンバータ１１３を選択する（ステップＳ２）。
次いで、ＡＤコンバータ１１３にてＡＤコンバート信号を得て、発光素子の発光直後の第一電圧値（Ｖstart）を測定する（ステップＳ３）。
次いで、所定時間ｔ０（例えば、２秒）経過後（ステップＳ４；Ｙｅｓ）、ＡＤコンバータ１１３にてＡＤコンバート信号を得て、発光素子の第二電圧値（Ｖend）を測定する（ステップＳ５）。
次いで、ΔＶ電圧測定回路２０５によって、ＶstartとＶendとの差分電圧（ΔＶ）を求める（ステップＳ６）。

次いで、電圧比較回路２０６によって、ステップＳ６にて得られた最新のΔＶデータ（ΔＶnew）と、基準ΔＶ記憶回路２０７に記憶されている比較対象用ΔＶデータ（ΔＶold）とを比較する（ステップＳ７）
電圧比較回路２０６が、ΔＶnew＝ΔＶold、あるいはΔＶnewとΔＶoldと誤差が±１％未満であると判断すると（ステップＳ７；Ｎｏ）、前回の補正処理時から発光素子の劣化は進んでいないものとの判断で、ステップＳ１０へ進む。
一方、電圧比較回路２０６が、ΔＶnewがΔＶoldより１％以上大きいと判断すると（ステップＳ７；Ｙｅｓ）、前回の補正処理時から発光素子の劣化が進んだものとの判断で、より大きな値のΔＶデータ（ΔＶnew）を新たな比較対象用ΔＶデータとして基準ΔＶ記憶回路２０７に格納する（ステップＳ８）。なお、ΔＶnewとΔＶoldの誤差±１％は、判断基準とする閾値の一例であり、他の値であってもよい。
そして、電圧／光量データ変換回路２０８は、基準ΔＶ記憶回路２０７に記憶されている比較対象用ΔＶデータ（ΔＶold）に応じて、所定のデータテーブル（例えば、図１２（ｃ）のデータテーブル）に基づき光量補正データを生成するとともに、これを補正データ記憶回路２０９に格納する（ステップＳ９）。例えば、劣化のない発光素子のΔＶデータより、ΔＶが３％上昇した場合、電流を２．６％上げて駆動するための光量補正データを生成して補正データ記憶回路２０９に記憶する。

ステップＳ１０において、全ての発光素子のΔＶデータを取得し、全ての発光素子の光量補正データが得られていなければ（ステップＳ１０；Ｎｏ）、ステップＳ１に戻り、次の発光素子を発光させて、光量補正処理を継続する。
一方、全ての発光素子に対する光量補正データを得ていれば（ステップＳ１０；Ｙｅｓ）、光量補正処理を終了して、通常の画像形成処理を可能な状態で待機する。

こうして画像形成装置１００は、所定タイミング毎に、各発光素子に光量補正処理用の所定電流を供給して、発光させた発光素子にかかる電圧値を測定することで、発光素子の経時劣化により変動する電圧値（ΔＶデータ）に応じて補正値（光量補正データ）を更新するようになっている。
そして、画像形成装置１００において、画像形成処理を実行する際、データドライバデータ送出回路２０４は、補正データ記憶回路２０９に記憶された光量補正データに基づいて画像データを補正して、補正した画像データをデータドライバ１１１に供給し、データドライバ１１１より発光素子アレイ２０の発光素子に、発光素子の劣化に応じた電流値の信号電流を供給することで、劣化した発光素子の輝度変化を補償して各発光素子を発光させることができるので、画像データの階調値に対する発光素子の発光輝度を概ね一定に維持することができ、画像データの階調値に応じた画像形成が可能になり、所望する画質濃度の印刷を行うことができる。

以上のように、画像形成装置１００の露光装置２において、発光素子の発光直後の第一電圧値（Ｖstart）と、所定時間経過後の第二電圧値（Ｖend）を測定することで、発光素子の温度によらずに、それらの差分電圧（ΔＶ）を検出することができる。そして、発光素子の温度によらないΔＶデータに応じた補正値（光量補正データ）に基づき、例えば、発光素子の劣化によりΔＶが３％上昇した場合、発光素子に供給する信号電流の電流値を２．６％上げるように、劣化により高抵抗化した発光素子ほど高電流を供給するように制御する。これにより、画像データの階調値に対する発光素子の発光輝度を概ね一定に維持することができるので、画像データの階調値に応じた画像形成が可能になる。
つまり、従来技術のような、発光素子の光をモニタする受光素子を備える装置における煩雑な処理に比べて、この画像形成装置１００は、より容易に発光素子の輝度変化を補償して、画像データの階調値に対する発光素子の発光輝度の変化を抑制することができ、好適な画像形成が可能になる。

なお、本発明の適用は上述した実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

１ 感光体ドラム
２ 露光装置
３ 帯電器
６ 現像器
２０ 発光素子アレイ
３６ 有機ＥＬ素子
１００ 画像形成装置
１０２ ＣＰＵ
１０４ 同期制御回路
１０６ 画像処理制御回路
１１０ ヘッド駆動部
１１１ データドライバ
１１２ セレクトドライバ
１１３ ＡＤコンバータ
２００ ヘッドコントローラ（補正値設定回路、制御回路）
２０１ アービトレーション制御回路
２０２ ＡＤコンバータセレクト回路
２０３ セレクトドライバタイミング発生回路
２０４ データドライバデータ送出回路（データ補正回路）
２０５ ΔＶ電圧測定回路（電圧測定回路）
２０６ 電圧比較回路
２０７ 基準ΔＶ記憶回路
２０８ 電圧／光量データ変換回路（補正値設定回路）
２０９ 補正データ記憶回路

Claims (14)

1. 感光体ドラムを画像データに応じて露光する露光装置であって、
   前記感光体ドラムに前記画像データに応じた光を照射して露光する少なくとも１つの発光素子と、
   前記発光素子の動作を制御する制御回路と、
   を備え、
   前記制御回路は、
   所定の測定タイミング毎に、前記発光素子に一定の電流値を有する検査電流が供給されて発光している状態での該発光素子の両端間の駆動電圧の、前記検査電流の供給開始直後から予め設定された検査時間が経過したときまでの電圧変化量を検出する電圧測定回路と、
   前記電位変化量に基づいて、前記画像データに対する補正値を設定する補正値設定回路と、
   を備えることを特徴とする露光装置。
2. 前記電圧測定回路は、前記発光素子に前記検査電流の供給が開始された第１の時点での前記駆動電圧の値を第一電圧値として測定し、前記第１の時点から前記検査時間が経過した第２の時点での前記駆動電圧の値を第二電圧値として測定し、前記第二電圧値と前記第一電圧値の差分値を前記電圧変化量として検出することを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
3. 前記補正値設定回路は、第１の測定タイミングで前記電圧測定回路により検出された第１の電圧変化量と、前記第１の測定タイミングの後の第２の測定タイミングで前記電圧測定回路により検出された第２の電圧変化量とに対し、前記第１の電圧変化量に対する前記第２の電圧変化量の変化率に基づいて前記補正値を設定し、前記測定タイミング毎に前記補正値を更新することを特徴とする請求項１又は２に記載の露光装置。
4. 前記制御回路は、前記電圧変化量の変化率に対する前記補正値の値が記憶されたデータテーブルを有し、
   前記補正値設定回路は、前記データテーブルを参照して、前記補正値を設定することを特徴とする請求項３に記載の露光装置。
5. 前記制御回路は、前記第１の測定タイミングにおける前記第１の電圧変化量を記憶する記憶回路を有し、前記記憶回路に記憶する前記第１の電圧変化量の値を、前記測定タイミング毎に更新することを特徴とする請求項３又は４に記載の露光装置。
6. 前記制御回路は、
   前記補正値設定回路によって設定された前記補正値を記憶する補正データ記憶回路と、
   前記画像データを前記補正データ記憶回路に記憶された前記補正値に基づいて補正するデータ補正回路と、
   を有することを特徴とする請求項１〜５の何れか一項に記載の露光装置。
7. 画像データに応じた印刷を行う画像形成装置であって、
   帯電する感光体ドラムと、
   画像データに応じた光を前記感光体ドラムに照射して露光する露光装置と、
   を備え、
   前記露光装置は、
   前記画像データに応じた光を前記感光体ドラム上に照射して露光を行う少なくとも１つの発光素子と、
   所定の測定タイミング毎に、前記発光素子に一定の電流値を有する検査電流が供給されて発光している状態での該発光素子の両端間の駆動電圧の、前記検査電流の供給開始直後から予め設定された検査時間が経過したときまでの電圧変化量を検出する電圧測定回路と、前記電位変化量に基づいて、前記画像データに対する補正値を設定する補正値設定回路と、を有して前記発光素子の動作を制御する制御回路と、
   を備えることを特徴とする画像形成装置。
8. 前記電圧測定回路は、前記発光素子に前記検査電流の供給が開始された第１の時点での前記駆動電圧の値を第一電圧値として測定し、前記第１の時点から前記検査時間が経過した第２の時点での前記駆動電圧の値を第二電圧値として測定し、前記第二電圧値と前記第一電圧値の差分値を前記電圧変化量として検出することを特徴とする請求項７に記載の画像形成装置。
9. 前記補正値設定回路は、第１の測定タイミングで前記電圧測定回路により検出された第１の電圧変化量と、前記第１の測定タイミングの後の第２の測定タイミングで前記電圧測定回路により検出された第２の電圧変化量とに対し、前記第１の電圧変化量に対する前記第２の電圧変化量の変化率に基づいて前記補正値を設定し、前記測定タイミング毎に前記補正値を更新することを特徴とする請求項７又は８に記載の画像形成装置。
10. 前記制御回路は、前記電圧変化量の変化率に対する前記補正値の値が記憶されたデータテーブルを有し、
    前記補正値設定回路は、前記データテーブルを参照して、前記補正値を設定することを特徴とする請求項９に記載の画像形成装置。
11. 発光素子を備えて、感光体ドラムに画像データに応じた光を照射して露光する露光装置の光量補正方法であって、
    前記発光素子に一定の電流値を有する検査電流を供給して継続して発光させる発光ステップと、
    所定の測定タイミング毎に、前記検査電流が供給されて発光している前記発光素子の両端間の駆動電圧の、前記検査電流の供給開始直後から予め設定された検査時間が経過したときまでの電圧変化量を検出する電圧変化量検出ステップと、
    検出された前記電位変化量に基づいて、前記画像データに対する補正値を設定する補正ステップと、
    を含むことを特徴とする露光装置の光量補正方法。
12. 前記電圧変化量検出ステップは、
    前記発光素子に前記検査電流の供給が開始されて発光が開始された第１の時点での前記駆動電圧の値を第一電圧値として測定する第一電圧値測定ステップと、
    前記第１の時点から前記検査時間が経過した第２の時点での前記駆動電圧の値を第二電圧値として測定する第二電圧値測定ステップと、
    前記第二電圧値と前記第一電圧値の差分値を前記電圧変化量として検出する差分検出ステップと、
    を含むことを特徴とする請求項１１に記載の露光装置の光量補正方法。
13. 前記補正ステップは、
    第１の測定タイミングで前記電圧測定回路により検出された第１の電圧変化量と、前記第１の測定タイミングの後の第２の測定タイミングで前記電圧測定回路により検出された第２の電圧変化量とに対し、前記第１の電圧変化量に対する前記第２の電圧変化量の変化率に基づいて前記補正値を設定する補正値設定ステップと、
    前記測定タイミング毎に前記補正値を更新する補正値更新ステップと、
    を含むことを特徴とする請求項１１又は１２に記載の露光装置の光量補正方法。
14. 前記補正値設定ステップは、前記電圧変化量の変化率に対する前記補正値の値が記憶されたデータテーブルを参照して、前記変化率に対応する前記補正値を取得する補正値取得ステップを含むことを特徴とする請求項１３に記載の露光装置の光量補正方法。

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