JP6451371B2 - 発光素子駆動制御装置、液滴乾燥装置、画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、発光素子駆動制御装置、液滴乾燥装置、画像形成装置に関する。

例えば、インクジェットプリンタにより画像形成の際、液滴（インク）を乾燥するためにレーザ発光素子から発光するレーザ光を適用する場合がある。レーザ光は定電流制御され、液滴の乾燥度合いに応じて光量が制御される。

特許文献１には、画像データに基づいて自己昇温量と隣接昇温量とを決める手段と、昇温量に基づき光量減衰量を決める手段と、決定された減衰量に基づき電流制御する手段を有する画像形成装置が記載されている。

特許文献２には、各光源を１個ずつ発光させたときの光出力を検出し、それに基づき電流供給量を自動制御し、光出力変動の大きい発光源の制御を優先して行う電子写真装置が記載されている。

特許文献３には、温度上限値を超えないように制御する温度対応処理部を備える表示装置が記載されている。

特許文献４には、半導体レーザを２値の電流でＣＷ駆動し、それぞれの発振波長の温度依存性を評価し、発振波長が同一となるときの各温度の差ΔＴを測定し、電流２値間の消費電力の差ΔＰから熱抵抗Ｒｔｈ＝ΔＴ／ΔＰを算出する半導体レーザの熱抵抗評価装置が記載されている。

特開２００７−３２９４２９号公報 特開２０１０−０６７８３３号公報 特開２００８−１２４３０３号公報 特開２００６−０５９８５６号公報

複数の発光素子から光を照射し液滴を乾燥させる場合、自らの発熱と周囲の発光素子の発熱の影響による発光量の変化、あるいは、発光素子の経時劣化等による発光量の変化に対応して発光素子を制御する必要がある。例えば、発光量を測定し発光量を制御する方法があるが、同時に点灯する複数の発光素子の各々の発光量を測定するのは、光学的に困難である。

本発明では、インク乾燥装置が複雑にならず、さらに複数の半導体発光素子の温度変化や劣化による発光効率の変化を逐次反映させた光量の制御が可能な発光素子駆動制御装置、液滴乾燥装置、画像形成装置を提供することを目的とする。

請求項１に記載の発明は、記録媒体の幅方向に複数配置された半導体発光素子の駆動電圧及び駆動電流を検出する検出手段と、検出手段で検出した駆動電圧及び駆動電流により特定した各発光素子の発熱温度から、各発光素子の昇温熱量を演算する共に、各発光素子の昇温熱量と各発光素子に供給される電力に基づく投入熱量との差分から各発光素子の実発光量を演算する演算手段と、各発光素子に対して演算手段で演算された実発光量と、要求される発光量との差を各々補正する補正手段と、を有する発光素子駆動制御装置である。

請求項２に記載の発明は、前記半導体発光素子の素子群へ電力を供給する電力供給手段と、前記半導体発光素子への電流を制御する電流制御手段と、を備え、前記補正手段は、前記電力供給手段が供給する電圧値と前記電流制御手段が制御する電流値を指示する指示手段を有する請求項１に記載の発光素子駆動制御装置である。

請求項３に記載の発明は、前記演算手段は、予め検出した前記半導体発光素子の駆動時の電圧及び、電流、実発光量、発熱温度との関係が、前記半導体発光素子の組成に基づく物性式と、熱等価回路に基づく物性式とで整合するように設定されている、
請求項１又は請求項２記載の発光素子駆動制御装置である。

請求項４に記載の発明は、前記半導体発光素子は、熱的結合しうる間隔で配置された複数のダイが、直列または並列に電気的に接続されたマルチレーザである、請求項１から請求項３の何れか１項に記載の発光素子駆動制御装置である。

請求項５に記載の発明は、記録媒体の幅方向に複数配置された半導体発光素子と、請求項１〜請求項４の何れか１項に記載の発光素子駆動制御装置を備えた、液滴乾燥装置である。

請求項６に記載の発明は、画像情報に応じて液滴を吐出することにより、前記画像情報に対応した画像を記録媒体上に形成する画像形成手段と、前記画像形成手段により前記記録媒体上に吐出された液滴を乾燥する請求項５に記載の液滴乾燥装置と、を備えた画像形成装置である。

請求項１、及び請求項２に記載の発明によれば、光量測定部を設ける場合と比べ、装置が複雑にならず、また複数の発光素子の光量を精度よく制御することができる。

請求項３に記載の発明によれば、精度よく光量を制御することができる。

請求項４に記載の発明によれば、駆動電流および電圧を最適に設定できる。

請求項５に記載の発明によれば、消費電力を低減できる。

請求項６に記載の発明によれば、消費電力を低減できる。

第１の実施の形態に係るインクジェット記録装置の主要構成部の一例を示す概略構成図である。 第１の実施の形態に係るレーザ乾燥装置のレーザ光照射面の一例を示す図である。 第２の実施の形態に係るレーザ発光素子（ＶＣＳＥＬ）のレーザ光照射面の一例を示す図である。 第１の実施の形態に係るレーザ発光素子（ＶＣＳＥＬ）のレーザ光照射範囲の一例を示す図である。 第１の実施の形態に係る制御部において実行されるレーザ駆動部及びレーザ乾燥装置の乾燥制御機能を示すブロック図である。 第１の実施の形態に係るレーザ発光素子の電流−電圧特性図である。 第１の実施の形態に係るレーザ発光素子群として、用紙幅方向に３個のレーザ発光素子が配列された場合における、レーザ発光素子の内部の熱等価回路図である。 第１の実施の形態に係る制御部の演算制御部で実行される発光制御ルーチンを示すフローチャートである。 図８のステップ１５６における、定電流制御の詳細な処理の流れを示す制御フローチャートである。 第３の実施の形態に係るレーザ発光素子の温度補償制御ルーチンを示すフローチャートである。 （Ａ）は用紙に記録された画像濃度に応じた出力制御を示す概略図、（Ｂ）は画像濃度とレーザ発光素子出力との関係を示す用紙幅方向の出力特性図、（Ｃ）は画像濃度に応じた発熱量をデューティ制御で実行する場合のレーザ発光素子の出力特性図である。

[第１の実施の形態]
（装置概略）
図１は、第１の実施形態に係るインクジェット記録装置１２の主要構成部を示した概略構成図である。

インクジェット記録装置１２は、例えば、２組の画像形成部２０Ａ及び２０Ｂ、制御部２２、記憶部３０、給紙ロール８０、排出ロール９０、及び搬送ローラ１００を備えている。

また、画像形成部２０Ａは、例えばヘッド駆動部４０Ａ、印字ヘッド５０Ａ、レーザ駆動部６０Ａ、レーザ乾燥装置７０Ａ、及び用紙速度検出センサ１１０Ａを含む。

同様に、画像形成部２０Ｂは、例えばヘッド駆動部４０Ｂ、印字ヘッド５０Ｂ、レーザ駆動部６０Ｂ、レーザ乾燥装置７０Ｂ、及び用紙速度検出センサ１１０Ｂを含む。

なお、以下では画像形成部２０Ａ及び画像形成部２０Ｂ、並びに、画像形成部２０Ａ及び画像形成部２０Ｂに含まれる共通の部材を区別する必要がない場合には、符号末尾の記号“Ａ”及び記号“Ｂ”を省略して表すものとする。

制御部２２は、図示しない用紙搬送モータを駆動することで、例えば用紙搬送モータとギヤ等の機構を介して接続された搬送ローラ１００の回転を制御する。給紙ロール８０には、記録媒体として用紙搬送方向に長尺状の用紙Ｋが巻き付けられており、搬送ローラ１００の回転に伴って用紙Ｋが用紙搬送方向に搬送される。

制御部２２は、例えば記憶部３０に記憶された画像情報を取得し、画像情報に含まれる画像の画素毎の色情報に基づいて画像形成部２０Ａを制御することで、用紙Ｋの一方の画像形成面に画像情報に対応した画像を形成する。

具体的には、制御部２２は、ヘッド駆動部４０Ａを制御する。そして、ヘッド駆動部４０Ａは、制御部２２から指示されたインク滴の吐出タイミングに従って、ヘッド駆動部４０Ａに接続された印字ヘッド５０Ａを駆動して、印字ヘッド５０Ａからインク滴を吐出させ、搬送される用紙Ｋの一方の画像形成面上に画像情報に対応した画像を形成する。

なお、画像情報に含まれる画像の画素毎の色情報は、画素の色を一意に示す情報を含む。第１の実施形態では、一例として、画像の画素毎の色情報がイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各々の濃度によって表されているものとするが、画像の色を一意に示す他の表現方法を用いてもよい。

印字ヘッド５０Ａは、Ｙ色、Ｍ色、Ｃ色、及びＫ色の４色それぞれに対応した４つの印字ヘッド５０ＡＹ、５０ＡＭ、５０ＡＣ、及び５０ＡＫを含み、印字ヘッド５０Ａから対応する色の液滴であるインク滴を吐出する。なお、印字ヘッド５０Ａにおいてインク滴を吐出するための駆動方法は特に限定されず、いわゆるサーマル方式や圧電方式等、公知のものが適用される。

レーザ駆動部６０Ａにはレーザ乾燥装置７０Ａに含まれるレーザ発光素子７２（図２参照）のオンオフでレーザ発光量を制御するＦＥＴ（Field Effect Transistor）等のスイッチング素子が含まれ、制御部２２からの指示に基づいてスイッチング素子を駆動する。第１の実施の形態では、レーザ発光素子７２は、半導体レーザが適用し得る。

そして、制御部２２はレーザ駆動部６０Ａを制御することで、レーザ乾燥装置７０Ａから用紙Ｋの一方の画像形成面に向けてレーザ光を照射させ、当該レーザ光に依存する発熱（投入熱量）により、用紙Ｋに形成された画像のインク滴を乾燥させて、用紙Ｋへの画像の定着を図る。制御部２２は、画像情報に基づき、駆動電流は維持してレーザ照射のオン/オフ制御を行うことにより、乾燥効率を向上ができる。なお、駆動電流の強弱の制御を行うようにしてもよい。

なお、レーザ乾燥装置７０Ａから用紙Ｋまでの距離は、レーザ発光素子７２の放射角度及び放射領域の広さに基づいて設定される。

その後、用紙Ｋは、搬送ローラ１００の回転に伴って画像形成部２０Ｂと対向する位置に搬送される。この際、用紙Ｋは、画像形成部２０Ａによって画像が形成された画像形成面とは異なる他方の画像形成面が画像形成部２０Ｂと向き合うように搬送される。

制御部２２は、前述した画像形成部２０Ａに対する制御と同様の制御を画像形成部２０Ｂに対しても実行することで、用紙Ｋの他方の画像形成面に画像情報に対応した画像を形成する。このようにインクジェット記録装置１２は、用紙Ｋの両面印字に対応するため、２組の画像形成部２０Ａ、画像形成部２０Ｂを含む。

そして、用紙Ｋは、搬送ローラ１００の回転に伴って排出ロール９０まで搬送され、排出ロール９０に巻き取られる。

用紙速度検出センサ１１０は、例えば用紙Ｋの画像形成面と対向する位置に配置され、用紙Ｋの用紙搬送方向における搬送速度を検出して制御部２２へ通知する。

制御部２２は、用紙速度検出センサ１１０から取得した用紙Ｋの搬送速度を用いて、用紙Ｋに吐出されたインク滴がレーザ乾燥装置７０のレーザ照射領域に搬送されるタイミングでレーザ乾燥装置７０から用紙Ｋへレーザ光を照射するように、レーザ駆動部６０を駆動するタイミングを制御する
用紙速度検出センサ１１０において用紙Ｋの搬送速度を検出するための検出方法は特に限定されず、公知のものが適用される。なお、用紙速度検出センサ１１０は、第１の実施形態に係るインクジェット記録装置１２に必須の部材ではない。

また、インクには水性インク、溶媒が蒸発するインクである油性インク、紫外線硬化型インク等が存在するが、第１の実施形態では水性インクを使用するものとする。第１の実施形態において、単に「インク」又は「インク滴」とある場合は、「水性インク」又は「水性インク滴」を意味するものとする。

（レーザ乾燥装置）
図２は、レーザ乾燥装置７０のレーザ光照射面の一例を示した図である。なお、レーザ乾燥装置７０のレーザ光照射面とは、用紙Ｋの画像形成面と対向する面をいう。

図２に示すように、レーザ乾燥装置７０のレーザ光照射面には、用紙搬送方向及び用紙搬送方向と直交する方向である用紙幅方向に、複数のレーザ発光素子７２が格子状に配置され、熱的に結合している。

第１の実施の形態では、レーザ発光素子７２として、面発光タイプ（ＶＣＳＥＬ（Vertical Cavity Surface Emitting Laser））が適用されている。なお、図２に示したレーザ乾燥装置７０のレーザ光照射面に配置されるレーザ発光素子７２の数及び配置形状は一例である。

また、第１の実施の形態では、レーザ駆動部６０（図１参照）により光量を制御（定電流制御）する単位を、複数のレーザ発光素子７２が用紙幅方向に配列されたレーザ発光素子群７４とする。

また、この用紙幅方向に配列されたレーザ発光素子群７４が用紙搬送方向に複数配列した状態が、図２に示す配列状態である。なお、図２では、用紙幅方向の全域を一括りとしてレーザ発光素子群７４としたが、複数のレーザ発光素子群７４を直列に配列して、用紙幅方向の全域を網羅するようにしてもよい。画像情報に応じてレーザ発光素子７２あるいは複数のレーザ発光素子群７４の発光量を制御することにより、効率良く乾燥でき、消費エネルギーを抑制できる。

次に、用紙Ｋに吐出されたインク滴とレーザ発光素子７２によるレーザ光の照射範囲の関係について説明する。

図４は、レーザ発光素子７２のレーザ光照射範囲Ｒを示した図である。

図４に示すように、第１の実施形態に係るレーザ乾燥装置７０では、１つのレーザ発光素子７２のレーザ光照射範囲Ｒに複数のインク滴ＰＸが含まれるように、レーザ発光素子７２のレーザ光照射範囲Ｒが設定される。例えば、印字ヘッド５０の印字解像度が１２００ｄｐｉ（dots per inch）の場合に、用紙搬送方向に６０個のインク滴ＰＸ、且つ、用紙幅方向に６０個のインク滴ＰＸを含む範囲をレーザ光照射範囲Ｒとして設定する。この場合、レーザ光照射範囲Ｒは、用紙搬送方向に１．２７ｍｍ、用紙幅方向に１．２７ｍｍの長さを有する矩形として表される。このように、各々のレーザ発光素子７２は複数のインク滴ＰＸを乾燥する。

（乾燥制御）
図５は、制御部２２において実行されるレーザ駆動部６０及びレーザ乾燥装置７０の乾燥制御機能を示すブロック図である。なお、図５は、制御部２２における乾燥制御に特化した機能をブロック化したものであり、制御部２２のハード構成を限定するものではない。

図５に示される如く、制御部２２は、演算手段（第１の演算手段、第２の演算手段）、特定手段、補正手段（電流補正手段）として機能する手段の一例である光量演算部１０２と、電力供給部から出力される電圧値を制御する手段の一例である電源制御部１０４と、検出手段として機能する一例である電圧測定部１０６と、制御手段として機能する一例である電流制御部１０８と、検出手段として機能する一例である電流測定部１１０と、を備えている。

各レーザ発光素子７２のカソード側は、それぞれ別々に動作する定電流源１１４を介して接地されている。

電源制御部１０４では、電力供給部１１２を制御することで、レーザ発光素子群７４とそれに直列接続した定電流源１１４に印加される電圧を制御する。

電力供給部１１２は、レーザ発光素子群７４とそれに直列接続した定電流源１１４に電圧を印加する。図５では、電力供給部１１２はレーザ発光素子群７４を構成する複数のレーザ発光素子７２のアノード側に接続されており、レーザ発光素子７２のカソードは定電流源１１４に接続された構成とした。また、電力供給部１１２は、レーザ発光素子群７４毎に設けられている。

ここで、各レーザ発光素子７２のアノード側及びカソード側は、制御部２２の電圧測定部１０６の一対の電圧測定端子１０６Ａ、１０６Ｂに接続されている。電圧測定部１０６では、各レーザ発光素子７２のアノード−カソード間電圧（以下、「Ａ−Ｋ間電圧」という場合がある。）を測定する。

また、前記定電流源１１４には、制御部２２の電流制御部１０８及び電流測定部１１０が接続されている。

電流測定部１１０は、各レーザ発光素子７２を流れる電流値を測定する。また、電流制御部１０８は、定電流源１１４に対して、駆動電流（各レーザ発光素子７２を流れる駆動電流（Ｉ））を指示する。定電流源１１４では、指示された駆動電流（Ｉ）となるようにＡ−Ｋ間電圧が制御されることで、定電流制御が実行される。

レーザ乾燥装置７０では、搬送されてくる用紙Ｋ（図２参照）に向けて発光することで、レーザ光による発熱量（投入熱量）に基づきインクを乾燥させる。

この場合、光量演算部１０２では、例えば、画像形成時の画像情報に基づくインク吐出量に対して、適正なレーザ発光素子７２の発光量（Ｐ）を演算し、定電流源１１４で定電流制御を実行する。

この結果、理論的には、インク吐出量に適合した発熱量で乾燥処理が実行される。なお、消費電力を抑制するため、電力供給部１１２から印加される電圧は、レーザ発光素子７２が安定して定電流駆動するのに必要な最低の値とすることが好ましい。

（レーザ発光素子の電流−電圧特性）
レーザ発光素子７２は、図６に示される如く、駆動電流（Ｉ）とアノード−カソード間の電圧（Ｖ）は、概して正比例の関係（Ｉ＝ａＶ＋ｂ、ａ、ｂは係数）にあるものの、レーザ発光素子７２の発熱により、係数ａ、ｂ（特にｂ）が変動する。

例えば、図６の特性図では、レーザ発光素子７２に流れる電流値が一定であっても、レーザ発光素子７２の発熱温度（活性層温度Ｔ（図６では、ｔ１＜ｔ２＜ｔ３＜ｔ４とする。））が高くなるにつれ電圧値が低下することがわかる。この変化度合い（温度係数）は、レーザ発光素子を構成する半導体の組成によって決まるものである。

言い換えれば、レーザ発光素子７２の駆動電流（Ｉ）と、Ａ−Ｋ間電圧（Ｖ）と、活性層温度（Ｔ）と、には相関関係があり、第１の実施の形態では、一例として（１）式（近似物性式）を用いた。

この（１）式から、駆動電流（Ｉ）と電圧（Ｖ）とに基づいて、正確な値として活性層温度（Ｔ）を特定することが可能である。

ここで、
Ｖ・・・レーザ発光素子のアノード−カソード間電圧、
Ｉ・・・レーザ発光素子の駆動電流、
Ｔ・・・レーザ発光素子の活性層温度、
α・・・電圧温度係数、
ｎ・・・エミッション係数、
ｋ・・・ボルツマン係数、
ｑ・・・電荷素量、
Is・・・逆方向飽和電流、
Rs・・・内部抵抗、
T0・・・基準温度、
である。

また、（１）式の右辺の第１項（α（Ｔ−Ｔ０））は温度特性を示し、それ以外の第２項は電圧−電流特性を示す。

光量演算部１０２（図５参照）では、上記（１）式により、活性層温度Ｔを求めることになるが、この場合、（１）式を変換した逆関数から活性層温度Ｔを、所謂演算によって求めてもよいし、コンピュータ処理の一例として、活性層温度Ｔを徐々に変化させながら、（１）式が成立する活性層温度Ｔを同定するプログラムを構築してもよい。

さらには、予め、電圧（Ｖ）、駆動電流（Ｉ）、活性層温度（Ｔ）との関係をテーブル化して記憶しておいてもよい。

光量演算部２２は、（１）式の演算結果から得られた活性層温度Ｔに基づき、発光量Ｐを算出する。

図７は、一例として、レーザ発光素子群７４として、用紙幅方向に３個のレーザ発光素子７２が配列された場合における、レーザ発光素子７２の内部の熱等価回路図を示している。

この熱等価回路によれば、レーザ発光素子７２毎の発熱量（Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３）に対して、ヒートシンクまでの熱抵抗体Ｒｎｍ（ｎ，ｍ＝１，２，３のマトリクス）が、直列及び並列に接続された回路で表現される。熱抵抗体Ｒｎｍは予め測定可能である。

この熱等価回路において、各レーザ発光素子７２の活性層温度Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３を前記（１）式に基づいて求めると、活性層温度（Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３）、熱抵抗体Ｒｎｍ、発熱量Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３との相関関係は、以下の（２）式で表現される。

この（２）式を変換すると、（３）式となる。

ここで、投入電力（Ｗ１，Ｗ２、Ｗ３）は、発熱量（Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３）と発光量（Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３）の合計値であるため、これらの相関関係は、以下の（４）式で表現される。

この（４）式を変換すると、（５）式になる。

この（５）式により、活性層温度Ｔ（ここでは、Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３）に相当する熱損失を加味した適正な発光量Ｐ（ここでは、Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３）が求められ、光量演算部２２では、当該発光量Ｐとなるような駆動電流Ｉを演算し、電流制御部１０８へ送出する。電流制御部１０８では、定電流源１１４を制御して、光量演算部２２から受け付けた駆動電流Ｉに基づく定電流制御を実行する。

以下に、第１の実施の形態の作用を説明する。

図８は、第１の実施の形態に係る制御部２２の演算制御部１０２で実行される発光制御ルーチンを示すフローチャートである。

レーザ乾燥装置７０による乾燥時期になると、まず、ステップ１５０では、画像情報に基づく、発光量Ｐを演算し、次いで、ステップ１５２へ移行して駆動電流Ｉを演算する。なお、後述のステップ１５８で駆動電流Ｉの補正を行うため、ステップ１５２で設定する駆動電流Ｉは初期値であり、必ずしも初期値の駆動電流Ｉを通電させたときの発光量が発光量Ｐと一致しなくてもよい。発光量Ｐから駆動電流Ｉを演算する手段の一例としては、予め特定しておいた（１）〜（５）式に、予め抽出しておいた電圧Ｖと活性層温度Ｔの代表値を設定することによって駆動電流Ｉを演算可能である。

次のステップ１５４では、電源制御部１０４を制御して、レーザ駆動部６０の電力供給部１１２を駆動して、予め定めた電圧でレーザ発光素子７２と定電流源１１４とに電圧印加を開始する。

次のステップ１５６では、電流制御部１０８を制御して、定電流源１１４を駆動して、予め定めた駆動電流Ｉをレーザ発光素子７２に通電する。レーザ発光素子７２に電流が流れると、レーザ発光素子７２は発光し、搬送されてくる用紙Ｋへ照射されることで、インク乾燥が実行される。

次のステップ１５８では、定電流源１１４において、駆動電流Ｉに基づく定電流制御が実行される。この定電流制御によって、電流は一定に維持され、未乾燥、過乾燥がない、安定した乾燥処理が実行される。なお、このステップ１５８の定電流制御の詳細については後述する（図９参照）。

次のステップ１６０では、処理が終了したか否か、すなわち、乾燥すべき用紙Ｋの領域がレーザ乾燥装置７０を通過したか否かが判断され、否定判定された場合は、乾燥すべき用紙Ｋの領域が存在すると判断し、ステップ１５０へ戻り、上記工程を繰り返す。

また、ステップ１６０で肯定判定された場合は、乾燥すべき用紙Ｋの領域がレーザ乾燥装置７０を通過したと判断し、ステップ１６２へ移行して、定電流源１１４で電流を遮断し、電力供給部１１２で電圧印加を停止することで、このルーチンは終了する。

図９は、前記図８のステップ１５８における、定電流制御の詳細な処理の流れを示す制御フローチャートである。

ステップ１７０では、電流測定部１１０により、駆動電流（Ｉ）を測定し、次いで、ステップ１７２へ移行して、電圧測定部１０６により、Ａ−Ｋ間電圧（Ｖ）を測定し、ステップ１７４へ移行する。

ステップ１７４では、測定した駆動電流（Ｉ）及びＡ−Ｋ間電圧（Ｖ）に基づき、（１）式を用いてレーザ発光素子７２の活性層温度（Ｔ）を特定する。

ここで、「特定」としたのは、（１）式により、活性層温度Ｔを求めるために、以下の手段が適用可能であるからである。

（特定手段１） （１）式を変換した逆関数から活性層温度Ｔを、所謂演算によって求める（演算）。

（特定手段２） コンピュータ処理の一例として、活性層温度Ｔを徐々に変化させながら、（１）式が成立する活性層温度Ｔを同定するプログラムを実行する（ループ処理）。

（特定手段３） 予め、電圧（Ｖ）、駆動電流（Ｉ）、活性層温度（Ｔ）との関係をテーブル化して記憶し、記憶されたテーブルから抽出する（テーブル参照）。

第１の実施の形態では、上記特定手段１〜３における、演算、ループ処理、テーブル参照を総称して、「特定」とした。なお、ここでは、特定手段１〜３を例示したが、（１）式を用いた活性層温度（Ｔ）を特定する手段は、これに限定されるものではない。

次のステップ１７６では、ステップ１７４で特定された活性層温度（Ｔ）に基づき、（２）式及び（３）式に用いて、レーザ発光素子７２の発熱量（Ｑ）を演算し、ステップ１７８へ移行する。

ステップ１７８では、ステップ１７６で演算された発熱量（Ｑ）に基づき、（４）式及び（５）式を用いて、レーザ発光素子７２の発光量（Ｐ’）を演算する。

次のステップ１８０では、現在指示されている発光量（図８のステップ１５０で得た発光量（Ｐ））と、前記ステップ１７８で演算された発光量（Ｐ’）との差ΔＰを演算し、ステップ１８２へ移行する。このΔＰが必要な発光量と実発光量との差分となる。

次のステップ１８２では、ステップ１７０で測定した駆動電流（Ｉ）、ステップ１７２で測定したＡ−Ｋ間電圧（Ｖ）、ステップ１８０で演算した発光量の差分ΔＰに基づいて、定電流源１１４で定電流制御するべき駆動電流Ｉを補正し、このルーチンは終了する。

[第２の実施の形態]
第２の実施の形態では、第１の実施の形態の発光素子７２のレーザ光照射面の配置形状の一例である。他の構成は、第１の実施の形態と同様である。よって、第１の実施の形態と異なる部分を説明し、同様な部分の説明を省略する。

図３は、図２に示したレーザ発光素子（ＶＣＳＥＬ）７２のレーザ光照射面の一例を示した図である。なお、レーザ発光素子７２のレーザ光照射面とは、レーザ乾燥装置７０のレーザ光照射面と同様に、用紙Ｋの画像形成面と対向する面をいう。

レーザ発光素子７２のレーザ光照射面には、複数の発光部（ダイ）７６が用紙搬送方向及び用紙幅方向に格子状に配置され、レーザ発光素子７２のオンオフ制御に従ったタイミングで、各発光部７６からレーザ光が照射される。なお、図３に示すレーザ発光素子７２に配置される発光部７６の数及び配置形状は一例である。

また、複数の発光部（ダイ）７６は直列に接続してもよいし、並列に接続してもよいし、直列と並列の双方の接続であってもよい。

[第３の実施の形態]
第３の実施の形態では、第１の実施の形態および第２の実施の形態の演算手段の一例である。他の構成は、第１の実施の形態および第２の実施の形態と同様である。よって、第１の実施の形態および第２の実施の形態と異なる部分を説明し、同様な部分の説明を省略する。

演算方法の一つの方法として、発光素子駆動制御装置を実装する前または実装初期またはメンテナンス時期に、レーザ発光素子の特性値である、電圧Ｖと駆動電流Ｉに加えレーザ発光素子の発光波長と光量Ｐとを測定して各特性値の関係式を特定することで、電圧Ｖと駆動電流Ｉから光量Ｐを演算することができる。具体的には、発光波長の変化で活性層温度Ｔを知ることができるので、駆動電流Ｉと電圧Ｖから求めた投入電力Ｗと光量Ｐを差し引いて発熱量Ｑを求め、活性層温度Ｔと発熱量Ｑから熱抵抗を求めることができる。なお、駆動電流Ｉの矩形的な変化における各特性値の変化を求めることで、熱容量を求めることもできる。レーザ発光素子が劣化した場合であっても、レーザ発光素子の電圧Ｖ、駆動電流Ｉ、活性層温度Ｔの関係式は変化せず、また熱等価回路の熱抵抗、熱容量もレーザ発光素子の劣化で変化しないため、劣化前の関係式を使って、電圧Ｖと駆動電流Ｉを測定すると活性層温度Ｔが算出でき、活性層温度Ｔから発熱量Ｑが算出でき、発熱量Ｑと投入電力Ｗとから光量Ｐを演算することができる。

もう一つの演算方法として、レーザ発光素子が複数のダイで構成される場合において、レーザ発光素子を構成する一つのダイの電圧Ｖ、駆動電流Ｉ、発光波長を測定することで電圧Ｖと駆動電流Ｉと活性層温度Ｔの関係式を作成しておく。この関係式から複数のダイからなるレーザ発光素子の電圧Ｖと駆動電流Ｉと活性層温度Ｔの関係式を推定し、この関係式を使って電圧Ｖと駆動電流Ｉとから活性層温度Ｔを求める。ここで算出した活性層温度をＴ１とする。次に、一つのダイの光量Ｐと活性層温度Ｔと投入電力Ｗから熱抵抗と、必要に応じて熱容量の関係式を作成しておく。この関係式から複数のダイからなるレーザ発光素子の活性層温度Ｔと光量Ｐと投入電力Ｗの関係式を推定し、レーザ発光素子の電圧Ｖと駆動電流Ｉとから算出される投入電力Ｗと測定した光量Ｐの差から発熱量Ｑを算出し、この発熱量Ｑから活性層温度Ｔを求める。ここで算出した活性層温度をＴ２とする。Ｔ１とＴ２とが一致するように、熱抵抗の値と、必要に応じて熱容量の値と、電圧Ｖと駆動電流Ｉと活性層温度Ｔの関係式の各係数の値とを、たとえば定格電流にわたって掃引したときの差が最小となるように各係数を調整して求める方法によって、各特性値の関係式を特定することで、電圧Ｖと駆動電流Ｉから光量Ｐを演算することができる。

いずれの方法においても、最初に各係数を校正しておけば、レーザ発光素子が劣化しても各係数は変化しないため、劣化前の係数を用いることで、劣化後に発光効率が低下しても、専用の光量測定のための光学系を設けることなく、精度よく光量を予測することが可能となる。

第１から第３の実施の形態では、図９のステップ１８２での駆動電流の補正において、演算した活性層温度Ｔが正常温度範囲か否かによって電流を制限する機能を付加することも可能である。

図１０は、レーザ発光素子７２における活性層温度Ｔの異常温度監視ルーチンを示すフローチャートである。このルーチンは図９のステップ１８２のあとに実施する。

ステップ１８４では、図９のステップ１７４において特定した活性層温度Ｔを取り込み、次いで、ステップ１８６へ移行して予め定めた上限温度ＴＨを読み出し、ステップ１８８へ移行する。

ステップ１８８では、特定した活性層温度Ｔと、上限温度ＴＨとが比較される。このステップ１８８において、Ｔ＜ＴＨと判定された場合は、予め定められた上限温度を超えていないと判断し、ステップ１９２へ移行する。Ｔ≧ＴＨと判定された場合は、予め定めた上限温度を超えていると判断し、ステップ１９０へ移行する。

ステップ１９０では、定電流制御の電流値を制限する処理を実行し、次いで、ステップ１９２へ移行して、例えば、インクジェット記録装置１２のモニタに、電流制限中であることを報知するメッセージ等を表示したり、警報を発するといった警告を実行し、このルーチンは終了する。

また、第１から第３の実施の形態では、基本的には、用紙Ｋの幅方向に亘り、一定の発光量で出力するようにしたが、図１１（Ａ）に示される如く、用紙Ｋの幅方向において、異なる濃度（インク量の多少）の画像が存在する場合がある。

このような場合、画像濃度（インク量の多少）合わせて、対峙するレーザ発光素子７２の発光量をそれぞれ調整するようにしてもよい（図１１（Ｂ）参照）。

また、発光量は、定電流制御の電流値を変更するようにしてもよいが、デューティ制御（発光時間のパルス幅制御）で行うことで（図１１（Ｃ）参照）、定電流制御の電流値を変更することなく、画像濃度に応じた発光量（発熱量）を得ることが可能である。

そして、第１から第３の実施の形態によれば、定電流制御において、指定された駆動電流Ｉで定電流制御することに加え、経時的に劣化するレーザ発光素子７２の活性層温度の変動分を発光量に反映させることで、指示した発光量Ｐと実際の発光量Ｐ’との差分ΔＰを得て、当該差分ΔＰに基づいて、定電流制御するべき駆動電流（Ｉ）を補正するようにした。

このため、特に、レーザ発光素子７２の活性層温度Ｔの変動分を電流量に反映させることで、用紙Ｋを乾燥するのに必要十分な発光量を維持することが可能となる。

また、レーザ発光素子７２において共通の電力供給部１１２から電圧が印加される括りをレーザ発光素子群７４とし、さらに、レーザ発光素子群７４を用紙Ｋの幅方向及び搬送方向に配列したが、用紙Ｋの幅方向に少なくとも一列存在すればよい。

さらに、第１から第３の実施の形態では、レーザ発光素子駆動制御を、インクジェット記録装置１２の乾燥装置７０に用いるレーザ発光素子７２に適用したが、インクジェット記録装置１２に限定されるものではなく、レーザ発光素子７２の発光に基づく熱量で液滴を乾燥する乾燥装置全般に適用可能である。

Ｋ 用紙
１２ インクジェット記録装置
２０ 画像形成部
２２ 制御部
３０ 記憶部
４０ ヘッド駆動部
５０ 印字ヘッド
６０ レーザ駆動部
７０ レーザ乾燥装置
７２ レーザ発光素子
７４ レーザ発光素子群
７６ 発光部
８０ 給紙ロール
９０ 排出ロール
１００ 搬送ローラ
１１０ 用紙速度検出センサ
１０２ 光量演算部
１０４ 電源制御部
１０６ 電圧測定部
１０６Ａ、１０６Ｂ 電圧測定端子
１０８ 電流制御部
１１０ 電流測定部
１１２ 電力供給部
１１４ 定電流源

Claims (6)

1. 記録媒体の幅方向に複数配置された半導体発光素子の駆動電圧及び駆動電流を検出する検出手段と、
   検出手段で検出した駆動電圧及び駆動電流により特定した各発光素子の発熱温度から、各発光素子の昇温熱量を演算する共に、各発光素子の昇温熱量と各発光素子に供給される電力に基づく投入熱量との差分から各発光素子の実発光量を演算する演算手段と、
   各発光素子に対して演算手段で演算された実発光量と、要求される発光量との差を各々補正する補正手段と、
   を有する発光素子駆動制御装置。
2. 前記半導体発光素子の素子群へ電力を供給する電力供給手段と、
   前記半導体発光素子への電流を制御する電流制御手段と、を備え、
   前記補正手段は、前記電力供給手段が供給する電圧値と前記電流制御手段が制御する電流値を指示する指示手段を有する
   請求項１に記載の発光素子駆動制御装置。
3. 前記演算手段は、予め検出した前記半導体発光素子の駆動時の電圧及び、電流、実発光量、発熱温度との関係が、前記半導体発光素子の組成に基づく物性式と、熱等価回路に基づく物性式とで整合するように設定されている、
   請求項１又は請求項２記載の発光素子駆動制御装置。
4. 前記半導体発光素子は、熱的結合しうる間隔で配置された複数のダイが、直列または並列に電気的に接続されたマルチレーザである、
   請求項１〜請求項３の何れか１項に記載の発光素子駆動制御装置。
5. 記録媒体の幅方向に複数配置された半導体発光素子と、
   請求項１〜請求項４の何れか１項に記載の発光素子駆動制御装置を備えた、液滴乾燥装置。
6. 画像情報に応じて液滴を吐出することにより、前記画像情報に対応した画像を前記記録媒体上に形成する画像形成手段と、
   前記画像形成手段により前記記録媒体上に吐出された液滴を乾燥する請求項５に記載の液滴乾燥装置と、
   を備えた画像形成装置。

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