JP2005329636A - ラインヘッドおよびそれを用いた画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 駆動時間が一定時間を超えた場合でも画質が劣化しない構成としたラインヘッドおよびそれを用いた画像形成装置を提供すること。
【解決手段】 図１（ｂ）の例では、当初一定電流Ｆａで発光素子を定電流制御している。発光素子の駆動時間が２５０時間を超えたところで、駆動電流をＦａからＦｂに上昇させて発光素子を定電流制御する。このため、発光光量はＩａからＩｘに低下しているがＩｂに改善される。発光素子の駆動電圧は、図１（ａ）の特性となっている。計測された駆動電圧は、予め設定されている閾値Ｖｔｈと比較され、閾値を超えると駆動電流がＦｂとなりこの際の駆動電圧はＶｂに昇圧される。
【選択図】 図１

Description

本発明は、有機ＥＬ素子を定電流制御することにより、駆動時間が一定時間を超えた場合でも画質が劣化しない構成とした、ラインヘッドおよびそれを用いた画像形成装置に関するものである。

１ラインに多数の発光素子を設けたラインヘッドを露光手段として用いる画像形成装置が開発されている。特許文献１には、複数の発光素子からなる発光素子アレイを単一チップに集積させて露光手段を形成した画像形成装置が記載されている。この例においては、各色毎の単一チップ発光素子アレイを単一基板に形成してから分離して、各色の現像装置に配置することにより、発光特性のバラツキを解消している。

ラインヘッドに適用される発光素子として、ＬＥＤの他に有機ＥＬ素子が提案されている。有機ＥＬ素子は、静的な制御が可能であるので制御系を簡略化できるという利点がある。有機ＥＬ素子からなる複数の発光素子を用いたラインヘッドにおいては、光量を一定値に保持するために発光素子を定電圧制御で駆動する場合がある。

図１１は、駆動時間（ｈ）と、有機ＥＬ素子からなる発光素子の発光光量との関係を示す特性図である。図１１（ａ）に示すように、各発光素子には一定電圧Ｖａが印加されているものとする。この場合に、図１１（ｂ）に示すように発光光量は、駆動時間が一定時間、この例では２００時間まではＩａで一定である。駆動時間が２００時間を超えると、発光光量はＩａからＩｘのように低下し始め、駆動時間が２５０時間を超えると、発光光量は更に低下してＩｙのような特性となる。

特開平１１―１３８８９９号公報

前記特許文献１に記載の技術は、発光素子としてＬＥＤの他に有機ＥＬ素子を用いることについても言及されている。しかしながら、有機ＥＬ素子を定電圧制御する際に、図１１のように、駆動時間が一定値を超えると発光光量が低下することの対策については開示されていない。このため、ラインヘッドに有機ＥＬ素子を取り付けて駆動する際に、駆動時間が一定値を超えると発光光量が低下して、画質が劣化するという事態に対応できないという問題があった。

本発明は従来技術のこのような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、有機ＥＬ素子を定電流制御することにより、駆動時間が一定時間を超えた場合でも画質が劣化しない構成とした、ラインヘッドおよび画像形成装置を提供することである。

上記目的を達成する本発明のラインヘッドは、１ラインに配列される複数の有機ＥＬ素子からなる発光素子と、前記発光素子を定電流制御する手段と、前記発光素子の発光状態の計測手段と、前記計測手段の計測値と基準値との比較手段とを具備し、前記比較手段の出力に基づいて前記発光素子の定電流制御を行うことを特徴とする。このような構成で有機ＥＬ素子からなる発光素子を定電流制御することにより、発光素子の経年劣化に伴う発光光量の低下を補償して画質の劣化を防止することができる。

また、本発明のラインヘッドは、前記計測手段は、前記発光素子の駆動電圧を計測することを特徴とする。このように、電気量を計測することにより、駆動時間が一定時間を超えた際に発光光量が低下する、有機ＥＬ素子に内在する特有の特性を補償して、画質の劣化を防止することができる。

また、本発明のラインヘッドは、前記基準値は前記発光素子で計測される駆動電圧の閾値であることを特徴とする。このように、予め設定されている閾値と発光素子の駆動電圧とを常に対比して定電流制御を行うので、駆動時間が一定時間を超えた際の発光光量の低下を確実に防止することが出来る。

また、本発明のラインヘッドは、前記計測手段の計測値によりフィードバック制御で前記発光素子の定電流制御を行うことを特徴とする。このように、常に計測値を定電流制御手段にフィードバックする制御系を構成しているので、発光素子の定電流制御を精度良く行うことができる。

また、本発明のラインヘッドは、前記計測手段は、前記発光素子の発光光量を計測することを特徴とする。このように発光素子の光学特性を計測することにより、駆動時間が一定時間を超えた際の発光光量の低下を補償して、画質の劣化を防止することができる。

また、本発明のラインヘッドは、前記発光素子の定電流制御は、個別の発光素子毎に行うことを特徴とする。このように、個別の発光素子毎に定電流制御を行うので、各発光素子の駆動時間が一定値を超えた場合でも高画質の画像形成を行うことができる。

また、本発明のラインヘッドは、前記発光素子の定電流制御は、１ラインに配列される複数の発光素子を複数のブロックに区分してブロック単位で行うことを特徴とする。このように、ブロック単位で定電流制御を行うので、種々の画像パターンを形成する際に、画質の劣化を防止することができる。

また、本発明のラインヘッドは、前記発光素子の定電流制御は、１ラインに配列される複数の発光素子に対して同時に行うことを特徴とする。
このような構成とすることにより、複数の発光素子に対する定電流制御が簡易化される。

また、本発明のラインヘッドは、前記発光素子の定電流制御は、前記発光素子の駆動時間が一定時間を超えて発光光量が低下した際に、発光光量を所定値に回復させるために駆動電流を段階的に増加させて行うことを特徴とする。このように、発光素子に対する制御は、発光素子の駆動時間に応じて段階的に電流を変えた定電流制御であるので、簡単な手段で画質の劣化を防止することができる。

また、本発明のラインヘッドは、前記複数の発光素子が配列されるラインを副走査方向に複数列形成したことを特徴とする。このように、ラインヘッドの副走査方向に複数列の発光素子ラインを設けているので、多重露光や予備列の設置などに対応でき、当該ラインヘッドを用いた画像形成装置を多様な用途に適用できる。

本発明の画像形成装置は、像担持体の周囲に帯電手段と、前記いずれかに記載のラインヘッドと、現像手段と、転写手段との各画像形成用ユニットを配した画像形成ステーションを少なくとも２つ以上設け、転写媒体が各ステーションを通過することにより、タンデム方式で画像形成を行うことを特徴とする。このため、タンデム方式の画像形成装置において、有機ＥＬ素子からなる発光素子の定電流制御を行うことにより、発光素子の駆動時間が一定時間を超えた場合の画質の劣化を防止することができる。

また、本発明の画像形成装置は、静電潜像を担持可能に構成された像担持体と、ロータリ現像ユニットと、前記いずれかに記載のラインヘッドとを備え、前記ロータリ現像ユニットは、複数のトナーカートリッジに収納されたトナーをその表面に担持するとともに、所定の回転方向に回転することによって異なる色のトナーを順次前記像担持体との対向位置に搬送し、前記像担持体と前記ロータリ現像ユニットとの間に現像バイアスを印加して、前記トナーを前記ロータリ現像ユニットから前記像担持体に移動させることで、前記静電潜像を顕像化してトナー像を形成することを特徴とする。このため、ロータリ方式の画像形成装置において、有機ＥＬ素子からなる発光素子の定電流制御を行うことにより、発光素子の駆動時間が一定時間を超えた場合の画質の劣化を防止することができる。

また、本発明の画像形成装置は、中間転写部材を備えたことを特徴とする。このため、中間転写部材を備えた画像形成装置において、有機ＥＬ素子からなる発光素子の定電流制御を行うことにより、発光素子の駆動時間が一定時間を超えた場合の画質の劣化を防止することができる。

本発明によれば、有機ＥＬ素子を定電流制御することにより、駆動時間が一定時間を超えた場合でも画質が劣化しない構成とした、ラインヘッドおよび画像形成装置を得ることができる。

以下、図を参照して本発明を説明する。図１は、ラインヘッドに発光素子として有機ＥＬ素子を用いた場合の、駆動時間―検出電圧（ａ）、
駆動時間―駆動電流（ｂ）、駆動時間―発光光量（ｃ）の関係を示す特性図である。図１において、発光素子の駆動開始から２００時間経過までの間は、定電流Ｆａで制御する（ｂ）。この間の発光光量は、Ｉａで一定である（ｃ）。また、発光素子の検出電圧はＶａで閾値Ｖｔｈよりも低くなっている（ａ）。発光素子の駆動開始から２００時間経過した後は、発光光量はＩａよりも低下する傾向となっている（ｃ）。これは、有機ＥＬ素子の材料などに起因して、温度の上昇に伴う抵抗増加によるもので、同一電流に対して発光効率が低下するためである。

このように、発光素子の駆動開始から２００時間経過した後には、発光素子の抵抗が増加しているので、発光素子に定電流を流している場合には、検出電圧は上昇する（ａ）。本発明においては、発光素子を定電流制御する際に、発光素子の電圧を検出して予め設定されている閾値電圧Ｖｔｈ（基準値）と比較して、検出電圧が閾値電圧Ｖｔｈを超えた場合には、駆動電流をＦｂに引き上げて定電流制御を行う（ｂ）。

このように、駆動電流をＦａからＦｂに引き上げて定電流制御を行うタイミングは、図１の例では発光素子の駆動時間が２５０時間を超えた時点である。この際に、発光光量はＩｘからＩｂに回復し、駆動当初の発光光量Ｉａとほぼ等しくなる（ｃ）。また、発光素子の検出電圧は、ＶｘからＶｂに上昇する。

図１（ｃ）から明らかなように、発光素子を定電流制御している際に、発光素子の駆動時間が一定時間、例えば２００時間を超えて２５０時間に接近すると、発光光量が低下して所望の画像形成ができなくなる。この際に、発光素子の検出電圧は図１（ａ）に示されているように、基準値（閾値電圧Ｖｔｈ）のレベルに近づく。

したがって、定電流制御を行う際に、図１（ｃ）に示されているように、発光素子の発光光量をセンサで検出することにより、発光光量の経時変化を判断して画質劣化を未然に防止するように段階的に電流を増加させる制御を行うことができる。また、図１（ａ）に示されているように、発光素子の駆動電圧を検出することにより、同様に発光光量の経時変化を判断して、画質劣化を未然に防止するように段階的に電流を増加させる制御を行うことができる。

図１（ａ）〜（ｃ）の例は、発光素子の駆動時間に応じて駆動電流を変えて発光素子を定電流制御するものである。このように、本発明の実施形態にかかる発光素子に対する電流制御は、発光素子の駆動時間に応じて段階的に印加する電流値を変えた定電流制御であるので、簡単な手段で画質の劣化を防止することができる。

図２は、画像形成装置の概略構成を示すブロック図である。図２において、２はラインヘッドの制御部、３は制御回路、４はＴＦＴからなる駆動回路、５は電圧検出器、６はメモリ、７は発光素子Ｅａが１ライン（主走査方向）に複数配列され、副走査方向に複数列設けられている発光素子ライン、８は本体コントローラである。電圧検出器５で検出された各発光素子の駆動電圧は、制御回路３にフィードバックされる。

本体コントローラ８は、印刷データを形成してラインヘッドの制御部２に送信する。メモリ６には、各発光素子Ｅａの特性、例えば図１（ａ）に示したような閾値電圧Ｖｔｈ、図１（ｃ）に示したような駆動時間―発光光量の特性を記憶させている。本体コントローラ８は、図１（ｂ）に示したような駆動時間―印加電流の特性を作成して制御回路３に送信する。制御回路３は、当該特性をメモリ６に記憶させる。

制御回路３は、前記閾値電圧Ｖｔｈをメモリ６から読み出し、フィードバックされた発光素子の検出電圧と対比する。対比した結果に基づいて各発光素子の制御信号を形成し、駆動回路４を動作させて各発光素子の定電流制御を行う。このように、駆動回路４により個別の発光素子毎に定電流制御を行うので、各発光素子の駆動時間が一定値を超えた場合でも高画質の画像形成を行うことができる。

なお、駆動回路４は、個別の発光素子Ｅａに対してそれぞれ所定電流を印加して定電流制御を行うが、主走査方向の１ラインすべての発光素子に対して、同じ電流で駆動することも可能である。個々の発光素子の発光特性は異なるが、同一電流で駆動しても画質劣化の度合いは有意の形態とはならない。このような構成とすることにより、複数の発光素子に対する定電流制御が簡易化される。

図２の例では、ラインヘッドの副走査方向に複数列の発光素子ラインを設けている。このため、ラインヘッドを多重露光に適用することができる。また、主走査方向の１ラインで画像形成を行い、他のラインは前記画像形成ラインの故障時の予備用に用いることもできる。このように、図２の例では、ラインヘッドの副走査方向に複数列の発光素子ラインを設けているので、画像形成装置を多様な用途に適用できる。

図３は、本発明の他の実施形態を示すブロック図である。図３においては、図２で示した電圧検出器５に代えて、光量センサ９を設け、光量センサ９の計測信号を制御回路３に入力している。本体コントローラ８は、図１（ｃ）に示した発光素子の駆動時間―発光光量の特性を制御回路３に送信する。制御回路３は、当該特性をメモリ６に記憶させる。

発光素子を駆動する際に、制御回路３は前記特性をメモリ６から読み出し、光量センサ９の計測信号と対比する。光量センサ９の計測値は、発光素子の駆動時間が２００時間を超えると、図１（ｃ）の特性Ｉｘに沿って低下する。さらに発光素子の駆動時間が累積されて、駆動時間が２５０時間に到達すると、発光光量の値はＩｙまで低下する。この際に、制御回路３は、駆動電流をＩａからＩｂに上昇させて、図２と同様に各発光素子の定電流制御を行う。すなわち、駆動時間が２５０時間に到達したときの発光光量Ｉｙは、駆動電流をＦａからＦｂに引き上げるかどうかを判断する際の基準値となる。

本発明のラインヘッドは、図２、図３のように副走査方向に複数列の発光素子ラインを設けた例には限定されない。図４は、本発明の他の実施形態にかかるラインヘッドの説明図である。図４の例では、ラインヘッド１０には、１ラインの発光素子ライン１が設けられている。この発光素子ライン１には、有機ＥＬ素子からなる複数の発光素子Ｅａが配列されている。

また、発光素子ライン１は、Ａ、Ｂ、Ｃ・・・Ｎの複数のブロックに区分されている。本発明の実施形態においては、前記図１（ａ）に示したような定電流制御を、図２、図３で説明したように各発光素子単位、すなわち、各ドット単位で行う外に、図４に示したようなブロック単位で行うこともできる。このように、ブロック単位で電圧制御を行う場合には、種々の画像パターンを形成する際に、画質の劣化を防止することができる。次に、ブロック単位で電圧制御する具体例について、図５の回路図で説明する。

図５において、ラインヘッド１０ａには、発光素子ライン１が設けられている。発光素子ライン１には、有機ＥＬ素子を用いた発光素子Ｄ００〜Ｄ２３が配列されている。１４は正の電源線、１５は負の電源線である。正の電源線１４は、発光素子ライン１における各発光素子のアノードに共通して接続されている。また、負の電源線１５は発光素子ライン１における各発光素子のカソードに接続されている。発光素子ライン１は、電源線１４、１５間に接続される。

図５の１１、１２、１３は、発光素子Ｄ００〜Ｄ２３をブロック単位で制御するためのシフトレジスタ回路で、シフトレジスタ回路１１の出力信号Ｃ０は発光素子Ｄ００〜Ｄ０３を含むブロックＡを制御する。また、シフトレジスタ回路１２の出力信号Ｃ１は発光素子Ｄ１０〜Ｄ１３を含むブロックＢを制御し、シフトレジスタ回路１３の出力信号Ｃ２は発光素子Ｄ２０〜Ｄ２３を含むブロックＣを制御する。

ＳＰは信号線１７よりシフトレジスタ１１のデータ端子Ｄに入力されるスタートパルス、ＣＫは信号線１８より各シフトレジスタ１１〜１３に入力されるクロック信号である。１６は各発光素子にデータ信号Ｄａｔ０〜Ｄａｔ３を供給する信号線、Ｔｒ２は各発光素子のアノード側に接続されるドライバトランジスタ、Ｔｒ１はドライバトランジスタＴｒ２のゲートにソースが接続される制御トランジスタである。制御トランジスタＴｒ１、ドライバトランジスタＴｒ２は、例えばＦＥＴ（Field Effect Transistor、電界効果トランジスタ）により形成される。

シフトレジスタ回路１１の出力端子Ｑから出力される出力信号Ｃ０は、信号線Ｃ０ａを介して発光素子Ｄ００〜Ｄ０３に接続される各制御トランジスタＴｒ１のゲートに印加される。Ｃ１はシフトレジスタ回路１２の出力信号であり、信号線Ｃ１ａを介して発光素子Ｄ１０〜Ｄ１３に接続される各制御トランジスタＴｒ１のゲートに印加される。Ｃ２はシフトレジスタ回路１３の出力信号であり、信号線Ｃ２ａを介して発光素子Ｄ２０〜Ｄ２３に接続される各制御トランジスタＴｒ１のゲートに印加される。

このように、シフトレジスタ回路１１は発光素子ライン１の発光素子の中からブロックＡの発光素子Ｄ００〜Ｄ０３を選択する。また、シフトレジスタ回路１２はブロックＢの発光素子Ｄ１０〜Ｄ１３を選択し、シフトレジスタ回路１３はブロックＣの発光素子Ｄ２０〜Ｄ２３を選択する。すなわち、シフトレジスタ回路１１〜１３は、発光素子のブロック選択手段として機能する。

それぞれのシフトレジスタ回路の出力信号Ｃ０〜Ｃ２がＨレベルのときに、当該ブロックの発光素子を制御する各制御トランジスタＴｒ１のゲートに信号を印加する。各発光素子は、正の電圧ＶＤＤが印加される電源線１４と負の電源線１５間に並列に接続されている。このようにシフトレジスタを用いているので、パルス駆動の簡単な構成でブロック選択を行うことができる。

次に、データ線１６のデータ信号Ｄａｔ０〜Ｄａｔ３について説明する。このデータ信号は、各制御トランジスタＴｒ１のドレインに供給される。したがって、前記ブロック選択信号で選択された発光素子の制御トランジスタＴｒ１にデータ信号Ｄａｔ０〜Ｄａｔ３が供給されると、当該制御トランジスタＴｒ１に接続されたドライバトランジスタＴｒ２が導通して該当する発光素子が動作する。なお、前記ブロック選択信号を制御トランジスタＴｒ１のドレインに、データ線を制御トランジスタＴｒ１のゲートに繋ぎ変えた構成でも同様の動作が可能である。

例えばブロックＡについては、データ信号Ｄａｔ０〜Ｄａｔ３はそれぞれ発光素子Ｄ００〜Ｄ０３を制御する制御トランジスタＴｒ１に供給される。すなわち、データ信号Ｄａｔ０〜Ｄａｔ３は、同一ブロック内の個別の発光素子を選択する選択信号として作用する。このように、本発明のラインヘッドにおいては、個別の発光素子を選択して点灯動作させることができる。なお、データ信号Ｄａｔ０〜Ｄａｔ３は、濃淡データが時間データに変換されて各発光素子に供給される。

図５においては、前記のようにシフトレジスタ回路１１〜１３が、発光素子のブロック選択手段として機能している。シフトレジスタ回路１１〜１３で選択されたブロックＡ、Ｂ、Ｃの各発光素子に、電源線１４から正の電圧ＶＤＤを供給することにより、初期のＶａによる定電圧制御を行う。また、図１（ａ）に示したようなＶａからＶｂに昇圧した電圧による定電圧制御を行うことができる。

図６は、発光素子の定電流制御の例を示す回路図、図７はドライバトランジスタＴｒ２、および有機ＥＬ素子からなる発光素子Ｅａの動作原理を示す特性図である。図６に示された駆動方式は、電流プログラム階調と呼ばれている。

この電流プログラム階調は、発光ポリマーディスプレイ用に開発されたものである（工業調査会「電子材料」７月号別冊「液晶ディスプレイ技術２００１年」（２００１年７月発行）「低温poly-Si 薄膜トランジスタ駆動発光ポリマーディスプレイ」）。電流プログラム階調は、全ての特性バラツキに起因する発光輝度バラツキを抑制するためのものである。

図６において、ＭＮ１は、有機ＥＬ素子からなる発光素子（ＯＬＥＤ）の選択信号が入力されるトランジスタ、ＭＮ２はドライバトランジスタ、ＭＮ３は定電流源（ＩＤａｔａ）の電流を供給するトランジスタ、ＭＮ４は電源電圧（ＶＤＤ）をオン、オフするスイッチングトランジスタである。Ｃ１は、ドライバトランジスタＭＮ２のゲート電極とドレイン電極間に接続されるコンデンサである。各トランジスタＭＮ１〜ＭＮ４は、ＴＦＴで構成される。

図７には、ドライバトランジスタＭＮ２のドレインーソース電流（Ｉｄｓ）と、ドレインーソース電圧（Ｖｄｓ）の関係の特性が示されている。また、発光素子（ＯＬＥＤ）電流―電圧特性が示されている。プログラム電流は、定電流制御の目標値に相当する。

電流プログラム期間（定電流制御期間）には、ＴＦＴのゲート電極とドレイン電極を短絡させてＶｇｓ＝Ｖｄｓとし、階調信号はアナログ電流としてＴＦＴに供給され、このときのＶｇｓをコンデンサＣ１に記憶させる。保持期間には、アナログ電流は定電圧ＶＤＤに切り換えられて、動作点はＴＦＴと発光素子ＯＬＥＤのＩ−Ｖ特性の交点となる。ＴＦＴは電流プログラム期間・保持期間とも飽和領域で動作しているので、プログラム電流と同量の電流が保持期間にも供給される。すなわち、発光素子は定電流制御される。

この電流プログラム階調の特徴は、ＴＦＴの飽和領域を利用しているので、ＴＦＴ・発光素子の全ての特性バラツキに起因する発光輝度バラツキの抑制が可能なことである。また、定電流制御でありながら、発光部の数だけ定電流源を必要とせず、１つの定電圧源ＶＤＤに接続すればよいので、構成が簡単になる。

図８は、本発明の画像形成装置の制御部の構成を示すブロック図である。図８の画像形成装置では、ユーザからの画像形成要求に応じて、ホストコンピュータなどの外部装置から画像信号がメインコントローラ１１に与えられる。この際に、メインコントローラ２０からエンジンコントローラ３０に指令信号が送信される。この指令信号に応じてエンジンコントローラ３０がエンジン部ＥＧの各部を制御して、記録媒体に画像信号に対応する画像を形成する。

このエンジン部ＥＧにおいては、帯電ユニット６２は帯電制御部１０３から帯電バイアスが印加されており、感光体の外周面を所定の表面電位に均一に帯電させる。そして、この帯電ユニット６２によって帯電された感光体の外周面に向けて露光ユニット６１から光ビームが照射される。この露光ユニット６１は、露光制御部１０２から与えられる制御指令に応じて光ビームを感光体上に露光して、画像信号に対応する静電潜像を形成する。露光ユニット６１には、レンズ、ミラーなどの適宜の光学素子が設けられている。

ホストコンピュータなどの外部装置より、インターフェース１１２を介してメインコントローラ２０のＣＰＵ１１１に画像信号が与えられると、エンジンコントローラ３０のＣＰＵ１０１が露光制御部１０２に対し所定のタイミングで画像信号に対応した制御信号を出力する。この制御信号に応じて露光ユニット６１から光ビームが感光体上に照射されて、画像信号に対応する静電潜像が感光体上に形成される。

現像ユニット４０は、現像器制御部１０４により制御されている。ここで、現像器制御部１０４から直流電圧と交流電圧とが重畳された現像バイアスが現像ローラに印加される。このような現像バイアスによって、現像ローラ上に担持されたトナーは、感光体の表面各部にその表面電位に応じて部分的に付着し、こうして感光体上の静電潜像が当該トナー色のトナー像として顕像化される。

垂直同期センサ６４は、中間転写ベルトの基準位置を検出するためのセンサであり、中間転写ベルトの回転駆動に関連して出力される同期信号、つまり垂直同期信号Ｖsyncを得るための垂直同期センサとして機能する。そして、この装置では、各部の動作タイミングを揃えるとともに各色で形成されるトナー像を正確に重ね合わせるために、装置各部の動作はこの垂直同期信号Ｖsyncに基づいて制御される。

さらに、濃度センサ６３は、中間転写ベルトの表面に対向して設けられており、濃度制御処理において、中間転写ベルトの外周面に形成されるパッチ画像の光学濃度を測定する。光量センサ６５は、図３の光量センサ９に対応する。また、図示を省略しているが、図２で説明した電圧検出器を設けて発光素子の検出電圧をＣＰＵ１０１に入力する構成とすることもできる。

図８に示すように、各現像器（トナーカートリッジ）４８Ｙ、４８Ｃ、４８Ｍ、４８Ｋには、該現像器の製造ロットや使用履歴、内蔵トナーの残量などに関するデータを記憶する「記憶素子」であるメモリ９１〜９４がそれぞれ設けられている。さらに、各現像器４８Ｙ、４８Ｃ、４８Ｍ、４８Ｋには、コネクタ４９Ｙ、４９Ｃ、４９Ｍ、４９Ｋがそれぞれ設けられている。

そして、必要に応じて、これらのコネクタ４９Ｙ、４９Ｃ、４９Ｍ、４９Ｋが選択的に本体側に設けられたコネクタ１０８と接続される。このため、インターフェース１０５を介して、エンジンコントローラ３０のＣＰＵ１０１と各メモリ９１〜９４との間でデータの送受を行って、該現像器（トナーカートリッジ）に関する消耗品管理等の各種情報の管理を行っている。なお、この実施形態では、本体側コネクタ１０８と各現像器側のコネクタ４９Ｋ等とが機械的に嵌合することで相互にデータ送受を行っているが、例えば無線通信等の電磁的手段を用いて非接触にてデータ送受を行うようにしてもよい。

また、各現像器４８Ｙ、４８Ｃ、４８Ｍ、４８Ｋに固有のデータを記憶するメモリ９１〜９４は、電源オフ状態や該現像器が本体から取り外された状態でもそのデータを保存できる不揮発性メモリであることが望ましい。このような不揮発性メモリとしては、例えばフラッシュメモリや強誘電体メモリ（ＦＲＡＭ：Ｆｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｒａｍｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＥＥＰＲＯＭなどを用いることができる。

また、この画像形成装置では図８に示すように表示部２１が設けられている。そして、必要に応じＣＰＵ１１１から与えられる制御指令に応じて所定のメッセージを表示することで、必要な情報をユーザに対し報知する。例えば、装置の故障や紙詰まり等の異常が発生したときにはその旨をユーザに知らせるメッセージを表示する。また、いずれかの現像器内のトナー残量が所定値以下、例えば後述するニアエンド値まで低下したときには、当該現像器の交換を促すメッセージを表示する。

この表示部２１としては、例えば液晶ディスプレイ等の表示装置を用いることができるが、これ以外に、必要に応じて点灯あるいは点滅する警告ランプを用いてもよい。さらに、メッセージを表示することで視覚によりユーザに報知する以外に、予め録音された音声メッセージやブザー等の音声による警報装置を用いたり、これらを適宜組み合わせて使用してもよい。

ホストコンピュータなどの外部装置よりインターフェース１１２を介して与えられた画像を記憶するために、画像メモリ１１３が設けられている。符号１０６はＣＰＵ１０１が実行する演算プログラムやエンジン部ＥＧを制御するための制御データなどを記憶するためのＲＯＭ、また符号１０７はＣＰＵ１０１における演算結果やその他のデータを一時的に記憶するＲＡＭである。ＲＡＭ１０７は、ＦＲＡＭを用いても良い。

本発明においては、上記のような構成の有機ＥＬアレイヘッドを、例えば電子写真方式のカラー画像を形成する画像形成装置の露光ヘッドとして用いることができる。図９は、有機ＥＬアレイヘッドを用いた画像形成装置の一例を示す正面図である。この画像形成装置は、同様な構成の４個の有機ＥＬアレイ露光ヘッド１０１Ｋ、１０１Ｃ、１０１Ｍ、１０１Ｙを、対応する同様な構成である４個の感光体ドラム（像担持体）４１Ｋ、４１Ｃ、４１Ｍ、４１Ｙの露光位置にそれぞれ配置したものであり、タンデム方式の画像形成装置として構成されている。

図９に示すように、この画像形成装置は、駆動ローラ５１と従動ローラ５２とテンションローラ５３が設けられており、テンションローラ５３によりテンションを加えて張架されて、図示矢印方向（反時計方向）へ循環駆動される中間転写ベルト５０を備えている。この中間転写ベルト５０に対して所定間隔で配置された４個の像担持体としての外周面に感光層を有する感光体４１Ｋ、４１Ｃ、４１Ｍ、４１Ｙが配置される。

前記符号の後に付加されたＫ、Ｃ、Ｍ、Ｙはそれぞれ黒、シアン、マゼンタ、イエローを意味し、それぞれ黒、シアン、マゼンタ、イエロー用の感光体であることを示す。他の部材についても同様である。感光体４１Ｋ、４１Ｃ、４１Ｍ、４１Ｙは、中間転写ベルト５０の駆動と同期して図示矢印方向（時計方向）へ回転駆動される。

各感光体４１（Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙ）の周囲には、それぞれ感光体４１（Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙ）の外周面を一様に帯電させる帯電手段（コロナ帯電器）４２（Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙ）と、この帯電手段４２（Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙ）により一様に帯電させられた外周面を感光体４１（Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙ）の回転に同期して順次ライン走査する本発明の上記のような有機ＥＬアレイ露光ヘッド１（Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙ）が設けられている。

また、この有機ＥＬアレイ露光ヘッド１０１（Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙ）で形成された静電潜像に現像剤であるトナーを付与して可視像（トナー像）とする現像装置４４（Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙ）と、この現像装置４４（Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙ）で現像されたトナー像を一次転写対象である中間転写ベルト５０に順次転写する転写手段としての一次転写ローラ４５（Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙ）と、転写された後に感光体４１（Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙ）の表面に残留しているトナーを除去するクリーニング手段としてのクリーニング装置４６（Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙ）とを有している。

ここで、各有機ＥＬアレイ露光ヘッド１０１（Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙ）は、有機ＥＬアレイ露光ヘッド１０１（Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙ）のアレイ方向が感光体ドラム４１（Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙ）の母線に沿うように設置される。そして、各有機ＥＬアレイ露光ヘッド１０１（Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙ）の発光エナルギーピーク波長と感光体４１（Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙ）の感度ピーク波長とは略一致するように設定されている。

現像装置４４（Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙ）は、例えば、現像剤として非磁性一成分トナーを用いるもので、その一成分現像剤を例えば供給ローラで現像ローラへ搬送し、現像ローラ表面に付着した現像剤の膜厚を規制ブレードで規制し、その現像ローラを感光体４１（Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙ）に接触あるいは押厚させることにより、感光体４１（Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙ）の電位レベルに応じて現像剤を付着させることによりトナー像として現像するものである。

このような４色の単色トナー像形成ステーションにより形成された黒、シアン、マゼンタ、イエローの各トナー像は、一次転写ローラ４５（Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙ）に印加される一次転写バイアスにより中間転写ベルト５０上に順次一次転写され、中間転写ベルト５０上で順次重ね合わされてフルカラーとなったトナー像は、二次転写ローラ６６において用紙等の記録媒体Ｐに二次転写され、定着部である定着ローラ対６１を通ることで記録媒体Ｐ上に定着され、排紙ローラ対６２によって、装置上部に形成された排紙トレイ６８上へ排出される。

なお、図９中、６３は多数枚の記録媒体Ｐが積層保持されている給紙カセット、６４は給紙カセット６３から記録媒体Ｐを一枚ずつ給送するピックアップローラ、６５は二次転写ローラ６６の二次転写部への記録媒体Ｐの供給タイミングを規定するゲートローラ対、６６は中間転写ベルト５０との間で二次転写部を形成する二次転写手段としての二次転写ローラ、６７は二次転写後に中間転写ベルト５０の表面に残留しているトナーを除去するクリーニング手段としてのクリーニングブレードである。記録媒体Ｐの搬送経路の適宜の位置、例えば給紙カセット６３とゲートローラ対６５間の適宜の位置には、印字される記録紙の枚数をカウントするカウンタを設ける。

このように、図９の画像形成装置は、書き込み手段として有機ＥＬアレイを用いているので、レーザ走査光学系を用いた場合よりも、装置の小型化を図ることができる。本発明においては、図９に示したようなタンデム方式の画像形成装置において、発光素子の定電流制御を行う際に、発光素子の駆動時間が一定時間を超えた場合の画質の劣化を防止することができる。

次に、本発明に係る画像形成装置に係る他の実施の形態について説明する。図１０は、画像形成装置の縦断側面図である。図１０において、画像形成装置１６０には主要構成部材として、ロータリ構成の現像装置１６１、像担持体として機能する感光体ドラム１６５、有機ＥＬアレイが設けられている像書込手段（ラインヘッド）１６７、中間転写ベルト１６９、用紙搬送路１７４、定着器の加熱ローラ１７２、給紙トレイ１７８が設けられている。

現像装置１６１は、現像ロータリ１６１ａが軸１６１ｂを中心として矢視Ａ方向に回転する。現像ロータリ１６１ａの内部は４分割されており、それぞれイエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｋ）の４色の像形成ユニットが設けられている。１６２ａ〜１６２ｄは、前記４色の各像形成ユニットに配置されており、矢視Ｂ方向に回転する現像ローラ、１６３ａ〜１６３ｄは、矢視Ｃ方向に回転するトナ−供給ローラである。また、１６４ａ〜１６４ｄはトナーを所定の厚さに規制する規制ブレードである。

１６５は、前記のように像担持体として機能する感光体ドラム、１６６は一次転写部材、１６８は帯電器、１６７は像書込手段で有機ＥＬアレイが設けられている。感光体ドラム１６５は、図示を省略した駆動モータ、例えばステップモータにより現像ローラ１６２ａとは逆方向の矢視Ｄ方向に駆動される。

中間転写ベルト１６９は、従動ローラ１７０ｂと駆動ローラ１７０ａ間に張架されており、駆動ローラ１７０ａが前記感光体ドラム１６５の駆動モータに連結されて、中間転写ベルトに動力を伝達している。当該駆動モータの駆動により、中間転写ベルト１６９の駆動ローラ１７０ａは感光体ドラム１６５とは逆方向の矢視Ｅ方向に回動される。

用紙搬送路１７４には、複数の搬送ローラと排紙ローラ対１７６などが設けられており、用紙を搬送する。中間転写ベルト１６９に担持されている片面の画像（トナー像）が、二次転写ローラ１７１の位置で用紙の片面に転写される。二次転写ローラ１７１は、クラッチにより中間転写ベルト１６９に離当接され、クラッチオンで中間転写ベルト１６９に当接されて用紙に画像が転写される。

上記のようにして画像が転写された用紙は、次に、定着ヒータを有する定着器で定着処理がなされる。定着器には、加熱ローラ１７２、加圧ローラ１７３が設けられている。定着処理後の用紙は、排紙ローラ対１７６に引き込まれて矢視Ｆ方向に進行する。この状態から排紙ローラ対１７６が逆方向に回転すると、用紙は方向を反転して両面プリント用搬送路１７５を矢視Ｇ方向に進行する。１７７は電装品ボックス、１７８は用紙を収納する給紙トレイ、１７９は給紙トレイ１７８の出口に設けられているピックアップローラである。印字される記録紙の枚数は、給紙トレイ近傍など、給紙搬送路の適宜の位置に設けられるセンサによりカウントされる。

用紙搬送路において、搬送ローラを駆動する駆動モータは、例えば低速のブラシレスモータが用いられる。また、中間転写ベルト１６９は色ずれ補正などが必要となるのでステップモータが用いられている。これらの各モータは、図示を省略している制御手段からの信号により制御される。

図の状態で、イエロー（Ｙ）の静電潜像が感光体ドラム１６５に形成され、現像ローラ６２ａに高電圧が印加されることにより、感光体ドラム１６５にはイエローの画像が形成される。イエローの裏側および表側の画像がすべて中間転写ベルト１６９に担持されると、現像ロータリ１６１ａが矢視Ａ方向に９０度回転する。

中間転写ベルト１６９は１回転して感光体ドラム１６５の位置に戻る。次にシアン（Ｃ）の２面の画像が感光体ドラム１６５に形成され、この画像が中間転写ベルト１６９に担持されているイエローの画像に重ねて担持される。以下、同様にして現像ロータリ１６１の９０度回転、中間転写ベルト１６９への画像担持後の１回転処理が繰り返される。

４色のカラー画像担持には中間転写ベルト１６９は４回転して、その後に更に回転位置が制御されて二次転写ローラ１７１の位置で用紙に画像を転写する。給紙トレー１７８から給紙された用紙を搬送路１７４で搬送し、二次転写ローラ１７１の位置で用紙の片面に前記カラー画像を転写する。片面に画像が転写された用紙は前記のように排紙ローラ対１７６で反転されて、搬送径路で待機している。その後、用紙は適宜のタイミングで二次転写ローラ１７１の位置に搬送されて、他面に前記カラー画像が転写される。ハウジング１８０には、排気ファン１８１が設けられている。

本発明においては、図１０に示したようなロータリ方式の画像形成装置において、発光素子の定電流制御を行う際に、発光素子の駆動時間が一定時間を超えた場合の画質の劣化を防止することができる。また、中間転写部材を備えたタンデム方式およびロータリ方式の画像形成装置において、発光素子の定電流制御を行う際に、発光素子の駆動時間が一定時間を超えた場合の画質の劣化を防止することができる。

以上、本発明のラインヘッドと画像形成装置を実施例に基づいて説明した。本発明のラインヘッドと画像形成装置は、これら実施例に限定されず種々の変形が可能である。

本発明にかかる発光素子の特性を示す特性図である。 ラインヘッドの制御部の例を示すブロック図である。 ラインヘッドの制御部の例を示すブロック図である。 ラインヘッドの例を示す説明図である。 図４における発光素子の制御の例を示す回路図である。 定電流制御の例を示す回路図である。 発光素子とドライバトランジスタのＩ−Ｖ特性図である。 画像形成装置の制御部の例を示すブロック図である。 タンデム方式の画像形成装置を示す側面図である。 ロータリ方式の画像形成装置を示す側面図である。 発光素子の特性を示す特性図である。

符号の説明

１・・・発光素子ライン、２・・・制御部、３・・・制御回路、４・・・駆動回路、５・・・カウンタ、６・・・メモリ、７・・・発光素子ライン、８・・・本体コントローラ、１０・・・ラインヘッド、１１〜１３・・・シフトレジスタ、４１（Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙ）・・・感光体ドラム（像担持体）、４４（Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙ）・・・現像装置、５０・・・中間転写ベルト、６６・・・二次転写ローラ、１０１Ｋ、１０１Ｃ、１０１Ｍ、１０１Ｙ・・・有機ＥＬアレイ露光ヘッド（ラインヘッド）、１６１・・・現像装置、１６５・・・感光体ドラム、１６７・・・露光ヘッド（ラインヘッド）、１６９・・・中間転写ベルト、１７１・・・二次転写ローラ、Ｐ…記録媒体、Ｅａ・・・有機ＥＬ素子。

Claims (13)

1. １ラインに配列される複数の有機ＥＬ素子からなる発光素子と、前記発光素子を定電流制御する手段と、前記発光素子の発光状態の計測手段と、前記計測手段の計測値と基準値との比較手段とを具備し、前記比較手段の出力に基づいて前記発光素子の定電流制御を行うことを特徴とする、ラインヘッド。
2. 前記計測手段は、前記発光素子の駆動電圧を計測することを特徴とする、請求項１に記載のラインヘッド。
3. 前記基準値は前記発光素子で計測される駆動電圧の閾値であることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載のラインヘッド。
4. 前記計測手段の計測値によりフィードバック制御で前記発光素子の定電流制御を行うことを特徴とする、請求項１ないし請求項３のいずれかに記載のラインヘッド。
5. 前記計測手段は、前記発光素子の発光光量を計測することを特徴とする、請求項１に記載のラインヘッド。
6. 前記発光素子の定電流制御は、個別の発光素子毎に行うことを特徴とする、請求項１ないし請求項５のいずれかに記載のラインヘッド。
7. 前記発光素子の定電流制御は、１ラインに配列される複数の発光素子を複数のブロックに区分してブロック単位で行うことを特徴とする、請求項１ないし請求項５のいずれかに記載のラインヘッド。
8. 前記発光素子の定電流制御は、１ラインに配列される複数の発光素子に対して同時に行うことを特徴とする、請求項１ないし請求項５のいずれかに記載のラインヘッド。
9. 前記発光素子の定電流制御は、前記発光素子の駆動時間が一定時間を超えて発光光量が低下した際に、発光光量を所定値に回復させるために駆動電流を段階的に増加させて行うことを特徴とする、請求項１ないし請求項８のいずれかに記載のラインヘッド。
10. 前記複数の発光素子が配列されるラインを副走査方向に複数列形成したことを特徴とする、請求項１ないし請求項９のいずれかに記載のラインヘッド。
11. 像担持体の周囲に帯電手段と、請求項１ないし請求項１０のいずれかに記載のラインヘッドと、現像手段と、転写手段との各画像形成用ユニットを配した画像形成ステーションを少なくとも２つ以上設け、転写媒体が各ステーションを通過することにより、タンデム方式で画像形成を行うことを特徴とする画像形成装置。
12. 静電潜像を担持可能に構成された像担持体と、ロータリ現像ユニットと、請求項１ないし請求項１０のいずれかに記載のラインヘッドとを備え、前記ロータリ現像ユニットは、複数のトナーカートリッジに収納されたトナーをその表面に担持するとともに、所定の回転方向に回転することによって異なる色のトナーを順次前記像担持体との対向位置に搬送し、前記像担持体と前記ロータリ現像ユニットとの間に現像バイアスを印加して、前記トナーを前記ロータリ現像ユニットから前記像担持体に移動させることで、前記静電潜像を顕像化してトナー像を形成することを特徴とする画像形成装置。
13. 中間転写部材を備えたことを特徴とする、請求項１１または請求項１２に記載の画像形成装置。
    
    

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