JP2007283596A - 発光素子駆動装置及びそれを用いた画像形成装置 - Google Patents

発光素子駆動装置及びそれを用いた画像形成装置 Download PDF

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【課題】複数の発光素子を光源として有する画像形成装置において、印字速度、印刷速度の更なる高速化を達成する
【解決手段】TFT回路62がガラス基板50に形成され、ソースドライバ61からのソースドライバ信号線がTFT回路62の下縁L側から接続され、ゲートコントローラからの発光制御信号線とプログラム制御信号線が、TFT回路62の上縁U側から接続される。このため、信号線間の容量成分が減少し、素子駆動のプログラム時間が短縮される。
【選択図】図12

Description

本発明は発光素子をライン状に配置して構成された発光素子列を有する画像形成装置用の駆動回路及びそのような駆動回路を使用した画像形成装置に関する。
予め所定の電位に帯電した感光体を画像情報に応じて露光して静電潜像を形成し、この静電潜像をトナーにより現像し、顕画化されたトナー像を記録紙に転写、加熱定着して画像を得る、いわゆる電子写真プロセスを応用した画像形成装置に用いられる露光装置として、レーザダイオードを光源とした光ビームをポリゴンミラーと呼称される回転多面鏡を介して感光体上を走査して静電潜像を形成する方式と、発光ダイオード(以降LEDと呼称する)や有機エレクトロルミネッセンス材料を用いて構成した発光素子をライン状に配置した発光素子列を用いて各発光部を個別に点灯(ON/OFF)制御して感光体上に静電潜像を形成する方式が知られている。
一般にLEDや有機エレクトロルミネッセンス材料を用いた発光素子列を構成要素として含む露光装置は、感光体のごく近傍で各発光素子を選択的に点灯して感光体上に露光光を照射するので、これらを搭載した画像形成装置はレーザダイオードを用いた画像形成装置における回転多面鏡のような可動部がなく信頼性、静粛性が高く、またレーザダイオードの出射光を感光体に導く光学系や、光の経路となる大きな光学的空間が不要で画像形成装置を小型化することが可能である。
特に発光素子として有機エレクトロルミネッセンス素子を搭載した露光装置は、ガラスなどの基板上に薄膜トランジスタ(Thin Film Transistor;以降TFTと呼称する)から成るスイッチング素子で構成される駆動回路と有機エレクトロルミネッセンス素子を一体として形成できるため、構造、製造工程がシンプルであり、発光素子としてLEDを搭載した露光装置と比較して更なる小型化、低コスト化を実現できる可能性がある。
また、有機エレクトロルミネッセンス素子はその駆動に伴って発光輝度が徐々に低下する、いわゆる光量劣化が発生することが知られている。特に一般的なディスプレイ装置などに応用される有機エレクトロルミネッセンス素子と異なり、電子写真装置などの画像形成装置に搭載される露光装置に応用される有機エレクトロルミネッセンス素子には、非常に高い発光輝度が要求され、光量劣化の影響を受けやすい。このため、個々の有機エレクトロルミネッセンス素子の露光量を初期と同等の状態に維持するために何らかの露光量補正が必要とされている。
上述のような構成を有する画像形成装置に対しては、安定した動作下での印字速度、印刷速度の更なる高速化が求められている。そして、個々の有機エレクトロルミネッセンス素子に駆動のためのプログラム動作が、各素子のドライバ回路に書き込まれるのが一般的である。このような構成下で安定した装置の動作、高速な動作を確保するためには、各ドライバ回路への速やかなプログラム動作の書き込みが重要なものとなる。
特許文献1では、アクティブマトリクス型の表示装置において、ソース信号線の浮遊容量や配線抵抗の影響により、コンデンサ(蓄積容量)への電荷チャージが正常に行うことができない問題が提示されている。このような問題に対し、ソース信号線に電圧を印加する手段と、所定の電流を流す手段と、これら2つの手段を切り替える切り替え手段を設けることにより、プログラム時間を短縮し、表示性能を改善する技術が提案されている。
特開2003−66908号公報
しかしながら、上述のような技術においては素子駆動回路の複雑化が不可避であり、結果的に製造工程の複雑化、コスト上昇を招くこととなる。
本発明は、簡易な構成にて、安定した動作下での印字速度、印刷速度の更なる高速化を達成し得る画像形成装置の発光素子の駆動装置、及びそのような駆動装置を利用した画像形成装置を提供することを目的とする。
本発明は複数の発光素子と、当該発光素子を含む駆動する発光素子駆動装置を提供し、当該装置は、前記発光素子を含む複数の駆動エレメントから構成されるドライバ回路が形成された駆動回路基板と、前記駆動エレメントの各々に接続され、第1の信号を各駆動エレメントに入力する複数の第1の信号線と、前記駆動エレメントの各々に接続され、第2の信号を各駆動エレメントに入力する複数の第2の信号線と、を備え、前記第1の信号線と前記第2の信号線が、前記ドライバ回路から見て異なる方向から、当該ドライバ回路に接続されている。
本発明の発光素子駆動装置においては、二種の信号線が、ドライバ回路から見て異なる方向からドライバ回路に接続されている。そのため、信号線間に発生しうる容量成分を減らすことができ、プログラム時間の短縮が期待でき、画像形成装置の高速動作が達成される。
また、前記第1の信号線と前記第2の信号線が、前記ドライバ回路の互いに相対する縁部の方向から、前記駆動エレメントに接続されているよう、発光素子駆動装置を構成できる。互いに逆方向から二種の信号線がドライバ回路に接続されるため、より確実に容量成分の発生を防止することができる。
また、発光素子駆動装置は、前記ドライバ回路に接続され、電源からの電流を供給する電源線及びグランド線を更に備えており、前記第1の信号線と電源線及び前記グランド線の少なくとも一方が交差するクロスポイントにおいて、前記第1の信号線と前記電源線の少なくとも一方の線幅、または前記第1の信号線と前記グランド線の少なくとも一方の線幅を、他の部分の線幅より相対的に小さく設定してもよい。この場合も、上述の構成と同様な効果が期待できる。
さらに、前記第1の信号線と前記第2の信号線の少なくとも一方における複数の信号線において、信号源からの線長が大きい信号線ほど、線幅を大きく設定してもよい。この場合、線長が大きい信号ほど単位長さ辺りの配線抵抗が小さくなるため、線長が異なる信号線が混在しても、全信号線の配線抵抗を同等にそろえることができ、結果的にプログラム時間の短縮を図ることができる。
また、前記駆動エレメントの各々に接続され、第3の信号を各駆動エレメントに入力する複数の第3の信号線を更に設け、当該第3の信号線は、前記第1の信号線と前記第2の信号線のうちいずれか一方と同じ方向から当該ドライバ回路に接続されているよう、発光素子駆動装置を構成しても良い。この場合、例えば、前記第1の信号線が外部のIC回路に接続され、前記発光素子を駆動する駆動電流または駆動電圧を入力するドライバ信号線であり、前記第2の信号線及び前記第3の信号線のうち一方が、発光素子のオン・オフを制御する発光制御信号線と、前記駆動電流または駆動電圧を設定するプログラム制御信号線のいずれか一つである。また、前記複数の発光素子から構成される発光素子列の略中央部に位置するよう、前記IC回路を前記ドライバ回路に対し相対的に配置することが好ましい。さらには、前記IC回路が複数用意された場合、前記複数の発光素子から構成される発光素子列を当該IC回路の数により分割することにより生成される素子ブロックの各々の略中央部に位置するよう、前記複数のIC回路を前記ドライバ回路に対し、相対的に配置することが好ましい。
前記駆動回路基板をガラス基板より構成し、前記ドライバ回路を前記ガラス基板上にTFT回路として構成することが好ましい。
また、前記駆動エレメントが、前記駆動回路基板上において、実質的に一直線上に形成されている場合、信号線が交差する確率が高くなるため、本発明の効果は高い。
また、他の観点から提供される本発明の発光素子駆動装置は、複数の発光素子を駆動する発光素子駆動装置であって、前記発光素子と、当該発光素子を含む複数の駆動エレメントから構成されるドライバ回路が形成された駆動回路基板と、前記駆動エレメントの各々に接続され、第1の信号を各駆動エレメントに入力する複数の第1の信号線と、前記駆動エレメントの各々に接続され、第2の信号を各駆動エレメントに入力する複数の第2の信号線と、を備え、前記第1の信号線と前記第2の信号線が交差するクロスポイントにおいて、前記第1の信号線と前記第2の信号線の少なくとも一方の線幅が、他の部分の線幅より相対的に小さく設定されている。
この発光素子駆動装置においては、二種の信号線のクロスポイントにおいて、少なくとも一方の線の幅が小さく設定されている。そのため、信号線間に発生しうる容量成分を減らすことができ、プログラム時間の短縮が期待でき、画像形成装置の高速動作が達成される。
また、他の観点から提供される本発明の発光素子駆動装置は、複数の発光素子を駆動する発光素子駆動装置であって、前記複数の発光素子を配置した発光素子列と、当該発光素子列に沿って設けられ前記発光素子を駆動する複数の駆動エレメントから構成されるドライバ回路と、前記駆動エレメントの各々に接続され、前記駆動エレメントの動作を制御する信号線と、を備え、前記信号線を前記発光素子列と前記ドライバ回路の間に配置したものである。
更に他の観点から提供される本発明の発光素子駆動装置は、電気的にアクティブマトリクスを構成する発光素子駆動装置であって、複数の発光素子と、各発光素子に対応して設けられ、前記発光素子を駆動する駆動エレメントと、当該駆動エレメントに前記発光素子の駆動条件を設定する第1の信号線と、前記駆動エレメントの動作を制御する第2の信号線と、を備え、前記第1の信号線と前記第2の信号線を交差しないように構成したものである。
上述の総ての発光素子駆動装置において、発光素子としては有機エレクトロルミネッセンス素子が適用可能である。また、本発明の発光素子駆動装置は、画像形成装置に好ましくは適用される。
本発明の発光素子駆動装置においては、信号線間に発生しうる容量成分を減らすことができる。従って、素子駆動のプログラム時間の短縮が期待され、安定した動作下での印字速度、印刷速度の更なる高速化を達成し得る画像形成装置が提供される。
以下、本発明の基本となる構成に関する実施形態を、図面を用いて説明する。
図1は本発明の実施形態に係る画像形成装置の構成図である。図1において、画像形成装置1は装置内にイエロー現像ステーション2Y、マゼンタ現像ステーション2M、シアン現像ステーション2C、ブラック現像ステーション2K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、その上方には記録媒体である記録紙3が収容される給紙トレイ4を配設すると共に、各現像ステーション2Y〜2K に対応した箇所には給紙トレイ4から供給された記録紙3の搬送路となる記録紙搬送路5を上方から下方の縦方向に構成したものである。
現像ステーション2Y〜2Kは記録紙搬送路5の上流側から順に、イエロー、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、イエロー現像ステーション2Yは感光体8Y、マゼンタ現像ステーション2Mには感光体8M、シアン現像ステーション2Cには感光体8C、ブラック現像ステーション2Kには感光体8Kが含まれ、更に各現像ステーション2Y〜2Kには後に説明する現像スリーブ、帯電器など、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が含まれている。
更に各現像ステーション2Y〜2Kの下部には感光体8Y〜8Kの表面を露光して静電潜像を形成するための露光装置13Y、13M、13C、13Kが配置されている。
現像ステーション2Y〜2K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ため、以降の説明を簡単にするため特に明示する必要がある場合を除いて現像ステーション2、感光体8、露光装置13のごとく特定の色を明示せずに説明する。
図2は本発明の画像形成装置1における現像ステーション2の周辺を示す構成図である。図2において、現像ステーション2の内部にはキャリアとトナーの混合物である現像剤6が充填されている。7a、7bは現像剤6を攪拌する攪拌パドルであり、攪拌パドル7aと7bの回転によって現像剤6中のトナーはキャリアとの摩擦によって所定の電位に帯電されると共に、トナーとキャリアは現像ステーション2の内部を巡回することで十分に攪拌混合される。感光体8は図示しない駆動源によって方向D3に回転する。9は帯電器であり感光体8の表面を所定の電位に帯電する。10は現像スリーブ、11は薄層化ブレードである。現像スリーブ10は内部に複数の磁極が形成されたマグネットロール12を有している。薄層化ブレード11によって現像スリーブ10の表面に供給される現像剤6の層厚が規制されると共に、現像スリーブ10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ネットロール12の磁極の作用によって現像剤6は現像スリーブ10の表面に供給され、後述する露光装置13によって感光体8に形成された静電潜像を現像するとともに、感光体8に転写されなかった現像剤6は現像ステーション2の内部に回収される。
尚、本実施形態においては、後述するように、発光素子(有機エレクトロルミネッセンス素子)の発光量を補正する所定のタイミングにて、現像ステーション2が水平方向に移動可能なように構成されている。この構成は図16にて説明されているが、図2ででは、図16で示された現像当接カム210、引っ張りバネ211、現像側バネかけボス212、本体側バネかけボス213の記載を省略している。
13は露光装置である。露光装置13は露光光源としての有機エレクトロルミネッセンス素子を600dpi(dot/inch)の解像度で列状に配置した発光素子列を有しており、帯電器9によって所定の電位に帯電した感光体8に対し、画像データに応じて選択的に有機エレクトロルミネッセンス素子をON/OFFすることで、最大A4サイズの静電潜像を形成する。現像スリーブ10に所定の電位(現像バイアス)を印加すると、この静電潜像部分と現像スリーブ10の間に電位勾配が生じる。そして、現像スリーブ10の表面に供給され、所定の電位に帯電している現像剤6中のトナーにクーロン力が作用し、感光体8には現像剤6のうちトナーのみが付着し、静電潜像が顕画化される。
後に詳細に説明するように露光装置13には、有機エレクトロルミネッセンス素子の発光量を計測する光量計測手段として光量センサが設けられている。
16は転写ローラである。転写ローラ16は感光体8に対し記録紙搬送路5と対向する位置に設けられており、図示しない駆動源により方向D5に回転する。転写ローラ16には所定の転写バイアスが印加されており、感光体8上に形成されたトナー像を、記録紙搬送路5を搬送されてきた記録紙3に転写する。
以降図1に戻って説明を続ける。
17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17から各現像ステーション2Y〜2Kには図示しないトナー搬送用のパイプが配設され、各現像ステーション2Y〜2Kにトナーを供給している。
18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4に装填された記録紙3を記録紙搬送路5に送り出す。
給紙ローラ18と最上流のイエロー現像ステーション2Yの転写部位との間に位置する記録紙搬送路5には、入口側のニップ搬送手段としてレジストローラ19、ピンチローラ20対が設けられている。レジストローラ19、ピンチローラ20対は、給紙ローラ18により搬送された記録紙3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2Yの方向に搬送する。この一時停止によって記録紙3の先端がレジストローラ19、ピンチローラ20対の軸方向と平行に規制され、記録紙3の斜行を防止する。
21は記録紙通過検出センサである。記録紙通過検出センサ21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3の先端および後端を検出する。
さて図示しない電磁クラッチによって動力伝達を制御しレジストローラ19の回転を開始すると記録紙3は記録紙搬送路5に沿ってイエロー現像ステーション2Yの方向に搬送されるが、レジストローラ19の回転開始のタイミングを起点として、各現像ステーション2Y〜2Kの近傍に配置された露光装置13Y〜13Kによる静電潜像の書込みタイミング、現像バイアスのON/OFF、転写バイアスのON/OFFなどがそれぞれ独立して制御される。
以降図2を用いて説明を続ける。
図2に示す露光装置13から現像領域(感光体8と現像スリーブ10の間隔が最も狭い部位の近傍)までの距離は設計事項であるから、例えば露光装置13による露光を開始して感光体8上に形成された潜像が現像領域に到達する時間も設計事項である。
本実施形態ではレジストローラ19の回転開始のタイミングを起点として、後に説明するように複数ページを連続して印字する際に、記録紙搬送路5を搬送される記録紙と記録紙の間(即ち紙間)において露光装置13を構成する有機エレクトロルミネッセンス素子の光量を設定して点灯させるとともに、感光体8上に形成された潜像位置に対して現像バイアスをOFFにするような制御を行なっている。
以降図1に戻って説明を続ける。
最下流のブラック現像ステーション2Kの更に下流側に位置する記録紙搬送路5には出口側のニップ搬送手段として定着器23が設けられている。定着器23は加熱ローラ24と加圧ローラ25から構成されている。
27は加熱ローラ24の温度を検出するための温度センサである。温度センサ27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。温度センサ27の出力は後述するエンジン制御部42に入力され、エンジン制御部42は温度センサ27の出力に基づいて加熱ローラ24に内蔵された熱源(図示せず)に供給する電力を制御し、加熱ローラ24の表面温度が約170゜Cとなるように制御する。
この温度制御がなされた加熱ローラ24と加圧ローラ25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3が通紙されると、記録紙3上のトナー像は加熱ローラ24と加圧ローラ25によって加熱および加圧され、トナー像が記録紙3上に定着される。
28は記録紙後端検出センサであり、記録紙3の排出状況を監視するものである。32はトナー像検出センサである。トナー像検出センサ32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3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32は画像濃度のみならず画像形成位置も検出できるため、実施形態における画像形成装置1ではトナー像検出センサ32を画像形成装置1の幅方向に2ヶ所設け、記録紙3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。
33は記録紙搬送ドラムである。記録紙搬送ドラム33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3は記録紙搬送ドラム33に沿って方向D2に搬送される。このとき記録紙3は記録紙搬送ドラム33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。これによって記録紙全面に高濃度の画像を形成した場合などに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3は蹴り出しローラ35によって方向D6に搬送され、排紙トレイ39に排出される。
34はフェイスダウン排紙部である。フェイスダウン排紙部34は支持部材36を中心に回動可能に構成され、フェイスダウン排紙部34を開放状態にすると、記録紙3は方向D7に排紙される。このフェイスダウン排紙部34は閉状態では記録紙搬送ドラム33と共に記録紙3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37が形成されている。
38は駆動源であり、本実施形態ではステッピングモータを採用している。駆動源38によって給紙ローラ18、レジストローラ19、ピンチローラ20、感光体8Y〜8K、および転写ローラ16(図2参照)を含む各現像ステーション2Y〜2Kの周辺部、定着器23、記録紙搬送ドラム33、蹴り出しローラ35の駆動を行っている。
41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など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展開、生成する。後に詳細に説明するように、コントローラ41に搭載されたコントローラCPU(図示せず)は露光装置13Y〜13Kから発光素子である有機エレクトロルミネッセンス素子の光量の計測データを受け取り光量補正データの生成を行なう光量補正手段であるとともに、この光量補正データに基づき有機エレクトロルミネッセンス素子の光量を設定する光量設定手段でもある。
42はエンジン制御部である。エンジン制御部42は画像形成装置1のハードウェアやメカニズムを制御し、コントローラ41から転送された画像データおよび光量補正データに基づいて記録紙3にカラー画像を形成すると共に、上述した定着器23の加熱ローラ24の温度制御を含む画像形成装置1の制御全般を行っている。
43は電源部である。電源部43は、露光装置13Y〜13K、駆動源38、コントローラ41、エンジン制御部42へ所定電圧の電力供給を行なうと共に、定着器23の加熱ローラ24への電力供給を行っている。また感光体8の表面を帯電するための帯電電位、現像スリーブ(図2参照)に印加する現像バイアス、転写ローラ16に印加する転写バイアスなどのいわゆる高圧電源系もこの電源部に含まれている。エンジン制御部42は電源部43を制御することで、高圧電源のON/OFFのみならず出力電圧値や出力電流値を調整している。
また電源部43には電源監視部44が含まれ、少なくともエンジン制御部42に供給される電源電圧、および電源部43の出力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部42おいて検出され、電源スイッチのオフや停電などの際に発生する電源電圧の低下や、特に高圧電源の出力異常を検出している。
以上のように構成された画像形成装置1について、図1と図2を用いてその動作について説明する。
なお以降の説明において、画像形成装置1の構成および動作全般に関わる説明については主に図1を用い、現像ステーション2Y〜2K、感光体8Y〜8K、露光装置13Y〜13Kのように色を区別して説明するが、露光や現像過程など単色に関わる説明については主に図2を用い、簡単のために現像ステーション2、感光体8、露光装置13のように色を区別せずに説明する。
<初期化動作>
まず画像形成装置1に電源が投入された際の初期化動作について説明する。
電源が投入されるとエンジン制御部42に搭載されたエンジン制御CPU(図示せず)は画像形成装置1を構成する電気的リソース、即ち書込み/読出しが可能なレジスタ、メモリなどのエラーチェックを実行する。このエラーチェックが完了するとエンジン制御CPU(図示せず)は駆動源38の回転を開始する。上述したように駆動源38によって給紙ローラ18、レジストローラ19、ピンチローラ20、感光体8Y〜8K、および転写ローラ16を含む各現像ステーション2Y〜2Kの周辺部、定着器23、記録紙搬送ドラム33、蹴り出しローラ35が駆動される。ただし電源投入直後は記録紙3の搬送にかかわる給紙ローラ18およびレジストローラ19は、これらに駆動力を伝達する電磁クラッチ(図示せず)は直ちにOFFに設定され、記録紙3を搬送することがないように制御されている。
以降図2を中心に説明を続ける。
駆動源38(図1参照)の回転に伴って現像ステーション2の攪拌パドル7a、7bおよび現像スリーブ10も回転を始め、これによって現像ステーション2に充填されたトナーとキャリアからなる現像剤6は現像ステーション2内を周回するとともに、トナーとキャリアの相互の摩擦によってトナーはマイナス電荷を付与される。
エンジン制御CPU(図示せず)は駆動源38(図1参照)の回転を開始して所定時間経過後に、電源部43(図1参照)を制御して帯電器9をONにする。帯電器9によって感光体8の表面は例えば−650Vの電位に帯電される。感光体8は方向D3に回転しており、エンジン制御CPU(図示せず)は帯電領域が現像領域、即ち感光体8と現像スリーブ10の最近接位置に到達した後に、電源部43(図1参照)を制御して現像スリーブ10に例えば−250Vの現像バイアスを印加する。このとき感光体8の表面電位は−650Vであり、現像スリーブ10に印加された現像バイアスは−250Vであるから、電気力線は現像スリーブ10から感光体8の方向を向き、マイナス電荷を有するトナーに作用するクーロン力は感光体8から現像スリーブ10の方向となる。よってトナーは感光体8に付着することはない。
既に述べたように電源部43(図1参照)には高圧電源の出力異常(例えばリークなど)をモニタする機能があり、エンジン制御CPU(図示せず)は帯電器9や現像スリーブ10に高電圧を印加した際の異常をチェックすることができる。
これら一連の初期化動作の最後に、又は後述するような所定の他のタイミングにおいて、エンジン制御CPU91(図7参照)は、露光装置13の光量補正を実行する。エンジン制御部42(図1参照)に搭載されたエンジン制御CPU91はコントローラ41(図1参照)に対して光量補正用のダミーイメージ情報の作成要求を出力する。この作成要求に基づきコントローラ41(図1参照)は光量補正用のダミーイメージ情報を生成し、これに基づいて露光装置13を構成する有機エレクトロルミネッセンス素子は初期化の時点で実際に点灯制御される。
本発明に係る画像形成装置1は後に詳細に説明するように、複数の発光素子(有機エレクトロルミネッセンス素子)を列状に形成した発光素子列を設けた露光装置13を有し、この露光装置13によって像担持体である感光体8を露光して画像形成を行なう画像形成装置であって、発光素子(有機エレクトロルミネッセンス素子)の光量を設定する光量設定手段(上述のコントローラ41に搭載されたコントローラCPU)と、発光素子(有機エレクトロルミネッセンス素子)の光量を計測する光量計測手段(上述の露光装置13に設けられた光量センサ)を有する。
更に本発明に係る画像形成装置1は複数の発光素子(有機エレクトロルミネッセンス素子)を列状に形成した発光素子列を設けた露光装置13と、この露光装置13によって潜像が形成される感光体8と、この感光体8に形成された潜像を現像して顕画化する現像手段(現像ステーション2を構成する現像スリーブ10)を有しており、これも後に詳細に説明するように、発光素子(有機エレクトロルミネッセンス素子)の光量を設定する光量設定手段(コントローラ41に搭載されたコントローラCPU)と、発光素子(有機エレクトロルミネッセンス素子)の光量を計測する光量計測手段(上述の露光装置13に設けられた光量センサ)を有する。
後述するような所定のタイミングにおいて、露光装置13を構成する露光光源としての有機エレクトロルミネッセンス素子を発光させ、この光量を計測することで、光量ひいては感光体に対する露光量を補正しても感光体8にトナーは付着せずトナーを無駄に消費することはない。更に感光体8と接触回動する転写ローラ16にトナーが付着し、初期化動作に引き続いて行なわれる画像形成において、転写ローラ16に付着したトナーが記録紙3の裏面に付着して記録紙3を汚染することもなくなる。
この光量補正において有機エレクトロルミネッセンス素子を点灯することによって感光体8が露光された領域が現像スリーブ10に近接し、いわゆる現像領域を通過する際、即ち有機エレクトロルミネッセンス素子の光量を計測する計測期間に露光された感光体8の領域に対しては現像スリーブ10に印加する現像バイアスはOFFにしておくことが望ましい。これによって更に効果的に感光体8へのトナー付着を防止することが可能となる。
<画像形成動作>
次に画像形成装置1の画像形成時の動作について引き続き図1に図2を併用して説明する。
コントローラ41に外部からイメージ情報が転送されると、コントローラ41はイメージ情報を印字可能な例えば2値画像データとしてイメージメモリ(図示せず)に展開する。イメージ情報の展開が完了するとコントローラ41に搭載されたコントローラCPU(図示せず)はエンジン制御部42に対して起動要求を発する。この起動要求はエンジン制御部42に搭載されたエンジン制御CPU(図示せず)によって受信され、起動要求を受信したエンジン制御CPU(図示せず)は直ちに駆動源38を回転させて画像形成の準備を開始する。
上述した過程を経て画像形成の準備が完了すると、エンジン制御部42に搭載されたエンジン制御CPU(図示せず)は、電磁クラッチ(図示せず)を制御して給紙ローラ18を回転させ記録紙3の搬送を開始する。給紙ローラ18は例えば全周の一部を欠いた半月ローラであって、記録紙3をレジストローラ19の方向に搬送するとともに、一回転するとその回転を停止する。エンジン制御CPU(図示せず)は搬送された記録紙3の先端が記録紙通紙センサ21で検出すると、所定のディレイ期間を設けた上で電磁クラッチ(図示せず)を制御してレジストローラ19を回転させる。このレジストローラの回転に伴って記録紙3は記録紙搬送路5に供給される。
エンジン制御CPU(図示せず)は、このレジストローラ19の回転を開始のタイミングを起点として、各露光装置13Y〜13Kによる静電潜像の書込みタイミングをそれぞれ独立に制御する。静電潜像の書込みタイミングは画像形成装置1における色ずれなどに直接的に影響するため、この書込みタイミングはエンジン制御CPU(図示せず)が直接発生させることはない。具体的にはエンジン制御CPU(図示せず)は、図示しないハードウェアであるタイマなどに各露光装置13による静電潜像の書込みタイミングを予め設定しておき、上述したレジストローラ19の回転を起点として各露光装置13Y〜13Kに対応するタイマの動作を同時に開始する。各タイマは予め設定された時間が経過すると、コントローラ41に対して画像データ転送要求を出力する。
画像データ転送要求を受信したコントローラ41のコントローラCPU(図示せず)は、コントローラ41のタイミング生成部(図示せず)で生成されたタイミング信号(クロック信号、ライン同期信号など)に同期して2値画像データを各露光装置13Y〜13Kに独立して転送する。このようにして2値画像データが露光装置13Y〜13Kに送られ、この2値画像データに基づき露光装置13Y〜13Kを構成する有機エレクトロルミネッセンス素子の点灯/消灯が制御され各色に対応した感光体8Y〜8Kが露光される。
露光によって形成された潜像は、図2に示すように現像スリーブ10上に供給された現像剤6に含まれるトナーによって顕画化される。顕画化された各色のトナー像は記録紙搬送路5を搬送されてきた記録紙3に順次転写される。4色のトナー像の転写を完了した記録紙3は定着器23に搬送され、定着器23を構成する過熱ローラ24と加圧ローラ25によって挟持搬送され、この熱と圧力によってトナー像は記録紙3に定着される。
形成されるべき画像が複数ページの場合は、エンジン制御CPU(図示せず)は1ページ目の記録紙3の後端を記録紙通過検出センサ21で検出した後、レジストローラ19の回転を一旦停止し、所定の時間経過後に給紙ローラ18を回転させて次の記録紙3の搬送を開始し、更に所定時間経過後に再度レジストローラ19の回転を開始して、次のページの記録紙3を記録紙搬送路5に供給する。このようにレジストローラ19の回転ON/OFFのタイミング制御によって、複数のページにわたって画像を形成する場合に記録紙3の間の紙間を設定することができる。この紙間による時間(以降紙間時間と呼称する)は画像形成装置1の仕様によっても異なるが、一般に500ms程度を設定することが多い。もちろんこの紙間の期間には通常の画像形成動作(即ち露光装置13による感光体8に対する露光動作)が行われることはない。
図3は本発明の実施形態の画像形成装置1における露光装置13の構成図である。以降露光装置13の構造について図3を用いて詳細に説明する。図3において50は無色透明なガラス基板である。本実施形態ではガラス基板50としてコスト的に有利なホウケイ酸ガラスを用いているが、発光素子やガラス基板50上に薄膜トランジスタにより形成される制御回路、駆動回路などの発熱をより効率的に放熱する必要がある場合にはMgO、Al23、CaO、ZnOなどの熱伝導度加成因子を含有するガラス、または石英を用いてもよい。
ガラス基板50の面Aには発光素子として有機エレクトロルミネッセンス素子が図面と垂直な方向(主走査方向)に600dpi(dot/inch)の解像度で形成されている。51はプラスティックまたはガラスで構成される棒レンズ(図示せず)を列状に配置したレンズアレイであり、ガラス基板50の面Aに形成された有機エレクトロルミネッセンス素子の出射光を正立等倍の像として感光体8の表面に導く。レンズアレイ51の一方の焦点はガラス基板50の面Aであり、もう一方の焦点は感光体8の表面となるようにガラス基板50、レンズアレイ51、感光体8の位置関係が調整されている。即ち面Aからレンズアレイ51の近い方の面までの距離L1と、レンズアレイ51の他方の面と感光体8の表面までの距離L2とするとき、L1=L2となるように設定される。
52は例えばガラスエポキシ基板の上に電子回路を構成した中継基板である。53aはコネクタA、53bはコネクタBであり、中継基板52には少なくともコネクタA 53aおよびコネクタB 53bが実装されている。中継基板52は例えばフレキシブルフラットケーブルなどのケーブル56によって露光装置13に外部から供給される画像データや光量補正データ、およびその他の制御信号をコネクタB 53bを介して一旦中継し、これらの信号をガラス基板50に渡す。
ガラス基板50の表面にコネクタを直接実装することは接合強度や多様な環境における信頼性を考慮すると困難であるため、本実施形態では中継基板52のコネクタA 53aとガラス基板50との接続手段としてFPC(Flexible Printed Circuit;フレキシブルプリント回路)を採用し(図示せず)、ガラス基板50とFPCの接合は例えばACF(Anisotropic Conductive Film;異方性導電フィルム)を用いて、予めガラス基板50上に形成された例えばITO(Indium Tin Oxide;錫ドープ酸化インジウム)電極に直接接続する構成としている。
一方コネクタB 53bは、露光装置13を外部と接続するためのコネクタである。一般的にACFなどによる接続は接合強度が問題となる場合が多いが、このように中継基板52上にユーザが露光装置13を接続するためのコネクタB 53bを設けることで、ユーザが直接アクセスするインタフェースに十分な強度を確保することができる。
54aは筐体Aであり金属板を例えば折り曲げ加工により成型したものである。筐体A 54aの感光体8に対向する側にはL字状部位55が形成されており、L字状部位55に沿ってガラス基板50およびレンズアレイ51が配設されている。筐体A 54aの感光体8側の端面とレンズアレイ51の端面を同一面に合わせ、更に筐体A 54aによってガラス基板50の一端部を支持する構造とすることで、L字状部位55の成型精度を確保すれば、ガラス基板50とレンズアレイ51の成す位置関係を精度よく合わせ込むことが可能となる。このように筐体A 54aは寸法精度を要求されるため、金属にて構成することが望ましい。また筐体A 54aを金属製とすることで、ガラス基板50上に形成される制御回路およびガラス基板50上に表面実装されるICチップなどの電子部品へのノイズの影響を抑制することが可能である。
54bは樹脂を成型して得られる筐体Bである。筐体B 54bのコネクタB 53bの近傍には切欠き部(図示せず)が設けられており、ユーザはこの切欠き部からコネクタB 53bにアクセスが可能となっている。コネクタB 53bに接続されたケーブル56を介して既に説明したコントローラ41(図1参照)から露光装置13に画像データ、光量補正データ、クロック信号やライン同期信号などの制御信号、制御回路の駆動電源、発光素子である有機エレクトロルミネッセンス素子の駆動電源などが供給される。
図4(a)は本発明の実施形態の画像形成装置1における露光装置13に係るガラス基板50の上面図であり、図4(b)は同要部拡大図である。以降図4に図3を併用して実施形態におけるガラス基板50の構成について詳細に説明する。
図4においてガラス基板50は厚みが約0.7mmの、少なくとも長辺と短辺を有する長方形形状の基板であり、その長辺方向(主走査方向)には発光素子である複数の有機エレクトロルミネッセンス素子63が列状に形成されている。実施形態ではガラス基板50の長辺方向には少なくともA4サイズ(210mm)の露光に必要な有機エレクトロルミネッセンス素子63が配置され、ガラス基板50の長辺方向は後述する駆動制御部58の配置スペースを含め250mmとしている。また実施形態では簡単のためにガラス基板50を長方形として説明するが、ガラス基板50を筐体A 54aに取り付ける際の位置決め用などのために、ガラス基板50の一部に切り欠きを設けるような変形を伴っていてもよい。
58はガラス基板50の外部から供給される2値画像データ、光量補正データおよびクロック信号やライン同期信号などの制御信号を受け取り、これらの信号に基づいて有機エレクトロルミネッセンス素子63の駆動を制御する駆動制御部であり、これらの信号をガラス基板50の外部から受け取るインタフェース手段とインタフェース手段を介して受け取った制御信号に基づき有機エレクトロルミネッセンス素子63の駆動を制御するICチップ(ソースドライバ61)を含んでいる。
60は中継基板52のコネクタA 53aとガラス基板50とを接続するインタフェース手段としてのFPC(フレキシブルプリント回路)であり、コネクタなどを介さずガラス基板50に設けられた図示しない回路パターンに直接接続されている。既に説明したように露光装置13に外部から供給された、2値画像データ、光量補正データおよびクロック信号やライン同期信号などの制御信号、制御回路の駆動電源、発光素子である有機エレクトロルミネッセンス素子63の駆動電源は、図3に示す中継基板52を一旦経由した後にFPC60を介してガラス基板50に供給される。
63は有機エレクトロルミネッセンス素子であり、露光装置13における露光光源である。実施形態では有機エレクトロルミネッセンス素子63は主走査方向に600dpiの解像度で5120個が列状に形成されており、個々の有機エレクトロルミネッセンス素子63はそれぞれ独立に後述のTFT回路によって点灯/消灯を制御される。
61は有機エレクトロルミネッセンス素子63の駆動を制御するICチップとして供給されるソースドライバであり、ガラス基板50上にフリップチップ実装されている。ガラス面へ表面実装を行なうことを考慮しソースドライバ61はベアチップ品を採用している。ソースドライバ61には露光装置13の外部からFPC60を介して電源、クロック信号、ライン同期信号などの制御関連信号および8bitの光量補正データが供給される。ソースドライバ61は有機エレクトロルミネッセンス素子63に対する駆動電流設定手段である。より具体的には、有機エレクトロルミネッセンス素子63の光量補正手段であり光量設定手段でもある、コントローラ41(図1参照)に搭載されたコントローラCPU(図示せず)によって生成された光量補正データに基づいて、ソースドライバ61は個々の有機エレクトロルミネッセンス素子63を駆動するための駆動電流を設定する。光量補正データに基づくソースドライバ61の動作については後に詳細に説明する。
ガラス基板50においてFPC60の接合部とソースドライバ61は、例えば表面にメタルを形成したITOの回路パターン(図示せず)を介して接続されており、駆動電流設定手段たるソースドライバ61にはFPC60を介して光量補正データ、クロック信号、ライン同期信号などの制御信号が入力される。このようにインタフェース手段としてのFPC60および駆動パラメータ設定手段としてのソースドライバ61は駆動制御部58を構成している。
62はガラス基板50上に形成されたTFT(Thin Film Transistor)回路である。TFT回路62はシフトレジスタ、データラッチ部など、有機エレクトロルミネッセンス素子63の点灯/消灯のタイミングを制御するゲートコントローラ(図示せず)、および個々の有機エレクトロルミネッセンス素子63に駆動電流を供給する駆動回路(図示せず、以降ピクセル回路と呼称する。)を含むとともに、さらには後述する光量センサ57をON・OFFさせるスイッチング回路(選択信号発生回路140)を含んでいる。ピクセル回路は各有機エレクトロルミネッセンス素子63に対して1つずつ設けられ、有機エレクトロルミネッセンス素子63が形成する発光素子列と並列に設けられている。駆動パラメータ設定手段であるソースドライバ61によって、個々の有機エレクトロルミネッセンス素子63を駆動するための駆動電流値がこのピクセル回路に設定される。
TFT回路62を構成するゲートコントローラ(図示せず)には露光装置13の外部からFPC60を介して電源、クロック信号、ライン同期信号などの制御信号および2値画像データが供給され、ゲートコントローラ(図示せず)はこれらの電源および信号に基づいて個々の発光素子の点灯/消灯タイミングを制御する。ゲートコントローラおよびピクセル回路(ともに図示せず)の動作については後に図面を用いて詳細に説明する。また、TFT回路62のセンサ側の構成については後に詳述する。
64は封止ガラスである。有機エレクトロルミネッセンス素子63は水分の影響を受けると発光領域の経時的な収縮(シュリンキング)や、発光領域内に非発光部位(ダークスポット)が生じるなどして発光特性が極端に劣化するため、水分を遮断するための封止が必要である。実施形態ではガラス基板50に接着剤を介して封止ガラス64を貼り付けるベタ封止法を採用しているが、封止領域は一般に有機エレクトロルミネッセンス素子63が構成する発光素子列から副走査方向に2000μm程度が必要とされており、実施形態でも封止しろとして2000μmを確保している。
57は、有機エレクトロルミネッセンス素子63の図4(b)における)上面に形成された光量センサである。この光量センサ57によって個々の有機エレクトロルミネッセンス素子63の光量が計測される。計測に際しては原則的には有機エレクトロルミネッセンス素子63を一つ一つ個別に点灯して光量を計測する必要があるが、計測の対象となる有機エレクトロルミネッセンス素子63から十分に離間した光量センサには、その発光の影響が殆どない(有機エレクトロルミネッセンス素子63からの出射光が減衰してしまう)ことから、実施形態では光量センサ57を複数の光量センサで構成することで複数の有機エレクトロルミネッセンス素子63の光量を同時に計測することを可能としている。
本実施形態においては、有機エレクトロルミネッセンス素子63、TFT回路62、光量センサ57は、ポリシリコンのモノシリックデバイスとして、集積化して形成されている。すなわち、TFT回路62を構成する低温ポリシリコンの光透過率は比較的高いため、ガラス基板50側から露光光を取り出すいわゆるボトムエミッション構成であっても、個々の有機エレクトロルミネッセンス素子63と対応する光量センサ57を、TFT回路62に隣接させ、埋設させることができる。この場合の光量センサは個々の有機エレクトロルミネッセンス素子63の発光面の直下全面に形成されるが、その一部に対応して形成してもよい。
複数の光量センサ57の出力は図示しない配線によって、既述したソースドライバ61に入力される。後述する光量センサの出力(光量センサ出力)は、ソースドライバ61において電荷蓄積法による電圧変換を施され、更に所定の増幅率で増幅された後にアナログ−ディジタル変換され、このディジタル変換後のディジタルデータ(以降、光量計測データと呼称する)が、FPC60、中継基板52、ケーブル56(ともに図3参照)を介して露光装置33の外部に出力される。後に詳細に説明するように光量計測データはコントローラ41(図1参照)に搭載されたコントローラCPU(図示せず)にて受信、処理されて8bitの光量補正データが生成される。
図5は本発明の実施形態の画像形成装置1におけるコントローラ41の構成を示すブロック構成図である。以降図5を用いてコントローラ41の動作を説明するとともに、光量補正について更に詳細に説明する。
図5において80はコンピュータである。コンピュータ80はネットワーク81に接続され、ネットワーク81を経由してコントローラ41にイメージ情報や印字枚数や印字モード(例えばカラー/モノクロ)などのプリントジョブ情報を転送する。82はネットワークインタフェースである。コントローラ41はネットワークインタフェース82を介してコンピュータ80から転送されたイメージ情報やプリントジョブ情報を受信し、イメージ情報を印字可能な2値画像データに展開するとともに、逆に画像形成装置側で検出されたエラー情報などをいわゆるステータス情報としてネットワーク81経由でコンピュータ80に送信する。
83はコントローラCPUであり、ROM84に格納されたプログラムに基づきコントローラ80の動作を制御する。85はRAMでありコントローラCPU83のワークエリアとして使用されるとともに、ネットワークインタフェース82を介して受信したイメージ情報やプリントジョブ情報などが一時的に記憶される。
86は画像処理部である。画像処理部86ではコンピュータ80から転送されたイメージ情報とプリントジョブ情報に基づき、ページ単位に画像処理(例えばプリンタ言語に基づくイメージ展開処理、色補正、エッジ補正、スクリーン生成など)を行って印字可能な2値画像データを生成し、これをページ単位にイメージメモリ65に格納する。
66は例えばEEPROMなど書き換え可能な不揮発性メモリによって構成された光量補正データメモリである。
図6は本発明の実施形態の画像形成装置1における光量補正データメモリの内容を示す説明図である。
以降図6を用いて光量補正データメモリにおけるデータ構造およびデータの内容について説明する。
図6に示すように光量補正データメモリ66は第1エリアから第3エリアの三つの領域を有している。それぞれの領域は露光装置13(図3参照)を構成する有機エレクトロルミネッセンス素子63(図4参照)の個数と等しい5120個の8bitのデータを含み、合計15360バイトを占有している。
まず第1エリアに格納されているデータDD[0]〜DD[5119]について図6に図3と図4を併用して説明する。
既に説明した露光装置13(図3参照)は、その製造工程において露光装置13を構成する個々の有機エレクトロルミネッセンス素子63(図4参照)の光量を調整する工程を含んでいる。この工程において露光装置13は所定の治具(図示せず)に取り付けられ、露光装置13の外部から供給される制御信号に基づいて、有機エレクトロルミネッセンス素子63が個別に点灯制御される。
更に治具(図示せず)に設けられたCCDカメラによって、感光体8(図3参照)の像面位置における個々の有機エレクトロルミネッセンス素子63の二次元の露光量分布が計測される。治具(図示せず)はこの露光量分布に基づき感光体8上に形成される潜像の電位分布を計算し、更に実際の現像条件(現像バイアス値)に基づいてトナー付着量との相関が高い潜像断面積を計算する。治具(図示せず)では有機エレクトロルミネッセンス素子63を駆動するための駆動電流値を変化させ{既に説明したようにソースドライバ61(図4参照)を介してTFT回路62(図4参照)を構成するピクセル回路にアナログ値をプログラムすることで有機エレクトロルミネッセンス素子63を駆動する電流値を設定することができる。}個々の有機エレクトロルミネッセンス素子63によって形成される潜像断面積のどれもが略等しくなるような駆動電流値、即ちピクセル回路への設定値(制御する観点からはソースドライバ61への設定データ)を抽出する。
さて有機エレクトロルミネッセンス素子63の発光面積および発光面内における発光光量分布が等しく、かつ通常の現像条件を想定した場合、上述の潜像断面積は露光量とほぼ比例する。更に「露光時間を一定としたときの(発光)光量」と「露光量」は同義であり、また一般的に有機エレクトロルミネッセンス素子63の発光光量と駆動電流値(即ちピクセル回路への設定値)は比例するから、全てのピクセル回路への駆動電流設定を同一とした上で個々の有機エレクトロルミネッセンス素子63の発光光量を一度計測することで、各有機エレクトロルミネッセンス素子63による潜像断面積を一定にするピクセル回路への設定値(前述のごとくソースドライバ61への設定データ)を計算によって求めることも可能である。
光量補正データメモリ66の第1エリアには、このようにして求めたソースドライバ61への設定データが格納されている。その個数は前述のごとく露光装置13を構成する有機エレクトロルミネッセンス素子63の個数と等しい(即ちピクセル回路の個数とも等しい)5120個である。このように光量補正データメモリ66の第1エリアには「初期状態において個々の有機エレクトロルミネッセンス素子63によって形成される潜像断面積を等しくするためのソースドライバ61の設定値」が格納されている。
次に第2エリアに格納されているデータID[0]〜ID[5119]について図6に図3と図4を併用して説明する。
治具は第1エリアに格納されるデータを取得するとの同時に、露光装置13のソースドライバ61(図4参照)を介して光量センサ57(図4参照)の出力に基づく8bitの光量計測データを取得する。これによって「初期状態において個々の有機エレクトロルミネッセンス素子63によって形成される潜像断面積を等しくした際の光量計測データ」を取得できる。第2エリアにはこの8bitの光量計測データID[n]が格納されている。
さて治具によってID[n]を取得する際の有機エレクトロルミネッセンス素子63の駆動条件は、光量計測時と同等にしておく必要があり、実施形態では後述するように画像形成装置1の1ライン期間(ラスタ期間)である350μsを複数回適用して総計約30msの点灯期間を付与している。
このようにして露光装置13の製造工程において第1エリアおよび第2エリアに格納されるデータが取得され、これらのデータは図示しない電気的な通信手段によって治具から光量補正データメモリ66に書き込まれる。
次に第3エリアに格納されているデータND[0]〜ND[5119]について図6に図3と図4および図5を併用して説明する。
本発明の実施形態に係る画像形成装置1は、光量計測手段としての光量センサ57による計測結果に基づき、有機エレクトロルミネッセンス素子63の各々の光量を略等しく補正する光量補正手段(光量補正部){コントローラCPU83(図5参照)}を有し、この光量補正手段の出力に基づいて、光量設定手段(同じくコントローラCPU83)は画像形成を行なう際の各有機エレクトロルミネッセンス素子63の光量を設定する。第3エリアには光量補正手段たるコントローラCPU83によって画像形成を行なう際の各有機エレクトロルミネッセンス素子63の光量の設定値、即ち光量補正データが書き込まれる。
実施形態の画像形成装置1では、画像形成装置1の初期化動作、画像形成動作の起動時、紙間、画像形成動作の完了時など、後述するような所定のタイミングにおいて、露光装置13を構成する有機エレクトロルミネッセンス素子63の光量を計測することは既に述べたとおりである。コントローラCPU83はこれらの時点で計測された光量計測データと、露光装置13の製造工程において第1エリアに格納された「初期状態において個々の有機エレクトロルミネッセンス素子63によって形成される潜像断面積を等しくするためのソースドライバ61の設定値」と、同じく露光装置13の製造工程において第2エリアに格納された「初期状態において個々の有機エレクトロルミネッセンス素子63によって形成される潜像断面積を等しくした際の光量計測データ」とに基づいて光量補正データを生成する。すなわち、コントローラCPU83は、光量センサ57によって検出された有機エレクトロルミネッセンス素子63の光量を参照し、当該素子の光量を補正する光量補正部として機能する。
以降コントローラCPU83による光量補正データの計算内容について説明するが、本発明のポイントを明確にするため、まず光量計測時の光量を画像形成時と等しくしたと想定して説明する。
第1エリアに格納された「初期状態において個々の有機エレクトロルミネッセンス素子63によって形成される潜像断面積を等しくするためのソースドライバ61の設定値」をDD[n](nは主走査方向における個々の有機エレクトロルミネッセンス素子番号、以下同じ)、第2エリアに格納された「初期状態において個々の有機エレクトロルミネッセンス素子63によって形成される潜像断面積を等しくした際の光量計測データ」をID[n]、初期化動作などにおいて新たに計測された光量計測データをPD[n]とするとき、第3のエリアに書き込まれる新たな光量補正データND[n]は(数1)に基づきコントローラCPU83によって生成される。尚、光量計測データID[n]は、計測された有機エレクトロルミネッセンス素子の光量に該当するが、光量補正データND[n]は、ソースドライバ61に設定される個々の素子に流される電流値に該当する。
Figure 2007283596
このようにして生成された光量補正データND[n]は一旦光量補正データメモリ66(図5参照)の第3エリアに書き込まれる。以降画像形成に先立って光量補正データND[n]は光量補正データメモリ66からイメージメモリ65(図5参照)の所定の領域にコピーされる。画像を形成するにあたってイメージメモリ65にコピーされた光量補正データND[n]は、2値画像データとともに後述するバッファメモリ88(図5参照)に一時的に蓄積され、プリンタインタフェース87(図5参照)を介してエンジン制御部42(図5参照)に出力される。
光量計測データはソースドライバ61において電荷蓄積法による電圧変換を施される。電荷蓄積法はSN比を向上させるために有効であるが、光量センサ57(図4参照)の出力(電流値)は微小であるため、電荷蓄積にはある程度の蓄積時間を必要とする。これについては後述する。
以降図5に戻って説明を続ける。
88はバッファメモリであり、イメージメモリ65に格納された2値画像データおよび前述の光量補正データは、エンジン制御部42への転送にあたって一旦バッファメモリ88に蓄積される。バッファメモリ88はイメージメモリ65からバッファメモリ88への転送速度と、バッファメモリ88からエンジン制御部42へのデータ転送速度の差を吸収するため、いわゆるデュアルポートRAMによって構成されている。
87はプリンタインタフェースである。イメージメモリ65に格納されたページ単位の2値画像データおよび光量補正データは、タイミング生成部67が生成するクロック信号やライン同期信号と同期してプリンタインタフェース87を介してエンジン制御部42に転送される。
図7は本発明の実施形態の画像形成装置1におけるエンジン制御部42の構成を示すブロック構成図である。以降図7に図1を併用してエンジン制御部42の動作を詳細に説明する。
図7において90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90は、コントローラ41から転送される光量補正データ、ページ単位の2値画像データなどを受信する。
91はエンジン制御CPUであり、ROM92に格納されたプログラムに基づき画像形成装置1における画像形成動作を制御している。93はRAMでありエンジン制御CPU91が動作する際のワークエリアとして使用される。94はEEPROMなどのいわゆる書き換え可能な不揮発性メモリである。不揮発性メモリ94には例えば画像形成装置1の感光体8の回転時間、定着器23(図1参照)の動作時間など、構成要素の寿命に関する情報が格納されている。
95はシリアルインタフェースである。記録紙通過検出センサ21(図1参照)や記録紙後端検出センサ28(図1参照)などのセンサ群からの情報や電源監視部44(図1参照)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95で受信される。シリアルインタフェース95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バス99を介してエンジン制御CPU91に読取られる。
一方給紙ローラ18や駆動源38(ともに図1参照)の起動・停止、給紙ローラ18(図1参照)に対する駆動力伝達を制御する電磁クラッチ(図示せず)などのアクチュエータ群96に対する制御信号や、現像バイアス、転写バイアス、帯電電位などの電位設定を管理する高圧電源制御部97に対する制御信号などは、パラレル信号としてシリアルインタフェース95に送られる。シリアルインタフェース95では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96、高圧電源制御部97に出力する。このように実施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95を介して行っている。一方ある程度の高速性が要求される例えばレジストローラ19を駆動/停止させるための制御信号はエンジン制御CPU42の出力端子に直接接続されている。
98はシリアルインタフェース95に接続された操作パネルである。ユーザが操作パネル98に対して行なった指示はシリアルインタフェース95を介してエンジン制御CPU91によって認識される。尚、実施形態ではユーザの指示を入力する指示入力手段としての操作パネルを有し、この操作パネルへの入力に基づいて、露光装置13を構成する有機エレクトロルミネッセンス素子63の光量を計測し、光量を補正するようにしてもよい。この指示は外部のコンピュータなどからコントローラ41を経由して与えることももちろん可能である。具体的な使用態様としては、例えば大量の印字を行なった際にユーザが印字面に濃度ムラを発見したような場合に、ユーザが光量の補正を強制的に行なって画質確保を図るような場合が想定される。画像形成装置1が待機中であればユーザはいつでも強制的な光量補正の実行を指示することが可能であるし、画像形成時であっても画像形成装置1をオフラインに遷移させ画像形成を一時的に保留することで、ユーザは光量補正の実行を指示することができる。
いずれにしても指示手段としての操作パネル98などから光量の補正要求が入力されると、エンジン制御CPU91は<初期化動作>で説明したように、画像形成装置1の構成要素の駆動を開始し、コントローラ41に対して光量補正用のダミーイメージ情報の作成要求を出力する。この要求に基づきコントローラ41に搭載されたコントローラCPU83は光量補正用のダミーイメージ情報を生成し、これに基づいて露光装置13を構成する有機エレクトロルミネッセンス素子63は点灯制御される。このときに上述した露光装置13に設けられた光量センサ57で、個々の有機エレクトロルミネッセンス素子63の光量を検出し、この光量の検出結果に基づいて個々の有機エレクトロルミネッセンス素子63の光量が略等しくなるように光量の補正を行なう。
次に有機エレクトロルミネッセンス素子63の光量を計測する際の動作について、図7に図1、図5および図6を併用して詳細に説明する。
光量の補正は、後述するように画像形成装置1の起動直後の初期化動作、印字開始前、紙間、印字開始後、操作パネル98などによるユーザ指定時のタイミングで行なわれるが、簡単のために画像形成装置1の初期化動作時点で光量の計測を実行する場合について説明する。また実施形態の画像形成装置1はフルカラー画像を形成可能に構成されたものであり、既に説明したように4色に対応した露光装置13Y〜13K(図1参照)を有しているが、これも簡単のために1色に対する動作のみを説明し、露光装置13のように記載する。また以下に示す状況において例えば駆動源38(図1参照)や現像ステーション2(図2参照)などは、<初期化動作>にて既に詳細を示したように既に起動されているものとする。
画像形成装置1において画像形成動作を管理しているのはエンジン制御部42であるため、光量の補正シーケンスはエンジン制御部42のエンジン制御CPU91によって起動される。まずエンジン制御CPU91はコントローラ41に対して、画像形成に係る正規の2値画像データとは異なるダミーイメージ情報の作成要求を出力する。
エンジン制御部42とコントローラ41は双方向のシリアルインタフェース(図示せず)で接続されており、リクエストコマンド(要求)およびこれに対するアクノリッジ(応答情報)を相互にやり取りすることができる。エンジン制御CPU91が発するダミーイメージ情報の作成要求は、この双方向のシリアルインタフェース(図示せず)を用いてバス99を経由しコントローラインタフェース90からコントローラ41に出力される。
この要求に基づいてコントローラ41に搭載されたコントローラCPU83はダミーイメージ情報、即ち光量の計測に用いる2値画像データをイメージメモリ65に直接的に作成する。更にコントローラCPU83は光量補正データメモリ66の第1エリア(図6参照)に格納された「初期状態において個々の有機エレクトロルミネッセンス素子63によって形成される潜像断面積を等しくするためのソースドライバ61の設定値」DD[n](n:0〜5119)を読出し、この値をイメージメモリ65の所定領域に書き込む。これらの処理を完了するとコントローラCPU83はプリンタインタフェース87を介して応答情報をエンジン制御部42に出力する。
さて上述の応答情報を受信したエンジン制御部42のエンジン制御CPU91は、直ちに露光装置13に対して書込みタイミングを設定する。即ちエンジン制御CPU91は図示しないハードウェアであるタイマなどに露光装置13による静電潜像の書込みタイミングを設定し、応答情報を受信したら直ちにタイマの動作を開始する(この機能はもともと複数の露光装置13の色毎の起動タイミングを定めるためのものである。光量の計測においてはこのような厳密なタイミング設定は不要であり、例えばタイマに0を設定してもよい)。各タイマは予め設定された時間が経過すると、コントローラ41に対して画像データ転送要求を出力する。画像データ転送要求を受信したコントローラ41はコントローラインタフェース90を介してタイミング生成部67で生成されたタイミング信号(クロック信号、ライン同期信号など)に同期して2値画像データを露光装置13に転送する。これと同時に既にイメージメモリ65に書き込まれた光量の設定値も上述のタイミング信号に同期して露光装置13に転送される。
このようにタイミング信号に同期して転送された2値画像データは露光装置13のTFT回路62に入力され、同時に光量の設定値は露光装置13のソースドライバ61に入力される。露光装置13では入力された2値画像データ、即ちON/OFF情報に基づいて該当する有機エレクトロルミネッセンス素子63の点灯と消灯が制御される。そしてこのときの個々の有機エレクトロルミネッセンス素子63の光量は光量センサ57で計測される。
以上述べたようにして有機エレクトロルミネッセンス素子63の点灯が制御され、その光量が光量センサ57によって計測される。光量センサ57の出力(アナログ電流値)はソースドライバ61において電荷蓄積法によって電圧に変換され、所定の増幅率で増幅された後、アナログ−ディジタル変換を施されて8bitの光量計測データ(ディジタルデータ)としてソースドライバ61から出力される。
ソースドライバ61から出力された光量計測データはコントローラインタフェース90を経由してエンジン制御部42からコントローラ41に転送され、コントローラ41のコントローラCPU83によって受信される。
図8は本発明の実施形態の画像形成装置1における露光装置13の回路図である。以降図8を用いてTFT回路62およびソースドライバ61による点灯制御についてより詳細に説明する。尚、本図では、便宜上、ソースドライバ61がTFT回路62の長手方向(主走査方向)の横に描かれているが、実際は(物理的には)、図4に示したように、ソースドライバ61はTFT回路62の下側における主走査方向の略中央部に配置されている。後述する図10、図13においても同様である。
TFT回路62はピクセル回路69とゲートコントローラ68とに大別されている。ピクセル回路69は個々の有機エレクトロルミネッセンス素子63に対して一つずつ設けられており、有機エレクトロルミネッセンス素子63のM画素分を一つのグループとしてガラス基板50上にNグループ設けられている。
実施形態においては一つのグループを8画素(即ちM=8)とし、このグループを640個(即ちN=640)としている。従って全画素数は8×640=5120画素となる。各ピクセル回路69は有機エレクトロルミネッセンス素子63に電流を供給して駆動するドライバ部70と、有機エレクトロルミネッセンス素子63を点灯制御するにあたってドライバが供給する電流値(即ち有機エレクトロルミネッセンス素子63の駆動電流値)を内部に含むコンデンサに記憶させる、いわゆる電流プログラム部71を有しており、予め所定のタイミングでプログラムされた駆動電流値に従って有機エレクトロルミネッセンス素子63を定電流駆動することができる。
ゲートコントローラ68は、入力するクロック信号等(図示せず)に基づき、有機エレクトロルミネッセンス素子63の駆動電流を設定する電流プログラム期間のタイミングを制御するSCAN_A信号と、有機エレクトロルミネッセンス素子63の点灯/消灯を制御するSCAN_B信号を出力する。図16にタイミングチャートの一例を示す。
NHSYNCは、1ラインの期間を表す基準信号である。前述したように、実施形態においては、1つのグループを8画素としたので、1ラインの期間内でソースドライバ61の1つの出力から8画素に対して順次選択的にプログラム動作を行うために、SCAN_A信号は計8本の信号(SCNA_G1〜SCNA_G8)で構成され、図16のようにそれぞれのSCAN_A信号はONするタイミングがずれた状態で制御される。SCAN_B信号についてもSCAN_A信号と同様に8本(SCNB_M1〜SCNB_M8)で構成され、SCNB_M1はSCNA_G1信号がOFFの期間(すなわち、プログラム動作期間以外)でONする。SCNB_M2〜SCNB_M8について同様に、対応するSCAN_A信号がOFFの期間(すなわち、プログラム動作期間以外)でONする。SCAN_A信号及びSCAN_B信号によって、露光装置13内の全発光素子が図9を用いて後で説明するように、プログラム動作と発光制御動作を所定の期間を使って繰返し行うことで発光/消灯が制御される。
一方ソースドライバ61は内部に有機エレクトロルミネッセンス素子63のグループ数Nに相当する数(実施形態では640個)のD/Aコンバータ72を有している。ソースドライバ61はFPC60を介して供給された8bitの光量補正データに基づいて、個々の有機エレクトロルミネッセンス素子63に対する駆動電流を設定する。
図9は本発明の実施形態の画像形成装置1における露光装置13に係る電流プログラム期間と有機エレクトロルミネッセンス素子63の点灯期間を示す説明図である。以降図9に図8を併用して実施形態の点灯制御について更に詳細に説明する。以降説明を簡単にするために8画素から成る一つの画素グループ(例えば図9の「主走査方向における画素番号」=1〜8)について説明を行なう。
実施形態では露光装置13の1ライン期間(ラスタ期間)は350μsに設定されており、この1ライン期間のうち1/8(43.77μs)を電流プログラム部71に形成されたコンデンサに対し駆動電流値を設定するプログラム期間として当てている。
まずゲートコントローラ68(図8参照)は画素番号=1の画素に対してSCAN_A信号をONに、SCAN_B信号をOFFにしてプログラム期間を設定する。プログラム期間にソースドライバ61(図8参照)に内蔵されたD/Aコンバータ72には8bitの光量補正データが供給されており、この供給されたディジタルデータをD/A変換したアナログレベル信号によって電流プログラム部71(図8参照)のコンデンサが充電される。これによって電流プログラム部71に形成されたコンデンサには、画像データに対応して、有機エレクトロルミネッセンス素子63に供給する電流を決めるアナログ値が1ライン期間の都度、毎回書き込まれる。
プログラム期間が完了するとゲートコントローラ68(図8参照)は直ちにSCAN_A信号をOFFに、SCAN_B信号をONに切り替えて点灯期間を設定する。画像データがOFFの場合、有機エレクトロルミネッセンス素子63を消灯状態にするために、ソースドライバ61の出力電流が0となるようD/Aコンバータ72へのデータ設定行い、この状態で電流プログラム動作を行う。このプログラム動作によって、有機エレクトロルミネッセンス素子63に供給する電流を0にできるので、SCAN_B信号がONしても有機エレクトロルミネッセンス素子63に電流は流れないので発光しない。
一方画像データがONの場合、8bitの光量補正データに基づくアナログ値をD/Aコンバータ72へ設定し、ソースドライバ61の出力電流によって有機エレクトロルミネッセンス素子63に供給する電流のプログラム動作を行う。そして、SCAN_A信号をOFFした後、SCAN_B信号をONに切り替えて、有機エレクトロルミネッセンス素子63は残りの306.25μs(350μs−43.75μs)の期間、点灯する(実際は制御信号の切り替わり時間が存在するため発光時間は若干短くなる)。既に述べたように実施形態では有機エレクトロルミネッセンス素子63の光量を計測する際は30msの計測期間を想定しているから、光量計測時の点灯回数は例えば100回(即ち100ライン)となるように、コントローラ41でダミーイメージ情報が生成されることとなる。
一方、図9に示す画素番号=1のピクセル回路69(図8参照)に対するプログラム期間が終了すると、ゲートコントローラ68(図8参照)は直ちに画素番号=8のピクセル回路69(図8参照)に対する電流プログラム期間を設定する。以降、画素番号1のピクセル回路に対する手順と同様に、画素番号8のピクセル回路に対するプログラム期間が完了すると直ちに当該画素番号の有機エレクトロルミネッセンス素子63(図8参照)の点灯期間に移行する。
このようにしてゲートコントローラ68(図8参照)は主走査方向における画素番号=「1→8→2→7→3→6→4→5→1....」の順にプログラム期間と点灯期間を設定していく。このような点灯順序とすることで、隣接する画素グループ間において最も近い画素の点灯タイミングが時間的に近接するため、1ライン形成時の画像段差を目立たなくすることができる。
ゲートコントローラ68(図8参照)が制御する電流プログラム期間においては、ピクセル回路69(図8参照)に光量補正データに従った電流値を供給して、ピクセル回路69(図8参照)内のコンデンサをいわゆる定電流源にて充電することになり、充電に必要な時間は(数2)となる。
Figure 2007283596
(数2)によれば、充電時間は静電容量と比例しており、配線引き回しに伴う配線容量の増大によって静電容量Cが大きくなると充電時間が大きくなってしまう。さらに、実際には配線抵抗等の影響で、充電時間が決定されるところの電圧波形は、時定数に応じたなまり成分を有する波形になる。よって充電波形は、定電流的に変化する部分(略直線的)と定電圧的に変化する部分(1次曲線)が合成されたような波形となる。すなわち、(数2)には直接現れていないものの、充電時間(遅延)は実際には配線抵抗にも影響される。
<EL駆動回路構成>
次に本発明の主題であるEL駆動回路構成の詳細について説明する。本発明においてはEL駆動回路を含むEL素子駆動装置の構成、特に駆動回路の一部である信号線の構造に工夫を凝らすことにより、プログラム信号線の配線負荷を低減している。このような工夫により、プログラム時間の短縮が達成され、画像形成装置の印字速度、印刷速度の更なる高速化を達成し得る。
図10は図8のうちTFT回路62(ゲートコントローラ68を除く)及びソースドライバ61をより詳細に示したものである。ここで、TFT回路全体を「ドライバ回路」と呼ぶが、エレクトロルミネッセンス素子63各々を駆動する最小単位の回路であるピクセル回路69も「ドライバ回路」と呼ばれる。または便宜的に「駆動エレメント69」とも呼ぶことができ、以降は「駆動エレメント」の名称を用いる。駆動エレメント69は、TFT回路62内で、実質的に一直線上に形成されている。
ソースドライバ61の1出力は、8画素分のプログラムを担っている。また、図8のゲートコントローラ68から出力された発光制御信号線(SCNB_G*)は計8本の信号で、各画素の駆動エレメントに入力され、各画素の画像データに応じて所定のタイミングでON/OFF動作が実行される。そして、毎ライン全ての画素にプログラムを実行し、各画素の発光を制御する。ここで、図10のSCNB_G*は、図8のSCAN_Bに対応する。また、図10のSCNA_G*は、プログラム制御信号線であって、図8のSCAN_Aに対応する。また、ソースドライバ61には640個のD/Aコンバータ72が搭載され、計640本のソースドライバ信号線がTFT回路62に接続されている。すなわち、SCNB_G*とSCNA_G*は、電気的にアクティブマトリクスを構成し、EL駆動回路は、アクティブマトリクス型の駆動回路構成を採る。
図11は、ドライバ回路の種々の信号線の配線上生じ得る問題を模式的に示した図である。図10、図11(a)に示すように、露光装置の主走査方向(素子63の配列方向)には、ソースドライバ信号線SD*と、発光制御信号線(SCNB_G*)と、プログラム制御信号線(SCNA_G*)が各々、配列されている。ドライバ信号線SD*は、ソースドライバ(外部のIC回路)61に接続され、素子を駆動する駆動電流を入力する。発光制御信号線(SCNB_G*)は、有機エレクトロルミネッセンス素子63のオン・オフを制御する。すなわち、有機エレクトロルミネッセンス素子63のため、駆動エレメント69の動作を制御する。プログラム制御信号線(SCNA_G*)は、駆動電流を設定する。すなわち、駆動エレメント69に有機エレクトロルミネッセンス素子63の駆動条件としての駆動電流を設定する。
このような構成下においては、図11(a)のM部を拡大した図11(b)に示すように、上記三種の信号線のうち、少なくとも二つが交差する箇所(クロスポイント)が不可避的に発生する。ここで図11(b)は、信号線1(たとえばソースドライバ信号線)が左右方向に延び、信号線2(たとえば発光制御信号線)が奥行き方向に延びている状態を示す。そして、両者の電気的接続を防止するため、絶縁膜が両信号線の間に形成されている。このようなクロスポイントにおいては、斜線領域Cで示すような擬似的な容量成分(擬似コンデンサ)の発生が引き起こされることとなる。このような擬似的容量成分が増加すると、個々のドライバ回路に対するプログラム時間の増加を招くこととなる。
また、上記の問題とは別に、信号線の配線抵抗は配線長、配線幅等に依存することは周知の事実である。このような配線抵抗の増加によってもプログラム時間の増加が生ずることとなる。
本発明では、上述したような容量成分、配線抵抗を低減することにより、プログラム時間を短縮し、画像形成装置の印字速度、印刷速度の更なる高速化を達成することを狙っている。以下本発明の種々の実施形態を説明する。尚、ガラス基板50にTFT回路62、所定の信号線が形成されることにより、発光素子を駆動する発光素子駆動装置が構成される。
(第1の実施形態)
図12及び図13は、本発明の第1の実施形態を示す。本実施形態では、ソースドライバ61の信号線(ソースドライバ信号線;SD*)と、ゲートコントローラ68からの信号線(発光制御信号線SCNB_G*及びプログラム制御信号線SCNA_G*)が、TFT回路62から見て、異なる方向から接続されている。ソースドライバ信号線と、発光制御信号線と、プログラム制御信号線は、第1〜第3の信号線を構成する。
すなわち図示した実施形態では、ソースドライバ信号線が、TFT回路62の下縁L側からTFT回路62に接続されている(A方向接続)。一方、発光制御信号線SCNB_G*及びプログラム制御信号線SCNA_G*は、TFT回路62の上縁U側からTFT回路62に接続されている(B方向接続)。このような構成により、ソースドライバ信号線と発光制御信号線のクロスポイントの数、及びソースドライバ信号線とプログラム制御信号線のクロスポイントの数を減らすことができ、ドライバ回路全体の容量成分を減らすことができる。
特に、本実施形態では、ソースドライバ信号線(第1の信号線)と、発光制御信号線又はプログラム制御信号線(第2又は第3の信号線)という二つの信号線が、TFT回路62の互いに相対する上縁と下縁という二つの縁部の方向から、各駆動エレメント69に接続されている。すなわち、互いに逆方向から二種の信号線がドライバ回路に接続されるため、より確実に容量成分の発生を防止することができる。
さらに本実施形態では、図12の側面図及びそれを拡大した図13から明らかなように、各有機エレクトロルミネッセンス素子63が、TFT回路62内ではなく、TFT回路62の上方向に配置されている。このような配置は、例えば図示せぬ別基板に有機エレクトロルミネッセンス素子63を形成することにより得られる。すなわち、有機エレクトロルミネッセンス素子63の列からなるEL素子列とTFT回路62の間に、発光制御信号線又はプログラム制御信号線(第2又は第3の信号線)が配置されている。このような配置にすることにより、両者の交差を減らすことが可能となる。
(第2の実施形態)
図14は、本発明の第2の実施形態を示す。本実施形態では、図11(a)の配線方法において、二つの信号線が交差するクロスポイントの面積を低減することのより容量成分を低減する。すなわち、図14は、信号線1と信号線2のクロスポイント周辺の平面図を示すが、信号線1の幅(配線幅)が、信号線1における他の部分(クロスポイント以外の部分)の幅より相対的に小さく設定されている。言い換えると、少なくとも1つの信号線のクロスポイントにおける線幅は、クロスポイントの前方あるいは後方における線幅よりも小さく設定されている。
ここで、二つの信号線としては、ソースドライバ信号線と、発光制御信号線と、プログラム制御信号線のうち任意の二つを選ぶことができる。また、交差する二つの信号線双方の幅を、狭くしても良い。
信号線の幅を小さくしすぎると、配線抵抗が大きくなり、プログラム時間が長くなってしまうため、容量成分の減少と配線抵抗の増加の双方の見地から、クロスポイントにおける信号線の幅を決定することが好ましい。
また、第1の実施形態による図12の配線方法を採った場合も、本実施形態は適用可能である。図12の構成においては、上述したようにソースドライバ信号線SD*と、発光制御信号線SCNB_G*又はプログラム制御信号線SCNA_G*は交差せず、クロスポイントが発生することはない。しかしながら、ドライバ回路62にはこれらの信号線のみならず、電源線やグランド線等図示せぬ他の種類の線が当然に引き回されている。例えば、図13に示すように、電源線(Vs)とソースドライバ信号線SD*の間でクロスポイントCPが生じ得る。従って、このような他の種類の線とソースドライバ信号線SD*の間におけるクロスポイントで、図14のような構成を採用することにより、本実施形態の効果は発揮される。
(第3の実施形態)
図15は、本発明の第3の実施形態を示す。本実施形態では、信号線の配線抵抗を均一化することにより、プログラム時間の短縮を図る。すなわち、信号源たるソースドライバ61からの信号線長(配線)が長くなる程、配線抵抗は大きくなる。例えば、図15のようにソースドライバ61が、TFT回路62の主走査方向における中央に配置された場合、中央部よりも端部の信号線(ソースドライバ信号線)程配線長が長くなり、配線抵抗が増加する。従って、端部の画素に対するプログラム時間が、中央部の画素に対するプログラム時間よりも長くなる。すなわち、プログラム時間の最大値が、ヘッド全体のパフォーマンス(印字速度)を左右することとなる。
そこで、本実施形態では、図15に示すように、配線長が長くなる信号線程(中央部よりも端部の画素になる程)、配線幅を大きくする構成を採用する(線幅:L1<L2<L3)。これによって、ヘッド全体としてはソースドライバ信号線の配線抵抗がより均一化され、結果的にプログラム時間の短縮が図れることとなる。
尚、図8等ではソースドライバ61が、TFT回路62の主走査方向における中央ではなく、TFT回路62の側方(左側)に配置されている。この場合は、ソースドライバ61からより遠い駆動エレメントに対する信号線ほど、その幅を大きくすれば良い。
上述したように、本発明によれば印字速度、印刷速度のより高速化対応が図れることとなる。
特に図13の制御例では、ゲートコントローラ68から出力された発光制御信号線(SCNB_G*)は計8本の信号で、各画素の駆動エレメントへは8画素置きに共通の発光制御信号が入力し、各画素の画像データによらず所定のタイミングでON/OFF動作が実行される。そして、各ライン全ての画素にプログラムを実行し、各画素の発光を制御する。
そして、本制御の様にSCAN_B信号(SCNB_G*)が、所定のグループ間で共通に使用されている信号の場合、画像データのON/OFFに応じて、プログラム電位(V)のチャージ/ディスチャージを行う必要があるため、ソース信号線間の浮遊容量やソースドライバからの配線長によって充電時間に大きな影響が与えられると考えられる。従って、上述した総ての実施形態を含む本発明は、このような制御例に対し適用した場合、よりその効果が発揮されると考えられる。もちろん、上述した実施形態を単独でのみならず、二つ以上の実施形態を組み合わせて採用することができる。
尚、以上の実施形態では、駆動エレメントのコンデンサに発光素子を駆動する電流値を設定(電流プログラム)する、いわゆる電流制御方式を採用したものを例に挙げた。しかしながら、本発明は、駆動エレメントの回路構成を変更することで、発光素子を駆動する電圧値を設定(電圧プログラム)する、いわゆる電圧制御方式のものにも当然に適用可能である。
また、図4において説明したように、本実施形態においては配線の便宜上、EL素子列及びTFT回路の下部(見方によっては上部)に、ソースドライバ61が配置されている。図17(a)は、図4と同じ例を模式的に示したものであるが、ソースドライバ61はTFT回路62の下側における主走査方向の略中央部(EL素子列の略中央部)に配置されている。言い換えると、EL素子列の略中央部に位置するよう、ソースドライバ61をTFT回路61に対し相対的に配置することが好ましい。
この例はソースドライバ61が1個の例であるが、図17(b)に、複数のソースドライバ61を配置した例を示す。複数個の場合、EL素子列をソースドライバの数でブロック分割し、各素子ブロックの略中央部にソースドライバを各々配置することが望ましい。図17(b)の例では、三つのソースドライバ61が配置され、三つの素子ブロック1〜3の各々の略中央部に配置されている。
さて実施形態においては露光装置13を構成する有機エレクトロルミネッセンス素子63の点灯時間を一定とし、電流値を変化させることで、有機エレクトロルミネッセンス素子63の光量を制御する構成を前提として説明してきたが、本発明は有機エレクトロルミネッセンス素子63などの発光素子の駆動電流値を固定的に設定し、点灯時間を変化させて発光素子の光量を制御する、いわゆるPWM方式においても容易に適用できる。この場合は図6を用いて説明した第1エリアの内容を「潜像断面積を等しくするための駆動時間の設定値」と置き換えればよい。
また露光装置によっては有機エレクトロルミネッセンス素子などによって構成された発光素子列を複数列有し、感光体の回転方向に対して略同じ位置に複数回の露光を行なうことで、潜像を形成するものも知られている。このような露光装置であっても複数回の露光によって形成される潜像が現像に寄与しないように光量やPWM時間を設定することで、本発明の技術的思想を適用することが可能となる。このような露光装置では単一の発光素子列では現像に寄与する潜像は形成されないから、例えば紙間において列単位で光量を計測するようなシーケンスが考えられる。
また、実施形態ではTFT回路、有機エレクトロルミネッセンス素子と同じポリシリコンのモノシリックデバイスとして構成された光量センサを用いて有機エレクトロルミネッセンス素子63の光量を計測しているが、本発明の技術的思想はこれに限定されるものではない。例えば、アモルファスシリコンにて複数のフィルム状の光量センサを構成し、ガラス基板50の端面(図4参照)に沿って配置した構成に対しても、本発明は適用可能である。
本発明の各種実施形態を説明したが、本発明は前記実施形態において示された事項に限定されず、明細書の記載、並びに周知の技術に基づいて、当業者がその変更・応用することも本発明の予定するところであり、保護を求める範囲に含まれる。
以上のように本発明にかかる画像形成装置用の駆動回路を用いることにより、個々の画素を駆動するプログラム時間の短縮を図ることができ、安定した動作下での印字速度、印刷速度の更なる高速化を達成できることから、例えばプリンタ、複写機、ファクシミリ装置、フォトプリンタなどへの利用が可能である。
本発明の基本実施形態の画像形成装置の構成図 同実施形態の画像形成装置における現像ステーションの周辺を示す構成図 同実施形態の画像形成装置における露光装置の構成図 (a)は同実施形態の画像形成装置における露光装置に係るガラス基板の上面図、(b)は同要部拡大図 同実施形態の画像形成装置におけるコントローラの構成を示すブロック構成図 同実施形態の画像形成装置における光量補正データメモリの内容を示す説明図 同実施形態の画像形成装置におけるエンジン制御部の構成を示すブロック構成図 同実施形態の画像形成装置における露光装置の回路図 同実施形態の画像形成装置における露光装置に係る電流プログラム期間と有機エレクトロルミネッセンス素子の点灯期間を示す説明図 TFT回路及びソースドライバの関係を示す図 TFT回路の異なる信号線間における配線の関係を示す図 本発明の第1の実施形態による信号線の配線を示す図。 図12の例におけるTFT回路及びソースドライバの関係を示す図 本発明の第2の実施形態による信号線のクロスポイント周辺の構成を示す図 本発明の第3の実施形態によるソースドライバ信号線の幅の変化を示す図 EL駆動制御のタイミングチャート図 TFT回路及びソースドライバの配置関係を示す図
符号の説明
1 画像形成装置
2,2Y,2M,2C,2K 現像ステーション
3 記録紙
4 給紙トレイ
5 記録紙搬送路
6 現像剤
8,8Y,8M,8C,8K 感光体
10 現像スリーブ
13,13Y,13M,13C,13K 露光装置
19 レジストローラ
20 ピンチローラ
21 記録紙通過検出センサ
41 コントローラ
42 エンジン制御部
43 電源部
50 ガラス基板
51 レンズアレイ
57 光量センサ
61 ソースドライバ
62 TFT回路
63 有機エレクトロルミネッセンス素子
64 封止ガラス
65 イメージメモリ
66 光量補正データメモリ
67 タイミング生成部
68 ゲートコントローラ
69 ピクセル回路(駆動エレメント)
70 ドライバ部
71 電流プログラム部
72 D/Aコンバータ
80 コンピュータ
83 コントローラCPU
87 プリンタインタフェース
90 コントローラインタフェース
91 エンジン制御CPU
98 操作パネル

Claims (18)

  1. 複数の発光素子を駆動する発光素子駆動装置であって、
    前記発光素子と、当該発光素子を含む複数の駆動エレメントから構成されるドライバ回路が形成された駆動回路基板と、
    前記駆動エレメントの各々に接続され、第1の信号を各駆動エレメントに入力する複数の第1の信号線と、
    前記駆動エレメントの各々に接続され、第2の信号を各駆動エレメントに入力する複数の第2の信号線と、を備え、
    前記第1の信号線と前記第2の信号線が、前記ドライバ回路から見て異なる方向から、当該ドライバ回路に接続されている発光素子駆動装置。
  2. 請求項1記載の発光素子駆動装置であって、
    前記第1の信号線と前記第2の信号線が、前記ドライバ回路の互いに相対する縁部の方向から、前記駆動エレメントに接続されている発光素子駆動装置。
  3. 請求項1記載の発光素子駆動装置であって、
    前記ドライバ回路に接続され、電源からの電流を供給する電源線及びグランド線を更に備え、
    前記第1の信号線と、前記電源線及び前記グランド線の少なくとも一方が交差するクロスポイントにおいて、前記第1の信号線と前記電源線の少なくとも一方の線幅、または前記第1の信号線と前記グランド線の少なくとも一方の線幅が、他の部分の線幅より相対的に小さく設定されている発光素子駆動装置。
  4. 請求項1記載の発光素子駆動装置であって、
    前記第1の信号線と前記第2の信号線の少なくとも一方における複数の信号線において、信号源からの線長が大きい信号線ほど、線幅が大きく設定されている発光素子駆動装置。
  5. 請求項1記載の発光素子駆動装置であって、
    前記第1の信号線が外部のIC回路に接続され、前記発光素子を駆動する駆動電流または駆動電圧を入力するドライバ信号線である発光素子駆動装置。
  6. 請求項5記載の発光素子駆動装置であって、
    前記複数の発光素子から構成される発光素子列の略中央部に位置するよう、前記IC回路が前記ドライバ回路に対し相対的に配置された発光素子駆動装置。
  7. 請求項5記載の発光素子駆動装置であって、
    前記IC回路が複数用意され、前記複数の発光素子から構成される発光素子列を当該IC回路の数により分割することにより生成される素子ブロックの各々の略中央部に位置するよう、前記複数のIC回路が前記ドライバ回路に対し、相対的に配置された発光素子駆動装置。
  8. 請求項1記載の発光素子駆動装置であって、
    前記駆動エレメントの各々に接続され、第3の信号を各駆動エレメントに入力する複数の第3の信号線を更に備え、
    当該第3の信号線は、前記第1の信号線と前記第2の信号線のうちいずれか一方と同じ方向から当該ドライバ回路に接続されている発光素子駆動装置。
  9. 請求項8記載の発光素子駆動装置であって、
    前記第1の信号線が外部のIC回路に接続され、前記発光素子を駆動する駆動電流または駆動電圧を入力するドライバ信号線であり、前記第2の信号線及び前記第3の信号線のうち一方が、発光素子のオン・オフを制御する発光制御信号線と、前記駆動電流または駆動電圧を設定するプログラム制御信号線のいずれか一つである発光素子駆動装置。
  10. 請求項9記載の発光素子駆動装置であって、
    前記複数の発光素子から構成される発光素子列の略中央部に位置するよう、前記IC回路が前記ドライバ回路に対し相対的に配置された発光素子駆動装置。
  11. 請求項9記載の発光素子駆動装置であって、
    前記IC回路が複数用意され、前記複数の発光素子から構成される発光素子列を当該IC回路の数により分割することにより生成される素子ブロックの各々の略中央部に位置するよう、前記複数のIC回路が前記ドライバ回路に対し、相対的に配置された発光素子駆動装置。
  12. 請求項1ないし11のいずれか1項記載の発光素子駆動装置であって、
    前記駆動回路基板がガラス基板より構成され、前記ドライバ回路が前記ガラス基板上にTFT回路として構成される発光素子駆動装置。
  13. 請求項1ないし12のいずれか1項記載の発光素子駆動装置であって、
    前記駆動エレメントが、前記駆動回路基板上において、実質的に一直線上に形成された発光素子駆動装置。
  14. 複数の発光素子を駆動する発光素子駆動装置であって、
    前記発光素子と、当該発光素子を含む複数の駆動エレメントから構成されるドライバ回路が形成された駆動回路基板と、
    前記駆動エレメントの各々に接続され、第1の信号を各駆動エレメントに入力する複数の第1の信号線と、
    前記駆動エレメントの各々に接続され、第2の信号を各駆動エレメントに入力する複数の第2の信号線と、を備え、
    前記第1の信号線と前記第2の信号線が交差するクロスポイントにおいて、前記第1の信号線と前記第2の信号線の少なくとも一方の線幅が、他の部分の線幅より相対的に小さく設定されている発光素子駆動装置。
  15. 複数の発光素子を駆動する発光素子駆動装置であって、
    前記複数の発光素子を配置した発光素子列と、当該発光素子列に沿って設けられ前記発光素子を駆動する複数の駆動エレメントから構成されるドライバ回路と、
    前記駆動エレメントの各々に接続され、前記駆動エレメントの動作を制御する信号線と、を備え、
    前記信号線を前記発光素子列と前記ドライバ回路の間に配置した発光素子駆動装置。
  16. 電気的にアクティブマトリクスを構成する発光素子駆動装置であって、
    複数の発光素子と、
    各発光素子に対応して設けられ、前記発光素子を駆動する駆動エレメントと、
    当該駆動エレメントに前記発光素子の駆動条件を設定する第1の信号線と、
    前記駆動エレメントの動作を制御する第2の信号線と、を備え、
    前記第1の信号線と前記第2の信号線を交差しないように構成した発光素子駆動装置。
  17. 請求項1ないし16のいずれか1項記載の発光素子駆動装置であって、
    前記発光素子が有機エレクトロルミネッセンス素子により構成された発光素子駆動装置。
  18. 請求項1ないし17のいずれか1項記載の発光素子駆動装置を含む画像形成装置。
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JP2020163601A (ja) * 2019-03-28 2020-10-08 京セラ株式会社 光プリントヘッドおよびこれを備える画像形成装置

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