JP2016210144A - 光書き込み装置および画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】低コストで簡単な構成で発光素子の温度を求めることが可能な光書き込み装置を提供すること。【解決手段】光書き込み装置は、自己発熱により発光光量が変化する複数の発光素子であって、主走査方向にライン状に配列された複数の発光素子と、前記複数の発光素子が、前記主走査方向に並ぶ所定数の発光素子を含む複数のグループに分割される場合において、前記グループ毎に時刻ｔ０から時刻ｔ０＋Δｔまでの発光素子の発熱量を算出する制御手段と、を備え、前記制御手段はさらに、前記グループ毎に、前記時刻ｔ０から前記時刻ｔ０＋Δｔまでの発熱量と、前記時刻ｔ０での温度とに基づき、前記時刻ｔ０＋Δｔでの温度を算出する。【選択図】図６

Description

本発明は、自己発熱により発光光量が変化すると共に主走査方向にライン状に配列された複数の発光素子を備えた光書き込み装置、およびこれを備えた画像形成装置に関する。

近年、有機エレクトロルミネッセンス素子（以下、有機ＥＬ素子という）がディスプレイおよび照明装置等において発光素子として用いられている。図１０に示すように、有機ＥＬ素子１００は、透明基板１０１上に酸化インジウム（ＩＴＯ）等の透明電極から成る陽極１０２と、陽極１０２上に少なくとも１層から成る有機層１０３、有機層１０３上にアルミ等の電極から成る陰極１０４を積層した構成を有する。陽極１０２と陰極１０４との間に、電源１０５によって駆動電流を流すか駆動電圧を印加することで有機層１０３が発光し、透明電極１０２および透明基板１０１を通して光が取り出される。

有機ＥＬ素子の発光光量は、図１１に示すように、素子温度によって変化する。また、有機ＥＬ素子は、他の発光素子(ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）、ＬＤ（Ｌａｓｅｒ Ｄｉｏｄｅ）等)と比較して、大きく自己発熱する。例えば、有機ＥＬ素子を５分程度連続発光させた場合、図１２に示すように、素子温度が３０℃程度上昇する。

また、図１３に示すように、有機ＥＬ素子を同じ値の駆動電流により発光させた場合、積算発光時間の増加に伴い、素子の発光光量が低下する（光量劣化特性）。また、光量劣化の度合いは、駆動時の素子温度が高い方が大きく、また、駆動時の電流密度が大きい方が大きい。

上記のような有機ＥＬ素子は、近年、画像形成装置における光書き込み装置にも用いられることがある。光書き込み装置は、主走査方向に平行なライン状に配列された複数の有機ＥＬ素子を備え、感光体の露光時に使用される。しかし、各素子の発光光量が自己発熱により変化すると、適切な光量を有する光を感光体に照射できず、その結果、画像形成装置で形成される画像の品質が低下することがある。

また、複数の有機ＥＬ素子間に発光光量差があると、それぞれの自己発熱により、素子間に温度ムラが発生する。各素子の発光光量は温度に依存して変化するため、各素子が適切な光量の光を感光体に照射できず、その結果、画像形成装置で形成される画像の品質が低下することがある。

以上のような背景から、従来の光書き込み装置では、有機ＥＬ素子の温度を検出して、検出結果に基づき温度補正を行っている（特許文献１，２を参照）。

特開２００６−１１９４４５号公報 特許第４５１３５２８号公報

特許文献１では、露光に使用しない検出用有機ＥＬ素子の駆動電流または駆動電圧から、露光に使用する有機ＥＬ素子の温度が検出され、検出結果に基づき温度補正が行われる。しかしながら、スペースの制約から、光書き込み装置に設置可能な検出用有機ＥＬ素子の数には限りがあるため、複数の有機ＥＬ素子の温度ムラを正確に把握することは出来ない。

また、特許文献２では、各有機ＥＬ素子の駆動電流または駆動電圧が測定され、駆動電流または駆動電圧に基づき素子温度が推定される。この推定結果に基づき、発光素子の温度補正が行われる。しかしながら、駆動電流または駆動電圧の測定回路が必要となるため、光書き込み装置のコストアップを招く。

上記問題点に鑑み、本発明は、発光素子の温度補正のために、低コストで簡単な構成で発光素子の温度を求めることが可能な光書き込み装置および画像形成装置を提供することを目的とする。

本発明の一局面は、光書き込み装置であって、自己発熱により発光光量が変化する複数の発光素子であって、主走査方向にライン状に配列された複数の発光素子と、前記複数の発光素子が、前記主走査方向に並ぶ所定数の発光素子を含む複数のグループに分割される場合において、前記グループ毎に時刻ｔ０から時刻ｔ０＋Δｔまでの発光素子の発熱量を算出する制御手段と、を備え、前記制御手段はさらに、前記グループ毎に、前記時刻ｔ０から前記時刻ｔ０＋Δｔまでの発熱量と、前記時刻ｔ０での温度とに基づき、前記時刻ｔ０＋Δｔでの温度を算出する。

また、本発明の他の局面は、上記光書き込み装置を備えた画像形成装置である。

上記各局面によれば、低コストで簡単な構成で発光素子の温度を求めることが可能な光書き込み装置および画像形成装置を提供することができる。

画像形成装置の縦断面を模式的に示す図である。 図１の光書き込み装置の縦断面図である。 図２の発光素子アレイの詳細な構成を示す図である。 画像形成装置の要部を示すブロック図である。 図４のＰＨ制御手段による初期温度設定の手順を示すフロー図である。 図４のＰＨ制御手段による素子温度算出の手順を示すメインフロー図である。 図６のＳ１０１（グループ毎の発熱量の算出ステップ）の詳細な手順を示すフロー図である。 印刷画像における中央部を示す図である。 図６のＳ１０３で得られるグループ単位での主走査方向への温度分布を示す図である。 ＰＨ制御手段による駆動電流の光量補正の手順を示すフロー図である。 一般的な有機ＥＬ素子の構造を示す図である。 有機ＥＬ素子の発光光量の温度特性を示す図である。 有機ＥＬ素子の素子温度の経時変化を示す図である。 有機ＥＬ素子の光量変化の経時変化の温度依存性および電流密度依存性を示す図である。

以下、図面を参照して、光書き込み装置および画像形成装置について詳説する。

《第一欄：定義》
図１等において、ｘ軸、ｙ軸およびｚ軸は、画像形成装置の左右方向、前後方向および上下方向とする。また、ｙ軸は、光ビームＢの主走査方向を示す。

《第二欄：画像形成装置の印刷動作》
図１において、画像形成装置１は、例えばＭＦＰ(Ｍｕｌｔｉｆｕｎｃｔｉｏｎ Ｐｅｒｉｐｈｅｒａｌ)であって、各色用の感光体ドラム２８を用いて各色のトナー像を形成し、各色のトナー像を中間転写ベルト２４上に合成し、その後、合成トナー像を記録媒体Ｓに転写する。以下、このような印刷プロセスを詳説する。

画像形成装置１において、供給ユニットは、下流のタイミングローラ対に向けて、記録媒体Ｓを１枚ずつ搬送経路Ｒ上に送り出す。記録媒体Ｓは、停止するタイミングローラ対の当接部分にて一旦停止する。その後、タイミングローラ対は回転し、記録媒体Ｓは後述の二次転写領域に送り出される。

画像形成装置１はプロセスユニット２を備える。プロセスユニット２は、Ｙ（イエロー），Ｃ（シアン），Ｍ（マゼンタ），Ｋ（ブラック）の色毎に、作像手段２１、光書き込み装置２２および転写手段２３の組みを含む。また、プロセスユニット２は、中間転写ベルト２４、駆動ローラ２５、従動ローラ２６および二次転写ローラ２７をさらに含む。

各作像手段２１は、大略的には、感光体ドラム２８と、その周面に沿って配置された帯電手段２９および現像手段２１０と、を有する。四個の感光体ドラム２８は左右方向に並置される。各色の感光体ドラム２８は、ｙ軸方向に延在し、ｙ軸に平行な軸を中心として回転する。ここで、感光体ドラム２８の回転方向ＣＷの逆方向が、光ビームＢの副走査方向となる。各帯電手段２９は、ｙ軸方向に延在し、対応する感光体ドラム２８の周面を一様に帯電させる。

各光書き込み装置２２は、プリントヘッドとも呼ばれ、図２，図３に示すように、対応色の帯電手段２９に対し回転方向ＣＷの直ぐ下流側であって、対応色の感光体ドラム２８の周面近傍に配置される。各光書き込み装置２２は、大略的には、ホルダ２２１に固定的に設けられた基板２２２と、発光素子アレイ２２３と、ＧＲＩＮレンズアレイ２２４と、少なくとも一つの温度センサ２２５と、を含む。

発光素子アレイ２２３は、対応色の感光体ドラム２８の周面とＧＲＩＮレンズアレイ２２４を挟んで対向する。発光素子アレイ２２３は、図３に示すように、主走査方向（ｙ軸方向）にライン状に配列された所定個数の発光素子２２６であって、典型的にはＯＬＥＤ（Ｏｒｇａｎｉｃ Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｅｖｉｃｅ）からなる発光素子２２６を含む。

上記所定個数は、例えば、数千〜一万個程度である。各発光素子２２６は、例えば、約５０μｍ平方の矩形形状を有する。このような所定個数の発光素子２２６は、本実施形態の温度計算のために、複数のグループに分割される。具体的には、発光素子アレイ２２３は、主走査方向に沿って、Δｙ＝０．５ｍｍ毎に仮想的に分割される。主走査方向にΔｙの範囲に含まれる複数の発光素子２２６が同一グループに属する。

ＧＲＩＮレンズアレイ２２４は、マイクロレンズアレイや集光性光伝送体アレイであって、各発光素子２２６の光軸方向に対向配置される。ＧＲＩＮレンズアレイ２２４は、主走査方向に配列された複数の屈折率分布型レンズ（Ｇｒａｄｅｄ Ｉｎｄｅｘ Ｌｅｎｓ）を含んでいる。ＧＲＩＮレンズアレイ２２４は、各発光素子２２６からの入射光ビームＢを、対応色の感光体ドラム２８の周面に集光する。

ここで、発光素子２２６の光軸と、屈折率分布型レンズの中心軸との位置関係の違いによって、発光素子２２６毎に屈折率分布型レンズの結像効率は異なる。このような結像効率の相違により、光書き込み装置２２による感光体ドラム２８の露光量にムラが生じないよう、光書き込み装置２２の組立て時に初期調整が行われ、露光量が一定になるように各発光素子２２６の駆動電流が調整される。そして、発光素子２２６毎に駆動電流値は、不揮発性メモリ３２１に準備されたテーブルに記録される（下表１を参照）。

また、温度センサ２２５は、ホルダ２２１の外表面上に設けられ、光書き込み装置２２の外気温度Ｔairを検出して、ＰＨ制御手段３２に出力する。

以上の構成により、光書き込み装置２２は、感光体ドラム２８の周面上に、対応色の光ビームＢを主走査方向に走査することが可能となる。また、感光体ドラム２８は矢印ＣＷの方向に回転するので、光ビームＢは、回転方向ＣＷとは逆方向の副走査方向にも走査される。これによって、各感光体ドラム２８の周面には、対応色の静電潜像が形成される。

再度図１を参照する。各現像手段２１０は、ｙ軸方向に延在し、光ビームＢの照射位置の直ぐ下流で、対応色の感光体ドラム２８の周面と対向する。各現像手段２１０は、感光体ドラム２８の周面上にトナーを供給する。これによって、感光体ドラム２８の周面上で静電潜像は現像され、対応色（単色）のトナー像が形成される。

上記現像プロセスの結果、各感光体ドラム２８は、対応色のトナー像を周面上に担持する。また、各感光体ドラム２８が回転することで、トナー像は回転方向ＣＷの下流へと搬送される。

各転写手段２３は、ｙ軸方向に延在しており、対応色の現像手段２１０の下流側で、対応色の感光体ドラム２８の周面と、中間転写ベルト２４を挟んで対向する。

中間転写ベルト２４は、無端状のベルトであって、各色の転写手段２３および感光体ドラム２８の間に介在するように、駆動ローラ２５および従動ローラ２６の間に矢印αの方向に回転可能に張り渡される。また、中間転写ベルト２４は、各転写手段２３により各感光体ドラム２８に圧接され、一次転写領域を形成する。

各転写手段２３にはバイアス電圧が印加される。感光体ドラム２８により搬送されてくるトナー像は、一次転写領域に到達すると、中間転写ベルト２４の外周面に静電的に移動する（一次転写）。各色のトナー像は、中間転写ベルト２４の表面の同一エリアに重なり合うよう転写される。このような合成トナー像を、中間転写ベルト２４が担持しつつ回転することで二次転写ローラ２７に向けて搬送する。

二次転写ローラ２７は、中間転写ベルト２４を挟んで駆動ローラ２５と対向配置され、中間転写ベルト２４に押圧されて、二次転写領域を形成する。二次転写ローラ２７にもバイアス電圧が印加される。二次転写領域において記録媒体Ｓには、中間転写ベルト２４により搬送されてきた合成トナー像が静電的に転写される（二次転写）。

トナー像が転写された記録媒体Ｓは、定着手段において加熱・加圧され、これによって、合成トナー像が記録媒体Ｓに定着させられる。この記録媒体Ｓは、排出ローラ対から排出トレイに印刷物として排出される。

画像形成装置１は、上記各部を制御するために、制御手段３を備える。制御手段３は、ＣＰＵやメインメモリ等からなり、予め準備されたプログラムに従って動作し、画像形成装置１の印刷動作を制御する。また、制御手段３は、以下に説明する光書き込み装置２２の駆動も制御する。

《第三欄：制御手段と基板の詳細な構成》
図４に示すように、制御手段３は、ＹＭＣＫ各色の光書き込み装置２２の駆動制御のため、少なくとも、画像処理部３１と、ＰＨ制御手段３２と、を含む。

画像処理部３１は、所定のページ記述言語で作成された印刷指示を受け取り、印刷すべき記録媒体Ｓ毎（換言すると、印刷ページ毎）に、ページ記述言語を解析すると共に、例えば１２００ｄｐｉの二値画像を示すラスタデータを色毎に作成する。

ＰＨ制御手段３２は、画像処理部３１から受け取ったラスタデータを、色毎に、メモリ上で、光書き込み装置２２の傾きを補正し（所謂、スキュー補正）、各発光素子２２６の発光時間を管理するためのドットカウントを行う。その後、ＰＨ制御手段３２は、ＦＦＣ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ Ｆｌａｔ Ｃａｂｌｅ）４を介して、各色のラスタデータを、対応色の基板２２２に実装された駆動ＩＣ２２７に送信する。ここで、ＰＨ制御手段３２から基板２２２へのデータ伝送は、例えばＬＶＤＳ（Ｌｏｗ Ｖｏｌｔａｇｅ Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ Ｓｉｇｎａｌｉｎｇ）のように、８０ＭＨｚ程度の高速伝送が可能なクロック同期のデータバスで行われることが好ましい。なお、ＰＨ制御手段３２から各基板２２２には、各色のラスタデータに加え、クロック信号やライン同期信号の制御信号も送信される。

各基板２２２には、上記発光素子アレイ２２３に加え、少なくとも、駆動ＩＣ２２７が実装される。各駆動ＩＣ２２７は、対応色の各発光素子２２６を駆動する。この時、駆動ＩＣ２２７は、各発光素子２２６に、前述の各発光素子２２６の駆動電流値を後述の手法で温度補正して、各発光素子２２６に供給する。これによって、各発光素子２２６は発光して、対応色の感光体ドラム２８が露光される。

《第五欄：本画像形成装置における初期温度設定》
次に、図５を参照して、本画像形成装置１における初期温度設定について説明する。初期温度設定は、画像形成装置１の主電源投入直後、または、図示しないパーソナルコンピュータ等から印刷指示を受け取ったときに実施される。

まず、ＰＨ制御手段３２は、温度センサ２２５から現在の外気温度Ｔairを取得して（Ｓ００１）、予め定められた基準温度Ｔref（例えば、２０℃〜３０℃までの間の温度）を下回っている場合（Ｓ００２）、放熱により全ての発光素子２２６の温度が実質的に均等になったとみなして、全てのグループＡの初期温度をＳ００１で得た外気温度Ｔairに設定して（Ｓ００３）、図５の処理を終了する。

それに対し、Ｓ００２において、現在の外気温度Ｔairが基準温度Ｔrefを下回っていない場合、ＰＨ制御手段３２は、下記のＳ００４，Ｓ００５を行う。

ＰＨ制御手段３２は、前回の印刷プロセス終了時刻（以下、単に、前回の終了時刻という）と、同時刻での各グループの温度（以下、単に、前回の温度という）と、を不揮発性メモリ３２１に記憶している。Ｓ００４において、ＰＨ制御手段３２は、前回の終了時刻と、グループ毎の前回の温度とを読み出す。

また、ＰＨ制御手段３２は、前回の終了時刻から、後述する時間ステップΔｔ（例えば、０．２５秒）毎に定期的に温度センサ２２５から外気温度Ｔairを取得し、取得した外気温度Ｔairを不揮発性メモリ３２１に記憶する。即ち、ＰＨ制御手段３２は、前回の終了時刻以降、外気温度Ｔairを定期的にモニタしている。Ｓ００５において、ＰＨ制御手段３２は、各時間ステップΔｔでの外気温度Ｔairを取得する。

その後、ＰＨ制御手段３２は、グループ毎に現在の温度を、下式１の漸化式に基づき算出する。

ここで、温度算出の対象となるグループをＡ０、グループＡ０を基準として主走査方向側およびその逆方向側に隣接するグループをＡ＋１，Ａ−１とする。また、時刻ｔ０からｔ０＋Δｔまでの間のグループＡ０の発熱量をＱ（ｔ０, ０）と表す。また、時刻ｔにおけるグループＡ−１, Ａ０, Ａ＋１の温度をＴ（ｔ, −１）, Ｔ（ｔ, ０）, Ｔ（ｔ, ＋１）と表す。

上式１によれば、時刻ｔ０＋ΔｔでのグループＡ０の温度Ｔ（ｔ０，０）は、時刻ｔ０でのグループＡ０の温度Ｔ（ｔ０, ０）と、時刻ｔ０からｔ０＋ΔｔまでのグループＡ０の発熱量Ｑ（ｔ０, ０）と、時刻ｔ０での隣接する領域の温度Ｔ（ｔ０, −１），Ｔ（ｔ０, ＋１）とから、算出される。

なお、ρ，Ｃ，ｋは、基板２２２の密度、比熱、熱伝導率であって、既知の値である。また、α＝ｋ／ρＣ，βであり、既知の値である。ＳはグループＡ０に属する発光素子２２６が占有する基板２２２の表面積であって、既知の値である。また、Ｖは、グループＡ０に属する発光素子２２６が占有する体積であって、既知の値である。Ｔairは、時刻ｔ０にて温度センサ２２５から得られる外気温度である。

ＰＨ制御手段３２は、前回の終了時刻から最初の時間ステップΔｔにおける温度Ｔ（ｔ０＋Δｔ，０）を算出する際、Ｔ（ｔ０，０）Ｔ（ｔ０，−１）Ｔ（ｔ０，＋１）として、Ｓ００４で読み出した前回の温度であって、該当するグループの前回の温度を、また、外気温度Ｔairとして不揮発性メモリ３２１に記憶された外気温度Ｔairであって、前回の終了時刻における外気温度Ｔairを、上式（１）に代入する。なお、前回の終了時刻から印刷指示を受け取るまでの間、発光素子２２６は点灯していないため、Ｑ（ｔ０，０）は０である。

以上の演算を全てのグループに対し実施して、最初の時間ステップΔｔにおける温度Ｔ（ｔ０＋Δｔ，０）が算出される。次の時間ステップΔｔにおける温度Ｔ（ｔ０＋Δｔ，０）を算出する際、Ｔ（ｔ０，０）Ｔ（ｔ０，−１）Ｔ（ｔ０，＋１）として、前回の時間ステップΔｔで求めた温度であって、該当するグループの前回の温度を、また、外気温度Ｔairとして不揮発性メモリ３２１に記憶された外気温度Ｔairであって、前回の終了時刻から時間ステップΔｔが経過後の外気温度Ｔairを、上式（１）に代入する。

以上の演算を繰り返して、ＰＨ制御手段３２は、グループ毎に、現時刻の温度を導出する（Ｓ００６）。その後、ＰＨ制御手段３２は、各グループの温度を初期温度として設定して（Ｓ００７）、図５の処理を終了する。

なお、図５の例示では、ＰＨ制御手段３２は、外気温度をモニタリングするとして説明した。しかし、これに代えて、ＰＨ制御手段３２は、グループ毎に、前回の温度と、現在の外気温度の間を補間して、補間結果から、各時間ステップΔｔでの外気温度Ｔairを求めても構わない。ここで、具体的な補間方法は、直線補間でも良いし、予め行った実測結果から作成した関数を用いて補間しても良いし、他の方法でも良い。

また、前述のΔｔおよびΔｙは、基板２２２の熱伝導率、各発光素子２２６の自己発熱量、必要な計算精度等に応じて適宜変更しても良い。また、使用されるΔｙおよびΔｔは、発光素子アレイ２２３の温度分布のコンピュータシミュレーションまたは実測結果とよく一致する値に選ばれることが望ましい。

《第六欄：本画像形成装置における素子温度算出》
以下、あるグループＡ０におけるある時刻ｔ０から時刻ｔ０＋Δｔまでの素子温度の変化量の算出方法について説明する。この算出方法を各グループに繰返し適用することで、グループ毎に時間ステップΔｔ単位で素子温度を算出することができる。

本実施形態に係る素子温度の算出方法は、図６に示すように、グループ毎の発熱量の算出ステップと、グループ毎の温度計算ステップと、補間による各発光素子２２６の温度計算ステップと、を含む（Ｓ１０１〜Ｓ１０３）。

図６の処理は、画像形成装置１が印刷指示を受け取った時に、印刷すべき全てのページについてまとめて実施されても良いし、１ページを印刷するたびに次のページについて実施されても良い。

次に、図６のＳ１０１（即ち、グループ毎の発熱量の算出ステップ）の処理を、図７を参照して詳説する。以下の説明では、発熱量の算出対象をグループＡ０とする。
図７において、ＰＨ制御手段３２は、画像処理部３１で生成されたラスタデータにおいて、時刻ｔ０からｔ０＋Δｔまでの間に感光体ドラム２８に書込むべきデータに基づき、グループＡ０に属する発光素子２２６毎に、時間ステップΔｔにおける発光時間を導出する（Ｓ２０１）。

次に、ＰＨ制御手段３２は、不揮発性メモリ３２１から、対象となる発光素子２２６それぞれの駆動電流値を読み出す（Ｓ２０２）。

次に、ＰＨ制御手段３２は、対象となる発光素子２２６毎に、(発光時間)×(駆動電流値)×(駆動電圧値)×(発熱効率)から発熱量を導出する（Ｓ２０３）。ここで、駆動電圧値としては、発光素子２２６を駆動するために予め定められている値が用いられる。また、発熱効率として、予め実験により測定した値が用いられる。

次に、ＰＨ制御手段３２は、Ｓ２０３で導出した全ての発熱量の総和をとり、これを、時刻ｔ０から時刻ｔ０＋ΔｔでのグループＡ０の発熱量Ｑ（ｔ０，０）とする（Ｓ２０４）。ＰＨ制御手段３２は、ラスタデータについて全時間ステップΔｔにおいてグループ毎に発熱量Ｑ（ｔ０，０）を導出して、図７の処理を終了する。

なお、対象となる発光素子２２６間の発熱効率が例えば±５％以上のばらついている場合には、基板２２２の製造時に発光素子２２６毎に発熱効率を測定しておき、Ｓ２０３で、発光素子２２６毎に発熱効率を使用すれば良い。

次に、図６に示すＳ１０２（即ち、グループ毎の温度の算出ステップの処理を詳説する。ＰＨ制御手段３２は、グループ毎の温度算出に、前式（１）の漸化式を使用する。

ＰＨ制御手段３２は、今回の印刷開始時刻から最初の時間ステップΔｔにおける温度Ｔ（ｔ０＋Δｔ，０）を算出する際、Ｔ（ｔ０，０）Ｔ（ｔ０，−１）Ｔ（ｔ０，＋１）として、前述の初期温度設定で設定された初期温度であって、該当するグループの初期温度を、また、外気温度Ｔairとしては、温度センサ２２５で取得された外気温度Ｔairを、上式（１）に代入する。なお、印刷開始より発光素子２２６は点灯するため、Ｑ（ｔ０，０）は初期温度設定とは異なり０ではなく、Ｓ２０３で得られた値が代入される。

以上の演算を全てのグループに対し実施して、最初の時間ステップΔｔにおける温度Ｔ（ｔ０＋Δｔ，０）が算出される。次の時間ステップΔｔにおける温度Ｔ（ｔ０＋Δｔ，０）を算出する際、Ｔ（ｔ０，０），Ｔ（ｔ０，−１），Ｔ（ｔ０，＋１）として、前回の時間ステップΔｔで求めた温度であって、該当するグループの前回の温度を、また、Ｑ（ｔ０，０）として図７の処理で求めた値であって該当するグループの値を、上式（１）に代入する。

以上の計算を繰り返して、ＰＨ制御手段３２は、全ての時間ステップΔｔにおける全てのグループについて温度を算出する。なお、この時、各時間ステップΔｔにおける外気気温Ｔairが必要となるが、これは最初の時間ステップΔｔで取得された温度センサ２２５の外気温度Ｔairから補間により推定されれば良い。そして、ＰＨ制御手段３２は、時間ステップΔｔおよびグループ毎の温度と、現在の外気温度Ｔairとを、次回の初期温度設定のために不揮発性メモリ３２１に書き込む。

次に、図６に示すＳ１０３（即ち、各発光素子２２６の温度の算出ステップの処理を詳説する。ＰＨ制御手段３２は、時間ステップΔｔ毎に得られた各グループの温度から、例えば、図８Ａに示すように、各ページの中央を印刷する時刻での発光素子ごとの温度を算出する。具体的には、Ｓ１０２ではグループ単位で温度が算出されるため、副走査方向の中央ラインにおける各グループの温度の分布は、図８Ｂに示すようにステップ状の波形（実線部分を参照）となる。ＰＨ制御手段３２は、このようなステップ状の各グループの温度分布を平滑化して、高周波成分を取り除く。その後、ＰＨ制御手段３２は、平滑化により得られた温度分布（破線部分を参照）において、各発光素子２２６の主走査方向位置に対応する温度を、その発光素子２２６の温度とする（Ｓ１０３）。

なお、本実施形態によれば、各ページの中央ラインの印刷時刻での温度が算出される。この場合、１ページを印刷する間、発光素子２２６の駆動電流は一定になってしまう。しかし、１ページの印刷に要する時間は、０．５〜１秒程度であるため、このような短時間での温度上昇による発光素子２２６の光量変動は、０．１％以下程度であるため、画像品質に実質的な影響を与えない。

《第七欄：本画像形成装置における駆動電流の温度補正》
次に、各発光素子２２６に供給される駆動電流の温度補正について、図９を参照して説明する。ＰＨ制御手段３２は、不揮発性メモリ３２１に、発光素子２２６のそれぞれについて、素子温度毎の発光光量を、予め定められた基準温度Ｔ1での発光光量Ｌ１を１００％とした時の比で記述したテーブルを保持する。下表２には、ある発光素子２２６の発光光量の温度特性が示される。

ＰＨ制御手段３２は、印刷すべきページのそれぞれについて、Ｓ１０３で得られた各発光素子２２６の素子温度に対応する発光光量比を取得する（図９；Ｓ３０１）。ＰＨ制御手段３２は、不揮発性メモリ３２１から、各発光素子２２６の駆動電流値を取得する（Ｓ３０２）。次に、ＰＨ制御手段３２は、発光素子２２６毎に、駆動電流値を発光光量比で除して、補正後の駆動電流値を導出する（Ｓ３０３）。その後、ＰＨ制御手段３２は、不揮発性メモリ３２１に、印刷すべきページ数に対応させて補正後の駆動電流値を記録する（Ｓ３０４）。

その後、ＰＨ制御手段３２は、対象となるページが印刷される場合、不揮発性メモリ３２１に記録された補正後の駆動電流値を読み出し、読み出した駆動電流値を対象となる発光素子２２６に供給する。

《第八欄：本画像形成装置の作用・効果》
以上説明した通り、本画像形成装置１によれば、少なくとも一つの温度センサ２２５は必要となるものの、発光素子２２６毎に各種測定手段を用いることなく、各発光素子２２６の温度を導出することが可能となる。よって、低コストで簡単な構成で発光素子の温度を求めることが可能な光書き込み装置および画像形成装置を提供することができる。

さらに、副次的な効果として、算出した発光素子２２６の素子温度を参照することで、温度や電流密度による発光光量の劣化による光量変動の補正もより正確に行うことが可能となる。
また、発光素子２２６が局所的に温度上昇した際に、発光素子２２６の破壊を防止するための駆動停止制御を行うことができる。
また、印刷開始前や紙間において暖機運転や発光素子２２６の劣化度合いを揃える目的で、発光素子２２６の発光を行う場合に生じる温度変化にも追従することができる。

《第九欄：付記》
なお、上記実施形態はＯＬＥＤに特に好適であるとして説明した。しかし、これに限らず、自己発熱により発光光量が変化する発光素子２２６であれば、例えばレーザダイオードにも本実施形態は適用可能である。

また、長時間印刷に起因して発光素子２２６の温度が飽和した後に関しては、ＰＨ制御手段３２は、印刷終了時まで温度計算を行うのではなく、同じ温度を用い続けても良い。これによって、演算結果の保持に必要なメモリ量の節約が可能となる。この処理は、演算により得られた素子温度に閾値を設定し、演算により得られた素子温度が閾値を上回る場合は、それ以降の演算を行わない、とすることで可能である。

また、式（１）に関しては、光書込み装置２２または画像形成装置１の処理能力、メモリ量および補正に必要な計算精度に応じて適宜変更してもよい。例えば自己発熱の大きい発光素子を用いることや、Δtを大きく取ること等によって、対象となるグループＡ０の隣のグループＡ＋１，Ａ−１の発熱量を考慮する必要がある場合、下式（２）が使用されても良い。

なお、式（２）では、外気への放熱および隣のグループＡ＋１，Ａ−１からの伝熱を計算する際に使用される温度を、時刻ｔ０での温度ではなく、時刻ｔ０での温度に、時刻ｔ０から時刻ｔ０＋Δｔの間に自己発熱による温度上昇量の半分を加えた温度とすることで、自己発熱による温度上昇を補正している。

また、基板２２２に熱伝導率の低い材料を使用する場合や各発光素子２２６が熱伝導率の低い材料に囲まれている場合等、隣接するグループＡ＋１，Ａ−１からの伝熱が無視できる場合は、式（１）の代わりに、式（３）が使用されても良い。

また、本実施形態では、補正後の駆動電流を算出する際、表１に示すようなテーブルが使用されていた。しかし、これに限らず、発光素子２２６のそれぞれについて、素子温度を代入することで発光光量が得られる計算式が使用されても良い。

本発明に係る光書き込み装置および画像形成装置は、カラー機かモノクロ機かを問わず、ファクシミリ、コピー機、プリンタおよびこれらの機能を備えた複合機に好適である。

１ 画像形成装置
２ プロセスユニット
２２ 光書き込み装置
２２２ 基板
２２３ 発光素子アレイ
２２５ 温度センサ
２２６ 発光素子
３ 制御手段
３２ ＰＨ制御手段

Claims (9)

1. 自己発熱により発光光量が変化する複数の発光素子であって、主走査方向にライン状に配列された複数の発光素子と、
   前記複数の発光素子が、前記主走査方向に並ぶ所定数の発光素子を含む複数のグループに分割される場合において、前記グループ毎に時刻ｔ０から時刻ｔ０＋Δｔまでの発光素子の発熱量を算出する制御手段と、を備え、
   前記制御手段はさらに、前記グループ毎に、前記時刻ｔ０から前記時刻ｔ０＋Δｔまでの発熱量と、前記時刻ｔ０での温度とに基づき、前記時刻ｔ０＋Δｔでの温度を算出する、光書き込み装置。
2. 前記制御手段は、各前記グループに含まれる発光素子に供給される駆動電流および印加電圧と、該発光素子の発熱効率と、該発光素子が前記時刻ｔ０から前記時刻ｔ０＋Δｔまでの間に発光する発光時間と、に基づき、前記グループ毎に時刻ｔ０から時刻ｔ０＋Δｔまでの発光素子の発熱量を算出する、請求項１に記載の光書き込み装置。
3. 前記制御手段は、前記グループ毎の温度の算出に、対象となるグループにおける前記時刻ｔ０から前記時刻ｔ０＋Δｔまでの発熱量と、前記対象となるグループと隣接するグループの前記時刻ｔ０での温度と、を用いる、請求項１または２に記載の光書き込み装置。
4. 前記制御手段は、前記対象となるグループと隣接するグループにおける前記時刻ｔ０から前記時刻ｔ０＋Δｔまでの発熱量を、さらに用いる、請求項３に記載の光書き込み装置。
5. 各前記発光素子の周囲の外気温度を検出する温度センサをさらに備え、
   前記制御手段は、前記グループ毎の温度の算出に、前記時刻ｔ０から前記時刻ｔ０＋Δｔまでの間で前記温度センサにより検出された外気温度を、さらに用いる、請求項３または４に記載の光書き込み装置。
6. 前記制御手段は、前記グループ毎に算出した温度分布を平滑化した後に、各前記発光素子の温度を算出する、請求項１〜５のいずれかに記載の光書き込み装置。
7. 前記制御手段は、前記グループ毎に算出した温度に基づき、各前記発光素子の駆動電流値を温度補正する、請求項１〜６のいずれかに記載の光書き込み装置。
8. 各前記発光素子は有機ＥＬ素子である、請求項１〜７のいずれかに記載の光書き込み装置。
9. 請求項１〜８のいずれかに記載の光書き込み装置を備えた、画像形成装置。

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