JP6074741B2 - Optical writing apparatus and image forming apparatus - Google Patents
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Description
本発明は、有機LED(以下、OLED(Organic Light−Emitting Diode)という)を用いた光書き込み装置、およびこれを備えた画像形成装置に関する。 The present invention relates to an optical writing device using an organic LED (hereinafter referred to as OLED (Organic Light-Emitting Diode)), and an image forming apparatus including the optical writing device.
画像形成装置に関しては、近年、小型化の要求が一層強まってきている。この要求に応えるため、光書き込み装置(以下、PH(Print Head)という)に関しては、従来の光走査型から、ライン光学型に切り替わりつつある。ここで、光走査型は、発光源(例えば、レーザダイオード)からの光ビームをポリゴンミラー等の走査光学系を介して感光体ドラムの周面に走査する種類の光書き込み装置である。それに対し、ライン光学型は、多数の微小な発光点をライン状に配列した発光点アレイからの光を、走査光学系を介さずに感光体ドラムの周面に直接走査する種類の光書き込み装置である。 In recent years, there has been an increasing demand for downsizing image forming apparatuses. In order to meet this demand, an optical writing device (hereinafter referred to as a PH (Print Head)) is being switched from a conventional optical scanning type to a line optical type. Here, the optical scanning type is an optical writing device of a type that scans a peripheral surface of a photosensitive drum with a light beam from a light emitting source (for example, a laser diode) via a scanning optical system such as a polygon mirror. On the other hand, the line optical type is a type of optical writing device that directly scans light from a light emitting point array in which a large number of minute light emitting points are arranged in a line on the peripheral surface of the photosensitive drum without using a scanning optical system. It is.
上記ライン光学型の光書き込み装置としては、従来より、複数のLED(Light−Emitting Diode)をライン状に配列した発光点アレイを備えるもの(以下、LPHという)が開発されている。このLPHに関しては、発光点アレイと、その発光制御用の駆動回路が別基板上に実装されることが多い。それゆえ、LPHに関しては、製造コスト等が高くなる傾向にある。 As the above-mentioned line optical type optical writing device, a device having a light emitting point array in which a plurality of LEDs (Light-Emitting Diodes) are arranged in a line shape (hereinafter referred to as LPH) has been developed. Regarding this LPH, a light emitting point array and a drive circuit for controlling the light emission are often mounted on different substrates. Therefore, manufacturing costs and the like tend to be high for LPH.
かかる背景から、近年、低コスト化が可能なライン光学型の光書き込み装置として、複数のOLEDをライン状に配列した発光点アレイを備えるもの(以下、OLED−PHという)が提案されている。このOLED−PHによれば、OLEDと薄膜トランジスタ(TFT)とを同一基板上に形成可能となるため、低コストな光書き込み装置を実現可能となる。 Against this background, in recent years, a line optical type optical writing apparatus capable of reducing costs has been proposed (hereinafter referred to as OLED-PH) having a light emitting point array in which a plurality of OLEDs are arranged in a line. According to this OLED-PH, since the OLED and the thin film transistor (TFT) can be formed on the same substrate, a low-cost optical writing device can be realized.
しかしながら、OLEDは、下記(1)〜(3)の光量劣化特性を有する。
(1)積算発光時間の増加に伴い、光量が低下する(光量劣化)。
(2)光量劣化の進行速度は、輝度によって異なる。
(3)光量劣化の度合いは、温度によって変動する。
However, the OLED has the following light quantity deterioration characteristics (1) to (3).
(1) The amount of light decreases as the accumulated light emission time increases (light amount degradation).
(2) The progress speed of the light amount deterioration varies depending on the luminance.
(3) The degree of light amount deterioration varies depending on the temperature.
上記光量劣化特性により、OLED−PHでは、書き込むべき画像に応じてOLED毎に積算発光時間が異なってしまう。そのため、光量劣化の度合いは画素毎に異なってしまう。これに対応するため、OLED−PHは、特許文献1に記載のような、画素毎の光量調整を実行することが必要となる。この特許文献1において、光量検出回路は、OLED(発光点)と、このOLEDが形成された基板と、OLEDにおける発光点前方の位置であって基板上に形成された光検出器と、この光検出器の出力を積分する積分回路と、を備えている。この構成により、低感度光検出器にも対応した光量検出を実現している。
Due to the light quantity deterioration characteristics, in the OLED-PH, the accumulated light emission time differs for each OLED depending on the image to be written. For this reason, the degree of light quantity deterioration differs for each pixel. In order to cope with this, the OLED-PH needs to perform light amount adjustment for each pixel as described in
しかしながら、特許文献1に記載の光量検出回路では、光検出器は、発光点前方(つまり光路上)に設けられるため、発光光量は、光検出器が無い場合と比較して大きくする必要がある。その結果、OLEDの劣化が早く進行することになる。ここで、発光光量を抑えるためには、光検出器は、OLEDからの不要光を検出する必要がある。この場合には、光検出器は、設置場所の制約を受け、さらには、微弱な光を検出する必要がある。また、OLEDと光検出器とを同一基板上に形成する場合、光検出器は薄膜型となるため、低感度となる。上記理由により、光検出器は低出力となるため、リセットノイズを無視することができなくなる。その結果、光検出器は十分なS/N(Signal to Noise Ratio)を得ることが出来ないという問題があった。
However, in the light amount detection circuit described in
また、OLEDと同一基板に形成された光検出器(以下、内蔵型光検出器という)としては、a−Siやp−Siで形成された光起電力型素子、光導電型素子が例示される。このような内蔵型光検出器に関しては、材料や製造工程に制約があるため、暗電流が大きくなり易い。この暗電流は、光感度よりも大きな温度特性を持つため、内部温度変動の激しいPH用途では十分なS/Nを得ることが出来ないという問題があった。 Examples of the photodetector (hereinafter referred to as a built-in photodetector) formed on the same substrate as the OLED include a photovoltaic element and a photoconductive element formed of a-Si or p-Si. The For such a built-in photodetector, the dark current tends to increase because of restrictions on materials and manufacturing processes. Since this dark current has a temperature characteristic larger than the photosensitivity, there has been a problem that sufficient S / N cannot be obtained in PH applications where internal temperature fluctuations are severe.
本発明は、上記問題を鑑みてなされたものであり、低感度で暗電流の大きな光検出器を用いても、微弱光の光量を高精度に検出可能な光書き込み装置、およびこれを備えた画像形成装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and includes an optical writing device that can detect the amount of weak light with high accuracy even when a photodetector with low sensitivity and a large dark current is used, and the optical writing device. An object is to provide an image forming apparatus.
上記目的を達成するために、本発明の第一局面は、光書き込み装置であって、有機LEDで構成された発光点と、前記発光点の出射光量を表す信号を出力する光検出器と、リセット可能なコンデンサを含んでおり、前記光検出器の出力を積分する積分回路と、前記発光点が消灯された状態で、前記積分回路における積分開始時の第一出力値と、前記発光点が消灯された状態で、前記積分回路における積分開始から所定時間経過後の該積分回路の第二出力値と、前記発光点が発光した状態で、前記積分回路における積分開始時の第三出力値と、前記発光点が発光した状態で、前記積分回路における積分開始から所定時間経過後の該積分回路の第四出力値と、を記録可能なS/H回路と、前記S/H回路に記録された第一乃至第四出力値に基づき、前記発光点の発光光量を求める減算回路と、を備える。 In order to achieve the above object, a first aspect of the present invention is an optical writing device, a light emitting point constituted by an organic LED, and a photodetector that outputs a signal representing the amount of light emitted from the light emitting point, A resettable capacitor, an integration circuit for integrating the output of the photodetector, a first output value at the start of integration in the integration circuit with the light emitting point turned off, and the light emitting point The second output value of the integration circuit after a predetermined time has elapsed from the start of integration in the integration circuit in the off state, and the third output value at the start of integration in the integration circuit with the light emitting point emitting light The S / H circuit capable of recording the fourth output value of the integration circuit after a predetermined time has elapsed from the start of integration in the integration circuit in a state where the light emitting point emits light, and is recorded in the S / H circuit. Based on the first through fourth output values And a subtracting circuit for obtaining the amount of light emitted from the light emitting point.
本発明の第二局面は、上記光書き込み装置を備えた画像形成装置である。 A second aspect of the present invention is an image forming apparatus provided with the above optical writing device.
上記各局面によれば、微弱光の光量を高精度に検出可能な光書き込み装置、およびこれを備えた画像形成装置を提供することができる。 According to each aspect described above, it is possible to provide an optical writing device capable of detecting the amount of weak light with high accuracy, and an image forming apparatus including the optical writing device.
(はじめに)
以下、図面を参照して、本発明の各実施形態に係る光書き込み装置が応用される画像形成装置について詳説する。
(Introduction)
Hereinafter, an image forming apparatus to which an optical writing device according to each embodiment of the present invention is applied will be described in detail with reference to the drawings.
まず、図中のx軸、y軸およびz軸について説明する。本実施形態では、説明の便宜のため、x軸、y軸およびz軸はそれぞれ、画像形成装置の左右方向(換言すると横方向)、前後方向(換言すると奥行き方向)および上下方向(換言すると高さ方向)とする。また、図中、いくつかの構成には、参照番号の右側に添え字a,b,c,dが付加されるものがある。a,b,c,dは、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(Bk)を意味する。例えば、作像手段29aは、イエローの作像手段29を意味する。また、添え字無しは、Y,M,C,Bkの各色を意味する。例えば、作像手段29は、Y,M,C,Bk各色の作像手段を意味する。 First, the x-axis, y-axis, and z-axis in the figure will be described. In this embodiment, for convenience of explanation, the x-axis, y-axis, and z-axis are respectively the left-right direction (in other words, the horizontal direction), the front-rear direction (in other words, the depth direction), and the up-down direction (in other words, the high direction). Direction). In addition, some configurations in the figure have subscripts a, b, c, and d added to the right side of the reference numbers. a, b, c, and d mean yellow (Y), magenta (M), cyan (C), and black (Bk). For example, the image forming means 29a means the yellow image forming means 29. Further, no suffix means each color of Y, M, C, and Bk. For example, the image forming means 29 means image forming means for each color of Y, M, C, and Bk.
(画像形成装置の構成・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31を用いて各色のトナー像を形成して合成した後、合成トナー像をシートSに印刷する。そのために、画像形成装置1は、大略的に、供給ユニット3、タイミングローラ対5、プロセスユニット7、定着手段9、排出ローラ対11および排出トレイ13を備えている。
(Configuration and operation of image forming apparatus)
In FIG. 1, an
供給ユニット3は、供給トレイ15および供給ローラ16を含む。供給トレイ15には未印刷のシートSが複数積載される。供給ローラ16は、積載されたシートSを上から1枚ずつ取り出し、搬送経路Rに送り出す。このシートSは、直ぐ下流のタイミングローラ対5に向けて搬送される。
The
タイミングローラ対5は、搬送経路R上で互いに当接する二個一対のローラを含んでおり、制御回路37による制御の下で回転し停止する。シートSの送出時を除き、各ローラは停止している。よって、搬送されてきたシートSは、まずローラ同士の当接部分に突き当たり、一旦停止する。タイミングローラ対5は、所定タイミングで回転を開始して、シートSを二次転写領域(詳細は後述)に向けて送り出す。
The timing roller pair 5 includes a pair of rollers that are in contact with each other on the transport path R, and rotates and stops under the control of the
プロセスユニット7は、各色用のOLED−PH17、各色用の転写手段19、中間転写ベルト21、駆動ローラ23、従動ローラ25、二次転写ローラ27および各色用の作像手段29を含む。各作像手段29は、大略的には、感光体ドラム31と、その周面に沿って配置された帯電手段33および現像手段35と、を有する。
The process unit 7 includes an OLED-
各色の感光体ドラム31は、y軸方向に延在している。これら感光体ドラム31は、x軸方向に並ぶように配列される。各感光体ドラム31は、図示しないモータからの駆動力により、y軸に平行な軸を中心として、zx面内で時計回り(矢印CWで示す)に回転する。
The
各帯電手段33は、y軸方向に延在しており、対応する感光体ドラム31の周面を帯電させる。帯電手段33としては、コロトロン、スコロトロンまたは帯電ローラが典型的である。
Each charging means 33 extends in the y-axis direction and charges the peripheral surface of the corresponding
各OLED−PH17は、光書き込み装置であって、対応色の帯電手段33を基準として、対応色の感光体ドラム31の回転方向CWの直ぐ下流側に、対応色の感光体ドラム31の周面近傍に配置される。各OLED−PH17は、図2に示すように、ホルダ51に、少なくとも、OLED基板52と、レンズアレイ53と、を収容している。
Each OLED-
ホルダ51は、対応色の感光体ドラム31と平行に延在しており、対応色の感光体ドラム31周面における光ビームBの照射位置と対向するように設けられている。
The
OLED基板52は、まず、図2に示すように、y軸方向の1ラインのドット数分(例えば1万数千個)の発光点A1〜A4,B1〜B4,C1〜C4,…を備えている。
First, as shown in FIG. 2, the
各発光点A1〜A4,B1〜B4,C1〜C4,…は、典型的にはOLEDであり、y軸方向にライン状に、かつ対応色の感光体ドラム31の周面に対向するように、OLED基板52に配置されている。各発光点A1〜A4は、入力駆動電流に応じた光量で発光する。各発光点A1〜A4,B1〜B4,C1〜C4,…において、入力駆動電流に対する出力光量は、ほぼリニアな関係になっている。
Each of the light emitting points A1 to A4, B1 to B4, C1 to C4,... Is typically an OLED so as to form a line in the y-axis direction and to face the peripheral surface of the corresponding
ここで、各発光点A1〜A4,B1〜B4,C1〜C4,…は同一のOLED基板52に設けられている。これにより、発光点A1〜A4,B1〜B4,C1〜C4,…の製造工程を同一にできるため、発光点A1〜A4,B1〜B4,C1〜C4,…の入出力特性にバラツキは実質的に発生しない。
Here, the light emitting points A1 to A4, B1 to B4, C1 to C4,... Are provided on the
また、発光点A1〜A4,B1〜B4,C1〜C4,…は個別的には点光源であるが、発光点A1〜A4,B1〜B4,C1〜C4,…全体では、対応色の感光体ドラム31の周面に光ビームBを走査可能に構成されている。
The light emitting points A1 to A4, B1 to B4, C1 to C4,... Are individually point light sources, but the light emitting points A1 to A4, B1 to B4, C1 to C4,. The peripheral surface of the
ホルダ51には、上記発光点A1〜A4,B1〜B4,C1〜C4,…の光軸方向に対向するようにレンズアレイ53が設けられている。レンズアレイ53は、マイクロレンズアレイ(MLA: Micro Lens Array)や集光性光伝送体アレイである。マイクロレンズや集光性光伝送体は両端が平面なロッドレンズとすることができる。これにより加工が容易となるため、OLED−PH17の量産が容易となる。このレンズアレイ53は、発光点A1〜A4,B1〜B4,C1〜C4,…からの入射光ビームBを、対応色の感光体ドラム31の周面に集光する。
The
以上の構成により、OLED−PH17は、感光体ドラム31の周面を、対応色の光ビームBで主走査方向(つまり、y軸方向)に走査することが可能となり、これによって、各感光体ドラム31の周面には、対応色の静電潜像が形成される。
With the above configuration, the OLED-
なお、都合上、図2には示していないが、OLED−PH17は、図示した構成以外にも、画像形成装置1の他構成と接続するためにケーブル等を備えている。
Although not shown in FIG. 2 for the sake of convenience, the OLED-
再度、図1を参照する。各現像手段35は、y軸方向に延在する現像ローラを有する。現像ローラは、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31の周面と対向配置される。この現像手段35には、例えば、対応色の二成分現像剤が収容される。各現像手段35は、内蔵の現像ローラを用いて、感光体ドラム31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31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。
Reference is again made to FIG. Each developing
上記現像プロセスの結果、感光体ドラム31はトナー像を周面上に担持する。また、感光体ドラム31は、自身の回転により、担持しているトナー像を回転方向CWの下流へと搬送する。
As a result of the development process, the
各転写手段19は、y軸方向に延在しており、対応色の現像手段35の直ぐ下流側に、対応色の感光体ドラム31の周面と、下記の中間転写ベルト21を挟んで対向するよう配置されている。
Each transfer means 19 extends in the y-axis direction, and faces the peripheral surface of the corresponding color
中間転写ベルト21は無端状のベルトである。この中間転写ベルト21は、各色の転写手段19および感光体ドラム31の間に介在し、駆動ローラ23および従動ローラ25の間に張り渡される。この中間転写ベルト21は、各転写手段19によって、各感光体ドラム31に圧接される。以下、各感光体ドラム31と中間転写ベルト21との圧接部分を一次転写領域という。駆動ローラ23は、図示しないモータから与えられた駆動力によって回転する。従動ローラ25は、駆動ローラ23の回転によって従動して回転する。これによって、中間転写ベルト21は、矢印αの方向に回転する。
The
各転写手段19には一次転写バイアス電圧が印加され、これによって、各転写手段19が中間転写ベルト21と接触する部分周辺がトナー像と逆極性に帯電する。その結果、感光体ドラム31により搬送されてくるトナー像が一次転写領域に到達すると、トナー像が中間転写ベルト21の外周面に移動する。換言すると、中間転写ベルト21には、各感光体ドラム31に形成されているトナー像が転写される。以下、中間転写ベルト21へのトナー像の転写を一次転写という。
A primary transfer bias voltage is applied to each
ここで、各色の感光体ドラム31に担持されているトナー像は、中間転写ベルト21の表面における同一エリアに順次転写される。このような一次転写の結果、中間転写ベルト21には、各色のトナー像が重なり合った合成トナー像が形成される。中間転写ベルト21は、合成トナー像を自身の外周面に担持しながら、回転することにより二次転写ローラ27に向けて合成トナー像を搬送する。
Here, the toner images carried on the
二次転写ローラ27は、中間転写ベルト21を挟んで駆動ローラ23と対向配置されており、中間転写ベルト21に押圧される。この中間転写ベルト21と二次転写ローラ27との当接部分を、以下、二次転写領域という。上記の通り、この二次転写領域には、シートSが送り込まれ通過すると共に、回転する中間転写ベルト21に担持された合成トナー像が搬送されてくる。また、二次転写ローラ27には、二次転写バイアス電圧が印加され、これにより、二次転写ローラ27は、シートSの非転写面側で合成トナー像と逆極性に帯電する。その結果、中間転写ベルト21の表面からシートSの表面へと合成トナー像が移動する。換言すると、シートSには、中間転写ベルト21に担持された合成トナー像が転写される。以下、シートSへの転写を、二次転写という。
The
トナー像が転写されたシートSは、定着手段9に導入される。定着手段9は、シートSを加熱・加圧することで、合成トナー像をシートSに定着させる。定着プロセス済みのシートSは、排出ローラ対11から排出トレイ13に印刷物として排出され載置される。
The sheet S on which the toner image is transferred is introduced into the fixing unit 9. The fixing unit 9 fixes the composite toner image on the sheet S by heating and pressurizing the sheet S. The sheet S that has undergone the fixing process is discharged as a printed matter from the discharge roller pair 11 to the
上記各部は、画像形成装置1の本体に内蔵された制御回路37により制御される。この制御回路37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の印刷動作や、以下に説明するゲイン設定処理・光量調整を制御する。
Each part is controlled by a
(第一実施形態に係るOLED−PH)
以下、OLED−PH17の詳細について説明する。
(OLED-PH according to the first embodiment)
Hereinafter, the details of the OLED-
まず、図3および図4において、OLED−PH17は、OLED基板52上に、発光点A1〜A4,B1〜B4,C1〜C4,…と、駆動回路6A1〜6A4,6B1〜6B4,6C1〜6C4,…と、を備えている。上記発光点A1〜A4,B1〜B4,C1〜C4,…は、複数のグループA〜C,…にグループ分けされている。グループAには、例示的に、四個の発光点A1〜A4が属する。同様に、グループB,C,…には、発光点B1〜B4,C1〜C4,…が属する。
3 and 4, the OLED-
駆動回路6A1は、発光点A1と接続される。同様に、駆動回路6A2〜6A4,6B1〜6B4,6C1〜6C4,…は、発光点A2〜A4,B1〜B4,C1〜C4,…と接続されている。これら各駆動回路6A1〜6A4,6B1〜6B4,6C1〜6C4,…は、電流源と、スイッチ(例えば、TFTのようなスイッチング素子)と、を含んでいる。 The drive circuit 6A1 is connected to the light emitting point A1. Similarly, the drive circuits 6A2 to 6A4, 6B1 to 6B4, 6C1 to 6C4,... Are connected to the light emitting points A2 to A4, B1 to B4, C1 to C4,. Each of these drive circuits 6A1 to 6A4, 6B1 to 6B4, 6C1 to 6C4,... Includes a current source and a switch (for example, a switching element such as a TFT).
また、OLED基板52にはさらに、グループA用に、光検出器41Aと、積分回路42Aと、S/H回路43Aとの組みが設けられている。同様に、グループB,C,…用に、光検出器41B、積分回路42B、S/H回路43Bの組み、光検出器41C、積分回路42C、S/H回路43Cの組み、…が設けられている。
The
各光検出器41A〜41C,…は、対応するグループA〜Cに属する発光点A2〜A4,B1〜B4,C1〜C4,…の放射光量を検出する。各積分回路42A〜42C,…は、前段の光検出器41A〜41C,…の出力を積分する。S/H回路43A〜43C,…は、前段の積分回路42A〜42C,…の出力を記憶する。
Each of the
また、OLED基板52にはさらに、グループA〜C,…の間で共用される減算回路44が設けられる。減算回路44は、グループA〜C,…のS/H回路43A〜43C,…の出力を用いて減算処理を行って、光量検出信号を出力する。
Further, the
また、制御回路37は、減算回路44から得られた発光点毎の光量検出信号に基づいて、対応する発光点A1〜A4,B1〜B4,C1〜C4,…の発光光量を補正する光量補正回路38を含んでいる。
Further, the
上記構成のOLED−PH17では、通常の光書き込み動作において、制御回路37からOLED−PH17に、制御信号(例えば、水平同期信号やクロック信号等)と、画像データとが送信される。OLED−PH17において、駆動回路6A1〜6A4,6B1〜6B4,6C1〜6C4,…は、入力画像データに基づき、発光点A1〜A4,B1〜B4,C1〜C4,…の点灯(オン)/消灯(オフ)を制御する。これによって、帯電した各感光体ドラム31(図2参照)の周面上に静電潜像が形成される。
In the OLED-
発光点A1〜A4,B1〜B4,C1〜C4,…の発光光量(つまり、発光強度)の制御は、光書き込み動作に先立って実施される。例えば、画像形成装置1の電源投入時に、制御回路37またはOLED−PH17に設けられたメモリ(図示せず)から、駆動回路6A1〜6A4,6B1〜6B4,6C1〜6C4,…に設けられた記憶手段(例えば、レジスタ)に光量設定値が転送され格納される。この光量設定値により、各発光点A1〜A4,B1〜B4,C1〜C4,…が所望の発光量で発光するようになる。
Control of the amount of light emitted from the light emitting points A1 to A4, B1 to B4, C1 to C4,... (That is, light emission intensity) is performed prior to the optical writing operation. For example, when the
なお、各発光点A1〜A4,B1〜B4,C1〜C4,…の発光量制御は、OLEDの劣化に対応するため、必要に応じて、光量補正を実施する必要がある。そのための光量検出および補正の動作について後述する。 Note that the light emission amount control of each of the light emission points A1 to A4, B1 to B4, C1 to C4,... Corresponds to the deterioration of the OLED, so that it is necessary to perform light amount correction as necessary. The light quantity detection and correction operation for that purpose will be described later.
次に、図3および図4に示すグループA〜C,…の詳細な構成について説明する。なお、グループA〜C,…の詳細な構成は互いに同一であるため、以下には、これらを代表して、グループAの構成について説明する。 Next, a detailed configuration of the groups A to C,... Shown in FIGS. Since the detailed configurations of the groups A to C,... Are the same as each other, the configuration of the group A will be described below as a representative.
まず、図5Aにおいて、光検出器41Aは、図6に示すような薄膜型のフォトダイオードである。図6において、OLED基板52上には、駆動回路6A1等を構成する薄膜トランジスタ(TFT(Thin Film Transistor)が形成されている。このTFTは、より具体的には、LTPS−TFT(Low−Temperature Poly Silicon TFT)が用いられる。このようなOLED基板52上には、光検出器41Aとして、アモルファスシリコン(a−Si)を用いたPIN型フォロダイオード(PIN−PD)がCVD(Chemical Vapor Deposition)法により形成される。さらに、OLED基板52上には、発光点A1〜A4等としてのOLEDが蒸着法により形成される。本実施形態では、OLEDの光放射面の法線方向(つまり、光放射方向)からの平面視で、TFTとPIN−PDとが光放射面に重ならないように配置される。
First, in FIG. 5A, the
再度、図5Aを参照する。積分回路42Aは、オペアンプとコンデンサとを用いたチャージセンシングアンプにより構成される。この積分回路42Aは、光検出器41Aの出力を積分する。
Reference is again made to FIG. 5A. The integrating
S/H回路43Aは、四つのサンプルホールド回路43A−1〜43A−4を含んでいる。サンプルホールド回路43A−1は、前段の積分回路42Aのアナログ出力値を保持するコンデンサVRdarkと、ボルテージフォロワ―と、これらの前後に設けられた二つのスイッチと、を有する。サンプルホールド回路43A−2は、前段の積分回路42Aのアナログ出力値を保持するコンデンサVSdarkと、ボルテージフォロワ―と、これらの前後に設けられた二つのスイッチと、を有する。サンプルホールド回路43A−3は、前段の積分回路42Aのアナログ出力値を保持するコンデンサVRphotoと、ボルテージフォロワ―と、これらの前後に設けられた二つのスイッチと、を有する。サンプルホールド回路43A−4は、前段の積分回路42Aのアナログ出力値を保持するコンデンサVSphotoと、ボルテージフォロワ―と、これらの前後に設けられた二つのスイッチと、を有する。ここで、後段のスイッチは、他グループのコンデンサ保持値がグループ間で共有される減算回路44に同時に出力されないように設けられている。
The S /
次に、図5Bを参照する。減算回路44は、二段構成の減算回路であり、前段部分として、第一減算回路44−1と、第二減算回路44−2と、を含み、後段部分として、第三減算回路44−3を含んでいる。また、減算回路44の後段には、第三減算回路44−3のアナログ出力値をデジタル値に変換するADCが設けられている。
Reference is now made to FIG. The subtracting
各減算回路44−1〜11−3の詳細な処理については後述するが、前段の減算回路44−1,11−2は、積分回路42Aにおいてコンデンサをリセットする際に発生するリセットノイズを除去する目的で設けられ、後段の減算回路44−3は、暗出力を除去する目的で設けられている。
Although detailed processing of each of the subtraction circuits 44-1 to 11-3 will be described later, the subtraction circuits 44-1 and 11-2 in the previous stage remove reset noise generated when the capacitor is reset in the
次に、図7を参照して、各発光点の光量検出について説明する。まず、ステップS01において、制御回路37は、駆動回路6A1〜6A4のいずれか(例えば、駆動回路6A1)を介して、光量検出の対象となる発光点A1〜A4のいずれか(例えば、発光点A1)だけを発光させる。その後、制御回路37は、積分回路42Aのリセット状態を制御信号RSTにより解除して、該積分回路のコンデンサに光検出器41Aの出力が蓄積可能な状態とする。同時に、制御回路37は、サンプルホールド回路43A−3の前段側スイッチを制御信号SHRphotoにより閉じて、積分回路42Aの出力値(積分開始時)をコンデンサVRphotoに記録する。その後、サンプルホールド回路43A−3の前段側スイッチを制御信号SHRphotoにより開放する。
Next, with reference to FIG. 7, the light quantity detection of each light emission point is demonstrated. First, in step S01, the
次のステップS02において、制御回路37は、光量検出の対象となる発光点A1〜A4のいずれか(例えば、発光点A1)のみが発光を継続している状態で、積分開始から所定時間(つまり、積分時間)の経過後に、サンプルホールド回路43A−4の前段側スイッチを制御信号SHSphotoにより閉じて、積分回路42Aの出力値(積分時間経過後)をコンデンサVSphotoに記録する。その後、サンプルホールド回路43A−4の前段側スイッチを制御信号SHSphotoにより開放すると共に、制御信号RSTにより積分回路42Aをリセットする。
In the next step S02, the
次のステップS03において、制御回路37は、全ての発光点A1〜A4を消灯する。その後、制御回路37は、積分回路42Aのリセット状態を制御信号RSTにより解除して、該積分回路のコンデンサに光検出器41Aの出力が蓄積可能な状態とする。同時に、制御回路37は、サンプルホールド回路43A−1の前段側スイッチを制御信号SHRdarkにより閉じて、積分回路42Aの出力値(積分開始時)をコンデンサVRdarkに記録する。その後、サンプルホールド回路43A−1の前段側スイッチを制御信号SHRdarkにより開放する。
In the next step S03, the
次のステップS04において、制御回路37は、全ての発光点A1〜A4の消灯が継続している状態で、積分開始から所定時間(つまり、積分時間)の経過後に、サンプルホールド回路43A−2の前段側スイッチを制御信号SHSdarkにより閉じて、積分回路42Aの出力値(積分時間経過後)をコンデンサVSdarkに記録する。その後、サンプルホールド回路43A−2の前段側スイッチを制御信号SHSdarkにより開放すると共に、制御信号RSTにより積分回路42Aをリセットする。
In the next step S04, the
次に、制御回路37は、制御信号SELにより、各サンプルホールド回路43A−1〜43A−4の後段側スイッチを閉じる。これにより、減算回路44−2は、コンデンサVSphotoの保持値からコンデンサVRphotoの保持値を減算する。ここで、コンデンサVSphotoの保持値は、対象となる発光点の発光開始時の積分回路42Aの出力値であり、発光時のリセットノイズ成分のみからなる。また、コンデンサVRphotoの保持値は、発光点の発光開始から積分時間経過後の積分回路42Aの出力値であり、発光時におけるリセットノイズ成分および光検出器41Aの出力値を含んでいる。従って、上記減算により、リセットノイズを除去した光検出器41Aの出力値が得られ、これは後段の減算回路44−3に出力される。
Next, the
また、減算回路44−1は、コンデンサVSdarkの保持値からコンデンサVRdarkの保持値を減算する。ここで、コンデンサVSdarkの保持値は、暗状態におけるリセットノイズ成分を表す。また、コンデンサVRdarkの保持値は、対象となる発光点の暗状態における積分時間経過後の積分回路42Aの出力値であり、暗状態におけるリセットノイズ成分および光検出器41Aの出力値(つまり、暗出力値)を含んでいる。従って、上記減算により、リセットノイズを除去した暗出力値が得られ、これは後段の減算回路44−3に出力される。
The subtracting circuit 44-1 subtracts the holding value of the capacitor VR dark from the holding value of the capacitor VS dark . Here, the hold value of the capacitor VS dark represents the reset noise component in the dark state. The holding value of the capacitor VR dark is the output value of the
また、減算回路44−3は、光検出器41Aの出力値から暗出力値を減算して、暗出力を除去した光検出器41Aの出力値を後段のADCに出力する。
Further, the subtraction circuit 44-3 subtracts the dark output value from the output value of the
以上、図7を参照して、グループAの各発光点A1〜A4の一つに対する処理を説明した。次に、OLED−PH17に含まれる全発光点に関する処理について説明する。図8に示すように、制御回路37は、まず、制御信号SELによりグループAを選択し、その後、該グループAに属する発光点A1〜A4の中から、光量検出の対象を一つずつ選択していく。そして、選択された発光点について、図7に示す処理が実施され、光検出器41Aの出力値が得られる。制御回路37は、得られた出力値が目標値との差異を計算し、この差異がゼロとなるような光量設定値を導出する。導出した光量設定値は、光量検出対象の発光点に対応した駆動回路の記憶手段(例えば、レジスタ)に記録される。ここで、このような光量設定値の補正は、次に発光点について図7の処理が実施されている間に実施される。このような動作を発光点A1〜A4のそれぞれについて実施する。
The processing for one of the light emitting points A1 to A4 of group A has been described above with reference to FIG. Next, the process regarding all the light emission points contained in OLED-PH17 is demonstrated. As shown in FIG. 8, the
次に、制御回路37は、制御信号SELによりグループBを選択し、その後、グループBに属する各発光点B1〜B4に対して、上記と同様の要領で処理を実施する。その後、制御回路37は、制御信号SELによりグループCを選択し、その後、グループCに属する各発光点C1〜C4に対して、上記と同様の要領で処理を実施する。
Next, the
(実施形態の作用・効果)
以上説明したように、本実施形態によれば、リセットノイズ成分および暗出力成分を除去した発光光量を得ることが可能となる。その結果、OLED−PH17のS/Nが向上すると共に、光検出器41A〜41C,…の設置制約が緩和する。その結果、光検出器の総数を減らすことが可能となる。また、温度特性を有する暗出力成分を除去可能であるため、環境変動に対して安定化したOLED−PH17を提供することが可能となる。
(Operation and effect of the embodiment)
As described above, according to the present embodiment, it is possible to obtain the light emission amount from which the reset noise component and the dark output component are removed. As a result, the S / N ratio of the OLED-
(第一変形例)
上記実施形態では、発光点の光量検出において、ステップS03,S04は、図7に示すように、ステップS02の後に実施されていた。しかし、これに限らず、ステップS03,S04は、以下に詳説するように、ステップS01に先立って実施されても構わない。
(First modification)
In the above-described embodiment, steps S03 and S04 are performed after step S02 as shown in FIG. However, the present invention is not limited to this, and steps S03 and S04 may be performed prior to step S01, as will be described in detail below.
第一変形例では、図9に示すように、画像形成装置1が実行する印刷ジョブの間の待機期間中(時間t1〜t2)に、ステップS03,S04が実行される。ここで、一回の待機期間の間に、全ての発光点A1〜A4,B1〜B4,C1〜C4,…について、制御回路37は、暗状態の出力値(積分開始時)および出力値(積分時間経過後)を取得して、内部のメモリに記録することが望ましい。なお、第一変形例では、暗状態の出力値が内部メモリに記録されるため、OLED−PH17は、ハードウェアで構成される減算回路44を備えず、制御回路37によるソフトウェア的な減算処理により、リセットノイズおよび暗出力を除去した発光光量が求められる。
In the first modification, as shown in FIG. 9, steps S03 and S04 are executed during a standby period (time t 1 to t 2 ) between print jobs executed by the
もし、一回の待機期間中に、全ての暗状態の出力値(積分開始時)および出力値(積分時間経過後)を取得できなかった場合には、制御回路37は、次の待機期間を用いて取得する。このように、全ての暗状態の出力値(積分開始時)および出力値(積分時間経過後)を複数の待機期間に分けて取得しても構わない。
If all of the dark state output values (at the start of integration) and output values (after the integration time has elapsed) cannot be acquired during one standby period, the
また、待機期間が発生するたびに、制御回路37は、暗状態の出力値(積分開始時)および出力値(積分時間経過後)を取得して、内部のメモリ上に、最新の暗状態の出力値(積分開始時)および出力値(積分時間経過後)に上書き更新することが好ましい。これにより、発光時の出力値(積分開始時)および出力値(積分時間経過後)の取得と、暗状態の出力値(積分開始時)および出力値(積分時間経過後)の取得とを時間軸上で近づけることが可能となるため、周囲環境の変動に対応することが可能となる。
Each time the standby period occurs, the
その後、画像形成装置1において、印刷枚数が所定値に到達したり、周囲環境温度が基準値に到達したりする等して、光量補正回路38から光量補正の実行命令が発行されると(時間t3)、その後に発生した待機期間中に、ステップS01,S02が実施される。
Thereafter, in the
次に、制御回路37は、ソフトウェア的な減算処理により、ステップS01〜S04の出力値に基づき、リセットノイズおよび暗出力を除去した出力値(つまり、発光点の発光光量)を求める。
Next, the
なお、本変形例では、暗状態の出力値と発光時の出力値との取得タイミングが大きく異なってしまう可能性がある。その結果、周囲環境温度が互いに異なる条件下で、暗状態の出力値および発光時の出力値が取得される場合がある。この場合、暗状態の出力値は特に温度特性を有しているため、最終的に得られた発光光量に誤差が重畳されてしまう。これに対応するには、OLED−PH17は、環境温度検出器を備えていることが好ましい。これにより、暗状態の出力値の取得時の環境温度T1と、発光時の出力値の取得時の環境温度T2とを取得して、光量補正回路38は、環境温度変動分(T2−T1)だけ暗状態の出力値を補正することが好ましい。これにより、高精度な発光光量を求めることが可能となる。
In this modification, there is a possibility that the acquisition timing of the output value in the dark state and the output value at the time of light emission are greatly different. As a result, an output value in a dark state and an output value at the time of light emission may be acquired under conditions where ambient environment temperatures are different from each other. In this case, since the output value in the dark state has a temperature characteristic in particular, an error is superimposed on the finally obtained light emission quantity. In order to cope with this, it is preferable that the OLED-
また、ステップS03,S04を画像形成装置1の待機期間中にステップS01,S02と連続的に実施せずに分散的に実施できるため、光量検出を効率的に実施できる。
In addition, since steps S03 and S04 can be performed in a distributed manner without being performed continuously with steps S01 and S02 during the standby period of the
(第二変形例)
また、上記の通り、画像形成装置1においては、周囲環境温度が基準値(以下、第一基準値という)に到達すると、光量補正回路38から光量補正の実行命令が発行される場合がある。この場合、ステップS03,S04は、図10に示すように、周囲環境温度が、第一基準値よりも所定温度だけ低い第二基準値に到達すると、実施されるようにしても構わない。これにより、暗状態の出力値の取得時の環境温度と、発光時の出力値の取得時の環境温度との差異を許容範囲内に収めることが可能となるため、高精度な発光光量を求めることが可能となる。
(Second modification)
Further, as described above, in the
(付記)
上記実施形態では、図6に示すように、OLED基板52上に、TFT(駆動回路6A1)と、発光点A1〜A4と、光検出器41Aとが積層されていた。この積層関係は、図6の例に限らず、光検出器41AとTFTとが入れ替わっても構わない。
(Appendix)
In the above embodiment, as shown in FIG. 6, the TFT (drive circuit 6A1), the light emitting points A1 to A4, and the
また、S/H回路43Aよりも後段の回路構成は、図5Aおよび図5Bの例に限らず、別の回路構成を採用しても構わない。例えば、減算処理またはサンプルホールド処理の前段階でAD変換されても構わない。この場合、減算処理は、デジタル信号処理されるか、ソフトウェア処理される。
Further, the circuit configuration subsequent to the S /
また、減算回路44は、図5Bに示す例に限定されずに、例えば、図11に示すように、四つの出力値から一括的に発光光量を求めるように構成されても構わない。
Further, the subtracting
また、光検出器41の数は図4に示すものに限定されない。また、発光点と光検出器とは一対一の関係であっても構わない。 Moreover, the number of the photodetectors 41 is not limited to what is shown in FIG. The light emitting point and the photodetector may have a one-to-one relationship.
また、減算回路44の数は一つに限定されず、例えば、積分回路の数に合わせて設けられても構わない。この場合、互いに離間した複数の発光点を同時に選択して、複数の発光点の発光光量を同時に得ることが可能となる。
Further, the number of subtracting
本発明に係る光書き込み装置は、低感度で暗電流の大きな光検出器を用いても、微弱光の光量を高精度に検出可能であり、画像形成装置等に好適である。 The optical writing device according to the present invention can detect the amount of weak light with high accuracy even when using a photodetector with low sensitivity and a large dark current, and is suitable for an image forming apparatus or the like.
1 画像形成装置
37 制御回路
38 光量補正回路
41A〜41C 光検出器
42A〜42C 積分回路
43A〜43C S/H回路
44 減算回路
52 OLED基板
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記発光点の出射光量を表す信号を出力する光検出器と、
リセット可能なコンデンサを含んでおり、前記光検出器の出力を積分する積分回路と、
前記発光点が消灯された状態で、前記積分回路における積分開始時の第一出力値と、前記発光点が消灯された状態で、前記積分回路における積分開始から所定時間経過後の該積分回路の第二出力値と、前記発光点が発光した状態で、前記積分回路における積分開始時の第三出力値と、前記発光点が発光した状態で、前記積分回路における積分開始から所定時間経過後の該積分回路の第四出力値と、を記録可能なS/H回路と、
前記S/H回路に記録された第一乃至第四出力値に基づき、前記発光点の発光光量を求める減算回路と、を備える光書き込み装置。 A luminous point composed of organic LEDs;
A photodetector that outputs a signal representing the amount of light emitted from the light emitting point;
An integrating circuit that includes a resettable capacitor and integrates the output of the photodetector;
The first output value at the start of integration in the integration circuit with the light emitting point turned off, and the integration circuit after a predetermined time has elapsed from the start of integration in the integration circuit with the light emitting point turned off. A second output value, a third output value at the start of integration in the integration circuit in a state where the light emission point is lit, and a state after a predetermined time has elapsed from the start of integration in the integration circuit in a state where the light emission point is lit. An S / H circuit capable of recording a fourth output value of the integration circuit;
An optical writing device comprising: a subtracting circuit that obtains the amount of light emitted from the light emitting point based on first to fourth output values recorded in the S / H circuit.
前記S/H回路は、
前記制御回路による光量補正命令に応答して、第三出力値および第四出力値を記録し、
前記制御回路による光量補正命令前に、第一出力値および第二出力値を記録する、請求項1または2に記載の光書き込み装置。 A control circuit for outputting a light intensity correction command;
The S / H circuit is
In response to the light amount correction command by the control circuit, the third output value and the fourth output value are recorded,
The optical writing device according to claim 1, wherein the first output value and the second output value are recorded before a light amount correction command by the control circuit.
前記制御回路は、
前記第一出力値および前記第二出力値の記録時と、前記光量補正命令時との環境温度差を取得し、
前記第一出力値および前記第二出力値を、取得した環境温度差に基づき補正される、請求項3に記載の光書き込み装置。 An environmental temperature detector for detecting the ambient temperature is further provided,
The control circuit includes:
Obtaining an environmental temperature difference between the recording of the first output value and the second output value and the light amount correction command;
The optical writing device according to claim 3, wherein the first output value and the second output value are corrected based on the acquired environmental temperature difference.
前記S/H回路は、前記第一出力値および前記第二出力値を、前記環境温度検出器により検出された周囲温度が所定温度になると記録する、請求項1または2に記載の光書き込み装置。 An environmental temperature detector for detecting the ambient temperature is further provided,
The optical writing device according to claim 1, wherein the S / H circuit records the first output value and the second output value when the ambient temperature detected by the environmental temperature detector reaches a predetermined temperature. .
前記光検出器は複数備わり、該複数の光検出器は前記グループ毎に設けられており、
前記複数の発光点と、前記複数の光検出器と、前記積分回路とは同一基板上に形成されている、請求項1〜5のいずれかに記載の光書き込み装置。 A plurality of the light emitting points are provided, and the plurality of light emitting points are divided into a plurality of groups,
A plurality of the photodetectors are provided, and the plurality of photodetectors are provided for each of the groups,
The optical writing device according to claim 1, wherein the plurality of light emitting points, the plurality of photodetectors, and the integration circuit are formed on the same substrate.
前記光書き込み装置に備わる前記減算回路の出力値に基づき、前記発光点の発光光量を補正する制御回路と、を備える画像形成装置。 The optical writing device according to any one of claims 1 to 6,
An image forming apparatus comprising: a control circuit that corrects a light emission amount of the light emission point based on an output value of the subtraction circuit provided in the optical writing device.
前記S/H回路は、前記第三出力値および前記第四出力値を、前記制御回路による光量補正命令に応答して記録し、
前記S/H回路は、前記第一出力値および前記第二出力値を、前記画像形成装置が待機状態の間に記録する、請求項7に記載の画像形成装置。 A control circuit for outputting a light intensity correction command;
The S / H circuit records the third output value and the fourth output value in response to a light amount correction command from the control circuit,
The image forming apparatus according to claim 7, wherein the S / H circuit records the first output value and the second output value while the image forming apparatus is in a standby state.
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