露光ヘッド、画像形成装置
【課題】ゲート電圧に対する電流変化の非線形性に依らず、発光素子の光量を高精度に制御することを可能とする技術を提供する。
【解決手段】発光素子と、印加されたゲート電圧Ｖgおよび閾値電圧Ｖthに応じた電流を発光素子に供給するトランジスターと、数式Ｐ＝Ｋ（Ｖg−Ｖth）ｎ、Ｐ：前記発光素子の光量、Ｋ：係数、ｎ：１より大きい次数、に基づいて求めたゲート電圧Ｖgをトランジスターに印加して、発光素子の光量を制御する制御部と、を備える。
【解決手段】発光素子と、印加されたゲート電圧Ｖgおよび閾値電圧Ｖthに応じた電流を発光素子に供給するトランジスターと、数式Ｐ＝Ｋ（Ｖg−Ｖth）ｎ、Ｐ：前記発光素子の光量、Ｋ：係数、ｎ：１より大きい次数、に基づいて求めたゲート電圧Ｖgをトランジスターに印加して、発光素子の光量を制御する制御部と、を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、トランジスターにより発光素子を駆動する露光ヘッドに関し、特に発光素子の光量を制御するものである。
【背景技術】
【０００２】
発光素子が射出する光を照射することで被露光面を露光する露光ヘッドが従来から提案されている。ただし、このような露光ヘッドでは、温度変化によって発光素子の光量が変化するといった問題があった。このような問題に対応するために、例えば特許文献１に記載のラインヘッドは、発光素子に供給する電流量を調整することで、発光素子の光量変化を抑制している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−０８２３３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、発光素子に供給する電流を調整するための機構として、薄膜トランジスター(Thin Film Transistor)等のトランジスターを用いることができる。つまり、このトランジスターはゲート電圧に応じた電流を出力するものである。したがって、トランジスターの出力端子を発光素子に接続しておけば、ゲート電圧を調整することで、発光素子へ供給する電流を調整できる。しかしながら、このようにトランジスターを用いた構成では、ゲート電圧に対する電流の変化が非線形となるために、電流量が適切な値からずれてしまい、その結果、発光素子の光量を精度良く制御することができない場合があった。
【０００５】
この発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、ゲート電圧に対する電流変化の非線形性に依らず、発光素子の光量を高精度に制御することを可能とする技術の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明にかかる露光ヘッドは、上記目的を達成するために、発光素子と、印加されたゲート電圧Ｖgおよび閾値電圧Ｖthに応じた電流を発光素子に供給するトランジスターと、数式
Ｐ＝Ｋ（Ｖg−Ｖth）ｎ
Ｐ：前記発光素子の光量
Ｋ：係数
ｎ：１より大きい次数
に基づいて求めたゲート電圧Ｖgをトランジスターに印加して、発光素子の光量を制御する制御部と、を備えることを特徴とする。
【０００７】
この発明にかかる画像形成装置は、上記目的を達成するために、印加されたゲート電圧Ｖgおよび閾値電圧Ｖthに応じた電流を発生するトランジスターおよびトランジスターから電流の供給を受けて発光する発光素子を有する露光ヘッドと、数式
Ｐ＝Ｋ（Ｖg−Ｖth）ｎ
Ｐ：前記発光素子の光量
Ｋ：係数
ｎ：１より大きい次数
に基づいて求めたゲート電圧Ｖgをトランジスターに印加して、発光素子の光量を制御する制御部と、発光素子が発光する光により潜像が形成される潜像担持体と、潜像を現像する現像部と、を備えることを特徴とする。
【０００８】
このように構成された発明（露光ヘッド、画像形成装置）では、１より大きいｎ次式である数式Ｐ＝Ｋ（Ｖg−Ｖth）ｎに基づいて、ゲート電圧Ｖgを求めている。したがって、所望の光量で発光素子を発光させるゲート電圧Ｖgを精度良く求めることができ、しかも、こうして求めたゲート電圧Ｖgをトランジスターに印加することで、発光素子の光量を高精度に制御することが可能となる。
【０００９】
また、制御部は、係数Ｋおよび閾値電圧Ｖthを求めるパラメーター決定ユニットと、次数ｎを記憶する記憶ユニットと、を有し、パラメーター決定ユニットが求めた係数Ｋ、閾値電圧Ｖth、および記憶ユニットが記憶する次数ｎを用いて上記数式からゲート電圧を算出するように構成しても良い。このように、温度変化を示す係数Ｋおよび閾値電圧Ｖthを求めて、これらの値に基づいてゲート電圧Ｖgを算出することで、温度変化に依らず、所望の光量で発光素子を発光させるゲート電圧Ｖgを精度良く求めることができる。しかも、こうして求めたゲート電圧Ｖgをトランジスターに印加することで、発光素子の光量を高精度に制御することが可能となる。
【００１０】
また、発光素子が配設された基板と、基板の温度Ｔを測定する温度測定部と、を備え、パラメーター決定ユニットは、温度測定部の測定温度Ｔに基づいて係数Ｋおよび閾値電圧Ｖthを求めるように構成しても良い。このように、発光素子が配設された基板の測定温度に基づいて係数Ｋおよび閾値電圧Ｖthを求め、これらの値に基づいてゲート電圧Ｖgを算出することで、温度変化に依らず、所望の光量で発光素子を発光させるゲート電圧Ｖgを精度良く求めることができる。しかも、こうして求めたゲート電圧Ｖgをトランジスターに印加することで、発光素子の光量を高精度に制御することが可能となる。
【００１１】
また、光を結像して被露光面に照射する結像光学系を備え、発光素子は第１の方向に配設されて、結像光学系により結像される光を発光し、温度測定部は、発光素子が配設された範囲を第１の方向に含み且つ当該範囲よりも第１の方向に広い領域に渡って基板に配設され、温度により抵抗が変化する抵抗部材の抵抗値から温度を求めるように構成しても良い。このような構成では、温度により抵抗が変化する抵抗部材が温度測定に用いらる。しかも、この抵抗部材は、発光素子が配設された範囲を第１の方向（発光素子の配設方向）に含み且つ当該範囲よりも第１の方向に広い領域に渡って基板に配設されている。したがって、この抵抗部材の抵抗値から温度を求めることで、第１の方向に配設された各発光素子の平均的な温度を検出することが可能となっている。そして、この平均的な温度に基づいて求めた係数Ｋおよび閾値電圧Ｖthを用いることで、温度変化に依らず、各発光素子を所望の光量で発光させるゲート電圧Ｖgを求めることができる。しかも、こうして求めたゲート電圧Ｖgをトランジスターに印加することで、発光素子の光量を適切に制御することが可能となる。
【００１２】
この際、記憶ユニットは、基準温度での閾値電圧Ｖthの値、基準温度での係数Ｋの値、閾値電圧Ｖthの温度変化率dＶth／dＴおよび係数Ｋの温度変化率dＫ／dＴを記憶しており、パラメーター決定ユニットは、記憶部が記憶する基準温度での閾値電圧Ｖthの値、温度変化率dＶth／dＴおよび測定温度Ｔから閾値電圧Ｖthを求めるとともに、記憶部が記憶する基準温度での係数Ｋの値、温度変化率dＫ／dＴと測定温度から係数Ｋを求めるように構成しても良い。これにより、係数Ｋおよび閾値電圧Ｖthを簡便に求めることが可能となる。
【００１３】
ところで、発光素子Ｅの光は、温度変化以外に経年変化を示す場合がある。このような場合には、発光素子の光を検出する光検出部を備え、パラメーター決定ユニットは、光検出部の検出光量に基づいて係数Ｋおよび閾値電圧Ｖthを求めるように構成しても良い。このように、発光素子からの光を検出した結果に基づいて係数Ｋおよび閾値電圧Ｖthを求め、これらの値に基づいてゲート電圧Ｖgを算出することで、温度・経年変化に依らず、所望の光量で発光素子を発光させるゲート電圧Ｖgを精度良く求めることができる。しかも、こうして求めたゲート電圧Ｖgをトランジスターに印加することで、発光素子の光量を高精度に制御することが可能となる。
【００１４】
また、発光素子の光を検出する光検出部を備え、制御部は、係数Ｋ、閾値電圧Ｖthおよび次数ｎを記憶する記憶ユニットを有し、記憶ユニットが記憶する係数Ｋ、閾値電圧Ｖth、次数ｎおよび光検出部の検出結果を用いて数式からゲート電圧を算出するように構成しても良い。このように、発光素子からの光を検出した結果に基づいて係数Ｋを求め、この値に基づいてゲート電圧Ｖgを算出することで、温度・経年変化に依らず、所望の光量で発光素子を発光させるゲート電圧Ｖgを精度良く求めることができる。しかも、こうして求めたゲート電圧Ｖgをトランジスターに印加することで、発光素子の光量を高精度に制御することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本実施形態にかかる画像形成装置の一実施形態を示す図。
【図２】図１の画像形成装置の電気的構成を示す図。
【図３】ラインヘッドの構造を示す部分斜視図。
【図４】ヘッド基板およびその周辺の構成を模式的に示す部分平面図。
【図５】発光素子を駆動する回路を示す回路図。
【図６】ゲート電圧と駆動電流の関係をグラフとして示す図。
【図７】駆動電流と発光素子の光量の関係をグラフとして示す図。
【図８】ゲート電圧と発光素子の光量の関係をグラフとして示す図。
【図９】金属抵抗線の抵抗値を測定する回路を示す回路図。
【図１０】ヘッド制御モジュールの電気的構成を示すブロック図。
【図１１】閾値Ｖthの温度変化をグラフとして示す図。
【図１２】係数Ｋの温度変化をグラフとして示す図。
【図１３】第２実施形態が備える電気的構成を示すブロック図。
【図１４】第２実施形態での光量補正動作を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
第１実施形態
図１は本実施形態にかかる画像形成装置の一実施形態を示す図である。図２は図１の画像形成装置の電気的構成を示す図である。この装置は、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）およびブラック（Ｋ）の４色のトナーを重ね合わせてカラー画像を形成するカラーモードと、ブラック（Ｋ）のトナーのみを用いてモノクロ画像を形成するモノクロモードとを選択的に実行可能な画像形成装置である。この画像形成装置では、ホストコンピュータなどの外部装置から画像形成指令がＣＰＵやメモリーなどを有するメインコントローラーＭＣに与えられると、このメインコントローラーＭＣがエンジンコントローラーＥＣに制御信号を与え、これに基づき、エンジンコントローラーＥＣがエンジン部ＥＮＧおよびヘッドコントローラーＨＣなど装置各部を制御して所定の画像形成動作を実行し、複写紙、転写紙、用紙およびＯＨＰ用透明シートなどの記録材たるシートに画像形成指令に対応する画像を形成する。
【００１７】
この実施形態にかかる画像形成装置が有するハウジング本体（図示省略）の内部には、電源回路基板、メインコントローラーＭＣ、エンジンコントローラーＥＣおよびヘッドコントローラーＨＣを内蔵する電装品ボックス（図示省略）が設けられている。また、画像形成ユニット２、転写ベルトユニット８および二次転写ユニット１２もハウジング本体内に配設されている。
【００１８】
画像形成ユニット２は、複数の異なる色の画像を形成する４個の画像形成ステーション２Ｙ（イエロー用）、２Ｍ（マゼンタ用）、２Ｃ（シアン用）および２Ｋ（ブラック用）を備えている。なお、図１においては、画像形成ユニット２の各画像形成ステーションは構成が互いに同一のため、図示の便宜上一部の画像形成ステーションのみに符号を付し、他の画像形成ステーションについては符号を省略する。
【００１９】
各画像形成ステーション２Ｙ、２Ｍ、２Ｃおよび２Ｋには、それぞれの色のトナー像がその表面に形成される感光体ドラム２１が設けられている。各感光体ドラム２１はそれぞれ専用の感光体カートリッジに保持されており、感光体カートリッジと一体的に装置本体に対して着脱自在に構成されている。さらに、感光体カートリッジそれぞれには、当該感光体カートリッジに関する情報を記憶するための不揮発性のメモリーが設けられている。そして、エンジンコントローラーＥＣと各感光体カートリッジとの間で無線通信が行なわれる。こうすることで、各感光体カートリッジに関する情報がエンジンコントローラーＥＣに伝達されるとともに、必要に応じて各メモリーの情報が更新記憶される。これらの情報に基づき各感光体カートリッジの使用履歴や消耗品の寿命が管理される。
【００２０】
また、感光体カートリッジが装着された状態において、各感光体ドラム２１はその回転軸が主走査方向ＭＤ（図１の紙面に対して垂直な方向）に平行もしくは略平行となるように配置されている。また、各感光体ドラム２１の回転軸はそれぞれ専用の駆動モーターＤＭに接続され図中矢印Ｄ21の方向に所定速度で回転駆動される。これにより、感光体ドラム２１表面が、主走査方向ＭＤに直交もしくは略直交する副走査方向ＳＤに搬送される。このように本実施形態では、感光体ドラム２１の回転軸と駆動モーターＤＭとの間にギア等の動力伝達機構を設けること無く、感光体ドラム２１の回転軸を駆動モーターＤＭで直接駆動するダイレクトドライブ方式が採用されている。
【００２１】
また、感光体ドラム２１の周囲には、その回転方向に沿って帯電部２３、ラインヘッド２９、現像部２５、スクイーズローラーＳＱ1、ＳＱ2および感光体クリーナ２７が配設されている。そして、これらの機能部によって帯電動作、潜像形成動作およびトナー現像動作等が実行される。カラーモード実行時は、全ての画像形成ステーション２Ｙ、２Ｍ、２Ｃおよび２Ｋで形成されたトナー像を転写ベルトユニット８に設けた転写ベルト８１に重ね合わせてカラー画像を形成する。また、モノクロモード実行時は、画像形成ステーション２Ｋのみを動作させてブラック単色画像を形成する。
【００２２】
帯電部２３はいわゆるコロナ帯電器で構成されており、感光体ドラム２１表面に接触しない非接触型の帯電器である。この帯電部２３は、帯電電圧発生部（図示省略）に接続されており、帯電電圧発生部からの給電を受けて帯電部２３が感光体ドラム２１に対向する帯電位置で感光体ドラム２１の表面を所定の表面電位に帯電させる。
【００２３】
ラインヘッド２９は、その長手方向ＬＧＤが主走査方向ＭＤに平行もしくは略平行となるように、かつ、その幅方向ＬＴＤが副走査方向ＳＤに平行もしくは略平行となるように配置されている。ラインヘッド２９は、長手方向ＬＧＤに配列された複数の発光素子を備えており、感光体ドラム２１に対向配置されている。そして、帯電部２３により帯電された感光体ドラム２１の表面に、発光素子からの光を結像して静電潜像を形成する。
【００２４】
図３はラインヘッドの構造を示す部分斜視図である。ラインヘッド２９が有するヘッド基板２９４の裏面には、複数の発光素子Ｅが解像度に応じたピッチで長手方向ＬＧＤに並んでいる。各発光素子Ｅはヘッド基板２９４の裏面に形成された有機ＥＬ素子であり、いわゆるボトムエミッション型の有機ＥＬ素子である。また、ヘッド基板２９４の表面には、屈折率分布型ロッドレンズアレイ２９７が対向して配置されている。したがって、発光素子Ｅが射出した光ビームは、ヘッド基板２９４の裏面から表面へと透過した後、ロッドレンズアレイ２９７により正立等倍で結像される。これにより、感光体ドラム２１の表面にスポットＳＰが形成されて、感光体ドラム２１表面に潜像が形成される。
【００２５】
このようなラインヘッド２９による潜像形成動作は、メインコントローラーＭＣおよびヘッドコントローラーＨＣにより制御される。なお、メインコントローラーＭＣ、ヘッドコントローラーＨＣおよび各ラインヘッド２９はそれぞれ別ブロックとして構成され、これらは互いにシリアル通信線を介して接続されている。各ブロック間でのデータのやりとり動作について、図２を参照しながら説明する。外部装置からメインコントローラーＭＣに画像形成指令が与えられると、メインコントローラーＭＣは、エンジンコントローラーＥＣにエンジン部ＥＮＧを起動させるための制御信号を送信する。また、メインコントローラーＭＣに設けられた画像処理部１００が、画像形成指令に含まれる画像データに対して所定の信号処理を行い、各トナー色ごとのビデオデータＶＤを生成する。
【００２６】
一方、制御信号を受けたエンジンコントローラーＥＣは、エンジン部ＥＮＧ各部の初期化およびウォームアップを開始する。これらが完了して画像形成動作を実行可能な状態になると、エンジンコントローラーＥＣは、各ラインヘッド２９を制御するヘッドコントローラーＨＣに対し画像形成動作の開始のきっかけとなる同期信号Ｖsyncを出力する。
【００２７】
ヘッドコントローラーＨＣには、各ラインヘッド２９を制御するヘッド制御モジュール４００と、メインコントローラーＭＣとのデータ通信を司るヘッド側通信モジュール３００とが設けられている。一方、メインコントローラーＭＣにはメイン側通信モジュール２００が設けられている。メイン側通信モジュール２００は、ヘッド側通信モジュール３００からの要求毎に１ライン分のビデオデータＶＤをヘッド側通信モジュール３００に出力する。ヘッド側通信モジュール３００は、このビデオデータＶＤをヘッド制御モジュール４００に受け渡す。そして、ヘッド制御モジュール４００は受け取ったビデオデータＶＤに基づいて各ラインヘッド２９の発光素子を発光させることで、形成すべき画像の幅を主走査方向ＭＤに有する１ライン分のライン潜像を形成する。このライン潜像形成は、感光体ドラム２１表面の副走査方向ＳＤへの移動に応じて順次実行され、その結果、２次元の潜像が感光体ドラム２１表面に形成される。こうして形成された潜像は現像部２５（図１）によりトナー像として現像される。
【００２８】
以上が、本発明を適用可能なラインヘッド２９および画像形成装置の概要である。続いて、このラインヘッド２９のより詳細な構成について説明する。図４は、ラインヘッドが備えるヘッド基板およびその周辺の構成を模式的に示す部分平面図である。上述したような主走査方向ＭＤに画像幅を有するライン潜像を形成するために、ラインヘッド２９が備える複数の発光素子Ｅは、画像幅に応じた幅を長手方向ＬＧＤに有する素子形成領域ＡＲeに渡って並んでいる。より詳しくは、これら発光素子Ｅは、所定の発光素子ピッチで２行千鳥で長手方向ＬＧＤへ並んでいる。
【００２９】
これら発光素子Ｅに対して幅方向ＬＴＤの一方側には、発光素子Ｅを駆動する駆動トランジスターとして、薄膜トランジスター２９４１（ＴＦＴ、thin film transistor）が発光素子Ｅ毎に形成されている（図５）。ここで、図５は、発光素子を駆動する回路を示す回路図である。同図に示すように、発光素子Ｅの一端は、Ｐチャンネル型の薄膜トランジスター２９４１のドレイン端子に接続され、発光素子Ｅの他端はグランド電圧ＶＣＴに接続されている。また、Ｐチャンネル型の薄膜トランジスター２９４１のソース端子は電源電圧ＶＥＬに接続されている。
【００３０】
したがって、薄膜トランジスター２９４１は、ゲート電圧Ｖg（＝ＶＥＬ−ＶＤ）に応じた駆動電流Ｉdsをドレイン端子から出力する（図６）。図６は、ゲート電圧と駆動電流の関係をグラフとして示す図である。同図に示すように、駆動電流Ｉdsは、ゲート電圧Ｖgに対して非線形に変化する特性を有し、より詳しくは、ゲート電圧Ｖgとの間に次式
Ｉds＝（１／２）β（Ｖg−Ｖth）ｎ …式１
β：薄膜トランジスターの移動度
ｎ：１より大きい次数
Ｖth：薄膜トランジスター２９４１の閾値電圧
の関係を有する。
【００３１】
薄膜トランジスター２９４１から駆動電流Ｉdsの供給を受けた発光素子Ｅは、この駆動電流Ｉdsに応じた光量Ｐで発光する（図７）。図７は、駆動電流と発光素子の光量の関係をグラフとして示す図である。同図に示すように、発光素子Ｅの光量Ｐは、駆動電流Ｉdsに比例して変化する特性を有し、より詳しくは、駆動電流Ｉdsとの間に次式
Ｐ＝ηＩds …式２
η：素子効率
の関係を有する。
【００３２】
したがって、式１および式２から求まるように、発光素子Ｅの光量Ｐはゲート電圧Ｖgとの間に、次式
Ｐ＝Ｋ（Ｖg−Ｖth）ｎ …式３
Ｋ＝（１／２）βη
の関係を有することとなり、ゲート電圧に対して非線形に変化する（図８）。ここで、図８は、ゲート電圧と発光素子の光量の関係をグラフとして示す図である。
【００３３】
そして、このような薄膜トランジスター２９４１による発光素子Ｅの駆動の制御は、転送制御回路２９４３、フレキシブルプリント基板２９４５、ドライバーＩＣ２９４７およびヘッド制御モジュール４００の協働により行なわれる。転送制御回路２９４３は、薄膜トランジスター２９４１に対して幅方向ＬＴＤの一方側に配置されており、薄膜トランジスター２９４１と配線によって電気的に接続されている（図４）。フレキシブルプリント基板２９４５は、ヘッド基板２９４から引き出されるようにして取り付けられており、ヘッド制御モジュール４００（図２）との信号の送受信機能を果たす。また、ドライバーＩＣ２９４７は、フレキシブルプリント基板２９４５の上に搭載されている。
【００３４】
ヘッド制御モジュール４００が出力したビデオデータＶＤは、フレキシブルプリント基板２９４５上のドライバーＩＣ２９４７を介して、転送制御回路２９４３に受け渡される。そして、転送制御回路２９４３は、ビデオデータＶＤが示す光量で発光素子Ｅを発光させるように薄膜トランジスター２９４１を制御し、この制御下で薄膜トランジスター２９４１が発光素子Ｅを発光させる。
【００３５】
また、ヘッド基板２９４には、温度により抵抗が変化する、線幅数μｍ〜数十μｍを有する線状の金属抵抗線ＭＲ（抵抗部材）が、複数の発光素子Ｅに添って形成されている。この際、このような線幅の細い金属抵抗線ＭＲを形成するために、ヘッド基板２９４は、ガラス基板やセラミック基板であることが望ましい。この金属抵抗線ＭＲは、素子形成領域ＡＲeを長手方向ＬＧＤに含み且つ当該素子形成領域ＡＲeよりも長手方向ＬＧＤに広い抵抗配線領域ＡＲrに渡って形成されている。換言すれば、金属抵抗線ＭＲは、長手方向ＬＧＤにおいて素子形成領域ＡＲeの両端からはみ出すようにして形成されている。
【００３６】
より詳しくは、この金属抵抗線ＭＲは、素子形成領域ＡＲeの長手方向ＬＧＤ一方側において、ドライバーＩＣ２９４７から幅方向ＬＴＤに階段状に引き出されている。こうして複数の発光素子Ｅの幅方向ＬＴＤの他方側にまで引き出された金属抵抗線ＭＲは、素子形成領域ＡＲeの長手方向ＬＧＤの他方側から一方側にまで引き出された後に折り返されて、再び素子形成領域ＡＲeの長手方向ＬＧＤの他方側に引き戻される。そして、素子形成領域ＡＲeの長手方向ＬＧＤの他方側に戻った金属抵抗線ＭＲは、素子形成領域ＡＲeの長手方向ＬＧＤ一方側において、ドライバーＩＣ２９４７にまで幅方向ＬＴＤに階段状に引き戻される。こうして、金属抵抗線ＭＲは、長手方向ＬＧＤの一方端で折り返して、素子形成領域ＡＲeよりも広い抵抗配線領域ＡＲrを往復するように形成されている。
【００３７】
ちなみに、この金属抵抗線ＭＲは、アルミあるいはアルミと銅の合金を基材とするものであり、数十kΩの抵抗値を持ち、温度１℃あたり０．１〜１％程度の抵抗上昇を示す。また、この金属抵抗線ＭＲは、薄膜トランジスター２９４１の金属配線層（具体的には、ゲート電極あるいはソース電極の配線層）と同じ層に形成されている。これにより、金属抵抗線ＭＲと薄膜トランジスター２９４１の金属配線を同時に形成することができ、金属抵抗線ＭＲ用に新たにプロセスやフォトマスクを用意する必要がなく、製造工程の簡素化やコストアップの抑制を図ることが可能となる。また、このような金属配線層を多層に設ける場合は、他の層との交差を考慮して、ヘッド基板２９４からフレキシブルプリント基板２９４５への引き出しが容易になる配線層に金属抵抗線ＭＲを設ければ良い。
【００３８】
図９は、金属抵抗線の抵抗値を測定する回路を示す回路図である。図９に示すように、金属抵抗線ＭＲは、値が既知の抵抗Ｒと直列に接続されている。これら直列抵抗Ｒ、ＭＲの両端のうち、抵抗Ｒ側の端が基準電圧Ｖrefに接続され、抵抗ＭＲ側の端がグランド電圧に接続される。こうして、これら抵抗Ｒ、ＭＲで基準電圧Ｖrefを分圧した電圧Ｖsが生成される。図９から理解できるように、この分圧値Ｖsは抵抗ＭＲの大きさに比例した値を有するものであり、すなわち、抵抗ＭＲの抵抗値を示す値として生成されている。そして、この分圧値Ｖsは、Ａ／Ｄコンバーターに受け渡される。このＡ／Ｄコンバーターは、金属抵抗線ＭＲの抵抗値に対応する電圧値をデジタル信号に変換してヘッド制御モジュール４００（図２）に出力する。なお、金属抵抗線ＭＲ以外の図９に示す構成は、ドライバーＩＣ２９４７に内蔵されている。
【００３９】
一方、ヘッド制御モジュール４００は、受け取ったデジタル信号が示す金属抵抗線ＭＲの抵抗値から温度を求める。そして、この求めた温度において、発光素子Ｅを所望の光量で発光させるためのゲート電圧Ｖg（ビデオデータＶＤ）を算出する。そして、これらの機能を実現するために、ヘッド制御モジュール４００は、補正データ演算ユニット４０１、記憶ユニット４０３および温度測定ユニット４０５を備える（図１０）。ここで、図１０は、ヘッド制御モジュールの電気的構成を示すブロック図である。
【００４０】
温度測定ユニット４０５は、デジタル信号が示す金属抵抗線ＭＲの抵抗値から温度を求める機能を司る。具体的には、温度測定ユニット４０５は、基準温度Ｔoにおける金属抵抗線ＭＲの抵抗値、および、温度変化に対する金属抵抗線ＭＲの抵抗値の変化率を予め記憶しており、これらに基づいて、金属抵抗線ＭＲの抵抗値から温度を求める。こうして温度測定ユニット４０５の測定温度は、補正データ演算ユニット４０１に出力される。
【００４１】
補正データ演算ユニット４０１は、測定温度において発光素子Ｅを所望の光量（目標光量Ｐt）で発光させるゲート電圧Ｖgを上記の式３に基づいて求める機能を司り、記憶ユニット４０３は、補正データ演算ユニット４０１がゲート電圧Ｖgを求めるにあたり必要となる各値を記憶する機能を司る。具体的には、記憶ユニット４０３には、基準温度Ｔoにおける係数Ｋ（＝Ｋo）、閾値Ｖth（＝Ｖtho）および次数ｎが発光素子Ｅ毎に記憶される他、係数Ｋの温度変化率Ｋp（＝ｄＫ／ｄＴ）や、閾値Ｖthの温度変化率Ｋv（＝ｄＶth／ｄＴ）が記憶されている。なお、温度変化率Ｋp、Ｋvは発光素子Ｅに依らず略同じであるため（図１１、図１２）、複数の発光素子Ｅで共通のものとして記憶されている。ここで、図１１は、閾値Ｖthの温度変化をグラフとして示す図であり、図１２は、係数Ｋの温度変化をグラフとして示す図である。これらの図では、３つの発光素子Ｅ（素子１、素子２、素子３）の閾値Ｖth・係数Ｋの温度変化が示されている。これらの図から判るように、閾値Ｖth・係数Ｋは、温度に対して略線形に変化し、その変化率Ｋp、Ｋvは発光素子Ｅに依らず略同じである。
【００４２】
補正データ演算ユニット４０１は、上記の式３に基づいてゲート電圧Ｖgを求めるのに先立って、式３に含まれるパラメーターのうち特に温度変化を示す、薄膜トランジスター２９４１の閾値Ｖthおよび係数Ｋを求める。具体的には、測定温度Ｔにおける閾値Ｖth（Ｔ）および係数Ｋ（Ｔ）は、次式
Ｖth（Ｔ）＝Ｖtho＋Ｋv（Ｔ−Ｔo） …式４
Ｋ（Ｔ）＝Ｋo＋Ｋp（Ｔ−Ｔo） …式５
で与えられる。このように、第１実施形態では、予め記憶する値Ｖtho、Ｋv、Ｋo、Ｋpを式４、５に代入するだけで、係数Ｋおよび閾値電圧Ｖthを簡便に求めることが可能となっている。
【００４３】
そして、補正データ演算ユニット４０１は、式３をＶgについて解いて得られる、次式
Ｖg＝（Ｐt／Ｋ（Ｔ））１／ｎ＋Ｖth（Ｔ） …式６
に式４、５で求めた値を代入して、測定温度Ｔにおいて目標光量Ｐtで発光素子Ｅを発光させるゲート電圧Ｖgを算出する。そして、以後の露光動作では、こうして求められたゲート電圧Ｖgが薄膜トランジスター２９４１に印加されて、これに応じた駆動電流Ｉdsの供給を受けて発光素子Ｅが発光する。
【００４４】
以上のように、第１実施形態では、１より大きいｎ次式である数式Ｐ＝Ｋ（Ｖg−Ｖth）ｎに基づいて、ゲート電圧Ｖgを求めている。したがって、所望の光量で発光素子Ｅを発光させるゲート電圧Ｖgを精度良く求めることができ、しかも、こうして求めたゲート電圧Ｖgを薄膜トランジスター２９４１に印加することで、発光素子Ｅの光量を高精度に制御することが可能となる。
【００４５】
また、第１実施形態では、温度変化を示す係数Ｋおよび閾値電圧Ｖthを求めて、これらの値に基づいてゲート電圧Ｖgを算出することで、温度変化に依らず、所望の光量で発光素子Ｅを発光させるゲート電圧Ｖgを精度良く求めることができる。しかも、こうして求めたゲート電圧Ｖgを薄膜トランジスター２９４１に印加することで、発光素子Ｅの光量を高精度に制御することが可能となる。
【００４６】
また、第１実施形態では、発光素子Ｅが配設されたヘッド基板２９４の測定温度に基づいて係数Ｋおよび閾値電圧Ｖthを求め、これらの値に基づいてゲート電圧Ｖgを算出することで、温度変化に依らず、所望の光量で発光素子Ｅを発光させるゲート電圧Ｖgを精度良く求めることができる。しかも、こうして求めたゲート電圧Ｖgを薄膜トランジスター２９４１に印加することで、発光素子Ｅの光量を高精度に制御することが可能となる。
【００４７】
また、第１実施形態では、温度により抵抗が変化する金属抵抗線ＭＲが温度測定に用いらる。しかも、この金属抵抗線ＭＲは、発光素子Ｅが配設された範囲を長手方向ＬＧＤ（発光素子Ｅの配設方向）に含み且つ当該範囲よりも長手方向ＬＧＤに広い領域に渡ってヘッド基板２９４に配設されている。したがって、この金属抵抗線ＭＲの抵抗値から温度を求めることで、長手方向ＬＧＤに配設された各発光素子Ｅの平均的な温度を検出することが可能となっている。そして、この平均的な温度に基づいて求めた係数Ｋおよび閾値電圧Ｖthを用いることで、温度変化に依らず、各発光素子Ｅを所望の光量で発光させるゲート電圧Ｖgを求めることができる。しかも、こうして求めたゲート電圧Ｖgを薄膜トランジスター２９４１に印加することで、発光素子Ｅの光量を適切に制御することが可能となる。
【００４８】
この際、記憶ユニットは、基準温度での閾値電圧Ｖthの値、基準温度での係数Ｋの値、閾値電圧Ｖthの温度変化率dＶth／dＴおよび係数Ｋの温度変化率dＫ／dＴを記憶しており、パラメーター決定ユニットは、記憶部が記憶する基準温度での閾値電圧Ｖthの値、温度変化率dＶth／dＴおよび測定温度Ｔから閾値電圧Ｖthを求めるとともに、記憶部が記憶する基準温度での係数Ｋの値、温度変化率dＫ／dＴと測定温度から係数Ｋを求めるように構成しても良い。これにより、係数Ｋおよび閾値電圧Ｖthを簡便に求めることが可能となる。
【００４９】
第２実施形態
ところで、発光素子Ｅの光は、温度変化以外に経年変化を示す場合がある。第２実施形態では、この経年変化が顕著となった場合に特に好適な実施形態について説明する。なお、以下では、第２実施形態と上記実施形態の違いについて主に説明することとし、共通する構成の説明は適宜省略する。また、共通する構成から上記実施形態と同様の作用効果が奏されることは言うまでも無い。
【００５０】
図１３は、第２実施形態が備える電気的構成を示すブロック図である。第２実施形態では、単数あるいは複数の光量センサーＳＣがヘッド基板２９４の基板面に配置されており、光量センサーＳＣにより発光素子Ｅの光量を検出できるように構成されている。この検出光量は、補正データ演算ユニット４０１に出力される。そして、補正データ演算ユニット４０１は、この検出光量に基づいて、発光素子Ｅを所望の光量（目標光量Ｐt）で発光させるゲート電圧Ｖgを求める（光量補正）。
【００５１】
図１４は、第２実施形態での光量補正動作を示す図である。同図では、横軸をゲート電圧Ｖgとし、縦軸を発光素子Ｅの光量として、発光素子Ｅの光量特性がグラフとして示されている。また、同図において、破線は経年変化前の光量特性を示し、実線は経年変化後の光量特性を示している。経年変化前後の光量特性はいずれも、第１実施形態と同様に式３を充足するものであるが、経年変化によって閾値Ｖthおよび係数Ｋが変化したことで、経年変化後の光量特性は経年変化前の光量特性と比べてレベルが低下している。
【００５２】
そこで、光量補正では、経年変化後の閾値Ｖthおよび係数Ｋを求め、これらから目標光量Ｐtで発光素子Ｅを発光させる目標ゲート電圧Ｖtを求める。具体的には、経年変化前に目標光量Ｐtを発光素子Ｅに与えていた第１ゲート電圧Ｖ1と、これより大きい第２ゲート電圧Ｖ1が薄膜トランジスター２９４１のゲートに印加され、それぞれでの光量Ｐ1、Ｐ2が検出される。このとき、印加電圧Ｖ1、Ｖ2と検出光量Ｐ1、Ｐ2は、次式
Ｐ1＝Ｋ（Ｖ1−Ｖth）ｎ …式７
Ｐ2＝Ｋ（Ｖ2−Ｖth）ｎ …式８
を満たし、これらを閾値Ｖthおよび係数Ｋについて解くことで、次式
Ｋ＝｛（Ｐ1１／ｎ−Ｐ2１／ｎ）／（Ｖ1−Ｖ2）｝ｎ…式９
Ｖth＝（Ｖ2・Ｐ1１／ｎ−Ｖ1・Ｐ2１／ｎ）／（Ｐ1１／ｎ−Ｐ2１／ｎ）…式９
が求まる。そして、求めた閾値Ｖthおよび係数Ｋを、次式
Ｖt＝（Ｐt／Ｋ）１／ｎ＋Ｖth …式１０
に代入することで、目標ゲート電圧Ｖtを求めることができる。そして、以後の露光動作では、こうして求められたゲート電圧Ｖtが薄膜トランジスター２９４１に印加されて、これに応じた駆動電流Ｉdsの供給を受けて発光素子Ｅが発光する。
【００５３】
以上のように、第２実施形態では、１より大きいｎ次式である数式Ｐ＝Ｋ（Ｖg−Ｖth）ｎに基づいて、ゲート電圧Ｖg（目標ゲート電圧Ｖt）を求めている。したがって、所望の光量Ｐtで発光素子Ｅを発光させるゲート電圧Ｖgを精度良く求めることができ、しかも、こうして求めたゲート電圧Ｖgを薄膜トランジスター２９４１に印加することで、発光素子Ｅの光量を高精度に制御することが可能となっている。
【００５４】
また、第２実施形態では、発光素子Ｅからの光を検出した結果に基づいて係数Ｋおよび閾値電圧Ｖthを求め、これらの値に基づいてゲート電圧Ｖgを算出することで、温度・経年変化に依らず、所望の光量Ｐtで発光素子Ｅを発光させるゲート電圧Ｖgを精度良く求めることができる。しかも、こうして求めたゲート電圧Ｖgを薄膜トランジスター２９４１に印加することで、発光素子Ｅの光量を高精度に制御することが可能となる。
【００５５】
第３実施形態
ところで、薄膜トランジスター２９４１を製造するプロセスの改善や、閾値電圧Ｖthの変化を補償する各種技術により、閾値電圧Ｖthの変化を殆んど無視できるまで抑制できる場合もある。第２実施形態では、このような場合に特に好適な実施形態について説明する。なお、以下では、第３実施形態と上記実施形態の違いについて主に説明することとし、共通する構成の説明は適宜省略する。また、共通する構成から上記実施形態と同様の作用効果が奏されることは言うまでも無い。
【００５６】
第３実施形態では、閾値電圧Ｖthは変化しない値であるので、記憶ユニット４０３に発光素子Ｅ毎に予め記憶されており、係数Ｋの値のみが求められる。具体的には、経年変化前に目標光量Ｐtを発光素子Ｅに与えていた第１ゲート電圧Ｖ1が薄膜トランジスター２９４１のゲートに印加され、その際の光量Ｐ1が検出される。このとき、印加電圧Ｖ1と検出光量Ｐ1は式７を満たすため、同式を係数Ｋについて解くことで、次式
Ｋ＝Ｐ1／（Ｖ1−Ｖth）ｎ …式１１
が求まる。そして、求めた係数Ｋを、次式
Ｖt＝（Ｐt／Ｋ）１／ｎ＋Ｖth …式１２
に代入することで、目標ゲート電圧Ｖtを求めることができる。そして、以後の露光動作では、こうして求められたゲート電圧Ｖtが薄膜トランジスター２９４１に印加されて、これに応じた駆動電流Ｉdsの供給を受けて発光素子Ｅが発光する。
【００５７】
以上のように、第３実施形態では、１より大きいｎ次式である数式Ｐ＝Ｋ（Ｖg−Ｖth）ｎに基づいて、ゲート電圧Ｖg（目標ゲート電圧Ｖt）を求めている。したがって、所望の光量Ｐtで発光素子Ｅを発光させるゲート電圧Ｖgを精度良く求めることができ、しかも、こうして求めたゲート電圧Ｖgを薄膜トランジスター２９４１に印加することで、発光素子Ｅの光量を高精度に制御することが可能となっている。
【００５８】
また、第３実施形態では、発光素子Ｅからの光を検出した結果に基づいて係数Ｋを求め、この値に基づいてゲート電圧Ｖgを算出することで、温度・経年変化に依らず、所望の光量Ｐtで発光素子Ｅを発光させるゲート電圧Ｖg（目標ゲート電圧Ｖt）を精度良く求めることができる。しかも、こうして求めたゲート電圧Ｖtを薄膜トランジスター２９４１に印加することで、発光素子Ｅの光量を高精度に制御することが可能となる。
【００５９】
その他
以上のように、上記実施形態では、薄膜トランジスター２９４１が本発明の「トランジスター」に相当している。また、ラインヘッド２９が本発明の「露光ヘッド」に相当し、感光体ドラム２１が本発明の「潜像担持体」に相当し、ヘッド制御モジュール４００が本発明の「制御部」に相当している。また、補正データ演算ユニット４０１が本発明の「パラメーター決定ユニット」に相当し、記憶ユニット４０３が本発明の「記憶ユニット」に相当し、ヘッド基板２０４が本発明の「基板」に相当し、金属抵抗線ＭＲおよび温度測定ユニット４０５が協働して本発明の「温度測定部」として機能し、金属抵抗線ＭＲが本発明の「抵抗部材」に相当している。主走査方向ＭＤあるいは長手方向ＬＧＤが本発明の「第１の方向」に相当し、レンズアレイ２９７が本発明の「結像光学系」として機能している。また、光量センサーＳＣが本発明の「光検出部」に相当している。
【００６０】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したものに対して種々の変更を加えることが可能である。例えば、上記実施形態では、トランジスターとして薄膜トランジスター２９４１を用いた場合について説明したが、トランジスターの種類はこれに限られず、上記式１の特性を満たすＭＯＳトランジスター等を用いることもできる。
【００６１】
また、上記実施形態では、複数の発光素子Ｅは２行千鳥で配置されていたが、発光素子Ｅの配置態様はこれに限られず、種々の変更が可能である。したがって、例えば、特開２００９−１１３２０４号公報に記載のように、複数の発光素子Ｅをグループ化して１つの発光素子グループを構成し、さらに複数の発光素子グループを長手方向ＬＧＤに千鳥配列することもできる。
【００６２】
また、上記第１実施形態では、ヘッド基板２９４上の全ての発光素子Ｅが、結像光学系に結像されて露光（潜像形成）に供する光を射出するとして説明した。しかしながら、露光に供する光を射出することのないダミー発光素子Ｅをヘッド基板２９４に設けておくこともできる。ただし、このような場合は、金属抵抗線ＭＲで測定する温度にダミー発光素子Ｅ近傍の温度を反映させなくても良い。したがって、結像光学系に結像されて露光に供する光を射出する発光素子Ｅが形成された領域を素子形成領域ＡＲeと定めて、金属抵抗線ＭＲの形成位置を決めれば良く、ダミー発光素子Ｅの位置にまで素子形成領域ＡＲeを拡張しなくても良い。
【００６３】
また、上記第１実施形態では、１つの金属抵抗線ＭＲでヘッド基板２９４の温度を測定していた。しかし、複数の金属抵抗線ＭＲをヘッド基板２９４に配置して、これら金属抵抗線ＭＲの個々の抵抗値の平均値等からヘッド基板２９４の温度を測定するように構成しても良い。
【００６４】
また、上記第１実施形態では、金属抵抗線ＭＲによって温度検出していたが、サーミスターや各種の温度センサー等その他の構成によって温度検出を行うように構成しても良い。
【００６５】
また、上記実施形態では、発光素子Ｅ毎に次数ｎを記憶するように構成していた。しかしながら、この次数ｎは原理的には「２」であるので、各発光素子Ｅに対して共通の次数「ｎ」を用いてゲート電圧Ｖgを求めるように構成しても良い。
【００６６】
また、上記実施形態では、式９等で行なう１／ｎ乗の計算の具体的方法については述べなかったが、これについても種々の方法が採用可能である。したがって、例えば、二次曲線との誤差が０．５％以下となるように領域毎に直線近似して、それぞれのエリアで係数乗算を行なうことで、１／ｎ乗の計算を行なうことができ、簡単なロジック回路で計算回路を実現できる。
【００６７】
また、上記実施形態では、工場出荷後の実使用中におけるゲート電圧Ｖgの算出方法について説明し、工場出荷前におけるゲート電圧Ｖgの設定方法については特に述べなかったが、これについても種々の方法が採用可能である。そこで、例えば、ゲート電圧Ｖgを３ポイント以上変えながら発光素子Ｅの光量Ｐを測定した結果から、ゲート電圧Ｖgを求めることもできる。つまり、これら光量測定値からテイラー微分法等を用いてパラメーターＫ、Ｖth、ｎを推定することができ、この推定値からゲート電圧Ｖgを求めれば良い。
【００６８】
また、上述の有機ＥＬ素子以外に、ＬＥＤ（Light Emitting Diode)等の光源を、発光素子Ｅとして用いることもできる。
【符号の説明】
【００６９】
２１…感光体ドラム、 ２９…ラインヘッド、 ２９４…基板、 ２９４１…薄膜トランジスター、 Ｖg…ゲート電圧、 ２９７…レンズアレイ、 Ｅ…発光素子、 ４００…ヘッド制御モジュール、 ４０１…補正データ演算ユニット、 ４０３…記憶ユニット、 ４０５…温度測定ユニット、 ＭＲ…金属抵抗線、 ＳＣ…光量センサー
【技術分野】
【０００１】
この発明は、トランジスターにより発光素子を駆動する露光ヘッドに関し、特に発光素子の光量を制御するものである。
【背景技術】
【０００２】
発光素子が射出する光を照射することで被露光面を露光する露光ヘッドが従来から提案されている。ただし、このような露光ヘッドでは、温度変化によって発光素子の光量が変化するといった問題があった。このような問題に対応するために、例えば特許文献１に記載のラインヘッドは、発光素子に供給する電流量を調整することで、発光素子の光量変化を抑制している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−０８２３３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、発光素子に供給する電流を調整するための機構として、薄膜トランジスター(Thin Film Transistor)等のトランジスターを用いることができる。つまり、このトランジスターはゲート電圧に応じた電流を出力するものである。したがって、トランジスターの出力端子を発光素子に接続しておけば、ゲート電圧を調整することで、発光素子へ供給する電流を調整できる。しかしながら、このようにトランジスターを用いた構成では、ゲート電圧に対する電流の変化が非線形となるために、電流量が適切な値からずれてしまい、その結果、発光素子の光量を精度良く制御することができない場合があった。
【０００５】
この発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、ゲート電圧に対する電流変化の非線形性に依らず、発光素子の光量を高精度に制御することを可能とする技術の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明にかかる露光ヘッドは、上記目的を達成するために、発光素子と、印加されたゲート電圧Ｖgおよび閾値電圧Ｖthに応じた電流を発光素子に供給するトランジスターと、数式
Ｐ＝Ｋ（Ｖg−Ｖth）ｎ
Ｐ：前記発光素子の光量
Ｋ：係数
ｎ：１より大きい次数
に基づいて求めたゲート電圧Ｖgをトランジスターに印加して、発光素子の光量を制御する制御部と、を備えることを特徴とする。
【０００７】
この発明にかかる画像形成装置は、上記目的を達成するために、印加されたゲート電圧Ｖgおよび閾値電圧Ｖthに応じた電流を発生するトランジスターおよびトランジスターから電流の供給を受けて発光する発光素子を有する露光ヘッドと、数式
Ｐ＝Ｋ（Ｖg−Ｖth）ｎ
Ｐ：前記発光素子の光量
Ｋ：係数
ｎ：１より大きい次数
に基づいて求めたゲート電圧Ｖgをトランジスターに印加して、発光素子の光量を制御する制御部と、発光素子が発光する光により潜像が形成される潜像担持体と、潜像を現像する現像部と、を備えることを特徴とする。
【０００８】
このように構成された発明（露光ヘッド、画像形成装置）では、１より大きいｎ次式である数式Ｐ＝Ｋ（Ｖg−Ｖth）ｎに基づいて、ゲート電圧Ｖgを求めている。したがって、所望の光量で発光素子を発光させるゲート電圧Ｖgを精度良く求めることができ、しかも、こうして求めたゲート電圧Ｖgをトランジスターに印加することで、発光素子の光量を高精度に制御することが可能となる。
【０００９】
また、制御部は、係数Ｋおよび閾値電圧Ｖthを求めるパラメーター決定ユニットと、次数ｎを記憶する記憶ユニットと、を有し、パラメーター決定ユニットが求めた係数Ｋ、閾値電圧Ｖth、および記憶ユニットが記憶する次数ｎを用いて上記数式からゲート電圧を算出するように構成しても良い。このように、温度変化を示す係数Ｋおよび閾値電圧Ｖthを求めて、これらの値に基づいてゲート電圧Ｖgを算出することで、温度変化に依らず、所望の光量で発光素子を発光させるゲート電圧Ｖgを精度良く求めることができる。しかも、こうして求めたゲート電圧Ｖgをトランジスターに印加することで、発光素子の光量を高精度に制御することが可能となる。
【００１０】
また、発光素子が配設された基板と、基板の温度Ｔを測定する温度測定部と、を備え、パラメーター決定ユニットは、温度測定部の測定温度Ｔに基づいて係数Ｋおよび閾値電圧Ｖthを求めるように構成しても良い。このように、発光素子が配設された基板の測定温度に基づいて係数Ｋおよび閾値電圧Ｖthを求め、これらの値に基づいてゲート電圧Ｖgを算出することで、温度変化に依らず、所望の光量で発光素子を発光させるゲート電圧Ｖgを精度良く求めることができる。しかも、こうして求めたゲート電圧Ｖgをトランジスターに印加することで、発光素子の光量を高精度に制御することが可能となる。
【００１１】
また、光を結像して被露光面に照射する結像光学系を備え、発光素子は第１の方向に配設されて、結像光学系により結像される光を発光し、温度測定部は、発光素子が配設された範囲を第１の方向に含み且つ当該範囲よりも第１の方向に広い領域に渡って基板に配設され、温度により抵抗が変化する抵抗部材の抵抗値から温度を求めるように構成しても良い。このような構成では、温度により抵抗が変化する抵抗部材が温度測定に用いらる。しかも、この抵抗部材は、発光素子が配設された範囲を第１の方向（発光素子の配設方向）に含み且つ当該範囲よりも第１の方向に広い領域に渡って基板に配設されている。したがって、この抵抗部材の抵抗値から温度を求めることで、第１の方向に配設された各発光素子の平均的な温度を検出することが可能となっている。そして、この平均的な温度に基づいて求めた係数Ｋおよび閾値電圧Ｖthを用いることで、温度変化に依らず、各発光素子を所望の光量で発光させるゲート電圧Ｖgを求めることができる。しかも、こうして求めたゲート電圧Ｖgをトランジスターに印加することで、発光素子の光量を適切に制御することが可能となる。
【００１２】
この際、記憶ユニットは、基準温度での閾値電圧Ｖthの値、基準温度での係数Ｋの値、閾値電圧Ｖthの温度変化率dＶth／dＴおよび係数Ｋの温度変化率dＫ／dＴを記憶しており、パラメーター決定ユニットは、記憶部が記憶する基準温度での閾値電圧Ｖthの値、温度変化率dＶth／dＴおよび測定温度Ｔから閾値電圧Ｖthを求めるとともに、記憶部が記憶する基準温度での係数Ｋの値、温度変化率dＫ／dＴと測定温度から係数Ｋを求めるように構成しても良い。これにより、係数Ｋおよび閾値電圧Ｖthを簡便に求めることが可能となる。
【００１３】
ところで、発光素子Ｅの光は、温度変化以外に経年変化を示す場合がある。このような場合には、発光素子の光を検出する光検出部を備え、パラメーター決定ユニットは、光検出部の検出光量に基づいて係数Ｋおよび閾値電圧Ｖthを求めるように構成しても良い。このように、発光素子からの光を検出した結果に基づいて係数Ｋおよび閾値電圧Ｖthを求め、これらの値に基づいてゲート電圧Ｖgを算出することで、温度・経年変化に依らず、所望の光量で発光素子を発光させるゲート電圧Ｖgを精度良く求めることができる。しかも、こうして求めたゲート電圧Ｖgをトランジスターに印加することで、発光素子の光量を高精度に制御することが可能となる。
【００１４】
また、発光素子の光を検出する光検出部を備え、制御部は、係数Ｋ、閾値電圧Ｖthおよび次数ｎを記憶する記憶ユニットを有し、記憶ユニットが記憶する係数Ｋ、閾値電圧Ｖth、次数ｎおよび光検出部の検出結果を用いて数式からゲート電圧を算出するように構成しても良い。このように、発光素子からの光を検出した結果に基づいて係数Ｋを求め、この値に基づいてゲート電圧Ｖgを算出することで、温度・経年変化に依らず、所望の光量で発光素子を発光させるゲート電圧Ｖgを精度良く求めることができる。しかも、こうして求めたゲート電圧Ｖgをトランジスターに印加することで、発光素子の光量を高精度に制御することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本実施形態にかかる画像形成装置の一実施形態を示す図。
【図２】図１の画像形成装置の電気的構成を示す図。
【図３】ラインヘッドの構造を示す部分斜視図。
【図４】ヘッド基板およびその周辺の構成を模式的に示す部分平面図。
【図５】発光素子を駆動する回路を示す回路図。
【図６】ゲート電圧と駆動電流の関係をグラフとして示す図。
【図７】駆動電流と発光素子の光量の関係をグラフとして示す図。
【図８】ゲート電圧と発光素子の光量の関係をグラフとして示す図。
【図９】金属抵抗線の抵抗値を測定する回路を示す回路図。
【図１０】ヘッド制御モジュールの電気的構成を示すブロック図。
【図１１】閾値Ｖthの温度変化をグラフとして示す図。
【図１２】係数Ｋの温度変化をグラフとして示す図。
【図１３】第２実施形態が備える電気的構成を示すブロック図。
【図１４】第２実施形態での光量補正動作を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
第１実施形態
図１は本実施形態にかかる画像形成装置の一実施形態を示す図である。図２は図１の画像形成装置の電気的構成を示す図である。この装置は、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）およびブラック（Ｋ）の４色のトナーを重ね合わせてカラー画像を形成するカラーモードと、ブラック（Ｋ）のトナーのみを用いてモノクロ画像を形成するモノクロモードとを選択的に実行可能な画像形成装置である。この画像形成装置では、ホストコンピュータなどの外部装置から画像形成指令がＣＰＵやメモリーなどを有するメインコントローラーＭＣに与えられると、このメインコントローラーＭＣがエンジンコントローラーＥＣに制御信号を与え、これに基づき、エンジンコントローラーＥＣがエンジン部ＥＮＧおよびヘッドコントローラーＨＣなど装置各部を制御して所定の画像形成動作を実行し、複写紙、転写紙、用紙およびＯＨＰ用透明シートなどの記録材たるシートに画像形成指令に対応する画像を形成する。
【００１７】
この実施形態にかかる画像形成装置が有するハウジング本体（図示省略）の内部には、電源回路基板、メインコントローラーＭＣ、エンジンコントローラーＥＣおよびヘッドコントローラーＨＣを内蔵する電装品ボックス（図示省略）が設けられている。また、画像形成ユニット２、転写ベルトユニット８および二次転写ユニット１２もハウジング本体内に配設されている。
【００１８】
画像形成ユニット２は、複数の異なる色の画像を形成する４個の画像形成ステーション２Ｙ（イエロー用）、２Ｍ（マゼンタ用）、２Ｃ（シアン用）および２Ｋ（ブラック用）を備えている。なお、図１においては、画像形成ユニット２の各画像形成ステーションは構成が互いに同一のため、図示の便宜上一部の画像形成ステーションのみに符号を付し、他の画像形成ステーションについては符号を省略する。
【００１９】
各画像形成ステーション２Ｙ、２Ｍ、２Ｃおよび２Ｋには、それぞれの色のトナー像がその表面に形成される感光体ドラム２１が設けられている。各感光体ドラム２１はそれぞれ専用の感光体カートリッジに保持されており、感光体カートリッジと一体的に装置本体に対して着脱自在に構成されている。さらに、感光体カートリッジそれぞれには、当該感光体カートリッジに関する情報を記憶するための不揮発性のメモリーが設けられている。そして、エンジンコントローラーＥＣと各感光体カートリッジとの間で無線通信が行なわれる。こうすることで、各感光体カートリッジに関する情報がエンジンコントローラーＥＣに伝達されるとともに、必要に応じて各メモリーの情報が更新記憶される。これらの情報に基づき各感光体カートリッジの使用履歴や消耗品の寿命が管理される。
【００２０】
また、感光体カートリッジが装着された状態において、各感光体ドラム２１はその回転軸が主走査方向ＭＤ（図１の紙面に対して垂直な方向）に平行もしくは略平行となるように配置されている。また、各感光体ドラム２１の回転軸はそれぞれ専用の駆動モーターＤＭに接続され図中矢印Ｄ21の方向に所定速度で回転駆動される。これにより、感光体ドラム２１表面が、主走査方向ＭＤに直交もしくは略直交する副走査方向ＳＤに搬送される。このように本実施形態では、感光体ドラム２１の回転軸と駆動モーターＤＭとの間にギア等の動力伝達機構を設けること無く、感光体ドラム２１の回転軸を駆動モーターＤＭで直接駆動するダイレクトドライブ方式が採用されている。
【００２１】
また、感光体ドラム２１の周囲には、その回転方向に沿って帯電部２３、ラインヘッド２９、現像部２５、スクイーズローラーＳＱ1、ＳＱ2および感光体クリーナ２７が配設されている。そして、これらの機能部によって帯電動作、潜像形成動作およびトナー現像動作等が実行される。カラーモード実行時は、全ての画像形成ステーション２Ｙ、２Ｍ、２Ｃおよび２Ｋで形成されたトナー像を転写ベルトユニット８に設けた転写ベルト８１に重ね合わせてカラー画像を形成する。また、モノクロモード実行時は、画像形成ステーション２Ｋのみを動作させてブラック単色画像を形成する。
【００２２】
帯電部２３はいわゆるコロナ帯電器で構成されており、感光体ドラム２１表面に接触しない非接触型の帯電器である。この帯電部２３は、帯電電圧発生部（図示省略）に接続されており、帯電電圧発生部からの給電を受けて帯電部２３が感光体ドラム２１に対向する帯電位置で感光体ドラム２１の表面を所定の表面電位に帯電させる。
【００２３】
ラインヘッド２９は、その長手方向ＬＧＤが主走査方向ＭＤに平行もしくは略平行となるように、かつ、その幅方向ＬＴＤが副走査方向ＳＤに平行もしくは略平行となるように配置されている。ラインヘッド２９は、長手方向ＬＧＤに配列された複数の発光素子を備えており、感光体ドラム２１に対向配置されている。そして、帯電部２３により帯電された感光体ドラム２１の表面に、発光素子からの光を結像して静電潜像を形成する。
【００２４】
図３はラインヘッドの構造を示す部分斜視図である。ラインヘッド２９が有するヘッド基板２９４の裏面には、複数の発光素子Ｅが解像度に応じたピッチで長手方向ＬＧＤに並んでいる。各発光素子Ｅはヘッド基板２９４の裏面に形成された有機ＥＬ素子であり、いわゆるボトムエミッション型の有機ＥＬ素子である。また、ヘッド基板２９４の表面には、屈折率分布型ロッドレンズアレイ２９７が対向して配置されている。したがって、発光素子Ｅが射出した光ビームは、ヘッド基板２９４の裏面から表面へと透過した後、ロッドレンズアレイ２９７により正立等倍で結像される。これにより、感光体ドラム２１の表面にスポットＳＰが形成されて、感光体ドラム２１表面に潜像が形成される。
【００２５】
このようなラインヘッド２９による潜像形成動作は、メインコントローラーＭＣおよびヘッドコントローラーＨＣにより制御される。なお、メインコントローラーＭＣ、ヘッドコントローラーＨＣおよび各ラインヘッド２９はそれぞれ別ブロックとして構成され、これらは互いにシリアル通信線を介して接続されている。各ブロック間でのデータのやりとり動作について、図２を参照しながら説明する。外部装置からメインコントローラーＭＣに画像形成指令が与えられると、メインコントローラーＭＣは、エンジンコントローラーＥＣにエンジン部ＥＮＧを起動させるための制御信号を送信する。また、メインコントローラーＭＣに設けられた画像処理部１００が、画像形成指令に含まれる画像データに対して所定の信号処理を行い、各トナー色ごとのビデオデータＶＤを生成する。
【００２６】
一方、制御信号を受けたエンジンコントローラーＥＣは、エンジン部ＥＮＧ各部の初期化およびウォームアップを開始する。これらが完了して画像形成動作を実行可能な状態になると、エンジンコントローラーＥＣは、各ラインヘッド２９を制御するヘッドコントローラーＨＣに対し画像形成動作の開始のきっかけとなる同期信号Ｖsyncを出力する。
【００２７】
ヘッドコントローラーＨＣには、各ラインヘッド２９を制御するヘッド制御モジュール４００と、メインコントローラーＭＣとのデータ通信を司るヘッド側通信モジュール３００とが設けられている。一方、メインコントローラーＭＣにはメイン側通信モジュール２００が設けられている。メイン側通信モジュール２００は、ヘッド側通信モジュール３００からの要求毎に１ライン分のビデオデータＶＤをヘッド側通信モジュール３００に出力する。ヘッド側通信モジュール３００は、このビデオデータＶＤをヘッド制御モジュール４００に受け渡す。そして、ヘッド制御モジュール４００は受け取ったビデオデータＶＤに基づいて各ラインヘッド２９の発光素子を発光させることで、形成すべき画像の幅を主走査方向ＭＤに有する１ライン分のライン潜像を形成する。このライン潜像形成は、感光体ドラム２１表面の副走査方向ＳＤへの移動に応じて順次実行され、その結果、２次元の潜像が感光体ドラム２１表面に形成される。こうして形成された潜像は現像部２５（図１）によりトナー像として現像される。
【００２８】
以上が、本発明を適用可能なラインヘッド２９および画像形成装置の概要である。続いて、このラインヘッド２９のより詳細な構成について説明する。図４は、ラインヘッドが備えるヘッド基板およびその周辺の構成を模式的に示す部分平面図である。上述したような主走査方向ＭＤに画像幅を有するライン潜像を形成するために、ラインヘッド２９が備える複数の発光素子Ｅは、画像幅に応じた幅を長手方向ＬＧＤに有する素子形成領域ＡＲeに渡って並んでいる。より詳しくは、これら発光素子Ｅは、所定の発光素子ピッチで２行千鳥で長手方向ＬＧＤへ並んでいる。
【００２９】
これら発光素子Ｅに対して幅方向ＬＴＤの一方側には、発光素子Ｅを駆動する駆動トランジスターとして、薄膜トランジスター２９４１（ＴＦＴ、thin film transistor）が発光素子Ｅ毎に形成されている（図５）。ここで、図５は、発光素子を駆動する回路を示す回路図である。同図に示すように、発光素子Ｅの一端は、Ｐチャンネル型の薄膜トランジスター２９４１のドレイン端子に接続され、発光素子Ｅの他端はグランド電圧ＶＣＴに接続されている。また、Ｐチャンネル型の薄膜トランジスター２９４１のソース端子は電源電圧ＶＥＬに接続されている。
【００３０】
したがって、薄膜トランジスター２９４１は、ゲート電圧Ｖg（＝ＶＥＬ−ＶＤ）に応じた駆動電流Ｉdsをドレイン端子から出力する（図６）。図６は、ゲート電圧と駆動電流の関係をグラフとして示す図である。同図に示すように、駆動電流Ｉdsは、ゲート電圧Ｖgに対して非線形に変化する特性を有し、より詳しくは、ゲート電圧Ｖgとの間に次式
Ｉds＝（１／２）β（Ｖg−Ｖth）ｎ …式１
β：薄膜トランジスターの移動度
ｎ：１より大きい次数
Ｖth：薄膜トランジスター２９４１の閾値電圧
の関係を有する。
【００３１】
薄膜トランジスター２９４１から駆動電流Ｉdsの供給を受けた発光素子Ｅは、この駆動電流Ｉdsに応じた光量Ｐで発光する（図７）。図７は、駆動電流と発光素子の光量の関係をグラフとして示す図である。同図に示すように、発光素子Ｅの光量Ｐは、駆動電流Ｉdsに比例して変化する特性を有し、より詳しくは、駆動電流Ｉdsとの間に次式
Ｐ＝ηＩds …式２
η：素子効率
の関係を有する。
【００３２】
したがって、式１および式２から求まるように、発光素子Ｅの光量Ｐはゲート電圧Ｖgとの間に、次式
Ｐ＝Ｋ（Ｖg−Ｖth）ｎ …式３
Ｋ＝（１／２）βη
の関係を有することとなり、ゲート電圧に対して非線形に変化する（図８）。ここで、図８は、ゲート電圧と発光素子の光量の関係をグラフとして示す図である。
【００３３】
そして、このような薄膜トランジスター２９４１による発光素子Ｅの駆動の制御は、転送制御回路２９４３、フレキシブルプリント基板２９４５、ドライバーＩＣ２９４７およびヘッド制御モジュール４００の協働により行なわれる。転送制御回路２９４３は、薄膜トランジスター２９４１に対して幅方向ＬＴＤの一方側に配置されており、薄膜トランジスター２９４１と配線によって電気的に接続されている（図４）。フレキシブルプリント基板２９４５は、ヘッド基板２９４から引き出されるようにして取り付けられており、ヘッド制御モジュール４００（図２）との信号の送受信機能を果たす。また、ドライバーＩＣ２９４７は、フレキシブルプリント基板２９４５の上に搭載されている。
【００３４】
ヘッド制御モジュール４００が出力したビデオデータＶＤは、フレキシブルプリント基板２９４５上のドライバーＩＣ２９４７を介して、転送制御回路２９４３に受け渡される。そして、転送制御回路２９４３は、ビデオデータＶＤが示す光量で発光素子Ｅを発光させるように薄膜トランジスター２９４１を制御し、この制御下で薄膜トランジスター２９４１が発光素子Ｅを発光させる。
【００３５】
また、ヘッド基板２９４には、温度により抵抗が変化する、線幅数μｍ〜数十μｍを有する線状の金属抵抗線ＭＲ（抵抗部材）が、複数の発光素子Ｅに添って形成されている。この際、このような線幅の細い金属抵抗線ＭＲを形成するために、ヘッド基板２９４は、ガラス基板やセラミック基板であることが望ましい。この金属抵抗線ＭＲは、素子形成領域ＡＲeを長手方向ＬＧＤに含み且つ当該素子形成領域ＡＲeよりも長手方向ＬＧＤに広い抵抗配線領域ＡＲrに渡って形成されている。換言すれば、金属抵抗線ＭＲは、長手方向ＬＧＤにおいて素子形成領域ＡＲeの両端からはみ出すようにして形成されている。
【００３６】
より詳しくは、この金属抵抗線ＭＲは、素子形成領域ＡＲeの長手方向ＬＧＤ一方側において、ドライバーＩＣ２９４７から幅方向ＬＴＤに階段状に引き出されている。こうして複数の発光素子Ｅの幅方向ＬＴＤの他方側にまで引き出された金属抵抗線ＭＲは、素子形成領域ＡＲeの長手方向ＬＧＤの他方側から一方側にまで引き出された後に折り返されて、再び素子形成領域ＡＲeの長手方向ＬＧＤの他方側に引き戻される。そして、素子形成領域ＡＲeの長手方向ＬＧＤの他方側に戻った金属抵抗線ＭＲは、素子形成領域ＡＲeの長手方向ＬＧＤ一方側において、ドライバーＩＣ２９４７にまで幅方向ＬＴＤに階段状に引き戻される。こうして、金属抵抗線ＭＲは、長手方向ＬＧＤの一方端で折り返して、素子形成領域ＡＲeよりも広い抵抗配線領域ＡＲrを往復するように形成されている。
【００３７】
ちなみに、この金属抵抗線ＭＲは、アルミあるいはアルミと銅の合金を基材とするものであり、数十kΩの抵抗値を持ち、温度１℃あたり０．１〜１％程度の抵抗上昇を示す。また、この金属抵抗線ＭＲは、薄膜トランジスター２９４１の金属配線層（具体的には、ゲート電極あるいはソース電極の配線層）と同じ層に形成されている。これにより、金属抵抗線ＭＲと薄膜トランジスター２９４１の金属配線を同時に形成することができ、金属抵抗線ＭＲ用に新たにプロセスやフォトマスクを用意する必要がなく、製造工程の簡素化やコストアップの抑制を図ることが可能となる。また、このような金属配線層を多層に設ける場合は、他の層との交差を考慮して、ヘッド基板２９４からフレキシブルプリント基板２９４５への引き出しが容易になる配線層に金属抵抗線ＭＲを設ければ良い。
【００３８】
図９は、金属抵抗線の抵抗値を測定する回路を示す回路図である。図９に示すように、金属抵抗線ＭＲは、値が既知の抵抗Ｒと直列に接続されている。これら直列抵抗Ｒ、ＭＲの両端のうち、抵抗Ｒ側の端が基準電圧Ｖrefに接続され、抵抗ＭＲ側の端がグランド電圧に接続される。こうして、これら抵抗Ｒ、ＭＲで基準電圧Ｖrefを分圧した電圧Ｖsが生成される。図９から理解できるように、この分圧値Ｖsは抵抗ＭＲの大きさに比例した値を有するものであり、すなわち、抵抗ＭＲの抵抗値を示す値として生成されている。そして、この分圧値Ｖsは、Ａ／Ｄコンバーターに受け渡される。このＡ／Ｄコンバーターは、金属抵抗線ＭＲの抵抗値に対応する電圧値をデジタル信号に変換してヘッド制御モジュール４００（図２）に出力する。なお、金属抵抗線ＭＲ以外の図９に示す構成は、ドライバーＩＣ２９４７に内蔵されている。
【００３９】
一方、ヘッド制御モジュール４００は、受け取ったデジタル信号が示す金属抵抗線ＭＲの抵抗値から温度を求める。そして、この求めた温度において、発光素子Ｅを所望の光量で発光させるためのゲート電圧Ｖg（ビデオデータＶＤ）を算出する。そして、これらの機能を実現するために、ヘッド制御モジュール４００は、補正データ演算ユニット４０１、記憶ユニット４０３および温度測定ユニット４０５を備える（図１０）。ここで、図１０は、ヘッド制御モジュールの電気的構成を示すブロック図である。
【００４０】
温度測定ユニット４０５は、デジタル信号が示す金属抵抗線ＭＲの抵抗値から温度を求める機能を司る。具体的には、温度測定ユニット４０５は、基準温度Ｔoにおける金属抵抗線ＭＲの抵抗値、および、温度変化に対する金属抵抗線ＭＲの抵抗値の変化率を予め記憶しており、これらに基づいて、金属抵抗線ＭＲの抵抗値から温度を求める。こうして温度測定ユニット４０５の測定温度は、補正データ演算ユニット４０１に出力される。
【００４１】
補正データ演算ユニット４０１は、測定温度において発光素子Ｅを所望の光量（目標光量Ｐt）で発光させるゲート電圧Ｖgを上記の式３に基づいて求める機能を司り、記憶ユニット４０３は、補正データ演算ユニット４０１がゲート電圧Ｖgを求めるにあたり必要となる各値を記憶する機能を司る。具体的には、記憶ユニット４０３には、基準温度Ｔoにおける係数Ｋ（＝Ｋo）、閾値Ｖth（＝Ｖtho）および次数ｎが発光素子Ｅ毎に記憶される他、係数Ｋの温度変化率Ｋp（＝ｄＫ／ｄＴ）や、閾値Ｖthの温度変化率Ｋv（＝ｄＶth／ｄＴ）が記憶されている。なお、温度変化率Ｋp、Ｋvは発光素子Ｅに依らず略同じであるため（図１１、図１２）、複数の発光素子Ｅで共通のものとして記憶されている。ここで、図１１は、閾値Ｖthの温度変化をグラフとして示す図であり、図１２は、係数Ｋの温度変化をグラフとして示す図である。これらの図では、３つの発光素子Ｅ（素子１、素子２、素子３）の閾値Ｖth・係数Ｋの温度変化が示されている。これらの図から判るように、閾値Ｖth・係数Ｋは、温度に対して略線形に変化し、その変化率Ｋp、Ｋvは発光素子Ｅに依らず略同じである。
【００４２】
補正データ演算ユニット４０１は、上記の式３に基づいてゲート電圧Ｖgを求めるのに先立って、式３に含まれるパラメーターのうち特に温度変化を示す、薄膜トランジスター２９４１の閾値Ｖthおよび係数Ｋを求める。具体的には、測定温度Ｔにおける閾値Ｖth（Ｔ）および係数Ｋ（Ｔ）は、次式
Ｖth（Ｔ）＝Ｖtho＋Ｋv（Ｔ−Ｔo） …式４
Ｋ（Ｔ）＝Ｋo＋Ｋp（Ｔ−Ｔo） …式５
で与えられる。このように、第１実施形態では、予め記憶する値Ｖtho、Ｋv、Ｋo、Ｋpを式４、５に代入するだけで、係数Ｋおよび閾値電圧Ｖthを簡便に求めることが可能となっている。
【００４３】
そして、補正データ演算ユニット４０１は、式３をＶgについて解いて得られる、次式
Ｖg＝（Ｐt／Ｋ（Ｔ））１／ｎ＋Ｖth（Ｔ） …式６
に式４、５で求めた値を代入して、測定温度Ｔにおいて目標光量Ｐtで発光素子Ｅを発光させるゲート電圧Ｖgを算出する。そして、以後の露光動作では、こうして求められたゲート電圧Ｖgが薄膜トランジスター２９４１に印加されて、これに応じた駆動電流Ｉdsの供給を受けて発光素子Ｅが発光する。
【００４４】
以上のように、第１実施形態では、１より大きいｎ次式である数式Ｐ＝Ｋ（Ｖg−Ｖth）ｎに基づいて、ゲート電圧Ｖgを求めている。したがって、所望の光量で発光素子Ｅを発光させるゲート電圧Ｖgを精度良く求めることができ、しかも、こうして求めたゲート電圧Ｖgを薄膜トランジスター２９４１に印加することで、発光素子Ｅの光量を高精度に制御することが可能となる。
【００４５】
また、第１実施形態では、温度変化を示す係数Ｋおよび閾値電圧Ｖthを求めて、これらの値に基づいてゲート電圧Ｖgを算出することで、温度変化に依らず、所望の光量で発光素子Ｅを発光させるゲート電圧Ｖgを精度良く求めることができる。しかも、こうして求めたゲート電圧Ｖgを薄膜トランジスター２９４１に印加することで、発光素子Ｅの光量を高精度に制御することが可能となる。
【００４６】
また、第１実施形態では、発光素子Ｅが配設されたヘッド基板２９４の測定温度に基づいて係数Ｋおよび閾値電圧Ｖthを求め、これらの値に基づいてゲート電圧Ｖgを算出することで、温度変化に依らず、所望の光量で発光素子Ｅを発光させるゲート電圧Ｖgを精度良く求めることができる。しかも、こうして求めたゲート電圧Ｖgを薄膜トランジスター２９４１に印加することで、発光素子Ｅの光量を高精度に制御することが可能となる。
【００４７】
また、第１実施形態では、温度により抵抗が変化する金属抵抗線ＭＲが温度測定に用いらる。しかも、この金属抵抗線ＭＲは、発光素子Ｅが配設された範囲を長手方向ＬＧＤ（発光素子Ｅの配設方向）に含み且つ当該範囲よりも長手方向ＬＧＤに広い領域に渡ってヘッド基板２９４に配設されている。したがって、この金属抵抗線ＭＲの抵抗値から温度を求めることで、長手方向ＬＧＤに配設された各発光素子Ｅの平均的な温度を検出することが可能となっている。そして、この平均的な温度に基づいて求めた係数Ｋおよび閾値電圧Ｖthを用いることで、温度変化に依らず、各発光素子Ｅを所望の光量で発光させるゲート電圧Ｖgを求めることができる。しかも、こうして求めたゲート電圧Ｖgを薄膜トランジスター２９４１に印加することで、発光素子Ｅの光量を適切に制御することが可能となる。
【００４８】
この際、記憶ユニットは、基準温度での閾値電圧Ｖthの値、基準温度での係数Ｋの値、閾値電圧Ｖthの温度変化率dＶth／dＴおよび係数Ｋの温度変化率dＫ／dＴを記憶しており、パラメーター決定ユニットは、記憶部が記憶する基準温度での閾値電圧Ｖthの値、温度変化率dＶth／dＴおよび測定温度Ｔから閾値電圧Ｖthを求めるとともに、記憶部が記憶する基準温度での係数Ｋの値、温度変化率dＫ／dＴと測定温度から係数Ｋを求めるように構成しても良い。これにより、係数Ｋおよび閾値電圧Ｖthを簡便に求めることが可能となる。
【００４９】
第２実施形態
ところで、発光素子Ｅの光は、温度変化以外に経年変化を示す場合がある。第２実施形態では、この経年変化が顕著となった場合に特に好適な実施形態について説明する。なお、以下では、第２実施形態と上記実施形態の違いについて主に説明することとし、共通する構成の説明は適宜省略する。また、共通する構成から上記実施形態と同様の作用効果が奏されることは言うまでも無い。
【００５０】
図１３は、第２実施形態が備える電気的構成を示すブロック図である。第２実施形態では、単数あるいは複数の光量センサーＳＣがヘッド基板２９４の基板面に配置されており、光量センサーＳＣにより発光素子Ｅの光量を検出できるように構成されている。この検出光量は、補正データ演算ユニット４０１に出力される。そして、補正データ演算ユニット４０１は、この検出光量に基づいて、発光素子Ｅを所望の光量（目標光量Ｐt）で発光させるゲート電圧Ｖgを求める（光量補正）。
【００５１】
図１４は、第２実施形態での光量補正動作を示す図である。同図では、横軸をゲート電圧Ｖgとし、縦軸を発光素子Ｅの光量として、発光素子Ｅの光量特性がグラフとして示されている。また、同図において、破線は経年変化前の光量特性を示し、実線は経年変化後の光量特性を示している。経年変化前後の光量特性はいずれも、第１実施形態と同様に式３を充足するものであるが、経年変化によって閾値Ｖthおよび係数Ｋが変化したことで、経年変化後の光量特性は経年変化前の光量特性と比べてレベルが低下している。
【００５２】
そこで、光量補正では、経年変化後の閾値Ｖthおよび係数Ｋを求め、これらから目標光量Ｐtで発光素子Ｅを発光させる目標ゲート電圧Ｖtを求める。具体的には、経年変化前に目標光量Ｐtを発光素子Ｅに与えていた第１ゲート電圧Ｖ1と、これより大きい第２ゲート電圧Ｖ1が薄膜トランジスター２９４１のゲートに印加され、それぞれでの光量Ｐ1、Ｐ2が検出される。このとき、印加電圧Ｖ1、Ｖ2と検出光量Ｐ1、Ｐ2は、次式
Ｐ1＝Ｋ（Ｖ1−Ｖth）ｎ …式７
Ｐ2＝Ｋ（Ｖ2−Ｖth）ｎ …式８
を満たし、これらを閾値Ｖthおよび係数Ｋについて解くことで、次式
Ｋ＝｛（Ｐ1１／ｎ−Ｐ2１／ｎ）／（Ｖ1−Ｖ2）｝ｎ…式９
Ｖth＝（Ｖ2・Ｐ1１／ｎ−Ｖ1・Ｐ2１／ｎ）／（Ｐ1１／ｎ−Ｐ2１／ｎ）…式９
が求まる。そして、求めた閾値Ｖthおよび係数Ｋを、次式
Ｖt＝（Ｐt／Ｋ）１／ｎ＋Ｖth …式１０
に代入することで、目標ゲート電圧Ｖtを求めることができる。そして、以後の露光動作では、こうして求められたゲート電圧Ｖtが薄膜トランジスター２９４１に印加されて、これに応じた駆動電流Ｉdsの供給を受けて発光素子Ｅが発光する。
【００５３】
以上のように、第２実施形態では、１より大きいｎ次式である数式Ｐ＝Ｋ（Ｖg−Ｖth）ｎに基づいて、ゲート電圧Ｖg（目標ゲート電圧Ｖt）を求めている。したがって、所望の光量Ｐtで発光素子Ｅを発光させるゲート電圧Ｖgを精度良く求めることができ、しかも、こうして求めたゲート電圧Ｖgを薄膜トランジスター２９４１に印加することで、発光素子Ｅの光量を高精度に制御することが可能となっている。
【００５４】
また、第２実施形態では、発光素子Ｅからの光を検出した結果に基づいて係数Ｋおよび閾値電圧Ｖthを求め、これらの値に基づいてゲート電圧Ｖgを算出することで、温度・経年変化に依らず、所望の光量Ｐtで発光素子Ｅを発光させるゲート電圧Ｖgを精度良く求めることができる。しかも、こうして求めたゲート電圧Ｖgを薄膜トランジスター２９４１に印加することで、発光素子Ｅの光量を高精度に制御することが可能となる。
【００５５】
第３実施形態
ところで、薄膜トランジスター２９４１を製造するプロセスの改善や、閾値電圧Ｖthの変化を補償する各種技術により、閾値電圧Ｖthの変化を殆んど無視できるまで抑制できる場合もある。第２実施形態では、このような場合に特に好適な実施形態について説明する。なお、以下では、第３実施形態と上記実施形態の違いについて主に説明することとし、共通する構成の説明は適宜省略する。また、共通する構成から上記実施形態と同様の作用効果が奏されることは言うまでも無い。
【００５６】
第３実施形態では、閾値電圧Ｖthは変化しない値であるので、記憶ユニット４０３に発光素子Ｅ毎に予め記憶されており、係数Ｋの値のみが求められる。具体的には、経年変化前に目標光量Ｐtを発光素子Ｅに与えていた第１ゲート電圧Ｖ1が薄膜トランジスター２９４１のゲートに印加され、その際の光量Ｐ1が検出される。このとき、印加電圧Ｖ1と検出光量Ｐ1は式７を満たすため、同式を係数Ｋについて解くことで、次式
Ｋ＝Ｐ1／（Ｖ1−Ｖth）ｎ …式１１
が求まる。そして、求めた係数Ｋを、次式
Ｖt＝（Ｐt／Ｋ）１／ｎ＋Ｖth …式１２
に代入することで、目標ゲート電圧Ｖtを求めることができる。そして、以後の露光動作では、こうして求められたゲート電圧Ｖtが薄膜トランジスター２９４１に印加されて、これに応じた駆動電流Ｉdsの供給を受けて発光素子Ｅが発光する。
【００５７】
以上のように、第３実施形態では、１より大きいｎ次式である数式Ｐ＝Ｋ（Ｖg−Ｖth）ｎに基づいて、ゲート電圧Ｖg（目標ゲート電圧Ｖt）を求めている。したがって、所望の光量Ｐtで発光素子Ｅを発光させるゲート電圧Ｖgを精度良く求めることができ、しかも、こうして求めたゲート電圧Ｖgを薄膜トランジスター２９４１に印加することで、発光素子Ｅの光量を高精度に制御することが可能となっている。
【００５８】
また、第３実施形態では、発光素子Ｅからの光を検出した結果に基づいて係数Ｋを求め、この値に基づいてゲート電圧Ｖgを算出することで、温度・経年変化に依らず、所望の光量Ｐtで発光素子Ｅを発光させるゲート電圧Ｖg（目標ゲート電圧Ｖt）を精度良く求めることができる。しかも、こうして求めたゲート電圧Ｖtを薄膜トランジスター２９４１に印加することで、発光素子Ｅの光量を高精度に制御することが可能となる。
【００５９】
その他
以上のように、上記実施形態では、薄膜トランジスター２９４１が本発明の「トランジスター」に相当している。また、ラインヘッド２９が本発明の「露光ヘッド」に相当し、感光体ドラム２１が本発明の「潜像担持体」に相当し、ヘッド制御モジュール４００が本発明の「制御部」に相当している。また、補正データ演算ユニット４０１が本発明の「パラメーター決定ユニット」に相当し、記憶ユニット４０３が本発明の「記憶ユニット」に相当し、ヘッド基板２０４が本発明の「基板」に相当し、金属抵抗線ＭＲおよび温度測定ユニット４０５が協働して本発明の「温度測定部」として機能し、金属抵抗線ＭＲが本発明の「抵抗部材」に相当している。主走査方向ＭＤあるいは長手方向ＬＧＤが本発明の「第１の方向」に相当し、レンズアレイ２９７が本発明の「結像光学系」として機能している。また、光量センサーＳＣが本発明の「光検出部」に相当している。
【００６０】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したものに対して種々の変更を加えることが可能である。例えば、上記実施形態では、トランジスターとして薄膜トランジスター２９４１を用いた場合について説明したが、トランジスターの種類はこれに限られず、上記式１の特性を満たすＭＯＳトランジスター等を用いることもできる。
【００６１】
また、上記実施形態では、複数の発光素子Ｅは２行千鳥で配置されていたが、発光素子Ｅの配置態様はこれに限られず、種々の変更が可能である。したがって、例えば、特開２００９−１１３２０４号公報に記載のように、複数の発光素子Ｅをグループ化して１つの発光素子グループを構成し、さらに複数の発光素子グループを長手方向ＬＧＤに千鳥配列することもできる。
【００６２】
また、上記第１実施形態では、ヘッド基板２９４上の全ての発光素子Ｅが、結像光学系に結像されて露光（潜像形成）に供する光を射出するとして説明した。しかしながら、露光に供する光を射出することのないダミー発光素子Ｅをヘッド基板２９４に設けておくこともできる。ただし、このような場合は、金属抵抗線ＭＲで測定する温度にダミー発光素子Ｅ近傍の温度を反映させなくても良い。したがって、結像光学系に結像されて露光に供する光を射出する発光素子Ｅが形成された領域を素子形成領域ＡＲeと定めて、金属抵抗線ＭＲの形成位置を決めれば良く、ダミー発光素子Ｅの位置にまで素子形成領域ＡＲeを拡張しなくても良い。
【００６３】
また、上記第１実施形態では、１つの金属抵抗線ＭＲでヘッド基板２９４の温度を測定していた。しかし、複数の金属抵抗線ＭＲをヘッド基板２９４に配置して、これら金属抵抗線ＭＲの個々の抵抗値の平均値等からヘッド基板２９４の温度を測定するように構成しても良い。
【００６４】
また、上記第１実施形態では、金属抵抗線ＭＲによって温度検出していたが、サーミスターや各種の温度センサー等その他の構成によって温度検出を行うように構成しても良い。
【００６５】
また、上記実施形態では、発光素子Ｅ毎に次数ｎを記憶するように構成していた。しかしながら、この次数ｎは原理的には「２」であるので、各発光素子Ｅに対して共通の次数「ｎ」を用いてゲート電圧Ｖgを求めるように構成しても良い。
【００６６】
また、上記実施形態では、式９等で行なう１／ｎ乗の計算の具体的方法については述べなかったが、これについても種々の方法が採用可能である。したがって、例えば、二次曲線との誤差が０．５％以下となるように領域毎に直線近似して、それぞれのエリアで係数乗算を行なうことで、１／ｎ乗の計算を行なうことができ、簡単なロジック回路で計算回路を実現できる。
【００６７】
また、上記実施形態では、工場出荷後の実使用中におけるゲート電圧Ｖgの算出方法について説明し、工場出荷前におけるゲート電圧Ｖgの設定方法については特に述べなかったが、これについても種々の方法が採用可能である。そこで、例えば、ゲート電圧Ｖgを３ポイント以上変えながら発光素子Ｅの光量Ｐを測定した結果から、ゲート電圧Ｖgを求めることもできる。つまり、これら光量測定値からテイラー微分法等を用いてパラメーターＫ、Ｖth、ｎを推定することができ、この推定値からゲート電圧Ｖgを求めれば良い。
【００６８】
また、上述の有機ＥＬ素子以外に、ＬＥＤ（Light Emitting Diode)等の光源を、発光素子Ｅとして用いることもできる。
【符号の説明】
【００６９】
２１…感光体ドラム、 ２９…ラインヘッド、 ２９４…基板、 ２９４１…薄膜トランジスター、 Ｖg…ゲート電圧、 ２９７…レンズアレイ、 Ｅ…発光素子、 ４００…ヘッド制御モジュール、 ４０１…補正データ演算ユニット、 ４０３…記憶ユニット、 ４０５…温度測定ユニット、 ＭＲ…金属抵抗線、 ＳＣ…光量センサー
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光素子と、
印加されたゲート電圧Ｖgおよび閾値電圧Ｖthに応じた電流を前記発光素子に供給するトランジスターと、
数式
Ｐ＝Ｋ（Ｖg−Ｖth）ｎ
Ｐ：前記発光素子の光量
Ｋ：係数
ｎ：１より大きい次数
に基づいて求めた前記ゲート電圧Ｖgを前記トランジスターに印加して、前記発光素子の光量を制御する制御部と、
を備えることを特徴とする露光ヘッド。
【請求項２】
前記制御部は、前記係数Ｋおよび前記閾値電圧Ｖthを求めるパラメーター決定ユニットと、前記次数ｎを記憶する記憶ユニットと、を有し、前記パラメーター決定ユニットが求めた前記係数Ｋ、前記閾値電圧Ｖth、および前記記憶ユニットが記憶する前記次数ｎを用いて前記数式から前記ゲート電圧を算出する請求項１に記載の露光ヘッド。
【請求項３】
前記発光素子が配設された基板と、
前記基板の温度Ｔを測定する温度測定部と、
を備え、
前記パラメーター決定ユニットは、前記温度測定部の測定温度Ｔに基づいて前記係数Ｋおよび前記閾値電圧Ｖthを求める請求項２に記載の露光ヘッド。
【請求項４】
光を結像して被露光面に照射する結像光学系を備え、
前記発光素子は第１の方向に配設されて、前記結像光学系により結像される光を発光し、
前記温度測定部は、前記発光素子が配設された範囲を前記第１の方向に含み且つ当該範囲よりも前記第１の方向に広い領域に渡って前記基板に配設され、温度により抵抗が変化する抵抗部材の抵抗値から温度を求める請求項３に記載の露光ヘッド。
【請求項５】
前記記憶ユニットは、基準温度での前記閾値電圧Ｖthの値、前記基準温度での前記係数Ｋの値、前記閾値電圧Ｖthの温度変化率dＶth／dＴおよび前記係数Ｋの温度変化率dＫ／dＴを記憶しており、
前記パラメーター決定ユニットは、前記記憶部が記憶する前記基準温度での前記閾値電圧Ｖthの値、前記温度変化率dＶth／dＴおよび前記測定温度Ｔから前記閾値電圧Ｖthを求めるとともに、前記記憶部が記憶する前記基準温度での前記係数Ｋの値、前記温度変化率dＫ／dＴと前記測定温度から前記係数Ｋを求める請求項３または４に記載の露光ヘッド。
【請求項６】
前記発光素子の光を検出する光検出部を備え、
前記パラメーター決定ユニットは、前記光検出部の検出光量に基づいて前記係数Ｋおよび前記閾値電圧Ｖthを求める請求項２に記載の露光ヘッド。
【請求項７】
前記発光素子の光を検出する光検出部を備え、
前記制御部は、前記係数Ｋ、前記閾値電圧Ｖthおよび前記次数ｎを記憶する記憶ユニットを有し、前記記憶ユニットが記憶する前記係数Ｋ、前記閾値電圧Ｖth、前記次数ｎおよび前記光検出部の検出結果を用いて前記数式から前記ゲート電圧を算出する請求項１に記載の露光ヘッド。
【請求項８】
前記トランジスターは薄膜トランジスターである請求項１ないし７のいずれか一項に記載の露光ヘッド。
【請求項９】
印加されたゲート電圧Ｖgおよび閾値電圧Ｖthに応じた電流を発生するトランジスターおよび前記トランジスターから前記電流の供給を受けて発光する発光素子を有する露光ヘッドと、
数式
Ｐ＝Ｋ（Ｖg−Ｖth）ｎ
Ｐ：前記発光素子の光量
Ｋ：係数
ｎ：１より大きい次数
に基づいて求めた前記ゲート電圧Ｖgを前記トランジスターに印加して、前記発光素子の光量を制御する制御部と、
前記発光素子が発光する光により潜像が形成される潜像担持体と、
前記潜像を現像する現像部と、
を備えることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１】
発光素子と、
印加されたゲート電圧Ｖgおよび閾値電圧Ｖthに応じた電流を前記発光素子に供給するトランジスターと、
数式
Ｐ＝Ｋ（Ｖg−Ｖth）ｎ
Ｐ：前記発光素子の光量
Ｋ：係数
ｎ：１より大きい次数
に基づいて求めた前記ゲート電圧Ｖgを前記トランジスターに印加して、前記発光素子の光量を制御する制御部と、
を備えることを特徴とする露光ヘッド。
【請求項２】
前記制御部は、前記係数Ｋおよび前記閾値電圧Ｖthを求めるパラメーター決定ユニットと、前記次数ｎを記憶する記憶ユニットと、を有し、前記パラメーター決定ユニットが求めた前記係数Ｋ、前記閾値電圧Ｖth、および前記記憶ユニットが記憶する前記次数ｎを用いて前記数式から前記ゲート電圧を算出する請求項１に記載の露光ヘッド。
【請求項３】
前記発光素子が配設された基板と、
前記基板の温度Ｔを測定する温度測定部と、
を備え、
前記パラメーター決定ユニットは、前記温度測定部の測定温度Ｔに基づいて前記係数Ｋおよび前記閾値電圧Ｖthを求める請求項２に記載の露光ヘッド。
【請求項４】
光を結像して被露光面に照射する結像光学系を備え、
前記発光素子は第１の方向に配設されて、前記結像光学系により結像される光を発光し、
前記温度測定部は、前記発光素子が配設された範囲を前記第１の方向に含み且つ当該範囲よりも前記第１の方向に広い領域に渡って前記基板に配設され、温度により抵抗が変化する抵抗部材の抵抗値から温度を求める請求項３に記載の露光ヘッド。
【請求項５】
前記記憶ユニットは、基準温度での前記閾値電圧Ｖthの値、前記基準温度での前記係数Ｋの値、前記閾値電圧Ｖthの温度変化率dＶth／dＴおよび前記係数Ｋの温度変化率dＫ／dＴを記憶しており、
前記パラメーター決定ユニットは、前記記憶部が記憶する前記基準温度での前記閾値電圧Ｖthの値、前記温度変化率dＶth／dＴおよび前記測定温度Ｔから前記閾値電圧Ｖthを求めるとともに、前記記憶部が記憶する前記基準温度での前記係数Ｋの値、前記温度変化率dＫ／dＴと前記測定温度から前記係数Ｋを求める請求項３または４に記載の露光ヘッド。
【請求項６】
前記発光素子の光を検出する光検出部を備え、
前記パラメーター決定ユニットは、前記光検出部の検出光量に基づいて前記係数Ｋおよび前記閾値電圧Ｖthを求める請求項２に記載の露光ヘッド。
【請求項７】
前記発光素子の光を検出する光検出部を備え、
前記制御部は、前記係数Ｋ、前記閾値電圧Ｖthおよび前記次数ｎを記憶する記憶ユニットを有し、前記記憶ユニットが記憶する前記係数Ｋ、前記閾値電圧Ｖth、前記次数ｎおよび前記光検出部の検出結果を用いて前記数式から前記ゲート電圧を算出する請求項１に記載の露光ヘッド。
【請求項８】
前記トランジスターは薄膜トランジスターである請求項１ないし７のいずれか一項に記載の露光ヘッド。
【請求項９】
印加されたゲート電圧Ｖgおよび閾値電圧Ｖthに応じた電流を発生するトランジスターおよび前記トランジスターから前記電流の供給を受けて発光する発光素子を有する露光ヘッドと、
数式
Ｐ＝Ｋ（Ｖg−Ｖth）ｎ
Ｐ：前記発光素子の光量
Ｋ：係数
ｎ：１より大きい次数
に基づいて求めた前記ゲート電圧Ｖgを前記トランジスターに印加して、前記発光素子の光量を制御する制御部と、
前記発光素子が発光する光により潜像が形成される潜像担持体と、
前記潜像を現像する現像部と、
を備えることを特徴とする画像形成装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２０１２−１１６１２（Ｐ２０１２−１１６１２Ａ）
【公開日】平成２４年１月１９日（２０１２．１．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１４８６１７（Ｐ２０１０−１４８６１７）
【出願日】平成２２年６月３０日（２０１０．６．３０）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１月１９日（２０１２．１．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年６月３０日（２０１０．６．３０）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
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