(57)【要約】【課題】固体走査光学系におけるプリントヘッドなどに使用される露光装置の製造コストを安価にしつつ、光量制御の精度も十分に確保する。【解決手段】光量調整用の発光素子ＬＥＤ Ｍにのみ光量調整用の受光素子ＰＤを配置する。そして、受光素子ＰＤにより検出された光量にしたがって、複数の発光素子ＬＥＤ ０〜ＬＥＤ Ｎを発光させる。【選択図】図１
2011212976.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の発光素子から構成される発光素子アレイを含む光源ブロックと、
光量調整用発光素子及び光量調整用受光素子を含む光量検出部と、
前記光源ブロックにおける目標光量を設定する設定部と、
前記光量調整用発光素子から発光された光を対応する光量調整用受光素子によって検出することで得られた検出光量と、前記設定部により設定された目標光量とを比較する比較器と、
前記検出光量が前記目標光量を下回っていれば前記光量調整用発光素子を駆動するための駆動電流の値を上昇させ、前記検出光量が前記目標光量を下回っていなければ前記光量調整用発光素子を駆動するための駆動電流の値を減少させるよう電流制御を行う制御部とを備え、
前記制御部は、前記電流制御に基づき、前記光源ブロックにおける前記複数の発光素子を駆動することを特徴とする露光装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記複数の発光素子の少なくとも１つが点灯するときは前記光量調整用発光素子も点灯させることで、前記駆動電流の値を更新することを特徴とする請求項１記載の露光装置。
【請求項３】
前記光量調整用発光素子のそれぞれは前記光量調整用受光素子に対向するように配置されていることを特徴とする請求項１または２に記載の露光装置。
【請求項４】
前記光量調整用発光素子と前記光量調整用受光素子とによるペアに被せることで迷光を低減するカバーをさらに備えることを特徴とする請求項３に記載の露光装置。
【請求項５】
前記光量調整用発光素子と前記光量調整用受光素子とによるペアを、遮光性を有した接着剤で包含したことを特徴とする請求項３に記載の露光装置。
【請求項６】
前記複数の発光素子は同一のウエハから取り出されて製造された発光素子であることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の露光装置。
【請求項７】
前記光源ブロックは、前記複数の発光素子の各々に対向して設けられた集光レンズを有した光学レンズアレイとともにＩＣチップを構成しており、
複数の前記ＩＣチップをその長さ方向に複数配列することで画像形成装置用のプリントヘッドを構成したことを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載の露光装置。
【請求項８】
前記駆動電流の値の変動量が予め定めた範囲を逸脱すると、前記光源ブロックの寿命が尽きたと判定する寿命判定部をさらに備えたことを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１項に記載の露光装置。
【請求項９】
前記光源ブロックは、複数の光源ブロックからなり、前記設定部は、前記複数の光源ブロックに対して共通に設けられており、前記複数の光源ブロックのそれぞれは、前記比較器及び前記制御部を備えることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１項に記載の露光装置。
【請求項１０】
画像形成装置であって、
請求項１ないし９のいずれか１項に記載された露光装置と、
回転する感光体であって、前記露光装置に対向し、かつ、前記光源ブロックの長手方向に対して回転軸が平行に配置された前記感光体と
を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項１１】
前記感光体の表面のうち前記感光体の長手方向の端部表面に配置された位置検出用の溝に対して光を照射する発光素子と該溝からの反射光を受光する受光素子とを備えた位置検出用光源ブロックをさらに備えたことを特徴とする請求項１０に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、露光装置に関し、とりわけ画像形成装置に用いられる露光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子写真方式を採用した複写機やプリンタ等（以降、電子写真装置）において発光素子アレイを備えたプリントヘッドが注目されている（特許文献１、２）。プリントヘッドは、固体走査光学系の露光装置とも呼ばれることがあり、共振ミラーや回転多面鏡のような回転走査光学系を用いずに、直接、光を感光体に照射する点に特徴がある。高解像度（例：２４００ｄｐｉ以上）と高速印刷性（例：１００ｐｐｍ以上）が重視されるようになると、回転走査光学系では限界に近く、固体走査光学系が有利となる。
【０００３】
ところで、発光素子アレイを構成する複数の発光素子の光量変動を抑制するためには、フィードバック制御やフィードフォワード制御が必要となる。その解決策として、例えば、複数のレーザー素子に対して１対１で対応する複数の受光素子を配置し、個々のレーザー素子についての光量をそれぞれ個別にＡＰＣ（自動光量制御）することが考えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−１１８４９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、固体走査光学系において２４００ｄｐｉを実現するには、プリントヘッドが例えば２万個の発光素子を備える必要がある。つまり、高精度な光量制御を膨大な数の発光素子全てに実行しなければならず、高価な制御系が必要となってしまう。例えば、１つの発光素子に対して１つの受光素子と制御回路とを設ければ、製造コストは高いものとなる。
【０００６】
そこで、本発明は、このような課題および他の課題のうち、少なくとも１つを解決することを目的とする。例えば、本発明は、露光装置の光量制御に係るコストを安価にすることを目的とする。なお、他の課題については明細書の全体を通して理解できよう。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の露光装置は、例えば、複数の発光素子から構成される発光素子アレイを含む光源ブロックと、光量調整用発光素子及び光量調整用受光素子を含む光量検出部と、光源ブロックにおける目標光量を設定する設定部と、光量調整用発光素子から発光された光を対応する光量調整用受光素子によって検出することで得られた検出光量と、設定部により設定された目標光量とを比較する比較器と、検出光量が目標光量を下回っていれば光量調整用発光素子を駆動するための駆動電流の値を上昇させ、検出光量が目標光量を下回っていなければ光量調整用発光素子を駆動するための駆動電流の値を減少させるよう電流制御を行う制御部とを備え、制御部は、電流制御に基づき、光源ブロックにおける複数の発光素子を駆動することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、固体走査光学系におけるプリントヘッドなどに使用される露光装置の光量制御に係るコストを安価にすることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】光量制御手段を説明する回路図である。
【図２】図２（ａ）は受光光量に対する光電変換特性図である。図２（ｂ）は係るＤ／Ａコンバータに対するＤ／Ａ変換特性図である。
【図３】露光装置と電子写真装置の露光部に対する応用例を示す図である。
【図４】全体制御を説明するタイミングチャートである。
【図５】リアルタイムＡＰＣを実行するタイミングチャートである。
【図６】遮光構造を説明する露光装置における構成を示した図である。
【図７】露光装置のリサイクル性を可能にするための構成を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下で、露光装置に使用可能な光源ブロックを、ｎ個の発光素子から構成される発光素子アレイと、ｎ個の発光素子のうちｎよりも十分小さな値であるｍ個の発光素子（ｎ＞ｍ）に対応して設けられたｍ個の受光素子とにより構成する例について説明する。ここでは、説明を簡潔化するために最も簡単な事例として、ｍ＝１と仮定して説明する。もちろん、ｍが２以上でも良いことはいうまでもない。
【００１１】
図１において、光量検出回路１１は、発光素子ＬＥＤ Ｍ、受光素子ＰＤ、トランジスタＴｒ Ｍ、抵抗ＲＭ、ディテクタ抵抗ＤＲ、スイッチング用トランジスタＳｗ Ｍを備えている。つまり、光量検出回路１１は、ＡＰＣのためのフィードバック光量検出部として位置付けられる。発光素子ＬＥＤ Ｍは、画像形成に使用されない光量調整用発光素子である。受光素子ＰＤは、発光素子ＬＥＤ Ｍから放射された光を受光する光量調整用受光素子である。つまり、発光素子ＬＥＤ Ｍと受光素子ＰＤとが一対一で設けられている。発光素子ＬＥＤ Ｍは、ｎ個の発光素子のうちｍ個の発光素子（ｎ＞ｍ）の一例である。トランジスタＴｒ Ｍは、ディジタルＡ／Ｄコンバータ２１から出力される定電圧値ＶＬＥＤに応じて動作する。抵抗ＲＭは、定電圧値ＶＬＥＤに応じて発光素子ＬＥＤ Ｍを駆動するための電流値を決定する。受光素子ＰＤは、ｎ個の発光素子のうちｍ個の発光素子（ｍはｎに対して十分小さな値）に対応して設けられたｍ個の受光素子の一例である。ディテクタ抵抗ＤＲは、受光素子ＰＤが受光して光電変換した電流の電流値を電圧値に変換するための抵抗器である。スイッチング用トランジスタＳｗ Ｍは、発光素子ＬＥＤ Ｍの点滅（駆動電流を発光素子ＬＥＤ Ｍに流すか否か）を切り替えるためのスイッチとして機能する。なお、スイッチング用トランジスタＳｗ Ｍは、ＣＰＵなどの制御部４０から出力される光量制御実行信号ｅｘｅに基づきオン／オフを制御される。
【００１２】
画像形成用の発光素子アレイ１２は、発光素子ＬＥＤ ０〜ＬＥＤ Ｎ（Ｎは自然数）、トランジスタＴｒ ０〜Ｔｒ Ｎ、抵抗Ｒ０〜ＲＮ、スイッチング用トランジスタＳｗ ０〜Ｓｗ Ｎを備えている。発光素子ＬＥＤ ０〜ＬＥＤ Ｎは、ｎ個の発光素子のうちの（ｎ−ｍ）個の発光素子である。トランジスタＴｒ ０〜Ｔｒ Ｎ、抵抗Ｒ０〜ＲＮおよびスイッチング用トランジスタＳｗ ０〜Ｓｗ Ｎは、それぞれ対応する発光素子ＬＥＤ ０〜ＬＥＤ Ｎの駆動回路を形成している。すなわち、駆動回路は、発光素子ごとに設けられている。スイッチング用トランジスタＳｗ ０〜Ｓｗ Ｎには、対応するＰＷＭ変調器ＰＷＭ ０〜ＰＷＭ Ｎからの変調信号にしたがってスイッチング動作を実行する。
【００１３】
電圧比較器１３は、ｍ個の発光素子から発光された光を対応するｍ個の受光素子によって検出することで得られた検出光量（電圧値）と、設定部により設定された目標光量（電圧値）とを比較する比較器の一例である。電圧比較器１３は、光量検出回路１１から出力される測定電圧値ＶＬＰＤと制御部４０から出力される基準電圧値Ｖｒｅｆとを比較する。制御部４０は、複数の光源ブロックに対して共通に設けられ、各光源ブロックにおける目標光量を設定する設定部として機能している。また電圧比較器１３は、測定した光量に対応した測定電圧値ＶＬＰＤと、設定光量値に対応した基準電圧値Ｖｒｅｆとを比較し、発光素子ＬＥＤ Ｍの光量が目標値（設定光量値）に達したか否かを判定する。電圧比較器１３は、光量が目標値に達していなければＵｐ（光量の増加）を指示し、光量が目標値を超えていればＤｏｗｎ（光量の削減）をアップ／ダウン多ビットカウンタ（多段カウンタ２２）に指示する。つまり、測定光量の発光光量（駆動電流）へのフィードバックが実施される。
【００１４】
ディジタルＡ／Ｄコンバータ２１は、制御部４０や電圧比較器１３とともに、光量制御部として機能する。光量制御部は、検出光量が目標光量を下回っていればｍ個の発光素子を駆動するための駆動電流の値を上昇させ、検出光量が目標光量を下回っていなければｍ個の発光素子を駆動するための駆動電流の値を減少させるよう制御する制御部である。ディジタルＡ／Ｄコンバータ２１は、多段カウンタ２２と、多段カウンタ２２の出力値をアナログ電圧値に変換するＲ−２Ｒラダー抵抗２３と、ボルテイジフォロア構成するバッファ段のオペアンプ２４とを備えている。制御部４０は、ＡＰＣを実行するために、計数クロックＣｌｋ、多段カウンタ２２の出力値のクリアを指示する指示信号ＣＬＲを多段カウンタ２２に出力する。多段カウンタ２２は、計数クロックＣｌｋ、指示信号ＣＬＲおよび電圧比較器１３の比較結果にしたがってアップカウント／ダウンカウントを実行する。多段カウンタ２２は、ＣＬＲ信号が入力されると出力値を０へと初期化する。図２（ａ）に示した光電変換特性２０１にしたがって受光光量は測定電圧値ＶＬＰＤに変換される。そして、測定電圧値ＶＬＰＤが基準電圧Ｖｒｅｆ未満であれば、電圧比較器１３は、Ｌｏｗを出力する。測定電圧値ＶＬＰＤが基準電圧Ｖｒｅｆ以上であれば、電圧比較器１３は、Ｈｉを出力する。多段カウンタ２２は、Ｌｏｗを入力されると、アップカウントを実行する。多段カウンタ２２は、Ｈｉを入力されると、ダウンカウントを実行する。
【００１５】
多段カウンタ２２の出力値（現在のカウント値）は、Ｒ−２Ｒラダー抵抗２３により、出力値に比例した電圧値ＶＬＥＤに変換される。つまり、多段カウンタ２２の出力値は、図２（ｂ）に示すような比例関係にしたがって、アナログの電圧値ＶＬＥＤへ変換される。この電圧値ＶＬＥＤは、ボルテイジフォロア用のオペアンプ２４によって、定電圧値（ＶＬＥＤ）に維持され、複数のトランジスタＴｒ ０からＴｒ Ｎ、Ｔｒ Ｍまでのそれぞれに印加される。この電圧値ＶＬＥＤが光量調整用の発光素子ＬＥＤ Ｍ及び受光素子ＰＤによる電流制御の結果であり、この制御結果を、複数の発光素子ＬＥＤ ０〜ＬＥＤ Ｎ（Ｎは自然数）に反映させることで、露光装置の光量制御に係るコストを安価にすることができる。
【００１６】
電圧値ＶＬＥＤは、各トランジスタのベースーエミッタ間の電圧降下Ｖｄを差し引かれ、残りの電圧が抵抗Ｒ０からＲＮ、ＲＭへ並列に印加される。さらに、それぞれ並列に接続された発光素子ＬＥＤ ０からＬＥＤ Ｎ、ＬＥＤ Ｍに一定の駆動電流を流すことが可能となる。なお、ＡＰＣの実行時には発光素子ＬＥＤ ０からＬＥＤ Ｎ、ＬＥＤ Ｍが強制的に点灯するよう、スイッチング用トランジスタＳｗ ０からＳｗ Ｎ、Ｓｗ Ｍはこれらを制御する。このように、オペアンプ２４の電圧値ＶＬＥＤが上昇すれば、各発光素子の光量を増加させることができる。
【００１７】
光量検出回路１１においても、複数の発光素子ＬＥＤ ０からＬＥＤ Ｎと同様に電圧値ＶＬＥＤの上昇とともに発光素子ＬＥＤ Ｍの光量が増加される。発光素子ＬＥＤ Ｍからの光を受光することで受光素子ＰＤが発生する起電流により、ディテクタ抵抗ＤＲの端子間電圧の電圧値ＶＬＰＤが上昇する。最終的に、図２（ａ）に示す如く、電圧値ＶＬＰＤは、基準電圧Ｖｒｅｆを上回ると、電圧比較器１３は、出力レベルをＬｏからＨｉへ反転する。よって、電圧値ＶＬＰＤは、基準電圧値Ｖｒｅｆに収束し、各発光素子の発光光量も目標光量に収束する。
【００１８】
電子写真装置の制御を司る制御部４０は、電圧比較器１３の出力レベルをモニタし、多段カウンタ２２の計数クロックＣｌｋを制御する。ＡＰＣが終了した後は、リアルタイムＡＰＣに移行する。つまり、発光素子の温度上昇などに依存して発光光量が低下するため、リアルタイムＡＰＣによって、目標光量が維持される。リアルタイムＡＰＣでは、複数の発光素子ＬＥＤ ０からＬＥＤ Ｎ、ＬＥＤ Ｍが点灯中であれば、基本的に常時（リアルタイム）、発光光量は目標光量へ収束するよう電圧値ＶＬＥＤ（つまり駆動電流）が継続的に補正される。
【００１９】
画像信号伝達回路３１は、画像形成に使用される複数の発光素子ＬＥＤ ０からＬＥＤ Ｎの点滅時間を制御するための回路である。点滅時間は、画像の濃度に対応している。画像情報分配部３２は、入力された画像信号（Ｖｉｄｅｏ Ｄａｔａ）を同期用クロックＳｈｉｆｔ ＣｌｋにしたがってシフトしてＰＷＭ変調信号として出力する。各ＰＷＭ変調信号は、発光素子ＬＥＤ ０からＬＥＤ Ｎに対応したＰＷＭ変調器ＰＷＭ ０〜ＰＷＭ Ｎへ出力される。ＰＷＭ変調器ＰＷＭ ０〜ＰＷＭ Ｎからの信号は、スイッチング用トランジスタＳｗ ０からＳｗ Ｎへ出力される。
【００２０】
スイッチング用トランジスタＳｗ Ｍに制御部４０から入力される光量制御実行信号ｅｘｅは、画像形成用のいずれかの発光素子ＬＥＤ ０からＬＥＤ Ｎが点灯する際にオンとなる信号である。画像形成用のいずれかの発光素子ＬＥＤ ０からＬＥＤ Ｎのすべてが消灯すると、光量制御実行信号ｅｘｅはオフとなる。このように、画像形成用のいずれかの発光素子ＬＥＤ ０からＬＥＤ Ｎが１つでも点灯すれば、ＡＰＣ用の発光素子ＬＥＤ Ｍも点灯する。これにより、ＡＰＣのためのフィードバック情報がリアルタイムで更新され続ける。このように、制御部４０は、ｎ個の発光素子のうち（ｎ−ｍ）個の発光素子の少なくとも１つが点灯するときはｍ個の発光素子も点灯させることで、駆動電流の値を更新し続ける。
【００２１】
このように、実施例によれば、複数の発光素子のうち一部の発光素子にのみ対応して受光素子を設け、この受光素子により受光した光の光量にしたがって複数の発光素子の光量制御を実行する。上記の例では、発光素子ＬＥＤ ０からＬＥＤ Ｎの駆動電流の値が発光素子ＬＥＤ Ｍの駆動電流の値と同じように制御される。よって、受光素子の数やすべての発光素子の数に対するＡＰＣの延べ実行回数を削減できる。また、画像形成の際に発光光量に微少変動が発生しても、リアルタイムＡＰＣによって微小変動を打ち消すように光量を制御できる。
【００２２】
なお、電子写真装置の所定の条件（例：プリントスピード）に応じて、制御部４０が、電圧比較器１３に入力される基準電圧Ｖｒｅｆを変更してもよい。
【００２３】
次に電子写真装置における露光装置への適用について説明する。なお、発光素子アレイが備える発光素子の数は、予め定める任意の数であると述べたように、限定された発光素子数ではない。露光装置に発光素子アレイを適用するためには、半導体ウエハから発光素子を取り出して、発光素子アレイとして組み立てて調整する。よって、発光素子アレイが備える発光素子の数は、製造歩留まり具合によって決定されるべき事項である。もちろん、安価な露光用のプリントヘッドにしなくては採算が取れない。例えば、解像度が６００ｄｐｉでは５０００ビット程度の発光素子アレイが必要となるが、解像度が２４００ｄｐｉでは実に２万ビットの発光素子アレイが必要となる。よって、解像度に依存して、半導体ウエハ上での歩留まり率の影響が大幅に異なるのである。もし調整工程において不良ビットが１ビットで発見されれば、残りの１９９９９ビットが正常でもそのプリントヘッドは廃棄される。すなわち、発光素子アレイの多ビット化は、高解像度化や高スループット化と引き換えに、大きなリスクとコストアップを招く。よって、電子写真装置で必要とされる解像度に応じたヘッドの総ビット数にはあまり依存せずに、一律の任意の数での複数の発光素子による発光素子アレイを構成し、検査工程で発見された不良部分を入れ替え可能とすることが好ましい。これにより、露光装置の歩留まり率が向上し、コストアップを抑制できる。なお、図１で説明した光量制御回路は、必ずしも図４（ｂ）で説明したような、複数ブロック（発光素子アレイ）でプリントヘッドを構成する場合に限定されるわけではない。図４（ａ）のようは１本の発光素子アレイからなるプリントヘッドに適用しても良い。
【００２４】
図３（ａ）に示すように、固体走査光学系のプリントヘッド３０１は、回転する感光体ドラム３０２の長手方向（回転軸方向）に対して平行に取り付けられる。すなわち、感光体ドラム３０２の回転軸は、プリントヘッド３０１に対向し、かつ、プリントヘッド３０１の長手方向に対して平行となっている。なお、プリントヘッド３０１の図中の左側端部に対向して感光体ドラム３０２の表面にはナノインエンコーダー３０３と呼ばれる複数の溝が設けられる。ナノインエンコーダー３０３は、感光体ドラム３０２の表面のうち、画像形成領域３０６よりも端部側に配置されている。なお、ナノインエンコーダー３０３を構成している隣り合った２つの溝の形成位置はオフセットされている。このように、ナノインエンコーダー３０３は、感光体の表面のうち感光体の長手方向の端部表面に配置された位置検出用の溝である。
【００２５】
プリントヘッド３０１の取り付け精度を出すためには、図４（ａ）が示すように、１本の発光素子アレイと駆動制御回路とによりプリントヘッド３０１を構成するとよい。しかし、１ビットでも不良素子が混ざると、もはやそのプリントヘッド３０１は使用できない。例えば、解像度が２４００ｄｐｉで２万ビットからなる発光素子アレイでは、歩留まり率は悪化する。そこで、図４（ｂ）で説明したように、所定数の発光素子からなる発光素子アレイを１つのブロックとし、複数のブロックによりプリントヘッドを構成する。１つのブロックあたりの発光素子の数は、例えば、半導体ウエハからの取り出しビット長に依存する。また、１つのプリントヘッド当たりに必要となるブロックの数は、解像度に依存する。ところで、すべてのブロックに対して単一の光量制御回路や単一の駆動回路を一つのＩＣとしてまとめてしまうと、歩留まり率の向上はあまり見込めない。図４（ｂ）の構成は、図４（ａ）の構成に比較すると、発光素子に関する歩留まり率は向上するものの、組立工程後に実行される最終的な光量調整工程で不良ヘッドが発見されるため、ＩＣを含めた全体での歩留まり率の向上は見込めない。
【００２６】
そこで、本発明では、図１に示した光量制御回路系もブロックごとに設けている。つまり、各ブロックの組立工程の後で光量調整工程を実行し、不良ブロックを省いた正常ブロックのみでプリントヘッドを組み立てる。これにより、プリントヘッドの歩留まり率は格段に向上するであろう。さらに、プリントヘッドは光量調整の済んだブロックの集合体であるため、隣り合うブロック間でのバラツキも補正しやすい。さらに、ブロック内での発光素子間のバラツキはほとんど無視できる。ブロック内のｎ個の複数の発光素子は、同一ウエハから取り出されて製造された発光素子だからである。
【００２７】
本実施例では、ブロック単位で目標光量を独立して調整可能であるが、各ブロックの電圧比較器１３に入力する基準電圧を並列に印加することができる。すなわち、入力インピータンスのマッチングを調整する必要がないことも利点となろう。ただし、光量制御回路がブロックごとに独立しているため、ブロックごとに光量制御を実行するタイミングを指示しながら走査する必要がある。
【００２８】
図４（ｃ）を用いて、ブロックごとの選択指示に関するタイミングについて説明する。ここでは、説明の簡略化のために、１つのプリントヘッドあたりで、１０個のブロックが存在するものとする。ここでのプリントヘッドの構成は、図４（ｂ）に示すように、１つのブロックに光量制御回路が含まれる構成となる。なお、この光量制御回路には、図１で説明した独立した光量設定・光量維持のためのＡＰＣ回路も含まれる。
【００２９】
図１において、画像信号伝達回路３１は、露光対象のラインの画像情報を１つ前のラインの露光中に制御部４０から取得して保持している。図４（ｃ）に示したタイミングチャートにおいて約７０μ秒ごとに、ライン同期信号が発生する。ライン同期信号が発生すると、制御部４０は、ブロックの配置順番に応じて、ブロックごとに光量制御実行信号ｅｘｅと多段カウンタ２２への各種の動作制御信号を出力する。各ブロックを電子写真装置の動作条件（例：感光体ドラムの回転速度等）に従い、制御部４０は、ブロックごとの順次駆動を実施すれば良い。ブロックの集合体（プリットヘッド）のうち制御部４０が調整した実行タイミングに応じてエンター指示したブロックのみが動作する。
【００３０】
以上が本発明の基本的回路構成である。以降、本発明の基本回路構成に基づき、リアルタイムＡＰＣの実行や寿命判定、リサイクル性について説明する。
【００３１】
図５を用いて、発光素子アレイの素子ごとの熱特性等による光量変動を抑えて光量の安定性を向上させるためのリアルタイムＡＰＣについて説明する。なお、図５は図４における１つのブロックにおける発光制御の詳細を示している。制御部４０は、基準電圧Ｖｒｅｆを出力する。この基準電圧Ｖｒｅｆの値は特に限定されるものではなく、電子写真装置の目標光量の仕様に基づいて決定される固定の電圧値である。基準電圧Ｖｒｅｆは、例えば、記憶装置（例：不揮発性メモリ、ディップスイッチ）に格納されている値や、ＣＰＵが電子写真装置の動作状態に応じて演算した値である。
【００３２】
本実施例の電子写真装置の仕様は、例えば、解像度が２４００ｄｐｉ（ｄｏｔ／ｉｎｃｈ）、毎分４０枚出力（４０ｐｐｍ）、Ａ４横送り、紙間隔５０ｍｍである。また、省電力化を実現するために、１０分割した各ブロックを順次時間をずらして駆動していく。つまり、１ラインにおける単位時間当りの使用電流量は、１つのブロックに流れる電流量に一致するため、省電力化が実現される。例えば、解像度が２４００ｄｐｉであれば、発光素子の総数は２万ビットになるため、１つのブロックは２０００ビットの発光素子を備えている。１ビットに通電される電流の値が０．０１ｍＡであれば、トータルでは２００ｍＡとなる。なお、ＰＯＤ（プリント・オンデマンド）機のように、消費電力より出力スピードが重視される場合、１０個のブロックが一斉点灯（並列同時点灯制御）する。個の場合、消費される電流の値は１０倍の２Ａとなる。このように、単位ブロックごとの順次駆動を、複数ブロックの並列同時駆動とすることで、出力スピードを１０倍（４００ｐｐｍ）とすることもできる。
【００３３】
上記仕様において装置定数を算出してみる。１画素あたりのサイズは、
２５．４ｍｍ／ｉｎｃｈ÷２４００ｄｏｔ／ｉｎｃｈ＝１０．５８μｍ／ｄｏｔ
である。よって、１ラインあたりも同様に１０．５８μｍになる。
【００３４】
紙間隔５０ｍｍ、Ａ４横送り２１０ｍｍという条件下で、毎分４０枚出力するための搬送速度は、
１０．５８μｍ÷｛（５０＋２１０）ｍｍ／枚×４０枚／分÷６０秒／分｝
≒６１μｓｅｃ／ライン
となる。すなわち、１ラインあたり６０μ秒で画像形成することになる。１ラインあたり１０個のブロックが使用されるため、１ブロックあたりで６μ秒で単位ブロック内で発光素子が一斉点灯する。６０μ秒で、１０個すべてのブロックが順次点灯する。図４（ｂ）に示した構成で６μ秒ごとにトータルで１０スキャンすれば、１ラインが完成する。なお、実際には、単位ブロック毎の副走査方向の画像形成位置について、各ブロックにより形成される各画像位置の相対関係が、本来の相対関係位置になるように、各ブロックの発光タイミング制御がなされている。
【００３５】
画像信号伝達回路３１において、素子発光のための実行ラインであるｎラインの素子ごとの画像情報とＰＷＭデータ値は、例えば、画像情報分配部３２が備えるシフトレジスタ回路とラッチ回路で分離される。ｎラインの画像情報は、シフトレジスタ回路が（ｎ−１）ラインを処理している際に取得され、ｎライン実行時にラッチ回路が保持している。つまり、実行ラインがｎラインであるときに次ぎのｎ＋１ラインの画像情報がシフトレジスタ回路によって取得される。ｎ＋１ライン実行時にラッチ回路が保持している。例えば、特開平１１−２８６１３６号公報にＬＥＤ発光におけおるシフトレジスト回路やラッチ回路の動作が詳しく説明されている。
【００３６】
図５において、１つのブロック内における複数の発光素子の点灯制御は、２つのタイミングブロックから構成されている。１つのブロック内では複数の発光素子が同時に駆動される。１ドットの形成時間は６μ秒で、前半のタイミングブロックは２．５６μ秒であり、後半のタイミングブロックは３．４４μ秒である。図５に示すように、前半のタイミングブロックはＡＰＣに利用され、後半は画像形成のための露光とリアルタイムＡＰＣとに利用される。
【００３７】
前半のタイミングブロックにおいて、図１で述べた光量制御実行信号ｅｘｅでセレクトされるまで、多段カウンタ２２は、リセット（ＣＬＲ）状態である。よって、発光素子アレイの駆動電流はゼロ（消灯）状態となる。ブロックが光量制御実行信号ｅｘｅでエンターされると、図５が示すように、そのブロックの多段カウンタ２２は直ちにカウントアップを開始し、発光素子ＬＥＤ Ｍへの駆動電流を上昇させ始める。このとき、他の発光素子ＬＥＤ ０からＬＥＤ Ｎは消灯状態を維持する。これは、画像信号伝達回路３１が、ＰＷＭ出力をリセットしたままに維持するからである。よって、スイッチング用トランジスタＳｗ Ｍのみがオンとなり、スイッチング用トランジスタＳｗ ０からＳｗ Ｎまでは全てオフとなる。つまり、感光体ドラム３０２への画像情報のための光照射は実行されない。
【００３８】
多段カウンタ２２は、電圧比較器１３の出力値がＬｏからＨｉに反転するまではカウントアップを続ける。電圧比較器１３の出力がＨｉになると、多段カウンタ２２はダウンカウント状態に移行するが、多段カウンタ２２は制御部４０により一旦停止される。このカウントアップ時間は、本実施例では２５６ビットと仮定している。従って、１００ＭＨｚのクロックで２５６カウントまで実施可能にするために、前半時間を２．５６μ秒と設定する。１つのブロックが備える画像形成用の発光素子の駆動電流の値は０％から１００％まで可変であるが、１００％の電流値は、ＡＰＣ用の発光素子ＬＥＤ Ｍの駆動電流の値に一致する。画像形成用の発光素子の駆動電流の値は０％から１００％まで、画像信号伝達回路３１からの出力されるパルスの幅に応じて調整される。ＡＰＣ用の発光素子ＬＥＤ Ｍの駆動電流の値を、画像形成用の発光素子の駆動電流の値の１００％に設定することで、発光素子の目標光量の制御精度が向上する。
【００３９】
次に、図５に示した後半のタイミングブロックについて説明する。後半のタイミングブロックでは、画像形成のための露光とリアルタイムＡＰＣが実行される。画像信号伝達回路３１は、発光素子ごとに定められたパルス幅時間で各々の発光素子をＰＷＭ制御する。すなわち、スイッチング用トランジスタＳｗ ０からＳｗ ＮがＰＷＭ駆動され、発光素子ＬＥＤ ０〜ＬＥＤ Ｍが画像形成のための点灯を実行する。一方、後半のタイミングブロックである３．４４μ秒において、初期ＡＰＣに引き続いてリアルタイムＡＰＣが光量制御実行信号ｅｘｅにしたがって実行される。つまり、多段カウンタ２２は、電圧比較器１３の出力がＨｉであればカウントダウンし、Ｌｏであればカウントアップする。これにより、駆動電流の１００％値が、測定された光量の変化に応じて補正されてゆくことになる。つまり、熱等によって光量と駆動電流との関係が図５の理想曲線から実質曲線にずれたとしても、リアルタイムＡＰＣによってこのずれが低減され、目標光量の安定性が向上する。なお、制御部４０が発行する基準電圧Ｖｒｅｆを制御すれば、目標光量の絶対値を、どのタイミングでも容易に変更できる。
【００４０】
ところで、制御部４０は、自ら発するクロックＣｌｋの数と多段カウンタ２２のアップカウント／ダウンカウントを認識しているため、ＬＥＤ Ｍを駆動する電流の値（上述した１００％値）の経年変化から、画像形成用の発光素子の寿命を認知できる。つまり、寿命が尽きたか否かを判定するための駆動電流の変動許容範囲を１００％値のデータから予め決定しておき、それを記憶装置に記憶しておく。制御部４０は、現在設定されている駆動電流の変動量が予め定めた変動許容範囲を逸脱しているかどうかを判定する。もし変動量が変動許容範囲を逸脱すると、制御部４０は、その光源ブロックは寿命が尽きたと判定する。このように、制御部４０は寿命判定部として機能する。また、単位ブロックごとの経年変化や寿命を判定することができるため、ブロックごとの交換やリサイクルが可能となり、電子写真装置のコストダウンや露光装置のリサイクル性が向上する。
【００４１】
図６、図７を用いて露光装置の構成について説明する。図６はリアルタイムＡＰＣ実行部の精度向上を推進する光量検出の実行センシング部品の実装構成である。図６（ａ）〜図６（ｃ）に示した発光素子アレイ６００は、上述した１つのブロックに相当する。
【００４２】
図６（ａ）では、ＡＰＣ用の発光素子ＬＥＤ Ｍの発熱に対する受光素子ＰＤの起電流特性を調整するとともに、漏れ光や迷光を抑制することが意図されている。半導体製造において、受光素子ＰＤの構造は基本的に発光素子の逆構造である。よって、温度上昇に応じて発光素子の光量は低下するが、受光素子は温度上昇に応じて検出光量が上昇する。図６（ａ）に示すように、ｍ個（図６中では１個）の発光素子のそれぞれはｍ個の受光素子に対向するように配置されている。このように、熱に対する特性が対照的な２つの半導体素子を一対とする。発光素子ＬＥＤ Ｍと受光素子ＰＤをそれぞれ別のウエハで製造しても、図６（ａ）に示す密着構造を採用すれば、熱の影響を相殺させることができる。図６（ａ）では、発光素子ＬＥＤ Ｍと受光素子ＰＤの共通コモン端子となる電極６０１を金等の金属にて構成し、発光素子ＬＥＤ Ｍと電極６０１に対して蓋をするように受光素子ＰＤを密着させる。これにより、熱は電極６０１を通して均衡化され、漏れ光や迷光も低減できる。
【００４３】
図６（ｂ）では、電極６０１で密着密封し、かつ、強度的に剛性を保つためにキャップ状のカバー６０２により、発光素子ＬＥＤ Ｍ、受光素子ＰＤおよび電極６０１を覆う構成が示されている。ｍ個の発光素子とｍ個の受光素子とによるｍ個のペアにｍ個のカバーを被せることで迷光や漏光を低減することが可能となる。
【００４４】
図６（ｃ）では、ｍ個の発光素子とｍ個の受光素子とによるｍ個のペアのそれぞれを、遮光性を有した接着剤で包含することを示している。このように、透光性のない材料で合成した接着剤（例：エポキシ樹脂系硬化接着剤）により、発光素子ＬＥＤ Ｍ、受光素子ＰＤおよび電極６０１を密封してもよい。
【００４５】
なお、特に図示していないが、１つの発光素子と１つの受光素子との一対を半導体製造工程やウエハ上での製造工程で一体化して製造するようにしてもよい。本実施例では、１つのブロックに含まれる１つの発光素子を受光素子とペアにする例について説明したが、複数の発光素子と同数の受光素子とを対にしてもよい。つまり、ＡＰＣ用に複数の発光素子および受光素子とのペアが形成され、その制御結果が画像形成用の複数の発光素子に反映される。
【００４６】
図７を用いて、リサイクル対応性と露光装置の歩留まり向上と達成させるための発光素子アレイの実装例について説明する。ここでは、１つのブロックを形成する発光素子アレイ６００、光学レンズアレイ７０１および駆動回路７０２を一体化してＩＣチップ７００を形成する。
【００４７】
電子写真装置の露光装置では、一般に、発光素子からの照射光を集光する光学系が必要である。つまり、電子写真装置の露光装置は、光源、集光レンズおよび感光体の３つが主要な構成部品となるため、これらの取り付け位置に要求される精度は高い。特に、光源と集光レンズとの位置精度は厳しいため、露光装置の製造ラインで調整して取り付けることは非効率的である。そこで、ウエハから取り出した半導体素子レベルの駆動回路７０２と発光素子アレイ６００とマイクロレンズ等の光学レンズアレイ７０１とを電極配線やボンディング配線等を利用して組み立てる。光学レンズアレイ７０１は、封止ガラス等を含み、光を透過可能となっている。このように、１つの光源ブロックは、画像形成に使用される（ｎ−ｍ）個の発光素子に対向して設けられた（ｎ−ｍ）個の集光レンズを有した光学レンズアレイ７０１とともにＩＣチップ５００を構成している。また、複数のＩＣチップ７００をその長さ方向に複数配列することで画像形成装置用のプリントヘッド３０１を構成している。
【００４８】
ところで、従来のプリントヘッドでは、プリットヘッドが組みあがった状態でないと光源検査や光源調整を実行できなかった。一方、本実施例であれば、１つのブロックを構成するＩＣチップ７００ごとに独立して駆動可能な駆動回路が含まれているため、ＩＣチップ７００が完成した段階で光源検査や光源調整を実行可能となる。さらに必要に応じて、電子写真装置に搭載したときの光源照射位置など、歩留まりに係る項目の検査や調整もこの段階で実行可能になる。よって、不良があれば、ＩＣチップ７００を単位として排除することが可能となる。従来であれば、プリントヘッドに含まれる発光素子の１つでも不良があれば、２万素子からなる１つのプリントヘッドが廃棄されていた。しかし、本実施例では、ブロック（ＩＣチップ７００）ごとに排除できるため、歩留まりが大幅に向上するであろう。つまり、廃棄単位がプリントヘッド一つか、ブロック一つかでは、コストにおいて大きな違いが生まれるのである。また、不良発光素子の発生確率は同じであるため、発光素子の総数が２万個と１千個であれば歩留まり率が２０倍向上するのは当然である。
【００４９】
上述したように、発光素子の寿命検出は、ブロックごとに実行できるため、寿命が尽きそうなブロックを予め交換することが可能となる。さらに、廃棄された電子写真装置から露光装置を取り出してリサイクルする際には、ブロックごとの寿命検出結果に応じて、ブロック単位でリサイクルを行ったり、プリントヘッド単位でリサイクルすることも可能となる。このように、本実施例の構成は、従来構成と比較して、リサイクル性能も高いといえる。
【００５０】
上述した実施例は、複数の発光素子ＬＥＤ ０〜ＬＥＤ Ｍに対して１つの受光素子ＰＤを設けるといった基本的な事例であった。しかし、複数の発光素子ＬＥＤ ０〜ＬＥＤ Ｍのうち２つ以上の発光素子に対応して同数の受光素子ＰＤを配置してもよい。
【００５１】
図３（ｂ）によれば、プリントヘッド３０１の端部には、上述したブロック構成を変形した変形ブロック３１０、３２０が設けられる。変形ブロック３１０、３２０は、ナノインエンコーダー３０３の溝に対して光を照射する発光素子と溝からの反射光を受光する受光素子とを備えた位置検出用光源ブロックである。なお、変形ブロック３１０、３２０は、画像の書き出し開始側においてナノインエンコーダー３０３に対向するように設けられる。なお、ナノインエンコーダー３０３は、電子写真装置が有する解像度の半分の大きさ（２４００ｄｐｉでは１０．５μｍの半分である５．２５μｍ）で掘られた溝である。つまり、感光体ドラム３０２がライン半分移動するごとに、溝一つが通過することになる。
【００５２】
変形ブロック３１０は、書き出し側から６ビット分だけ発光素子３０４と受光素子３０５とのペアを有している。これらのペアはＡＰＣには利用されない。さらに、６ビット分の受光素子３０５は、ナノインエンコーダー３０３の溝列に対して、図３（ａ）の拡大図に示すように、隣り合った溝列のうち主走査方向で重複した部分に対向するように２ビット分のペアが配置されている。つまり、ｎライン側列専用の２ビットと、重複部分の２ビットと、ｎ＋１ライン側列専用の２ビットとで、合計で６ビットのペアが配置される。６ビットの発光素子３０４を常時点灯させ、溝からの反射光を対応する６ビットの受光素子３０５によって受講することで、感光体ドラム３０２の移動速度のムラを制御部４０がモニタする。つまり、制御部４０は、検出した移動速度のムラに応じて、副走査方向での書き出しタイミングを調整することができる。一般には、移動速度検出機構とプリントヘッド３０１とは異なる位置に取り付けられているため、取り付け誤差の分だけ、精度が出ない。一方、本実施例では、移動速度検出機構をプリントヘッド３０１に一体化したため、取り付け誤差に対する調整が不要となり、移動速度の検出精度も向上できる。
【００５３】
図３（ｂ）には、変形ブロック３１０とは異なる変形ブロック３２０が例示されている。上述したように、複数の発光素子に対して発光素子の数よりも少数の受光素子により変形ブロックを構成することができる。変形ブロック３２０では、長方形の受光素子３０５’を採用している。なお、変形ブロック３１０、変形ブロック３２０のいずれにおいても、受光素子を複数の発光素子に対して１８０°の位置に配置してもよいし、発光素子に対して０°ないしは数１０°の角度を付けて配置してもよい。発光素子からの光を受光可能な位置であれば、受光素子の位置はどのような位置でもよい。例えば、ミラー３０７を介して、受光素子３０５は間接的に発光素子３０４からの光を受光してもよい。ただし、注目発光素子に対して隣接している隣接発光素子から光を受光しないよう、構造的または制御シーケンス上の工夫は必要である。例えば、注目発光素子と隣接発光素子との同時発光を回避するような制御シーケンスを設計すればよい。
【００５４】
なお、実施例で述べた具体的な回路構成は本発明にとって必須というわけではなく、本発明の技術思想を反映した回路であればどのような回路構成であってもよい。また、１つのブロックあたりでｍ個の受光素子で光量検出を行う場合、ｍ個の検出結果が得られる。この場合、フィードバックに用いるデータは、ｍ個の検出結果の平均値でもよいし、重み付け平均値であってもよいし、ｍ個のうちいくつかを除外した平均値を用いてもよい。このように本実施例では、受光素子数を減らすことで露光装置の製造コストを安価にし、ブロック単位でＡＰＣを実行することで光量制御の精度も十分に確保される。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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