JP2006218787A - 電子装置、発光装置、画像形成装置及び発光素子の駆動方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 発光装置のラインヘッドを駆動するための駆動回路の構成を軽減する電子装置を提供する。
【解決手段】 スイッチング素子５ａ、５ｂの一対が選択導通部を構成し、この一対のスイッチング素子５ａ、５ｂは一端で接続され、１つの入力点として電流源４の基準電流が入力される。また、ダイオード７ａとインダクタ８ａ、ダイオード７ｂとインダクタ８ｂが夫々エネルギー蓄積素子を構成している。そして、スイッチング素子５ａに接続されたダイオード７ａとインダクタ８ａとのエネルギー蓄積素子を介して発光素子ＥＬ１１を駆動し、スイッチング素子５ｂに接続されたダイオード７ｂとインダクタ８ｂとのエネルギー蓄積素子を介してＥＬ２１の駆動に夫々関与するようになっている。スイッチング素子５ａ、５ｂは、夫々の位相が異なるクロック信号である切替信号ＣＯＮＴａ、ＣＯＮＴｂにより交互に導通するようになっている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、複数の発光素子を駆動する電子装置、発光装置、画像形成装置及び発光素子の駆動方法に関する。

ライン方向に多数の発光素子を設けたラインヘッドを露光手段として用い、印刷を行う電子写真方式の画像形成装置が開発されている。ラインヘッドは、発光ダイオード（ＬＥＤ）などの多数の単体素子や複数のアレイで構成され、それらを駆動する複数の電子装置などを含めてモジュール化され、発光装置として画像形成装置に組み込まれる構成になっている。こうした発光装置を画像形成装置などの印刷目的に使用するためには、ラインヘッドの発光素子間で発生する発光パワーの光量差（以後、光量差と記す）を無視できるレベルに減少することが要求されている。
そのために、画像形成装置に必要な数千個の発光点を一体化構成で形成でき、その発光光量を精度良く作りこめる有機エレクトロルミネセンス（有機ＥＬ）素子を上記のラインヘッドの発光素子として用いることが提案されている。しかし、このような有機ＥＬ素子を用いたラインヘッドは、当然ながら夫々の発光素子の数である数千個もの駆動端子を必要とし、各駆動端子の駆動出力を生成する駆動用電子装置の集積回路（ＩＣ）規模が増大している。そのためには、上述した、駆動用電子装置の回路構成を軽減する技術が必要となっている。

上記の解決策として、例えば、駆動回路を時分割で共通に使用することが考えられる。
従来のＬＥＤアレイを用いたラインヘッドにおいて、非特許文献１の図５に、ＬＥＤを時分割（マルチプレックス）駆動を行う例が記載されている。この例においては、６４ドットのＬＥＤアレイに対し、８×８のマトリクス駆動を行い、アノード側での駆動回路数で計算すると６４個が８個に低減されている。また、特許文献１には、複数のアノード駆動ＩＣと複数のカソード駆動ＩＣによりＬＥＤアレイのマルチプレックス駆動を行う光プリンタヘッドの構成が記載されている。

特開平１０−１５７１９４号公報 沖テクニカルレビュー２００３年４月号

しかしながら、非特許文献１に記載の技術も、特許文献１に記載の技術も、並列に並べられた複数のＬＥＤアレイによってラインヘッドが構成されており、各ＬＥＤアレイ毎に独立しているアノードとカソードを制御し、マルチプレックス駆動を行って駆動回路の数を低減している。有機ＥＬ素子ではラインヘッドのカソードを分離する構造は困難であるので、電子装置の内部構成を工夫することよってその回路規模を低減することが必要になる。
また、ＬＥＤのマルチプレックス駆動の場合は、非選択期間の非発光時間を補填するため、選択期間の発光パワーを増大している。ＬＥＤではこうした方法が容易であるが、有機ＥＬ素子では寿命に大きく影響してしまうので上記の駆動方法は現実的ではない。従って、単位時間当たりの発光量を確保するために非選択期間中も発光できる駆動方法が必要である。

本発明は上記従来技術の問題点に鑑み為されたものであって、回路規模を低減して複数の発光素子を駆動する電子装置を提供するとともに、これを用いた発光装置、画像形成装置及び発光素子の駆動方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、複数の発光素子を配列したラインヘッドを駆動する電子装置であって、複数のスイッチング素子を一対とし、一対のスイッチング素子の一方の端子を共通に接続して入力点とし、他方の各端子を出力点とする選択導通部と、前記選択導通部の出力点に接続したエネルギー蓄積素子と、前記発光素子の駆動電流を生成する複数の電流源と、前記一対のスイッチング素子を構成する夫々のスイッチング素子を時分割で切り替えて選択導通させる選択制御部と、を備え、前記選択導通部の入力点に一つの前記電流源を接続し、前記エネルギー蓄積素子を介して前記発光素子を接続し、前記選択制御部により前記選択導通部を切り替え、一つの電流源により複数の前記発光素子を駆動することを特徴とする。
この発明によれば、一対のスイッチング素子を介して一つの電流源で複数の発光素子が制御できる。従って、電流源の数を、一対のスイッチング素子の数で除した値に低減でき、例えば、２個のスイッチング素子で選択導通部を構成した場合、電流源の数を半分にすることができる。

また、前記スイッチング素子の導通時は、そのスイッチング素子に接続されている前記エネルギー蓄積素子に前記発光素子を駆動するためのエネルギーを蓄積し、前記スイッチング素子の非導通時は、そのスイッチング素子に接続されている前記エネルギー蓄積素子に蓄積されたエネルギーにより前記発光素子を駆動することを特徴とする。
この発明によれば、スイッチング素子の非導通時に、発光素子の発光をエネルギー蓄積素子によって継続することができる。

また、外部より入力される階調情報に基づいて、パルス幅変調方式で前記発光素子の駆動時間を制御し、前記発光素子の発光量を階調制御することを特徴とする。
この発明によれば、一定の駆動電流を用いて各発光素子を容易に階調制御することができる。

また、外部より入力される階調情報に基づいて、前記電流源の出力電流値を選択して前記選択導通部に出力する一対のセレクタを備え、前記選択制御部による前記選択導通部の切り替えに同期して前記一対のセレクタの切り替えを行い、前記発光素子の発光量を階調制御することを特徴とする。
この発明によれば、一定の単位駆動時間で各発光素子を階調制御することができるので、タイミングを制御する回路構成をより容易に構成することができる。

また、前記エネルギー蓄積素子をインダクタとダイオードにより構成したことを特徴とする。
この場合には、エネルギー蓄積素子を電子装置の内部に回路素子として構成することができる。

また、前記インダクタを電子装置の出力端子と前記ラインヘッドとの間に構成したことを特徴とする。
この場合には、基板の配線パターンを利用してエネルギー蓄積素子を構成するインダクタを形成することができる。

また、前記エネルギー蓄積素子をキャパシタにより構成したことを特徴とする。
この場合には、エネルギー蓄積素子を電子装置の内部に回路素子として構成することが、より容易になる。

また、前記スイッチング素子は、トランジスタ等の３端子のスイッチング素子であることを特徴とする。
この場合には、スイッチング素子を電子装置の内部に回路素子として構成することができる。

次に、本発明に係る発光装置は、同一基板上に形成された有機ＥＬ素子によるラインヘッドと、上述した電子装置とを具備することを特徴とする。
この発明によれば、小型で発光素子間の光量差が小さい発光装置を、より容易に実現できる。

次に、本発明に係る画像形成装置は、感光体と、前記感光体を一様に帯電させる帯電部と、上述した発光装置を備え、前記感光体を露光することにより形成対象画像の静電潜像を前記感光体上に形成する露光部と、前記感光体上の静電潜像をトナー像として現像する現像部と、前記感光体上のトナー像を転写材に転写させる転写部と、前記転写材上のトナー像を定着させる定着部と、を具備することを特徴とする。
この発明によれば、高画質で小型の画像形成装置をより容易に実現することができる。

次に、本発明に係る発光素子の駆動方法は、前記発光素子を駆動する電流源と、前記発光素子及び前記エネルギー蓄積素子とを選択的に導通させ、この発光素子の駆動とエネルギー蓄積素子へのエネルギー蓄積を行う導通ステップと、前記電流源と、前記発光素子及び前記エネルギー蓄積素子とを非導通させ、前記エネルギー蓄積素子が前記発光素子の駆動を行う非導通ステップとを有する。
これにより、本発明の電子装置と同等の作用及び効果が得られる。

以下、本発明を図面に基づいて説明する。

（第１の実施形態）
以下、本発明の第１の実施形態について図面を参照しながら説明する。図１〜３は、本発明に係る第１の実施態様を示す図である。

まず、本発明の第１の実施形態に係る電子装置を用いた発光装置の構成を図１を参照しながら説明する。
図１は、本発明の実施形態に係る発光装置３のブロック図で、発光素子としてＥＬ素子で構成されたラインヘッド２、及びこれを駆動するＩＣ化された電子装置１により構成されている。
ラインヘッド２は、ｍ×ｎ個のＥＬ１１〜ＥＬｍｎのＥＬ素子で構成されたｍ×ｎ個の発光素子を備えており、その数は、１個の電子装置が扱う駆動端子（各ＯＵＴ端子）の個数ｍと電子装置１の個数ｎの積である（ｍ×ｎ）個と等しい。また、ラインヘッド２は、ガラスやプラスチックなどの同一基板上にｍ×ｎ個の表示素子が形成されており、光量差が小さな表示素子が実現されている。

電子装置１は、デジタル回路で構成されたシフトレジスタ１３、ラッチ回路１１、カウンタ１２、ラッチ回路１１とカウンタ１２の値を比較するコンパレータ９ａ、９ｂ、アンドゲート６ａ、６ｂ、切替回路１０を備えている。また更に、電子装置１は、電流源４、スイッチング素子５ａ、５ｂ、ダイオード７ａ、７ｂ、インダクタ８ａ、８ｂを備えている。電子装置１は、２個の発光素子を駆動する一対の構成をｍ／２個備えており、図１は、この一対の構成の２個分と、切替回路１０とを示している。従って、２個のシフトレジスタ１３と、２個のラッチ回路１１と、２個のカウンタ１２と、コンパレータ９ａ、９ｂ、アンドゲート６ａ、６ｂ、スイッチング素子５ａ、５ｂ、ダイオード７ａ、７ｂ、インダクタ８ａ、８ｂ、及び１個の電流源４が、この一対の構成要素であり、例えば、発光素子のＥＬ１１、ＥＬ２１の組み合わせに関与する。

各電子装置１には外部より、階調情報ＤＡＴＡ、制御信号ＣＮＴ、クロック信号ＣＬＫが入力されている。階調情報ＤＡＴＡは、複数のシリアル情報で構成され、夫々の情報が発光素子１個ずつに対応している。モノクロの画像情報の場合では１ビットの場合もあるが、階調情報を持った画像を扱う場合には発光素子１個に複数ｂｉｔ、例えば６ビット等の階調情報ＤＡＴＡを必要とする。制御信号ＣＮＴは、各電子装置１を制御する信号で、階調情報ＤＡＴＡを電子装置が順次格納するための制御信号などを含んでいる。クロック信号ＣＬＫは、階調情報ＤＡＴＡを電子装置が順次格納するためのクロックや切替回路１０のタイミング信号などを含んでいる。

各電子装置１は、クロック信号ＣＬＫによって、階調情報ＤＡＴＡを複数のシフトレジスタ１３に順次直列に格納する。シフトレジスタ１３に格納された１つの発光素子当たりｇビットの階調情報ＤＡＴＡは、ラッチ回路１１にラッチされる。ラッチ回路１１にラッチされたｇビットの階調情報ＤＡＴＡは、一方の入力端子にカウンタ１２の複数ビットの出力が入力されているコンパレータ９ａまたは９ｂの他方の入力端子に入力される。カウンタ１２では、所定の開始タイミングと、所定のクロック周期によって値ゼロよりアップカウントを開始する。その結果、カウンタ１２の出力が、ラッチ回路１１にラッチされたｇビットの階調情報ＤＡＴＡに等しくなったところで、コンパレータ９ａ、９ｂがアンドゲート６ａ、６ｂに比較検出結果としてのＨレベルの出力を発生する。
従って、アンドゲート６ａ、６ｂは、ｇビットの階調情報ＤＡＴＡに基づく時間幅の信号を、スイッチング素子５ａ、５ｂの制御端子に夫々出力する。

切替回路１０は、切替信号ＣＯＮＴａ及びＣＯＮＴｂを発生して、アンドゲート６ａと６ｂとの切り替えを行う回路である。切替信号ＣＯＮＴａとＣＯＮＴｂは、クロック信号ＣＬＫを基にして生成され、所定の周期を持ったパルス信号で、切替信号ＣＯＮＴａがＨレベルの時には切替信号ＣＯＮＴｂがＬレベル、切替信号ＣＯＮＴｂがＨレベルの時には切替信号ＣＯＮＴａがＬレベルと相補的な関係になっている。切替信号ＣＯＮＴａはアンドゲート６ａに入力されているので、切替信号ＣＯＮＴａがＨレベルの時にアンドゲート６ａが選択されてコンパレータ９ａの出力がスイッチング素子５ａを制御するようになっている。また、切替信号ＣＯＮＴｂがアンドゲート６ｂに入力されているので、切替信号ＣＯＮＴｂがＨレベルの時にアンドゲート６ｂが選択されてコンパレータ９ｂの出力がスイッチング素子５ｂを制御するようになっている。

電流源４は、発光素子の駆動電流を設定し、設定した電流を供給するための駆動源である。電流源４は、高精度の電流精度を必要とし、電源電圧や環境温度変化、及び他の回路の動作変動影響に対して安定であることが要求されるので複雑な回路構成となる。従って、高精度であることでの製造上の歩留りと、アナログ素子による複雑な回路構成であることでのチップ面積の大きさから電子装置上のコストウエイトが高い。従来の電子装置では、発光素子の数に対応したｍ×ｎ個の多数の電流源が必要であるが、本実施形態の構成では、（ｍ×ｎ／２）個の電流源となる。
なお、電流源４の詳細な構成に関しては、図３を用いて後述する。

また、図１において、スイッチング素子５ａ、５ｂの一対が選択導通部を構成し、この一対のスイッチング素子５ａ、５ｂは一端で接続され、１つの入力点として電流源４の基準電流が入力される。また、ダイオード７ａとインダクタ８ａ、ダイオード７ｂとインダクタ８ｂが夫々エネルギー蓄積素子を構成している。そして、スイッチング素子５ａに接続されたダイオード７ａとインダクタ８ａとのエネルギー蓄積素子を介して発光素子ＥＬ１１を駆動し、スイッチング素子５ｂに接続されたダイオード７ｂとインダクタ８ｂとのエネルギー蓄積素子を介してＥＬ２１の駆動に夫々関与するようになっている。インダクタは、例えば、コイル状の配線パターンや、幅が狭く長い配線のパターンなどで電子装置１の内部に構成することができる。

スイッチング素子５ａ、５ｂは、例えば、ＰチャンネルとＮチャンネルのＭＯＳトランジスタを並列に接続したアナログスイッチによって構成され、そのアナログスイッチの導通／非導通を制御するゲート端子がアンドゲート６ａまたは６ｂの出力に接続されている。アンドゲート６ａには、切替回路１０からの切替信号ＣＯＮＴａが入力され、アンドゲート６ｂには、切替回路１０からの切替信号ＣＯＮＴｂが入力されている。切替信号ＣＯＮＴａと切替信号ＣＯＮＴｂは、夫々の位相が異なるクロック信号であるので、一対のスイッチング素子５ａと５ｂは交互に導通するようになっている。
従って、スイッチング素子５ａ、５ｂの導通時には、そこに接続されたインダクタ８ａ、８ｂに電流を流してエネルギーを蓄積し、同時にインダクタ８ａ、８ｂに接続された発光素子を駆動するようになっている。

次に、スイッチング素子５ａ、５ｂが導通から非導通に変化した場合は、インダクタ８ａ、８ｂに蓄積された電気エネルギーが、発光素子とダイオード７ａ、７ｂとの間で閉ループを形成して電流を流し続け、発光素子の駆動を継続させることができる。例えば、スイッチング素子５ａが非導通になった場合は、インダクタ８ａと発光素子ＥＬ１１とダイオード７ａが閉ループを形成し、発光素子ＥＬ１１の駆動を継続させる。

このように、インダクタに電気エネルギーを蓄積し、スイッチング素子の非導通時においても発光素子の駆動を継続することができるので、２つの発光素子を１つの電流源で制御し、発光を途切れさすことなく駆動を行うことができる。そして、パルス幅変調方式（ＰＷＭ）を用い、階調情報ＤＡＴＡの値に基づいて、発光開始から終了までのパルス幅を発光素子毎に変化させることにより階調をもった発光を行うことができる。２つの発光素子は、ＰＷＭによる発光期間の間、高速スイッチングにより短時間で選択と非選択を交互に切り替えられているが、２つの発光素子ともに非選択期間も発光の駆動が継続される。

次に、本実施形態の動作について説明する。
図２は、発光素子ＥＬ１１、ＥＬ２１を例にした本実施形態に係る駆動の波形図である。スイッチング素子５ａ、５ｂを制御する二つの切替信号ＣＯＮＴａ、ＣＯＮＴｂの制御波形と、スイッチング素子５ａ、５ｂが交互に導通することによって発光素子ＥＬ１１、ＥＬ２１に流れるＰＷＭの駆動パルスと、駆動電流波形とを表している。発光素子ＥＬ１１、ＥＬ２１は、共通の電流源４により駆動されている。また、切替信号ＣＯＮＴａがＨレベルのときにスイッチング素子５ａが導通してインダクタ８ａを介して発光素子ＥＬ１１が駆動され、切替信号ＣＯＮＴｂがＨレベルのときにスイッチング素子５ｂが導通してインダクタ８ｂを介して発光素子ＥＬ２１が駆動されている。

図２の横軸は時間軸であって、所定の時間幅Ｔｓの変化点毎に切替信号ＣＯＮＴａ、ＣＯＮＴｂが周期的に切替わるようになっている。また、電子装置１に入力される階調情報ＤＡＴＡに基づいて、各発光素子の点灯制御がＰＷＭによりパルス幅で制御されるようになっている。図２においては、ＥＬ１１がＰＷＭ１１、ＥＬ２１がＰＷＭ２１の異なる各パルス幅の駆動パルスである。これらのＰＷＭ１１、ＰＷＭ２１がＨレベルの間、スイッチング素子５ａ、５ｂは、Ｔｓ時間ごと交互に切り替えを行っている。

駆動電流の様子を、ＥＬ１１を例にとって説明する。駆動電流は、図２の波形に示したように、前半のα部と後半のβ部に分かれている。α部は、切替信号ＣＯＮＴａによってスイッチング素子５ａが導通し、インダクタ８ａを介して発光素子ＥＬ１１が駆動されている状態を示し、β部は、スイッチング素子５ａが非導通となった後にインダクタ８ａと発光素子ＥＬ１１とダイオード７ａが閉ループを形成して発光素子ＥＬ１１の駆動を継続している状態を示している。切り替えタイミングＴｓは、α部のエネルギー蓄積素子の立ち上がり時間と、β部の保持時間との時定数によって選択する。時定数が小さい場合は、図２よりも小さなＴｓとし、その場合は単位時間当たりのスイッチング回数が増加する。なお、切替信号ＣＯＮＴａと切替信号ＣＯＮＴｂは開始時間がＴｓだけ異なるので、ＰＷＭ２１は、ＰＷＭ１１よりＴｄ時間遅れたパルス幅となっている。このＴｄは、Ｔｓと等しい。

図３は、電流源４の詳細回路図である。
電流源４は、ＰチャンネルのＭＯＳトランジスタＱ１、Ｑ３、Ｑ５、Ｑ６と、ＮチャンネルのＭＯＳトランジスタＱ２、Ｑ４と、バイポーラトランジスタＱ７、Ｑ８と、抵抗Ｒ１、Ｒ２Ａ、Ｒ２Ｂと、スイッチＳＷ１、ＳＷ２とにより構成され、発光素子の基準電流Ｉｒｅｆが電流出力端子より出力される。ＭＯＳトランジスタＱ１〜Ｑ４と、バイポーラトランジスタＱ７、Ｑ８と、抵抗Ｒ１、Ｒ２Ａ、Ｒ２Ｂとが、Ｑ３とＱ４のドレインを流れる高精度のベース基準電流を生成し、スイッチＳＷ１、ＳＷ２の選択によって、ベース基準電流から基準電流Ｉｒｅｆを生成するようになっている。

次に、ベース基準電流の生成について説明する。ＭＯＳトランジスタＱ２とＱ４、ＭＯＳトランジスタＱ１とＱ３が夫々２系列のカレントミラー回路を形成し、更に、この２系列のカレントミラー回路が閉ループを形成してベース基準電流の安定化が図られている。この場合、ダイオード接続であるＱ７とＱ８のトランジスタサイズなどを変えてＱ７とＱ８の電流電圧特性が異なるようにし、Ｑ７とＱ８のエミッタ電流は等しいが、エミッタ電流の温度特性の係数が、正と負に異なるよう設定している。そして、Ｒ１を流れる電流が正の温度係数、Ｒ２Ｂを流れる電流が負の係数であって、Ｒ１を流れる電流とＲ２Ｂを流れる電流の和がＱ４のドレイン電流であることにより、Ｒ１とＲ２Ｂの抵抗値の比率を選択することによりベース基準電流の温度特性を打ち消すことができる。

次に、基準電流Ｉｒｅｆの生成について説明する。基準電流Ｉｒｅｆは、上記のベース基準電流を基にして生成される。ベース基準電流をコピーした電流がＱ５、Ｑ６に流れるので、Ｑ５、Ｑ６のチャネル幅とチャネル長の寸法比率であるＷ／Ｌ比を、Ｑ３のＷ／Ｌ比に対して夫々変えることによってＱ５、Ｑ６の出力電流とベース基準電流との比を設定することができる。従って、アナログスイッチで構成したスイッチＳＷ１、ＳＷ２の選択により、基準電流Ｉｒｅｆを４段階に切り替えることができる。この機能を用いて、所定の数の発光素子単位、ラインヘッド単位、或いは電子装置単位でラインヘッドの光量差や、電子装置毎のバラツキを補正することができる。

このようにして、本実施形態では、スイッチング素子とエネルギー蓄積素子を構成する一対の素子と、他方の一対の素子とを時分割で切り替え、１つの電流源で２つの発光素子を制御するようになっている。また、インダクタによるエネルギー蓄積素子に電気エネルギーを蓄積し、２つの発光素子を時分割で切り替えても両方の発光素子を途切れることなく駆動するようになっている。
これにより、電子装置が必要な電流源の数を半分に減らすことができる。また、このような時分割の駆動を行っても発光素子の単位時間当たり発光量の低下はわずかである。

なお、本実施形態では、時分割による駆動の多重化を２として、電流源の数を１／２に半減したが、２より大きな多重化を行うこともできる。これによって、更に、電子装置に内蔵する電流源の数を減少することが可能である。

（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態を図面を参照しながら説明する。
図４は、本発明に係る第２の実施形態を示す図であって、上記第１の実施形態と異なるのは、エネルギー蓄積素子の構成にある。以下、上記第１の実施形態と異なる部分について説明し、上記第１の実施形態と重複する部分については同一の符号を付して説明を省略する。

図４は、本発明の実施形態に係る発光装置１００のブロック図で、発光素子としてＥＬ素子で構成されたラインヘッド２、及びこれを駆動するＩＣ化された電子装置３１により構成されている。図４の発光装置１００が図１の発光装置１と異なる点は、エネルギー蓄積素子の構成にあり、図４では、インダクタ２０ａ、２０ｂを電子装置３１の内部でなく、電子装置３１の出力端子とラインヘッド２との間に構成したことである。インダクタ２０ａ、２０ｂは、電子装置３１とラインヘッド２との間の配線パターンを用いて構成できるので、電子装置３１は、インダクタが不要になってチップサイズが軽減される。

このようにして、本実施形態では、スイッチング素子とエネルギー蓄積素子を構成する一対の素子と、他方の一対の素子とを時分割で切り替え、１つの電流源で２つの発光素子を制御するようになっている。また、インダクタによるエネルギー蓄積素子に電気エネルギーを蓄積し、２つの発光素子を時分割で切り替えても両方の発光素子を途切れることなく駆動するようになっている。
これにより、電子装置が必要な電流源の数を半分に減らすことができる。また、このような時分割の駆動を行っても発光素子の単位時間当たり発光量の低下はわずかである。

（第３の実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態を図面を参照しながら説明する。
図５は、本発明に係る第３の実施形態を示す図であって、上記第１の実施形態と異なるのは、エネルギー蓄積素子の構成にある。以下、上記第１の実施形態と異なる部分について説明し、上記第１の実施形態と重複する部分については同一の符号を付して説明を省略する。

図５は、本発明の実施形態に係る発光装置２００のブロック図で、発光素子としてＥＬ素子で構成されたラインヘッド２、及びこれを駆動するＩＣ化された電子装置２０１により構成されている。図５の発光装置２００が図１の発光装置１と異なる点は、エネルギー蓄積素子の構成にあり、図５では、エネルギー蓄積素子をインダクタとダイオードでの構成でなく、キャパシタにより構成したことである。キャパシタとして、電子装置２０１内に誘電体を挟んだ電極構成によって複数のコンデンサ２１ａ、２１ｂが形成されている。

図５において、スイッチング素子５ａ、５ｂの一対が選択導通部を構成し、この一対のスイッチング素子５ａ、５ｂは一端で接続され、１つの入力点として電流源４からの基準電流が入力される。また、コンデンサ２１ａ、２１ｂが夫々エネルギー蓄積素子を構成している。そして、スイッチング素子５ａを介して発光素子ＥＬ１１の駆動とコンデンサ２１ａの充電が行われ、スイッチング素子５ｂを介して発光素子ＥＬ２１の駆動とコンデンサ２１ｂの充電が行われるようになっている。

次に、スイッチング素子５ａ、５ｂが導通から非導通に変化した場合は、コンデンサ２１ａ、２１ｂに蓄積された電気エネルギーが、発光素子に電流を流し続け、発光素子の駆動を継続させることができる。例えば、スイッチング素子５ａが非導通になった場合は、コンデンサ２１ａの放電電流がＥＬ１１の駆動を継続させる。

このように、コンデンサに電気エネルギーを蓄積し、スイッチング素子の非導通時においても発光素子の駆動を継続することができるので、２つの発光素子を１つの電流源で制御し、発光を途切れさすことなく駆動を行うことができる。そして、パルス幅変調方式（ＰＷＭ）を用い、階調情報ＤＡＴＡの値に基づいて、発光開始から終了までのパルス幅を発光素子毎に変化させることにより階調をもった発光を行うことができる。２つの発光素子は、ＰＷＭによる発光期間の間、高速スイッチングにより短時間で選択と非選択を交互に切り替えられているが、２つの発光素子共に非選択期間も発光の駆動が継続される。

このようにして、本実施形態では、スイッチング素子とエネルギー蓄積素子を構成する一対の素子と、他方の一対の素子とを時分割で切り替え、１つの電流源で２つの発光素子を制御するようになっている。また、キャパシタによるエネルギー蓄積素子に電気エネルギーを蓄積し、２つの発光素子を時分割で切り替えても両方の発光素子を途切れることなく駆動するようになっている。
これにより、電子装置が必要な電流源の数を半分に減らすことができる。また、このような時分割の駆動を行っても発光素子の単位時間当たり発光量の低下はわずかである。

（第４の実施形態）
次に、本発明の第４の実施形態を図面を参照しながら説明する。
図６は、本発明に係る第４の実施形態を示す図であって、上記第１の実施形態と異なるのは、階調表示を行う駆動方法の構成にある。以下、上記第１の実施形態と異なる部分について説明し、上記第１の実施形態と重複する部分については同一の符号を付して説明を省略する。

図６は、本発明の実施形態に係る発光装置３００のブロック図で、発光素子としてＥＬ素子で構成されたラインヘッド２、及びこれを駆動するＩＣ化された電子装置３０１により構成されている。図６の発光装置３００が図１の発光装置１と異なる点は、階調表示を行うための駆動をＰＷＭの方式でなく、パルス幅一定で駆動電流を切り替える振幅変調（ＰＡＭ）の方式としたことである。

電子装置３０１は、シフトレジスタ（図示せず）に格納された階調情報ＤＡＴＡをラッチするラッチ回路１１、アンドゲート６ａ、６ｂ、切替回路１１０、複数の基準電流を出力する電流源１２０、アナログスイッチで構成されたセレクタ１２１ａ、１２１ｂ、スイッチング素子５ａ、５ｂ、ダイオード７ａ、７ｂ、インダクタ８ａ、８ｂを備えている。本実施形態では、図１で多数必要であったカウンタが不要となるので、電子装置３０１におけるデジタル回路の規模を低減することができる。

ラッチ回路１１にラッチされたｇビットの階調情報ＤＡＴＡは、一方に電流源の複数の基準電流が並列に入力されているセレクタ１２１ａまたは１２１ｂの他方に入力される。セレクタ１２１ａ、１２１ｂは、階調情報ＤＡＴＡに対応する基準電流を選択し、スイッチング素子５ａ、５ｂに出力する。また、セレクタ１２１ａ、１２１ｂは、切替回路１１０の切替信号ＣＯＮＴａ、ＣＯＮＴｂによっても制御され、セレクタ１２１ａの場合、切替信号ＣＯＮＴａがＨレベルのときのみ出力が可能で、切替信号ＣＯＮＴａがＬレベルのときにはハイ・インピーダンスとなる。
従って、アンドゲート６ａ、６ｂは、ｇビットの階調情報ＤＡＴＡに基づく基準電流値の電流を、夫々のスイッチング素子５ａ、５ｂの入力端子に出力する。

切替回路１１０は、切替信号ＣＯＮＴａ及びＣＯＮＴｂを発生して、アンドゲート６ａと６ｂとの切り替えを行う回路である。切替回路１１０は、更に所定のパルス幅の切替信号ＣＯＮＴｃを備え、切替信号ＣＯＮＴｃはアンドゲート６ａと６ｂとの両方に入力されている。切替信号ＣＯＮＴａがＨレベルの場合には、アンドゲート６ａが選択されてスイッチング素子５ａを制御するようになっている。また、切替信号ＣＯＮＴｂがＨレベルの場合には、アンドゲート６ｂが選択されてスイッチング素子５ｂを制御するようになっている。

電流源１２０は、発光素子の階調駆動電流を行う駆動電流を設定し、設定した電流を供給するための複数の基準電流の駆動源である。電流源１２０は、高精度の電流精度を必要とし、電源電圧や環境温度変化、及び他の回路の動作変動影響に対して安定であることが要求されるので複雑な回路構成となる。従って、高精度であることでの製造上の歩留りと、アナログ素子による複雑な回路構成であることでのチップ面積の大きさから電子装置上のコストウエイトが高い。従来の電子装置では、発光素子の数に対応したｍ×ｎ個の多数の電流源が必要であるが、本実施形態の構成では、（ｍ×ｎ／２）個の電流源となっている。

スイッチング素子５ａ、５ｂは、例えば、ＰチャンネルとＮチャンネルのＭＯＳトランジスタを並列に接続したアナログスイッチによって構成され、導通時にはスイッチング素子５ａ、５ｂに接続されたインダクタ８ａ、８ｂに夫々階調情報ＤＡＴＡに基づく電流を流してエネルギーを蓄積し、同時にインダクタ８ａ、８ｂを介して接続された発光素子を駆動するようになっている。

次に、スイッチング素子５ａ、５ｂが導通から非導通に変化した場合は、インダクタ８ａ、８ｂに蓄積された電気エネルギーが、発光素子とダイオード７ａ、７ｂとの間で閉ループを形成して夫々階調情報ＤＡＴＡに基づく電流を流し続け、発光素子の駆動を継続させることができる。例えば、スイッチング素子５ａが非導通になった場合は、インダクタ８ａと発光素子ＥＬ１１とダイオード７ａが閉ループを形成し、発光素子ＥＬ１１の駆動を継続させる。

このように、インダクタに電気エネルギーを蓄積し、スイッチング素子の非導通時においても発光素子の駆動を継続することができるので、２つの発光素子を１つの電流源で制御し、発光を途切れさすことなく駆動を行うことができる。そして、振幅変調方式（ＰＡＭ）を用い、階調情報ＤＡＴＡの値に基づいて、発光量を発光素子毎に変化させることにより階調をもった発光を行うことができる。２つの発光素子は、切替信号ＣＯＮＴｃよる所定時間の間、高速スイッチングにより短時間で選択と非選択を交互に切り替えられているが、２つの発光素子共に上記非選択期間中も発光の駆動が継続される。

次に、本実施形態の動作について説明する。
図７は、発光素子ＥＬ１１、ＥＬ２１を例にした本実施形態に係る駆動の波形図である。スイッチング素子５ａ、５ｂを制御する切替信号ＣＯＮＴａ、ＣＯＮＴｂ、ＣＯＮＴｃの制御波形と、階調情報ＤＡＴＡに基づくＰＡＭの電流と、スイッチング素子５ａ、５ｂが交互に導通することによって発光素子ＥＬ１１、ＥＬ２１流れる駆動電流波形とを表わしている。発光素子のＥＬ１１、ＥＬ２１は、共通の電流源１２０により駆動されている。また、切替信号ＣＯＮＴａがＨレベルのときにスイッチング素子５ａが導通してインダクタ８ａを介して発光素子ＥＬ１１が駆動され、切替信号ＣＯＮＴｂがＨレベルのときにスイッチング素子５ｂが導通して発光素子ＥＬ２１が駆動されるようになっている。

図７の横軸は時間軸であって、所定の時間幅Ｔｓの変化点毎に切替信号ＣＯＮＴａ、ＣＯＮＴｂが周期的に切替わるようになっている。また、電子装置３０１に入力される階調情報ＤＡＴＡに基づいて、切替信号ＣＯＮＴｃがＨレベルの間、各発光素子の点灯制御がＰＡＭにより振幅で制御されるようになっている。図７においては、ＥＬ１１とＥＬ２１とは異なる電流振幅で点灯している。これらの駆動が行われている切替信号ＣＯＮＴｃがＨレベルの間は、スイッチング素子５ａ、５ｂは、Ｔｓ時間ごとの切り替えタイミングで交互に切り替えを行っている。なお、ＥＬ１１とＥＬ２１とは、Ｔｓと等しいＴｄ時間の差をもっており、切替信号ＣＯＮＴｃは、ＥＬ１１とＥＬ２１の発生時間の論理和を取るタイミングとなっている。

駆動電流の様子を、ＥＬ１１を例にとって説明する。駆動電流は、図７の波形に示したように、前半のα部と後半のβ部に分かれている。α部は、切替信号ＣＯＮＴａによってスイッチング素子５ａが導通し、インダクタ８ａを介して発光素子ＥＬ１１が駆動されている状態を示し、β部は、スイッチング素子５ａが非導通となった後にインダクタ８ａと発光素子ＥＬ１１とダイオード７ａが閉ループを形成して発光素子ＥＬ１１の駆動を継続している状態を示している。切り替えタイミングＴｓは、α部のエネルギー蓄積素子の立ち上がり時間と、β部の保持時間との時定数によって選択する。時定数が小さい場合は、図７よりも小さなＴｓとし、その場合は単位時間当たりのスイッチング回数が増加する。

このようにして、本実施形態では、スイッチング素子とエネルギー蓄積素子を構成する一対の素子と、他方の一対の素子とを時分割で切り替え、１つの電流源で２つの発光素子を制御するようになっている。また、インダクタによるエネルギー蓄積素子に電気エネルギーを蓄積し、２つの発光素子を時分割で切り替えても両方の発光素子を途切れることなく駆動するようになっている。
これにより、電子装置が必要な電流源の数を半分に減らすことができる。また、このような時分割の駆動を行っても発光素子の単位時間当たり発光量の低下はわずかである。

なお、本実施形態に対し、エネルギー蓄積素子の構成方法は図６の構成に限定されず、先に説明した実施形態２、または３と同様なエネルギー蓄積素子の構成でもよい。

（応用例）
本発明の発光装置を用いた、タンデム方式の画像形成装置について説明する。
図８は、タンデム方式の画像形成装置の概略構成図である。図８に示す画像形成装置８０は、先の実施形態１〜４の発光装置と同じ構成のラインヘッドモジュール１０１Ｋ、１０１Ｃ、１０１Ｍ、１０１Ｙを、対応する同様な構成である４個の感光体ドラム（担持体）４１Ｋ、４１Ｃ、４１Ｍ、４１Ｙの露光装置としてそれぞれ配置したもので、タンデム方式として構成されたものである。

この画像形成装置８０は、駆動ローラ９１と従動ローラ９２とテンションローラ９３とを備え、これら各ローラに中間転写ベルト９０を、図８中矢印方向（反時計方向）に循環駆動するよう張架したものである。この中間転写ベルト９０に対して、感光体ドラム４１Ｋ、４１Ｃ、４１Ｍ、４１Ｙが所定間隔で配置されている。これら感光体ドラム４１Ｋ、４１Ｃ、４１Ｍ、４１Ｙは、その外周面が像担持体としての感光層となっている。

ここで、前記感光ドラムの符号中のＫ、Ｃ、Ｍ、Ｙは、それぞれ黒、シアン、マゼンタ、イエローを意味し、それぞれ黒、シアン、マゼンタ、イエロー用の感光体であることを示している。なお、これら符号（Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙ）の意味は、他の部材についても同様である。感光体ドラム４１Ｋ、４１Ｃ、４１Ｍ、４１Ｙは、中間転写ベルト９０の駆動と同期して、図８中矢印方向（時計方向）に回転駆動するようになっている。

各感光体ドラム４１（Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙ）の周囲には、それぞれ感光体ドラム４１（Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙ）の外周面を一様に帯電させる帯電手段（コロナ帯電器）４２（Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙ）と、この帯電手段４２（Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙ）によって一様に帯電させられた外周面を感光体ドラム４１（Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙ）の回転に同期して順次ライン走査する本発明のラインヘッドモジュール１０１（Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙ）とが設けられている。

また、このラインヘッドモジュール１０１（Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙ）で形成された静電潜像に現像剤であるトナーを付与して可視像（トナー像）とする現像装置４４（Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙ）が設けられている。そして、この現像装置４４（Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙ）で現像されたトナー像を一次転写対象である中間転写ベルト９０に順次転写する転写手段としての一次転写ローラ４５（Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙ）と、転写された後に感光体ドラム４１（Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙ）の表面に残留しているトナーを除去するクリーニング手段としてのクリーニング装置４６（Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙ）とが設けられている。

ここで、各ラインヘッドモジュール１０１（Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙ）は、有機ＥＬ素子の配列方向が感光体ドラム４１（Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙ）の母線に沿うように設置されている。そして、各ラインヘッドモジュール１０１（Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙ）の発光エネルギーピーク波長と、感光体ドラム４１（Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙ）の光量ピーク波長とが略一致するように設定されている。

現像装置４４（Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙ）は、例えば、現像剤として非磁性一成分トナーを用いるもので、その一成分現像剤を例えば供給ローラで現像ローラへ搬送し、現像ローラ表面に付着した現像剤の膜厚を規制ブレードで規制する。そして、現像ローラを感光体ドラム４１（Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙ）に接触させあるいは押圧せしめることにより、感光体ドラム４１（Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙ）の電位レベルに応じて現像剤を付着させ、トナー像として現像するものである。

このような４色の単色トナー像形成ステーションにより形成された黒、シアン、マゼンタ、イエローの各トナー像は、一次転写ローラ４５（Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙ）に印加される一次転写バイアスによって中間転写ベルト９０上に順次一次転写される。そして、中間転写ベルト９０上で順次重ね合わされてフルカラーとなったトナー像は、二次転写手段としての二次転写ローラ６６において用紙等の記録媒体Ｐに二次転写され、さらに定着部である定着ローラ対６１を通ることで記録媒体Ｐ上に定着され、その後、排紙ローラ対６２によって装置上部に形成された排紙トレイ６８上に排出される。

なお、図８中の符号は、多数枚の記録媒体Ｐが積層保持されている給紙カセット６３、給紙カセット６３から記録媒体Ｐを一枚ずつ給送するピックアップローラ６４、二次転写ローラ６６の二次転写部への記録媒体Ｐの供給タイミングを規定するゲートローラ対６５である。また、中間転写ベルト９０との間で二次転写部を形成する二次転写ローラ６６、二次転写後に中間転写ベルト９０の表面に残留しているトナーを除去するクリーニング手段としてのクリーニングブレード６７である。

なお、本発明のラインヘッドモジュールを備えた画像形成装置は上記に限定されることなく、種々の変形が可能であり、例えば、４サイクル方式の画像形成装置やモノクロの画像形成装置としてもよい。

本発明の第１の実施形態に係る発光装置のブロック図。 発光素子の駆動の波形図。 電流源の詳細回路図。 本発明の第２の実施形態に係る発光装置のブロック図。 本発明の第３の実施形態に係る発光装置のブロック図。 本発明の第４の実施形態に係る発光装置のブロック図。 発光素子の駆動の波形図。 発光装置を適用した画像形成装置の概略構成図。

符号の説明

１，３１，２０１，３０１…電子装置、２…ラインヘッド、ＥＬ１１〜ＥＬｍｎ…発光素子としての有機ＥＬ素子、３，１００，２００、３００、１０１Ｋ，１０１Ｃ，１０１Ｍ，１０１Ｙ…発光装置、４，１２０…電流源、５ａ，５ｂ…選択導通部としての一対のスイッチング素子、９ａ，９ｂ…コンパレータ、１０，１１０…選択制御部を含む切替回路、１１…ラッチ回路、１２…カウンタ、１３…シフトレジスタ、８ａ，８ｂ，２０ａ，２０ｂ…エネルギー蓄積素子としてのインダクタ、２１ａ，２１ｂ…エネルギー蓄積素子としてのコンデンサ、１２１ａ，１２１ｂ…セレクタ、８０…画像形成装置。

Claims (11)

1. 複数の発光素子を配列したラインヘッドを駆動する電子装置であって、
   複数のスイッチング素子を一対とし、一対のスイッチング素子の一方の端子を共通に接続して入力点とし、他方の各端子を出力点とする選択導通部と、
   前記選択導通部の出力点に接続したエネルギー蓄積素子と、
   前記発光素子の駆動電流を生成する複数の電流源と、
   前記一対のスイッチング素子を構成する夫々のスイッチング素子を時分割で切り替えて選択導通させる選択制御部と、を備え、
   前記選択導通部の入力点に一つの前記電流源を接続し、前記エネルギー蓄積素子を介して前記発光素子を接続し、前記選択制御部により前記選択導通部を切り替え、一つの電流源により複数の前記発光素子を駆動することを特徴とする電子装置。
2. 前記スイッチング素子の導通時は、そのスイッチング素子に接続されている前記エネルギー蓄積素子に前記発光素子を駆動するためのエネルギーを蓄積し、
   前記スイッチング素子の非導通時は、そのスイッチング素子に接続されている前記エネルギー蓄積素子に蓄積されたエネルギーにより前記発光素子を駆動することを特徴とする請求項１に記載の電子装置。
3. 外部より入力される階調情報に基づいて、パルス幅変調方式で前記発光素子の駆動時間を制御し、前記発光素子の発光量を階調制御することを特徴とする請求項１または２に記載の電子装置。
4. 外部より入力される階調情報に基づいて、前記電流源の出力電流値を選択して前記選択導通部に出力する一対のセレクタを備え、
   前記選択制御部による前記選択導通部の切り替えに同期して前記一対のセレクタの切り替えを行い、前記発光素子の発光量を階調制御することを特徴とする請求項１または２に記載の電子装置。
5. 前記エネルギー蓄積素子をインダクタとダイオードにより構成したことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の電子装置。
6. 前記インダクタを電子装置の出力端子と前記ラインヘッドとの間に構成したことを特徴とする請求項５に記載の電子装置。
7. 前記エネルギー蓄積素子をキャパシタにより構成したことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の電子装置。
8. 前記スイッチング素子は、トランジスタ等の３端子のスイッチング素子である請求項１乃至４のいずれか一項に記載の電子装置。
9. 同一基板上に形成された有機ＥＬ素子によるラインヘッドと、
   請求項１乃至８のいずれか一項に記載の電子装置と、を具備することを特徴とする発
   光装置。
10. 感光体と、
    前記感光体を一様に帯電させる帯電部と、
    請求項９に記載の発光装置を備え、前記感光体を露光することにより形成対象画像の静電潜像を前記感光体上に形成する露光部と、
    前記感光体上の静電潜像をトナー像として現像する現像部と、
    前記感光体上のトナー像を転写材に転写させる転写部と、
    前記転写材上のトナー像を定着させる定着部と、を具備することを特徴とする画像形成装置。
11. 複数の発光素子を駆動する駆動方法であって、
    前記発光素子を駆動する電流源と、前記発光素子及び前記エネルギー蓄積素子とを選択的に導通させ、この発光素子の駆動とエネルギー蓄積素子へのエネルギー蓄積を行う導通ステップと、
    前記電流源と、前記発光素子及び前記エネルギー蓄積素子とを非導通させ、前記エネルギー蓄積素子が前記発光素子の駆動を行う非導通ステップと、を有することを特徴とする発光素子の駆動方法。
    

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