JP2021030568A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 ボトムエミッション型の露光装置では感光ドラムを露光するための光の強度が不十分となるため、トップエミッション型の発光装置を感光ドラムの露光に用いることが考えられるが、さらに感光ドラムを露光するための光の強度が必要な場合が生じ得る。【解決手段】 発光層を挟んでシリコン基板に積層された２次元配列された第１の電極とは反対側において発光層に積層された光が透過可能な電極を通過する光を用いて感光ドラムを露光する。【選択図】 図７

Description

電子写真方式の画像形成装置に関する

一般的に、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｏ）や有機ＥＬ（Ｏｒｇａｎｉｃ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）を有する露光ヘッドを用いて感光ドラムを露光することによって画像を形成する電子写真方式の画像形成装置が知られている。露光ヘッドは、感光ドラムの回転方向に略直交する方向に配列された複数の発光部を備える。露光ヘッドは、各発光部から出射される光を感光ドラムに結像するためのロッドレンズアレイをさらに有する。発光部の数および隣接する発光部間の間隔は、感光ドラム上における画像形成領域の幅、および画像形成装置の出力画像の解像度によって決まっている。例えば、１２００ｄｐｉの出力解像度のプリンタの場合、１画素の幅は２１．１６μｍ（小数点３桁以降は省略）であるため、隣接する発光部の中心間距離は２１．１６μｍで形成される。このような、露光ヘッドを用いた画像形成装置は、レーザ走査方式のレーザビームプリンタのようにポリゴンミラーなどの偏向装置を用いないため、レーザ走査方式のプリンタと比較して、使用する部品数が少ないため、装置の小型化、低コスト化が可能となる。

このような露光ヘッドとして透明のガラス基板上にＴＦＴ回路と有機ＥＬを用いた露光ヘッドが提案されている（例えば特許文献１を参照）。

特開２０１５−１６２４２８号公報

特許文献１が開示する露光ヘッドに備えられる発光装置は、有機層からの光をＴＦＴ回路側から出射させる、所謂ボトムエミッション型の発光装置である。ボトムエミッション型の発光装置は、ＴＦＴ回路によって光路が限定されてしまうため、発光層における発光光量に対して発光装置から出射される光量の割合が小さい。そのため、ボトムエミッション型の発光装置を感光体の露光光源としてもいる場合、発光光量を大きくしなければならないという課題がある。

本発明は上記問題を鑑みてなされたもので、本発明の画像形成装置は、画像形成装置であって、回転軸線を中心に回転駆動される感光体と、発光装置と、前記発光装置から出射された光を感光体表面に導くレンズアレイと、を含む露光ヘッドと、を備え、前記発光装置は、前記発光装置を駆動する駆動回路を含むシリコン基板と、前記感光体の回転方向、および前記回転軸線に略平行な方向に２次元配列された複数の電極であって、前記シリコン基板上に分離して形成された複数の電極を含む第１の電極層と、前記第１の電極層の上に層状に形成され、電圧が印加されることによって発光する発光層と、前記シリコン基板および前記第１の電極層が配置された側とは前記発光層を間に挟んで反対側に前記第１の電極層の前記複数の電極に対して共通に設けられ、光が透過可能な第２の電極層と、を備え、前記駆動回路は、前記発光層が発光するように前記第１の電極層に含まれる各電極の電圧を画像データに基づいて制御し、前記レンズアレイは、前記第２の電極層を透過した光が前記感光体上に導かれるように、前記第２の電極層と前記感光体表面との間に配置されていることを特徴とする。

トップエミッション構造の発光装置を用いて感光ドラムを露光する画像形成装置を提供することができる。

本実施例に係る画像形成装置の概略断面図 本実施例に係る露光ヘッドと感光ドラムの位置関係を示す図 本実施例に係る露光ヘッドの概略図 本実施例に係る複数の発光装置のプリント基板上での配置関係を示す図 本実施例に係るロッドレンズアレイとプリント基板の配置関係を示す上面図 本実施例に係る発光装置の上面図 本実施例に係る下部電極の配列を示す図 本実施例に係る発光装置の概略断面図 本実施例に係る多重スポットの様子を説明する図 本実施例に係る画像コントローラ部及び駆動基板のブロック図 本実施例に係る発光装置内の回路図 各信号の波形及び画像データのシフトを示す図 本実施例に係る多重露光を実行するための各信号の波形及び画像データを示す図 本実施例に係るアナログ部のブロック図、駆動部の回路図 本実施例に係る発光順番を切り替える発光装置内の回路図

［実施例１］
図１は、実施例１における電子写真方式の画像形成装置の構成を示す概略断面図である。図１に示す画像形成装置は、スキャナ機能とプリンタ機能を備える複合機（ＭＦＰ）であり、スキャナ部１００、作像部１０３、定着部１０４、給紙／搬送部１０５、及びこれらを制御するプリンタ制御部（不図示）から構成される。スキャナ部１００は、原稿台に置かれた原稿に照明を当てて原稿画像を光学的に読み取り、読み取った画像を電気信号に変換して画像データを作成する。

作像部１０３は、無端の搬送ベルト１１１の回転方向（反時計回り方向）に沿って、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）、ブラック（Ｋ）の順に並べられた、４連の画像形成ステーションを備える。４つの画像形成ステーションは同じ構成を有し、各画像形成ステーションは、矢印方向（時計回り方向）に回転する感光体である感光ドラム１０２、露光ヘッド１０６、帯電器１０７、現像器１０８を備えている。なお、感光ドラム１０２、露光ヘッド１０６、帯電器１０７、現像器１０８の添え字ａ、ｂ、ｃ、ｄは、それぞれ画像形成ステーションのブラック（Ｋ）、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）に対応する構成であることを示す。なお、以下では、特定の感光ドラム等を指す場合を除き、符号の添え字を省略することとする。

作像部１０３では、感光ドラム１０２を回転駆動し、帯電器１０７によって感光ドラム１０２を帯電させる。露光手段である露光ヘッド１０６は、発光装置を画像データに応じて発光させ、発光装置によって生成される光を、ロッドレンズアレイによって感光ドラム１０２上（感光体上）に集光し、静電潜像を形成する。現像手段である現像器１０８は、感光ドラム１０２に形成された静電潜像をトナーで現像する。そして、現像されたトナー像は、記録紙を搬送する搬送ベルト１１１上の記録紙に転写される。このような一連の電子写真プロセスが各画像形成ステーションで実行される。なお、画像形成時には、シアン（Ｃ）の画像形成ステーションでの画像形成が開始されて所定時間が経過した後に、順次、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）、ブラック（Ｋ）の各画像形成ステーションで、画像形成動作が実行される。これにより、フルカラーの画像が形成される。

図１に示す画像形成装置は、記録紙を給紙するユニットとして、給紙／搬送部１０５が有する本体内給紙ユニット１０９ａ、１０９ｂ、大容量の給紙ユニットである外部給紙ユニット１０９ｃ、及び手差し給紙ユニット１０９ｄを備えている。画像形成時には、このうち、予め指示された給紙ユニットから記録紙が給紙され、給紙された記録紙はレジストレーションローラ１１０まで搬送される。レジストレーションローラ１１０は、上述した作像部１０３において形成されたトナー像が記録紙に転写されるタイミングで、搬送ベルト１１１に記録紙を搬送する。搬送ベルト１１１により搬送される記録紙には、各画像形成ステーションの感光ドラム１０２上に形成されたトナー像が順次転写される。未定着のトナー像が転写された記録紙は、定着部１０４へと搬送される。定着部１０４は、ハロゲンヒータ等の熱源を内蔵し、記録紙上のトナー像を、２つのローラにより加熱・加圧することによって記録紙に定着させる。定着部１０４によりトナー像が定着された記録紙は、排出ローラ１１２により画像形成装置の外部に排出される。

ブラック（Ｋ）の画像形成ステーションの記録紙搬送方向の下流側には、搬送ベルト１１１に対向する位置に、検知手段である光学センサ１１３が配置されている。光学センサ１１３は、各画像形成ステーション間のトナー像の色ずれ量を導出するため、搬送ベルト１１１上に形成されたテスト画像の位置検出を行う。光学センサ１１３により導出された色ずれ量は、後述する画像コントローラ部７００（図７参照）等に通知され、記録紙上に色ずれのないフルカラートナー像が転写されるように、各色の画像位置が補正される。また、プリンタ制御部（不図示）は、複合機（ＭＦＰ）全体を制御するＭＦＰ制御部（不図示）からの指示に応じて、上述したスキャナ部１００、作像部１０３、定着部１０４、給紙／搬送部１０５等を制御しながら、画像形成動作を実行する。

ここでは、電子写真方式の画像形成装置の例として、搬送ベルト１１１上の記録紙に各画像形成ステーションの感光ドラム１０２に形成されたトナー像を直接転写する方式の画像形成装置について説明した。しかしながら、実施形態は、このような感光ドラム１０２上のトナー像を直接、記録紙に転写する方式のプリンタに限定されるものではない。例えば、実施形態は、感光ドラム１０２上のトナー像を中間転写ベルトに転写する１次転写部と、中間転写ベルト上のトナー像を記録紙に転写する２次転写部を備える画像形成装置でも良い。

［露光ヘッドの構成］
次に、感光ドラム１０２に露光を行う露光ヘッド１０６について、図２を参照して説明する。図２（ａ）は、露光ヘッド１０６と感光ドラム１０２との位置関係を示す斜視図であり、図２（ｂ）は、露光ヘッド１０６の内部構成と、露光ヘッド１０６からの光束がロッドレンズアレイ２０３により感光ドラム１０２に集光される様子を説明する図である。図２（ａ）に示すように、露光ヘッド１０６は、矢印方向に回転する感光ドラム１０２の上部の、感光ドラム１０２に対向する位置に、取付け部材（不図示）によって画像形成装置に取り付けられている（図１）。

図２（ｂ）に示すように、露光ヘッド１０６は、プリント基板２０２と、プリント基板２０２に実装された発光装置群４００と、ロッドレンズアレイ２０３と、ハウジング２０４から構成されている。ハウジング２０４には、ロッドレンズアレイ２０３とプリント基板２０２が取り付けられる。図２に示すようにロッドレンズアレイ２０３は、発光装置群４００と感光ドラム１０２の間に配置されている。ロッドレンズアレイ２０３は、プリント基板２０２の長手方向に沿って設けられ、発光装置群がそれぞれ出射する光束を感光ドラム１０２上に集光させる。工場では、露光ヘッド１０６単体で組立て調整作業が行われ、ピント調整、光量調整が行われる。ここで、感光ドラム１０２とロッドレンズアレイ２０３との間の距離、及びロッドレンズアレイ２０３と発光装置群４００との間の距離が、所定の間隔となるように組立て調整が行われる。これにより、発光装置群４００からの光が感光ドラム１０２上に結像される。そのため、工場でのピント調整時においては、ロッドレンズアレイ２０３と発光装置群４００との距離が所定の値となるように、ロッドレンズアレイ２０３の取付け位置の調整が行われる。また、工場での光量調整時においては、後述する発光装置４０１の下部電極を駆動し、ロッドレンズアレイ２０３を介して感光ドラム１０２上に集光させた光が所定光量になるように、発光装置に印加する後述の電圧の調整が行われる。

図３は、プリント基板２０２およびプリント基板に実装された発光装置群４００を説明する図である。図３（ａ）は、プリント基板２０２の発光装置群４００が実装された面の構成を示す模式図であり、図３（ｂ）は、プリント基板２０２の発光装置群４００が実装された面（第１面）とは反対側の面（第２面）の構成を示す模式図である。

図３（ａ）に示すように、第２の基板であるプリント基板２０２に実装された発光装置群４００は、独立したチップである発光装置４０１−１〜４０１−２０が、プリント基板２０２の長手方向に沿って、千鳥状に２列に配置された構成を有している。すなわち、プリント基板２０２上（第２の基板上）には、奇数番目の発光装置４０１−１・・・と偶数番目の発光装置４０１−２・・・とが感光ドラム１０２の回転方向において異なる位置に配列されている。以下、発光装置４０１−１〜４０１−２０を総称する場合、発光装置４００として説明する。なお、図３（ａ）において、上下方向は第１の方向である感光ドラム１０２の回転方向を示し、水平方向は、第１の方向と直交する第２の方向である長手方向を示す。長手方向は、感光ドラム１０２の回転方向と交差する交差方向でもある。各々の発光装置群４００の内部には計７４８個の後述する下部電極を有する。本実施例では、下部電極は２１．１６μｍ（≒２．５４ｃｍ／１２００ドット）に１つ配置されている。その結果、１つの発光装置内における７４８個の下部電極の端から端までの配列距離は、約１５．８ｍｍ（≒２１．１６μｍ×７４８）である。発光装置群４００は、２０個の発光装置４０１−１〜４０１−２０から構成されている。発光装置群４００に下部電極の数は１４，９６０個（＝７４８個の電極×２０チップ）となり、発光装置群４００によって約３１６ｍｍ（≒約１５．８ｍｍ×２０チップ）の長手方向の画像幅に対応した露光が可能となる。

図３（ｂ）に示すように、発光装置群４００が実装された面とは反対側のプリント基板２０２の面には、コネクタ３０５が実装されている。コネクタ３０５は、不図示の画像コントローラ部７００から発光装置群４００を制御する制御信号及び電源ラインを接続するためのコネクタであり、コネクタ３０５を介して各発光装置４０１−１〜４０１−７４８が駆動される。

図４は、長手方向に２列に配置された発光装置４０１のチップ間の境界部の様子を示す図であり、水平方向は、図３（ａ）の発光装置群４０１の長手方向である。図４に、発光装置４０１のチップ間の境界部（長手方向においてチップ同士の端部が重なっている部分（重なり部））を示す。発光装置４０１−２ｎと発光装置４０１−２ｎ＋１間の境界部においても、異なる発光装置間における端部の下部電極のピッチ（２つの下部電極の中心点と中心点の間隔）は、１２００ｄｐｉの解像度のピッチである略２１．１６μｍとなっている。

図５は、本実施例に係るロッドレンズアレイ２０３とプリント基板２０２の配置関係を示す上面図である。ロッドレンズアレイ２０３は、光軸がＺ方向に延びるロッドレンズが図５に示すように配列されたレンズ群である。プリント基板２０２に実装された発光装置４０１−１〜４０１−７４８の発光領域の長さ以上に渡って複数のロッドレンズ５００が配置されている。ロッドレンズアレイ２０３以外にはマイクロレンズアレイなどを用いることができる。

［発光装置の構成］
図６は発光装置４０１の内部構成を示す概略図である。ここで、図６に示すように、発光装置４０１の長手方向をＸ方向、短手方向をＹ方向とする。ここで、Ｙ方向は感光ドラム１０２の回転方向、言い換えれば回転する感光ドラム１０２の感光面（感光体表面）の移動方向である。Ｘ方向は、Ｙ方向すなわち感光ドラム１０２の回転方向に略直交する方向である。感光ドラム１０２の回転方向に略平行な方向でもある。なお、略直交は角度９０°に対して±１°程度の傾きを許容し、略平行は互いのなす角度が０°を基準に±１°程度の傾きを許容する。発光装置４０１は第１の基板であるシリコン基板４０２の上にワイヤボンディング用パッド（以下、ＷＢパッドという）６０１−１、６０１−２、６０１−３、６０１−４が形成されている。なお、シリコン基板４０２には駆動部である回路部６０２（破線）が内蔵されている。回路部６０２としてはアナログ駆動回路、デジタル制御回路、又はその両方を含んだ構成を用いることができる。回路部６０２の電源供給や発光装置４０１の外部からの信号等の入出力はＷＢパッドを介して行われる。

本実施例の発光装置４０１は、感光ドラムの回転軸線方向に沿って延びるライン状の発光領域６０４を含む。発光領域６０４は、後述する陽極と陰極と発光層４５０とを含み、陽極と陰極に電位差が生じることによって発光する領域である。

シリコン基板４０２は、集積回路形成用のプロセス技術も発達しており、既に様々な集積回路の基板として用いられているため、高速かつ高機能な回路を高密度に形成できるというメリットがある。また、シリコン基板については、大口径のウェハが出回っており、安価に入手することができるというメリットがある。

図７および図８を用いて発光装置４０１をさらに詳しく説明する。図７、および図８におけるＸ方向は、露光ヘッドの長手方向を示している。Ｚ方向は、後述する層構造の各層が重なる方向（積層方向）である。

図７は、図６中のＡ−Ａ断面の概略図の要部拡大図である。図８は、Ｙ方向から見た後述する下部電極４１０−１〜４１０−７４８の概略図である。図７に示すように、発光装置４０１は、シリコン基板４０２、下部電極４１０−１〜４１０−７４８、下部電極４２０−１〜４２０−７４８、発光層４５０、上部電極４６０を備える。

シリコン基板４０２には製造プロセスにおいて後述する下部電極４１０−１〜４１０−７４８それぞれに対応する駆動部を含む駆動回路が形成された駆動基板である。

図５に示すように、下部電極４１０−１〜４１０−７４８（陰極）は、シリコン基板４０２上に層状（第１の電極層）に形成された複数の電極である。各下部電極４１０−１〜４１０−７４８は、シリコン基板４０２を製造する製造プロセスとともにＳｉ集積回路加工技術を用いてシリコン基板４０２に内蔵されている複数の駆動部上に形成される。下部電極４１０−１〜４１０−７４８は、後述する発光層４５０の発光波長に対して反射率の高い金属が好ましい。そのため、下部電極４１０−１〜４１０−７４８には、銀（Ａｇ）、アルミニウム（Ａｌ）、またはこれらの合金、銀・マグネシウム合金など含有することが好ましい。

図７および図８に示すように、下部電極４１０−１〜４１０−７４８は、Ｘ方向における各画素に対応して設けられた電極である。すなわち、下部電極４１０−１〜４１０−７４８はそれぞれ１画素を形成するために設けられた電極である。下部電極４１０−１〜４１０−７４８を第１の電極列とする。

本実施例におけるＸ方向における下部電極４１０−１〜４１０−７４８の幅Ｗは１画素の幅に対応する幅である。間隔ｄはＸ方向における下部電極間距離である。下部電極４１０−１〜５０４−７４８はシリコン基板４０２上に間隔ｄを開けて形成されているため、発光基板４０２に形成された複数の駆動部はそれぞれ個別に下部電極４１０−１〜４１０−７４８の電圧を制御することができる。間隔ｄには発光層４５０の有機材料が充填されており、下部電極は有機材料によって仕切られている。

本実施例における発光装置において、下部電極４１０−１〜４１０−７４８の幅Ｗは称呼寸法として２０．９０ｍ、間隔ｄは称呼寸法として０．２６μｍに設定されている。つまり、本実施例の発光装置は、Ｘ方向において２１．１６μｍ毎に１つの下部電極４１０を備える。２１．１６μｍは１２００ｄｐｉにおける１画素の大きさであるので、各下部電極のＸ方向における下部電極４１０の幅は本実施例の画像形成装置の出力解像度に対応する１画素相当の大きさを有することになる。なお、本実施例の発光装置おけるプロセス・ルールは０．２μｍ程度と高精度であり、ｄ１の幅を０．２６μｍの分解能で形成することは可能である。

また、感光ドラムの回転方向であるＹ方向における下部電極４１０−１〜４１０−７４８の幅もＷである。つまり、本実施例の下部電極４１０−１〜４１０−７４８は２０．９０μｍ四方の形状をなしており、下部電極４１０の面積は４３６．８１μｍ^２の大きさとなる。これは、１画素の面積４４７．７４５６μｍ^２に対して約９７．６％を占める。有機発光材料はＬＥＤに比較して光量が少ない。それに対して、上記のように下部電極を正方形として隣接する下部電極間の距離を小さくしてシリコン基板４０２上に形成することで、感光ドラムの電位を変化させ得る程度の光量を得るための発光面積を確保することが可能となる。なお、１画素の占有面積に対して９０％以上の下部電極面積を確保することが望ましい。したがって、１２００ｄｐｉの出力解像度の画像形成装置に対しては下部電極４１０の一辺の幅を約２０．０７μｍ以上で形成することが望ましく、２４００ｄｐｉの出力解像度の画像形成装置に対しては下部電極４１０の一辺の幅を約１０．０４μｍ以上で形成することが望ましい。

一方で、下部電極４１０の占有面積の上限値は、ロッドレンズアレイや後述する上部電極の透過率に基づいて設定されるべきであるが、本実施例では、１画素の占有面積に対して１１０％を上限として設定する。１画素の占有面積に対して１１０％より大きく設計すると、感度の高い感光ドラムを露光する際に形成される画素のサイズが解像度を大きく超えてしまう可能性があるため、下部電極４１０の占有面積の上限値を１１０％に設定する。したがって、１２００ｄｐｉの出力解像度の画像形成装置に対しては下部電極４１０の一辺の幅を約２２．１９μｍ以下で形成することが望ましく、２４００ｄｐｉの出力解像度の画像形成装置に対しては下部電極４１０の一辺の幅を約１１．１０μｍ以下で形成することが望ましい。すなわち、１画素の占有面積に対する下部電極の占有面積の範囲は９０％以上１１０％以下であることが好ましい。

なお、下部電極の形状は正方形に限られず、画像形成装置の出力解像度に対応する露光領域サイズの光を出射し、その光によって出力画像の画質が画像形成装置の設計仕様を満たすレベルであれば四角形以上の多角形、円形、楕円形などの形状でも良い。

図８（ａ）に示すように、本実施例の発光装置４０１は、下部電極４１０−１〜４１０−７４８に加えて、下部電極４２０−１〜４２０−７４８を備える。下部電極４２０−１〜４２０−７４８は、下部電極４１０−１〜４１０−７４８と同様に、シリコン基板４０２上に層状（第１の電極層）に形成された複数の電極である。下部電極４２０−１〜４２０−７４８を第２の電極列とする。すなわち、発光装置４０１は、２次元配列された下部電極を備える。下部電極４２０−１〜４２０−７４８のサイズ、形状、Ｘ方向における配列は下部電極４２０−１〜４２０−７４８と同様であるので説明を省略する。

下部電極４２０−１〜４２０−７４８（第２の電極列）はＹ方向において下部電極４１０−１〜４１０−７４８（第１の電極列）に対して間隔ｄを開けて配置されている。Ｙ方向において下部電極４２０−１は下部電極４１０−１に隣接して配置され、同様に下部電極４２０−２〜下部電極４２０−７４８は、それぞれ下部電極４１０−２〜下部電極４１０−７４８に隣接して配置される。なお、本実施例のように、必ずしもＸ方向における下部電極間距離とＹ方向における下部電極間距離を等しく設計する必要はないが、所定面積内に効率よく下部電極を配列するために双方向における下部電極間距離を等しく設計することが望ましい。また、本実施例では説明を簡易にするために２列の電極列を備える発光装置を例示するが、図８（ｂ）に示すように、電極列は３列以上の任意の数の列であっても良い。例えば、上記と同様に、下部電極４２０−１〜４２０−７４８それぞれに対して下部電極４３０−１〜４３０−７４８を隣接して配置し、さらに、下部電極４３０−１〜４３０−７４８に対して下部電極４４０−１〜４４０−７４８を隣接して配置しても良い。以下では、説明を簡易にするために、下部電極４１０−１〜下部電極４１０−７４８、および下部電極４２０−１〜下部電極４２０−７４８を有する発光装置を例に説明を進める。

下部電極４１０−１および下部電極４２０−１を同時に駆動したときに、感光ドラム１０２上における両電極の駆動により露光される中心位置間の距離は感光ドラム１０２の回転方向においてＷ＋ｄずれる。本実施例の画像形成装置は、感光ドラム１０２の回転方向において隣接する複数の下部電極（例えば、下部電極４１０−１と下部電極４２０−１）を駆動することによって画像形成装置の出力解像度におけるある１画素に相当する領域を露光する。そのため、感光ドラム１０２の回転速度に応じて下部電極４１０−１への電圧印加のタイミングと下部電極４２０−１への電圧印加のタイミングに時間差を設けることによって１画素に相当する領域を複数回露光することができる（多重露光）。

次に、発光層４５０について説明する。発光層４５０は下部電極４１０−１〜４１０−７４８および下部電極４２０−１〜４２０−７４８が形成されたシリコン基板４０２に積層されて形成される。すなわち、下部電極４１０−１〜４１０−７４８および下部電極４２０−１〜４２０−７４８が形成された部分において発光層４５０は下部電極４１０−１〜４１０−７４８および下部電極４２０−１〜４２０−７４８上に積層される。下部電極４１０−１〜４１０−７４８および下部電極４２０−１〜４２０−７４８が形成されていない部分においてシリコン基板４０２上に積層される。本実施例では、発光装置２０２において発光層４５０は、下部電極４１０−１〜４１０−７４８および下部電極４２０−１〜４２０−７４８すべてに跨るように形成されているが、実施の形態はこれに限られるものではない。例えば、下部電極４１０−１〜４１０−７４８および下部電極４２０−１〜４２０−７４８と同様に発光層４５０を各下部電極上に分離して積層するように形成しても良いし、下部電極４１０−１〜４１０−７４８、下部電極４２０−１〜４２０−７４８を複数のグループに分割して、分割したグループ毎にそのグループに属する下部電極上に一つの発光層を積層させても良い。

発光層４５０は、例えば有機材料を用いることができる。有機ＥＬ膜である発光層４５０は、電子輸送層、正孔輸送層、電子注入層、正孔注入層、電子ブロック層、正孔ブロック層などの機能層を含む積層構造体である。発光層４５０には、有機材料以外でも無機材料を用いても良い。

発光層４５０には上部電極４６０（陽極）が積層（第２の電極層）とされている。上部電極４６０は、発光層４５０の発光波長の光を透過させることが可能（透過可能）な電極である。そのため、本実施例の上部電極４６０は酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）を含有する材料を透明電極として採用している。酸化インジウムスズの電極は、可視光領域の光に関して８０％以上の透過率を有するため、有機ＥＬの電極としては好適である。

上部電極４６０は、少なくとも発光層４５０を挟んで下部電極４１０−１〜４１０−７４８および下部電極４２０−１〜４２０−７４８の反対側に形成されている。すなわち、Ｚ方向において、上部電極４６０と下部電極４１０−１〜４１０−７４８、および上部電極４６０と下部電極４２０−１〜４２０−７４８の間に発光層４５０が配置されており、Ｚ方向において下部電極４１０−１〜４１０−７４８、および下部電極４２０−１〜４２０−７４８を上部電極４６０に投影したときに下部電極４１０−１〜４１０−７４８および下部電極４２０−１〜４２０−７４８が形成された領域は上部電極４６０が形成された領域に収まる。なお、透明電極は発光層４５０全体に積層されていなくても良いが、発光層４５０で生じた光を効率良く発光装置の外部に出射するためには、１画素の占有面積に対して上部電極４６０の占有面積が１００％以上であることが好ましく、より好ましくは１２０％以上であることが好ましい。上部電極４６０の占有面積の上限値はシリコン基板４０２、発光層４５０の面積によって任意に設計される。上部電極４６０において光を透過させる部分以外は配線を設けても良い。

本実施例の上部電極４６０は、各下部電極４１０−１〜４１０−７４８および下部電極４２０−１〜４２０−７４８に対して共通に設けられた陽極であるが、各下部電極４１０−１〜４１０−７４８、および下部電極４２０−１〜４２０−７４８それぞれに対して個別に設けても良いし、複数の下部電極毎に一つの上部電極を設けても良い。

駆動回路は、上部電極４６０と、下部電極４１０−１〜４１０−７４８および下部電極４２０−１〜４２０−７４８のうちの任意の下部電極と、に電位差を生じさせるために画像データに基づいて各下部電極４１０−１〜４１０−７４８および下部電極４２０−１〜４２０−７４８の電位を制御する。

本実施例における発光装置は所謂トップエミッション型の出射方式のデバイスである。陽極である上部電極４６０と陰極である下部電極４１０および下部電極４２０それぞれに電圧を印加して両社に電位差が生じると、陰極から電子が発光層４５０に流れ込み、陽極から正孔が発光層４５０に流れ込む。そして、発光層４５０において電子と正孔が再結合することによって発光層４５０が発光する。発光層４５０が発光することによって上部電極４６０に向かう光は上部電極４６０を透過して発光装置から図７に示す矢印Ａ方向に出射される。また、発光層４５０から下部電極４１０および下部電極４２０に向かう光は下部電極４１０におよび下部電極４２０よってそれぞれ上部電極４６０に向けて反射され、その反射光も上部電極４６０を透過して発光装置から出射される。発光層４５０から直接上部電極４６０に向かって出射される光と、下部電極４１０および下部電極４２０それぞれによって反射されて上部電極４６０から出射される光と、の上部電極４６０からの出射タイミングに時間差は生じるが、発光装置の層の厚さは極小さいため、ほぼ同時の出射と見做すことができる。

上部電極４６０として酸化インジウムスズなどの透明電極を用いることによって電極の光の透過割合を示す開口率を実質的に上部電極４６０の透過率と同等とすることができる。すなわち、実質的に上部電極４６０以外に光を減衰させる、あるいは光を遮蔽する部分がないため、発光層４５０の発光が極力減衰する、あるいは遮蔽されることなく出射光となる。

また、前述した様に下部電極４１０−１〜４１０−７４８および下部電極４２０−１〜４２０−７４８を高精度なＳｉ集積回路加工技術を用いて形成することで下部電極４１０−１〜４１０−７４８および下部電極４２０−１〜４２０−７４８を高密度配置ができる。そのため、発光部４０４の面積（ここでは下部電極４１０−１〜４１０−７４８および下部電極４２０−１〜４２０−７４８の面積と、互いに隣接する下部電極間の領域の面積の合計）のほとんどを下部電極４１０−１〜４１０−７４８および下部電極４２０−１〜４２０−７４８に割り当てることができる。すなわち、単位面積当たりの発光領域の利用効率が高い露光ヘッドとなる。

なお、発光層４５０として有機ＥＬ層や無機ＥＬ層などの水分に弱い発光材料を用いる際は発光部４０４への水分侵入を阻止するために封止しておくことが望ましい。封止方法としては、例えば、シリコンの酸化物、シリコンの窒化物、アルミの酸化物などの薄膜の単体あるいは積層した封止膜を形成する。封止膜の形成方法としては段差などの構造の被覆性能に優れた方法が好ましく、例えば、原子層堆積法（ＡＬＤ法）などを用いることができる。なお、封止膜の材料、構成、形成方法などは一例であり、上述した例には限定されず、適宜好適なものを選択すればよい。

［多重露光の露光領域形状］
図９に、多重露光時の露光領域（スポット）の位置関係を示す。図９において、下部電極４１０−ｎ（ｎは１≦ｎ≦７４８の自然数）およびＹ方向においてそれに隣接する下部電極４２０−ｎを駆動することによって露光される露光ドラム１０６上の露光領域を示している。すなわち、図９は、Ｘ方向に配列された７４８個の下部電極のうちのｎ番目の下部電極について、Ｙ方向に並ぶ２つの下部電極下部電極４１０−ｎと下部電極４２０−ｎの露光領域を示す。発光基板４０２のＹ方向における下部電極４１０−ｎ、および下部電極４２０−ｎに略同時に発光層４５０を発光させるための電圧を印加した場合、下部電極４１０−ｎに対応する露光領域と下部電極４２０−ｎに対応する露光領域は図９（ａ）のようにＹ方向の異なる位置となる。各露光領域の位置は、Ｙ方向における下部電極４１０−ｎおよび下部電極４２０−ｎとの配置関係と同様になる。つまり、Ｙ方向における各露光領域の中心間距離はＷ（μｍ）＋ｄ（μｍ）となる。

図９（ｂ）は、感光ドラム１０２の回転方向と回転速度Ｖｄｒ（ｍｍ／ｓ）に応じて、感光ドラム１０６の回転方向において下部電極４１０−ｎよりも下流側を露光するように配置された下部電極４２０−ｎに電荷を印加するタイミング（以下、点灯タイミングという）を、式（１）に従い遅延させたときの露光領域の様子を示す。感光ドラム１０２上に形成される露光領域の位置が一致するタイミングＴは、式（１）で求められる遅延時間Ｔｄｅｌａｙに基づき制御される。
Ｔｄｅｌａｙ＝（（Ｗ＋ｄ）÷１０００）÷Ｖｄｒ 式（１）

また本実施例では、各画素に対応する各下部電極の発光時間の最大値Ｔｗは、Ｙ方向の１ラインの間隔に相当する時間に等しくなるように発光信号が生成され、解像度（例えば１２００ｄｐｉ）と回転速度Ｖｄｒとにより式（２）で表される。
Ｔｗ＝（２５．４÷１２００）÷Ｖｄｒ 式（２）

多重露光により、下部電極４１０−ｎおよび下部電極４２０−ｎを用いて感光ドラム１０２上の略同一位置での露光が可能となり、感光ドラム１０２が受光する光量は、Ｙ方向に配列さる下部電極の数に比例して大きくすることが可能となる。なお、このような効果を維持するためには、多重露光する各下部電極の感光ドラム１０２上での露光領域の位置のずれが小さいことが好ましい。

図９（ｃ）に、多重露光において感光ドラム１０２上の露光領域の位置がずれている例を示す。この例では、多重露光による２つの露光領域は完全には重なっていないが、部分的に重なった状態となっている。理想的には、図９（ｂ）のように２つの露光領域が略一致している（完全に重なっている）方が、ドットが鮮鋭に形成されるため好ましい。しかし、図９（ｃ）のように一部でも露光領域が重なっている場合においても、ドットの鮮鋭性は図９（ｂ）に比べて劣化するものの必要な濃度を得ることができる。

このため、時間Ｔｄｅｌａｙは、制御上のバラツキがあった場合でも、露光領域のサイズＷｓ（μｍ）に対して式（３）の範囲内に収まるように、発光タイミングの許容誤差量ΔＴ以内で発光タイミングが制御されるものとする。
ΔＴ＝（Ｗｓ÷１０００）÷Ｖｄｒ 式（３）

［制御ブロック］
図１０に、画像コントローラ部７００、駆動基板２０２のブロック図を示す。以下、チップセレクト信号をｃｓ＿ｘ、ライン同期信号をｌｓｙｎｃ＿ｘ、クロック信号をｃｌｋ、画像データ信号をｄａｔａとする。本実施例では、説明を簡易化するために単色の処理について説明するが、同様の処理を４色について並列に処理するものとする。

（画像コントローラ部）
画像コントローラ部７００には、スキャナ部１００が生成した画像データが入力され、駆動基板２０２を制御するための制御信号を送信する。なお、画像コントローラ部７００に入力される画像データは、前述したようにスキャナ部１００で生成したデータでも良いし、パーソナルコンピューターよりネットワーク機器（不図示）を介して転送されたデータでもよい。制御信号は、画像データの有効範囲を表すチップセレクト信号ｃｓ＿ｘ、クロック信号ｃｌｋ、画像データ信号ｄａｔａ、画像データの１ライン毎の区切りを表すライン同期信号ｌｓｙｎｃ＿ｘ、ＣＰＵ７０３との通信信号である。各々の信号は、チップセレクト信号線７０５、クロック信号線７０６、画像データ信号線７０７、ライン同期信号線７０８、通信信号線７０９を介して駆動基板２０２内の発光装置４０１に送信される。画像コントローラ部７００では、画像データに対する処理と、印刷タイミングに対する処理が行われる。画像データ生成部７０１は、スキャナ部１００又は画像形成装置外部から受信した画像データに対して、ＣＰＵ７０３により指示された解像度でディザリング処理を行いプリント出力のための画像データを生成する。本実施例では、例えば１２００ｄｐｉの解像度でディザリング処理を行うものとする。

同期信号生成部７０４は、第２の信号であるライン同期信号ｌｓｙｎｃ＿ｘを生成する。ＣＰＵ７０３は、予め定められた感光ドラム１０２の回転速度に対して、１ライン周期として、同期信号生成部７０４に信号周期の時間間隔を指示する。ここで、１ライン周期とは、感光ドラム１０２表面が回転方向に１２００ｄｐｉの画素サイズ（約２１．１６μｍ）分移動する周期である。例えば、記録紙の搬送方向に２００ｍｍ／ｓの速度で印刷が行われる場合、ＣＰＵ７０３は１ライン周期を１０５．８μｓ（小数点２桁以下省略）として時間間隔を同期信号生成部７０４に指示する。搬送方向の速度については、感光ドラム１０２の速度を制御する制御部（不図示）に設定される印刷速度（画像形成速度）の設定値（固定値）を用いてＣＰＵ７０３が算出するものとする。なお、印刷速度は例えば記録紙の種類に応じて設定される。

チップデータ変換部７０２は、同期信号生成部７０４で生成したライン同期信号ｌｓｙｎｃ＿ｘに同期して１ライン分の画像データを発光装置４０１毎に分割する。チップデータ変換部７０２は、発光装置４０１毎に分割した画像データをクロック信号ｃｌｋとチップセレクト信号ｃｓ＿ｘとともに駆動基板２０２へ送信する。クロック信号ｃｌｋは、制御の基準となる信号である。

（駆動基板）
次に駆動基板２０２の構成について説明する。ヘッド情報格納部７１０は各発光装置４０１の発光量や実装位置情報といったヘッド情報を格納する記憶装置であり、通信信号線７０９を介してＣＰＵ７０３と接続されている。クロック信号線７０６、画像データ信号線７０７、ライン同期信号線７０８、通信信号線７０９は発光装置４０１の全てに接続されている。チップセレクト信号線７０５は発光装置４０１−１の入力に接続されている。発光装置４０１−１の出力が信号線７１１−１を介して発光装置４０１−２の入力に接続され、発光装置４０１−２の出力が信号線７１１−２を介して発光装置４０１−３の入力に接続される。このように、チップセレクト信号線７０５（又は信号線７１１）は、各発光装置４０１を介していわゆる数珠つなぎに接続（カスケード接続）されている。各発光装置４０１は、チップセレクト信号線７０５、クロック信号線７０６、ライン同期信号線７０８、画像データ信号線７０７、通信信号線７０９で設定された設定値に基づいて各発光装置４０１の下部電極の電圧を制御する。また、各発光装置４０１は、次の発光装置４０１用のチップセレクト信号を生成する。

［発光装置内の回路構成］
図１１（ａ）に発光装置４０１内の回路ブロック図を示す。発光装置４０１内の回路部４０６はデジタル部８００とアナログ部８０６とを有する。デジタル部８００は、クロック信号ｃｌｋに同期して、通信信号によって予め設定された設定値や各種信号に基づいて下部電極４１０−ｎおよび下部電極４２０−ｎを駆動するためのパルス信号を生成し、パルス信号線９０７を介してアナログ部８０６へ送信する機能を有する。ここで、各種信号とは、チップセレクト信号ｃｓ＿ｘ、画像データ信号ｄａｔａ、ライン同期信号ｌｓｙｎｃ＿ｘをいう。またデジタル部８００は、入力されてきたチップセレクト信号ｃｓ＿ｘから次の発光装置４０１用のチップセレクト信号を生成する機能を有する。

［デジタル部］
通信ＩＦ部８０１は、ＣＰＵ７０３からの通信信号に基づいて、レジスタ部８０２に対する設定値のライト及びリードを制御する。レジスタ部８０２は、動作に必要な設定値（予め設定された設定値）を格納する。この設定値には、画像データ格納部８０４で使用される露光タイミング情報、パルス信号生成部８０５で生成されるパルス信号の幅及び位相情報、アナログ部８０６で設定される駆動電圧の設定情報等がある。なお、駆動電圧は下部電極と上部電極間の抵抗値から導出でき、かつこの抵抗値のレンジは予め判っているため、駆動電圧の設定情報に代えて駆動電流に関する情報が格納されていても良い。レジスタ部８０２はこれらの情報の少なくとも１つを格納する。第２の生成部であるチップセレクト信号生成部８０３は、入力されてきた第１の信号であるチップセレクト信号ｃｓ＿ｘを遅延させ、次の発光装置４０１用のチップセレクト信号を生成し、信号線７１１を介して送信する。画像データ格納部８０４は、入力されてきたチップセレクト信号ｃｓ＿ｘが有効な間の画像データを保持し、ライン同期信号ｌｓｙｎｃ＿ｘに同期して画像データをパルス信号生成部８０５に出力する。詳細は後述する。

パルス信号生成部８０５は、画像データ格納部８０４から入力された画像データに応じて、レジスタ部８０２で設定されたパルス信号の幅情報及び位相情報に基づきパルス信号を生成し、アナログ部８０６に出力する。詳細は後述する。アナログ部８０６はデジタル部８００で生成されたパルス信号に基づいて、下部電極を駆動するために必要な信号を生成する。詳細は後述する。

（画像データ格納部）
次に画像データ格納部８０４の動作について説明する。実施例１の画像データ格納部８０４は、発光装置４０１に内蔵されている。チップセレクト信号ｃｓ＿ｘ及びライン同期信号ｌｓｙｎｃ＿ｘは負論理信号である例を説明するが、正論理であってもよい。図１１（ｂ）は画像データ格納部８０４の回路構成図である。クロックゲート回路８１０はチップセレクト信号ｃｓ＿ｘの反転信号とクロック信号ｃｌｋとの論理積を出力とする。クロックゲート回路８１０は、チップセレクト信号ｃｓ＿ｘが有効なときのみフリップフロップ回路８１１にクロック信号ｓ＿ｃｌｋを出力する。

フリップフロップ回路８１１は、画像データ格納部８０４へ入力されてきた画像データ信号ｄａｔａを大元の入力とする。フリップフロップ回路８１１は発光装置４０１の長手方向に設けられた下部電極４０１の数と同じ数（本実施例では７４８）が直列に接続されている。フリップフロップ回路８１１は、クロックゲート回路８１０から送られてきたクロック信号ｓ＿ｃｌｋに応じて動作する。フリップフロップ回路８１１の出力は、画像データｄｌｙ＿ｄａｔａ＿０００〜ｄｌｙ＿ｄａｔａ＿７４７として、隣接して接続された次のフリップフロップ回路８１１及びフリップフロップ回路８１２に出力される。フリップフロップ回路８１１及びフリップフロップ回路８１２は下部電極列４０１の長手方向において下部電極４０１の数（本実施例では７４８個）分設けられている。

フリップフロップ回路８１２は、フリップフロップ回路８１１の出力を入力とし、ライン同期信号ｌｓｙｎｃ＿ｘに応じて動作する。フリップフロップ回路８１２の出力は、画像データｂｕｆ＿ｄａｔａ＿０＿０００〜ｂｕｆ＿ｄａｔａ＿０＿７４７として、パルス信号生成部８０５（８０５−１、８０５−３、８０５−５・・・）とフリップフロップ回路８１３に出力される。フリップフロップ回路８１２は各々がメモリ回路として機能し、１つの下部電極列（下部電極４０１−１〜４０１−７４８）に対して設けられたフリップフロップ回路８１２はメモリ回路群（又は第１のメモリ回路群）として機能する。パルス信号生成部８０５−１、８０５−３、８０５−５・・・は第１のパルス信号を生成する第１のパルス信号生成部群として機能する。なお、パルス信号生成部８０５−１は下部電極４１０−１を駆動するためのパルス信号を生成し、パルス信号生成部８０５−３は下部電極４１０−２を駆動するためのパルス信号を生成する。また、パルス信号生成部８０５−５は下部電極４１０−３を駆動するためのパルス信号を生成する。

フリップフロップ回路８１３は、フリップフロップ回路８１２の出力を入力とし、多重露光タイミング信号ｌｓｈｉｆｔ＿０に応じて動作する。フリップフロップ回路８１３の出力は、画像データｂｕｆ＿ｄａｔａ＿１＿０００〜ｂｕｆ＿ｄａｔａ＿１＿７４７として、パルス信号生成部８０５（８０５−２、８０５−４、８０５−６・・・）に出力される。フリップフロップ回路８１３は各々がメモリ回路として機能し、１つの下部電極列（４０２−１〜４０２−７４８）に対して設けられたフリップフロップ回路８１３はメモリ回路群（又は第２のメモリ回路群）として機能する。パルス信号生成部８０５−２、８０５−４、８０５−６・・・は第２のパルス信号を生成する第２のパルス信号生成部群として機能する。なお、パルス信号生成部８０５−２は下部電極４２０−１を駆動するためのパルス信号を生成し、パルス信号生成部８０５−４は下部電極４２０−２を駆動するためのパルス信号を生成する。また、パルス信号生成部８０５−６は下部電極４２０−３を駆動するためのパルス信号を生成する。

第１の生成部である多重タイミング信号生成部８１４は、ライン同期信号ｌｓｙｎｃ＿ｘ、クロック信号ｃｌｋ、多重タイミング設定信号ｌｓｈｉｆｔ＿ｓｔａｒｔに基づいてタイミング信号である多重露光タイミング信号ｌｓｈｉｆｔ＿０を生成する。すなわち、多重タイミング信号生成部８１４は、パルス信号生成部８０５−２、８０５−４、…にパルス信号生成部８０５−１、８０５−３、…とは異なるタイミングでパルス信号を生成するための多重露光タイミング信号ｌｓｈｉｆ＿０を生成する。本実施例では、多重タイミング信号生成部８１４は、ライン同期信号ｌｓｙｎｃ＿ｘを多重タイミング設定信号ｌｓｈｉｆｔ＿ｓｔａｒｔに設定された設定値分遅延させて、多重露光タイミング信号ｌｓｈｉｆｔ＿０を生成する。例えば、多重タイミング設定信号ｌｓｈｉｆｔ＿ｓｔａｒｔが１（ｌｓｈｉｆｔ＿ｓｔａｒｔ＝１）と設定されたとき、多重露光タイミング信号ｌｓｈｉｆｔ＿０は、ライン同期信号ｌｓｙｎｃ＿ｘがクロック信号ｃｌｋで１サイクル分遅延した信号となる。多重タイミング信号生成部８１４は、感光ドラム１０２の回転速度に基づいて多重露光タイミング信号ｌｓｈｉｆｔ＿０を生成する。すなわち、多重タイミング設定信号ｌｓｈｉｆｔ＿ｓｔａｒｔは、上述した式（１）で求められる遅延時間Ｔｄｅｌａｙに基づいて設定されている。

図１２は画像データ格納部８０４の発光装置４０１の長手方向の動作を表すタイミングチャートである。図１２は、（ｉ）にクロック信号ｃｌｋの波形を示し、（ｉｉ）にライン同期信号ｌｓｙｎｃ＿ｘの波形を示し、（ｉｉｉ）にチップセレクト信号ｃｓ＿ｘの波形を示し、（ｉｖ）に画像データ信号ｄａｔａを０００〜７４７で示す。ここで、「０００」は、例えば下部電極４１０−１に対応する画像データを示し、「７４７」は下部電極４１０−７４８に対応する画像データを示す。画像データ信号ｄａｔａについて斜線で示す部分は、画像データとしては無効なデータを示す。（ｖ）はフリップフロップ回路８１１の出力である画像データｄｌｙ＿ｄａｔａ＿０００等を示し、（ｖｉ）はフリップフロップ回路８１２の出力である画像データｂｕｆ＿ｄａｔａ＿０＿０００等を示す。

チップセレクト信号ｃｓ＿ｘが０（ｃｓ＿ｘ＝０（ローレベル））である時刻Ｔ０から時刻Ｔ１までの間、直列に接続されたフリップフロップ回路８１１を介して画像データは次のようにシフトしていく。時刻Ｔ１はｃｓ＿ｘ＝０をクロック信号ｃｌｋの立ち上がりで捕らえた時刻である。すなわち、ｄａｔａ→ｄｌｙ＿ｄａｔａ＿０００→ｄｌｙ＿ｄａｔａ＿００１→…→ｄｌｙ＿ｄａｔａ＿７４７といった具合に順にシフトしていく。チップセレクト信号ｃｓ＿ｘがローレベルとなっている期間（ｃｓ＿ｘ＝０）には、クロック信号ｃｌｋが、発光装置４０１の長手方向の下部電極の数と同じ数、すなわち７４８だけ入力されるものとする。こうすることで、１ライン分の画像データがｄｌｙ＿ｄａｔａ＿０００〜ｄｌｙ＿ｄａｔａ＿７４７に保持されることとなる。

時刻Ｔ１以降はチップセレクト信号ｃｓ＿ｘが１（ｃｓ＿ｘ＝１（ハイレベル））であるためにシフト動作は行われずに時刻Ｔ１の画像データが保持される。例えば、１つ目のフリップフロップ回路８１１で時刻Ｔ１以降に保持される画像データｄｌｙ＿ｄａｔａ＿０００は７４７である。時刻Ｔ２でライン同期信号ｌｓｙｎｃ＿ｘが０（ｌｓｙｎｃ＿ｘ＝０（ローレベル））となると、１ライン分の画像データが一斉にｂｕｆ＿ｄａｔａ＿０＿０００〜ｂｕｆ＿ｄａｔａ＿０＿７４７として、パルス信号生成部８０５に出力される。時刻Ｔ２はｌｓｙｎｃ＿ｘ＝０をクロック信号ｃｌｋの立ち上がりで捕らえた時刻である。すなわち、フリップフロップ回路８１１で保持されていた画像データｄｌｙ＿ｄａｔａ＿０００等がフリップフロップ回路８１２を介して画像データｂｕｆ＿ｄａｔａ＿０＿０００等としてパルス信号生成部８０５に出力される。

次に、図１３は画像データ格納部８０４のＹ方向の動作を示すタイミングチャートである。図１３は、（ｉ）にライン同期信号ｌｓｙｎｃ＿ｘの波形を示し、（ｉｉ）にフリップフロップ回路８１２の出力である画像データｂｕｆ＿ｄａｔａ＿０＿０００等を示す。（ｉｉｉ）に多重露光タイミング信号ｌｓｈｉｆｔ＿０の波形を示し、（ｉｖ）にフリップフロップ回路８１３の出力である画像データｂｕｆ＿ｄａｔａ＿１＿０００等を示す。図１３では代表して図１１（ｂ）の最左端にあるフリップフロップ回路８１２の出力である画像データｂｕｆ＿ｄａｔａ＿０＿０００及びフリップフロップ回路８１３の出力である画像データｂｕｆ＿ｄａｔａ＿１＿０００について説明する。なお、画像データｂｕｆ＿ｄａｔａ＿０＿００１〜ｂｕｆ＿ｄａｔａ＿０＿７４７、ｂｕｆ＿ｄａｔａ＿１＿００１〜ｂｕｆ＿ｄａｔａ＿１＿７４７の全てにおいて同様である。

図１２で述べたとおり、図１２の時刻Ｔ０でライン同期信号ｌｓｙｎｃ＿ｘ＝０となったタイミングである図１３の時刻Ｔ１０でフリップフロップ回路８１２に画像データｄｌｙ＿ｄａｔａ＿０００が入力される。そうすると、画像データｄｌｙ＿ｄａｔａ＿０００の値がフリップフロップ回路８１２から画像データｂｕｆ＿ｄａｔａ＿０＿０００として出力される。時刻Ｔ１１において、多重露光タイミング信号ｌｓｈｉｆｔ＿０がローレベル（ｌｓｈｉｆｔ＿０＝０）としてフリップフロップ回路８１３に入力される。そうすると、フリップフロップ回路８１２から出力された画像データｂｕｆ＿ｄａｔａ＿０＿０００の値がフリップフロップ回路８１３から画像データｂｕｆ＿ｄａｔａ＿１＿０００として、パルス信号生成部８０５に出力される。このように、ｌｓｙｎｃ＿ｘ＝０でｂｕｆ＿ｄａｔａ＿０＿０００としてパルス信号生成部８０５に出力されたデータが、次のｌｓｈｉｆｔ＿０＝０のタイミングでｂｕｆ＿ｄａｔａ＿１＿０００として再びパルス信号生成部８０５に出力される。ここで、多重露光タイミング信号ｌｓｈｉｆｔ＿０がローレベルとなる時刻Ｔ１１は、ライン同期信号ｌｓｙｎｃ＿ｘがローレベルとなった時刻Ｔ１０から多重タイミング設定信号ｌｓｈｉｆｔ＿ｓｔａｒｔ分遅延したタイミングである。画像データｂｕｆ＿ｄａｔａ＿０＿０００を感光ドラム１０２上でＹ方向において先の露光に用いられる方の下部電極に対応するパルス信号生成部８０５に出力する。また、画像データｂｕｆ＿ｄａｔａ＿１＿０００を感光ドラム１０２上でＹ方向において後の露光に用いられる方の下部電極に対応するパルス信号生成部８０５に出力する。これにより、多重露光が実現される。

本実施例では、Ｙ方向に並ぶ２つの下部電極４１０−ｎおよび下部電極４２０−ｎを用いて多重露光する構成を例にして説明したが、多重露光に用いる下部電極は２つに限定するものではない。多重露光に用いる下部電極を増やす場合（ｍ＝３列以上のを多重露光用とする場合）は、図１１（ｂ）に示したフリップフロップ回路８１２、８１３（７４８）をｍ列分（ｍ×７４８個）に増やせばよい。これにより、ｍ列分（ｍ×７４８個）の下部電極に対応する画像データを保持可能となる。また、ｍ列分のフリップフロップ回路に接続されるパルス信号生成部８０５もｍ列分（ｍ×７４８個）に増やすことで、ｍ列分（ｍ×７４８個）の各下部電極６０２は発光タイミングが制御可能となり、ｍ列分の多重露光が可能になる。

本実施例では、各下部電極６０２の画像データを保持する手段としてフリップフロップ回路を例にして説明した。この構成ではフリップフロップ回路を下部電極４１０−１〜４１０−７４８に併走して配置することで、より簡易で配線面積の少ない回路が構成される。一方、フリップフロップ回路を用いないとしても、次のような構成とすることができる。すなわち、下部電極に対応するメモリ回路（例えばＲＡＭ等）と、メモリ回路への読み出しタイミングと書き込みタイミングとを制御する制御部とを有していれば、フリップフロップ回路を必ずしも用いる必要はない。

多重露光に用いられる下部電極を増やし、かつ、多重露光に用いる下部電極列の数を選択可能にすることで、よりダイナミックな光量の制御が可能となる。例えば、下部電極列の列の数ｍをｍ＝１０とし、下部電極をＹ方向に配列した構成の場合、画像形成装置の画像形成速度に応じて、多重露光に用いる下部電極列を２列〜１０列まで選択することが可能となる。これにより、９段階の光出力の変更が可能となる。したがって、下部電極の１つ１つの駆動電流の制御範囲を小さくすることができ、常に略等しい駆動電流条件で下部電極を駆動することが可能となる。例えば、低い電流（すなわち低い光量）で下部電極を駆動した際に、下部電極の応答が遅くなり所定の光量が得られないようなケースがある。このようなケースに対して、本実施例の多重露光を用いることで下部電極の安定的な駆動が可能となる。このように、複数列のどの列の下部電極を用いるかの選択を行う場合は、フリップフロップ回路８１２、８１３等に、リセット端子を付加し、画像データの出力を選択的に停止する構成をとればよい。このような方法以外にも、パルス信号生成部８０５にパルス信号の出力を停止する手段を付加してもよい。

［アナログ部］
図１４（ａ）に、アナログ部８０６のブロック図を示す。本実施例では説明を簡略化するため、下部電極列４１０−１〜４１０−７４８における２つの下部電極４１０−１、４１０−２を駆動する駆動部１００１−１、１００１−３を図示して説明する。しかし、同様の駆動部１００１−１〜１００１−７４８が下部電極列４１０−１〜４１０−７４８に含まれるその他の下部電極に対応して形成されているものとし、更に他の下部電極列に対応しても形成されているものとする。パルス信号生成部８０５−１、８０５−３は、下部電極４１０−１、４１０−２の発光（ＯＮ）タイミングを制御するパルス信号を生成する。パルス信号生成部８０５−１、８０５−３は、パルス信号線９０７−１、９０７−３を介して駆動部１００１−１、１００１−３にパルス信号を入力する。

デジタルアナログ変換器（以下、ＤＡＣとする）１００２は、レジスタ部８０２に設定されたデータに基づき信号線１００３を介して、駆動電流を決定するアナログ電圧を駆動部１００１−１、１００１−３に供給する。駆動部選択部１００７は、レジスタ部８０２に設定されたデータに基づき、駆動部１００１−１、１００１−３を選択する駆動部セレクト信号を、信号線１００４、１００５を介して、駆動部１００１−１、１００１−３に供給する。駆動部セレクト信号は、選択された駆動部１００１に接続されている信号のみがハイレベルとなるように生成される。例えば、駆動部１００１−１が選択される場合、信号線１００４にのみハイレベルの駆動部セレクト信号が供給され、信号線１００５など他の駆動部１００１−３等に接続されている信号線１００５等にはローレベルの駆動部セレクト信号が供給される。本実施例では駆動部セレクト信号は正論理としているが、負論理であってもよい。

駆動部１００１−１、１００１−３は、各々駆動部選択部１００７によって選択されたタイミング（駆動部セレクト信号がハイレベルになるタイミング）で、信号線１００３を介して入力されるアナログ電圧が設定される。ＣＰＵ７０３はレジスタ部８０２を介して駆動部１００１−１、１００１−３を順次選択し、選択した駆動部１００１−１、１００１−３に対応した電圧を設定する。これにより、ＣＰＵ７０３は１つのＤＡＣ１００２で全ての駆動部１００１のアナログ電圧を設定する。前述した動作により駆動部１００１−１、１００１−３には、駆動電流を決定するアナログ電圧とパルス信号とが入力され、以降に説明する駆動回路によって各下部電極４１０−１、４１０−２が独立して駆動電流と発光時間が制御される。

（駆動部）
図１４（ｂ）に、下部電極４１０−１を駆動する駆動部１００１−１の回路について示す。なお、他の下部電極に対する駆動部１００１についても、同様の回路で駆動するものとする。ＭＯＳ型電界効果トランジスタ（以下、ＭＯＳＦＥＴとする）１１０２は、ゲート電圧値に応じて下部電極４１０−１に駆動電流を供給し、ゲート電圧がローレベルのときには、駆動電流がオフ（消灯）するように電流を制御する。

ＭＯＳＦＥＴ１１０４のゲート端子には、パルス信号線９０７−１が接続されており、パルス信号がハイレベルのときにコンデンサ１１０６に充電された電圧を、ＭＯＳＦＥＴ１１０２に受け渡す。ＭＯＳＦＥＴ１１０７は、駆動部選択部１００７から送信された駆動部セレクト信号（信号線１００４より伝送）がゲート端子に接続されている。ＭＯＳＦＥＴ１１０７は、受信した駆動部セレクト信号がハイレベルのときにオンし、ＤＡＣ１００２から出力されたアナログ電圧（信号線１００３より伝送）を、コンデンサ１１０６に充電する。本実施例においては、画像形成前のタイミングで、ＤＡＣ１００２はコンデンサ１１０６にアナログ電圧を設定し、画像形成期間中はＭＯＳＦＥＴ１１０７をオフ状態にすることで、電圧レベルを保持し続けるものとする。

このような動作により、ＭＯＳＦＥＴ１１０２は、設定されたアナログ電圧とパルス信号とに応じて駆動電流を下部電極４１０−１に供給する。下部電極４１０−１の入力容量が大きく、オフ時の応答速度が遅い場合は、ＭＯＳＦＥＴ１１０３によりオフの速度を速めることが可能である。ＭＯＳＦＥＴ１１０３はゲート端子にインバータ１１０５によりパルス信号を論理反転させた信号が入力されている。パルス信号がローレベルのときに、ＭＯＳＦＥＴ１１０３のゲート端子はハイレベルになり、下部電極４１０−１の入力容量に充電された電荷を強制的に放電する。

なお本実施例では、画像全体の光量を駆動電流による制御で行い、各画素区間における画像データに応じた光量の制御をＰＷＭ制御で行う構成を例にして説明したが、本発明においては光量の制御方法を限定するものではない。画像全体、画素区間内の制御の両方を、駆動電流による制御で行ってもよいし、ＰＷＭ制御で行っても良いものとする。

［下部電極の駆動方向の切り替え（千鳥配置への対応）］
前述したように、本実施例では発光装置４０１を駆動基板２０２上に千鳥状に配置（以下、千鳥配置という）する構成を例としている。発光装置４０１を千鳥配置にする場合、ロッドレンズアレイ２０３の短手方向のレンズ中心に対して、下部電極を中心に近く配置することで良好な結像特性が得られる。安価なロッドレンズアレイを使用する場合、ロッドレンズの開口部に制限があるため、下部電極の配置がロッドレンズ中心より離れすぎるとロッドレンズの開口部に光が届かなくなり、感光ドラム１０２上に光が出射できなくなる場合がある。そのため、下部電極列は発光装置４０１の中心より短手方向における片側に寄せて配置し、下部電極列がロッドレンズ中心になるべく近く配置される構成が有効である。

図４では、ロッドレンズアレイ２０３の短手方向の中心を破線でＬ＿ｃｅｎｔｅｒとして示している。ロッドレンズアレイ２０３の短手方向の中心線（以下、中心線という）Ｌ＿ｃｅｎｔｅｒと、千鳥配置された２つの発光装置４０１の中心とが一致するようにロッドレンズアレイ２０３と発光装置４０１とが実装されている。各発光装置４０１の下部電極は、発光装置４０１の中心より中心線Ｌ＿ｃｅｎｔｅｒに近い位置に寄せて配列されている。ここで、発光装置４０１−２ｎ（一方の第１の基板）において、発光装置４０１−２ｎ＋１から遠い側の面を端面３１１とし、発光装置４０１−２ｎ＋１に近い側の面を端面３１０とする。また、発光装置４０１Ｂ（他方の第１の基板）において、発光装置４０１Ａから遠い側の面を端面３１１とし、発光装置４０１Ｂに近い側の面を端面３１０とする。いずれの発光装置４０１においても、下部電極は端面３１０側に寄せて配置されている。

下部電極をこのように配置することで、いずれの下部電極もロッドレンズアレイ２０３の開口部に光が入射する配置となっている。また、本実施例では、発光装置４０１内の下部電極が、発光装置４０１の短手方向における中心より片側に寄った位置に配列されている。いずれの発光装置４０１も端面３１０が、中心線Ｌ＿ｃｅｎｔｅｒ側になるように発光装置４０１の実装方向が決定されている。すなわち、発光基板４０２において、ロッドレンズアレイ２０３の短手方向における中央（中央線Ｌ＿ｃｅｎｔｅｒ）に近い側に複数の下部電極列４１０−１〜４１０−７４８が配置される。２列の千鳥配置で発光装置４０１を配列する場合、発光装置４０１Ａと発光装置４０１Ｂとの間で、互いに１８０°反転した状態で、中心線Ｌ＿ｃｅｎｔｅｒに下部電極が近づくように配置される。

このように、発光装置４０１内で下部電極の位置を片側に寄せて、かつ、下部電極が中心線Ｌ＿ｃｅｎｔｅｒに近づくように発光装置４０１の実装方向が決定される。これにより、良好な結像特性を得ることが可能となる。一方、前述したように発光装置４０１毎に異なる実装方向で配置することで、下部電極のＹ方向の点灯順番を、発光装置４０１の方向に合わせて制御する必要がある。例えば、発光装置４０１Ａは端面３１１に近い側（図中上側）の下部電極が先に点灯し、発光装置４０１Ｂは端面３１０に近い側（図中上側）の下部電極が先に点灯する。このような場合の制御方法を以下に説明する。

（セレクタを有する回路）
図１５は、駆動基板２０２の短手方向において下部電極列４１０−１〜４１０−７４８の発光順番を切り替える発光装置４０１内部の回路ブロック図である。図１１（ｂ）と同様、Ｙ方向に２列の下部電極列４１０−１〜４１０−７４８および下部電極列４２０−１〜４２０−７４８を有する場合について説明する。図１１（ｂ）で説明した回路構成に加えて、画像データ格納部８０４はセレクタ２２００−１２、２２００−３４、２２００−５６、…を有している。セレクタ２２００−１２は、フリップフロップ回路８１２及びフリップフロップ回路８１３とパルス信号生成部８０５−１及びパルス信号生成部８０５−２との接続の組み合わせを切り替える。セレクタ２２００−３４は、フリップフロップ回路８１２及びフリップフロップ回路８１３とパルス信号生成部８０５−３及びパルス信号生成部８０５−４との接続の組み合わせを切り替える。セレクタ２２００−５６は、フリップフロップ回路８１２及びフリップフロップ回路８１３とパルス信号生成部８０５−５及びパルス信号生成部８０５−６との接続の組み合わせを切り替える。

セレクタ２２００−１２、２２００−３４、２２００−５６、…を総称してセレクタ２２００とする。セレクタ２２００は、フリップフロップ回路８１２、８１３の画像データの送信先であるパルス信号生成部８０５との接続関係を切り替え可能としている。すなわち、セレクタ２２００は、第１のメモリ回路群及び第２のメモリ回路群と第１のパルス信号生成部群及び第２のパルス信号生成部群との接続の組み合わせを選択する選択部として機能する。

例えば、千鳥配置の長手方向における一方の発光装置４０１では、フリップフロップ回路８１２はパルス信号生成部８０５−１と接続し、フリップフロップ回路８１３はパルス信号生成部８０５−２と接続する。千鳥配列の長手方向における他方の発光装置４０１では、フリップフロップ回路８１２はパルス信号生成部８０５−２と接続し、フリップフロップ回路８１３はパルス信号生成部８０５−１と接続する。セレクタ２２００の接続情報は、ＣＰＵ７０３からの通信信号に基づいて、レジスタ部８０２の所定のレジスタに設定される。セレクタ２２００はレジスタ部８０２に設定された接続情報（レジスタ値）に基づいて接続を制御されるものとする。

前述したように、下部電極の点灯順番を切り替える手段を有することで、駆動基板２０２上への発光装置４０１の配置方向によらず、多重露光を行うことが可能となる。本実施例では、千鳥配置についての有用性を説明したが、同じ露光ヘッドを複数の異なる画像形成装置に用いる際も有用である。感光ドラム１０２の回転方向と露光ヘッドの取り付け方向とに応じて、点灯順番を選択する。これにより、感光ドラム１０２の回転方向が異なる画像形成装置においても、同一の露光ヘッドを使用することが可能となる。

以上説明したように、本実施例では、Ｙ方向に下部電極を配列し多重露光することで、露光ヘッドの光出力の高出力化が可能であり、画像形成装置の高速化や、より光量を必要とする感光体材料に対しても対応が可能となる。また、シリコン基板上に下部電極列や回路部４０６を構成することで、出力解像度の高精細化、発光装置の大規模なロジック回路を内蔵可能とすることによる制御の高性能化が可能となる。

また、発光基板４０２内に多重露光するための画像データを生成する手段を有する。これにより、発光装置４０１のインターフェイスの配線（ワイヤボンディング）を増やすことなく、必要な画像データの生成が可能である。メモリ回路（フリップフロップ回路）を最適に配置することで、配線の面積を最適化することが可能となる。更に、画像形成装置の印字速度、解像度、発光装置４０１の下部電極の間隔に応じて発光タイミングを制御することができる。これにより、感光ドラム１０２上での多重露光による露光領域を鮮鋭化できる。

以上、本実施例によれば、より高い光出力で、高速に駆動することが可能な露光ヘッドを提案することができる。

Claims (10)

1. 画像形成装置であって、
   回転軸線を中心に回転駆動される感光体と、
   発光装置と、前記発光装置から出射された光を感光体表面に導くレンズアレイと、を含む露光ヘッドと、を備え、
   前記発光装置は、
   前記発光装置を駆動する駆動回路を含むシリコン基板と、
   前記感光体の回転方向、および前記回転軸線に略平行な方向に２次元配列された複数の電極であって、前記シリコン基板上に分離して形成された複数の電極を含む第１の電極層と、
   前記第１の電極層の上に層状に形成され、電圧が印加されることによって発光する発光層と、
   前記シリコン基板および前記第１の電極層が配置された側とは前記発光層を間に挟んで反対側に前記第１の電極層の前記複数の電極に対して共通に設けられ、光が透過可能な第２の電極層と、を備え、
   前記駆動回路は、前記発光層が発光するように前記第１の電極層に含まれる各電極の電圧を画像データに基づいて制御し、
   前記レンズアレイは、前記第２の電極層を透過した光が前記感光体上に導かれるように、前記第２の電極層と前記感光体表面との間に配置されていることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記複数の電極は、第１の電極と、前記感光体の回転方向において前記第１の電極の下流に隣接して配置された前記第２の電極と、を含み、
   前記感光体における前記第１の電極の駆動によって露光される露光領域が前記第２の電極の駆動によってさらに露光されるように、前記駆動回路は画像データに基づく前記第１の電極と前記第２の電極の電位を制御するタイミングを制御することを特徴とする画像形成装置。
3. 前記画像形成装置の出力解像度における各画素を形成すべく、前記第１の電極と前記第２の電極を同一の画素データに基づいて駆動して多重に露光することによって前記各画素を形成することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
4. 前記第１の電極層に含まれる前記複数の電極は前記画像形成装置の出力解像度における１画素に対応して設けられ、
   前記１画素の占有面積に対して前記複数の電極それぞれの面積は８０％以上、１１０％以下であることを特徴とする請求項１乃至３いずれか１項に記載の画像形成装置。
5. 前記第１の電極層に含まれる前記複数の電極は正方形であることを特徴とする請求項１乃至４いずれか１項に記載の画像形成装置。
6. 前記シリコン基板、前記第１の電極層、前記発光層、前記第２の電極層の積層方向において前記第１の電極層を前記第２の電極層に投影した場合、前記第１の電極層における前記複数の電極は前記第２の電極層に収まることを特徴とする請求項１乃至５いずれか１項に記載の画像形成装置。
7. 前記第２の電極層は酸化インジウムスズを含むことを特徴とする請求項１乃至６いずれか１項に記載の画像形成装置。
8. 前記第１の電極層に含まれる前記複数の電極は、銀を含有することを特徴とする請求項７に記載の画像形成装置。
9. 前記第１の電極層に含まれる前記複数の電極は、アルミニウムを含有することを特徴とする請求項７または８に記載の画像形成装置。
10. 前記第１の電極層に含まれる前記複数の電極は、銀・マグネシウム合金を含有することを特徴とする請求項７に記載の画像形成装置。

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