JP4453482B2 - ラインヘッドの駆動装置及び方法、ラインヘッド、並びに画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、画像形成装置において露光手段として用いられるラインヘッドの駆動装置及び方法、ラインヘッド、並びに画像形成装置に関する。

従来、高速高画質のプリンタ（画像形成装置）として、一般にレーザプリンタと呼ばれるレーザスキャナ方式のものが知られている。この方式のプリンタは、典型的には半導体レーザ等のレーザ光源から射出されるレーザ光をポリゴンミラー等の回転機構部を用いて感光ドラム上で走査（スキャン）させて感光ドラム上に電気的潜像を形成している。このため、高速化及び高画質化に応えるためには、回転機構部の高速且つ高精密な制御が必要になる。

ところが、近年では更なる高速高画質化がプリンタに要求されているとともに、プリンタ自体の小型化も要求されている。かかる要求に応えるものとして、レーザ光源に代えて有機エレクトロルミネセンス素子（有機ＥＬ素子）を複数配列してなる発光素子アレイを有するラインヘッドを備えた画像形成装置が知られている。この画像形成装置では、レーザプリンタに設けられるポリゴンミラー等の回転機構部が不要になるため、更なる高速化及び小型化が可能になっている。この種の画像形成装置の詳細については、例えば以下の特許文献１を参照されたい。
特開平６−６４２２９号公報

ところで、ＥＬ発光素子、特に有機ＥＬ素子は、発光時間、休止期間、周囲温度等によってその発光効率が変化する特性を有する。従って、ＥＬ発光素子を複数配列して形成されたラインヘッドは、その輝度が経時的に変動してしまうという問題が生ずる。このため、上記の特許文献１に開示された発光素子アレイを有するラインヘッドを備えた従来の画像形成装置では、例えば使用時間が長期に亘ると、画像が全体的にかすれてしまう虞が考えられた。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、ＥＬ素子の経時的な発光強度の変動を制御して常時一定輝度を得ることができるラインヘッドの駆動装置及び方法、ラインヘッド、並びに画像形成装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明のラインヘッドの駆動装置は、共通の電源線に接続された複数のＥＬ素子を配列してなる発光素子列を備えるラインヘッドの駆動装置であって、前記発光素子列に含まれる前記複数のＥＬ素子のうち、同時に発光するＥＬ素子の数に応じた電流を前記電源線に供給する電源制御部を備えることを特徴としている。
この発明によれば、同時に発光するＥＬ素子の数に応じた電流を電源線に供給してＥＬ素子を発光させている。ここで、ＥＬ素子の輝度とＥＬ素子に流れる電流との間には強い相関がある。つまり、多くの電流がＥＬ素子に流れれば輝度は高くなり、ＥＬ素子に流れる電流が少なければ輝度が低くなる。従って、本発明のように、同時に発光するＥＬ素子の数に応じた電流を電源線に供給すれば発光する個々のＥＬ素子には一定輝度の光が射出するだけの電流が流れるため、ＥＬ素子の経時的な発光特性が変化しても一定強度の発光をラインヘッドから得ることができる。
また、本発明のラインヘッドの駆動装置は、前記電源制御部が、階調処理された画像データに基づいて同時に発光するＥＬ素子の数を求めることを特徴としている。
この発明によれば、階調処理された画像データから同時に発光するＥＬ素子の数が求められるため、同時に発光するＥＬ素子の数に応じた電流を供給する上で極めて好適である。
また、本発明のラインヘッドの駆動装置は、前記発光素子列又はその近傍の温度を測定する温度測定部と、前記複数のＥＬ素子の温度変化に対する代表的な電流変化特性を記憶する記憶部とを備え、前記電源制御部は、前記温度測定部の測定結果と前記記憶部に記憶された前記電流変化特性とに基づいて、前記電源線に供給する電流を制御することを特徴としている。
この発明によれば、発光素子列又はその近傍の温度を測定し、この測定温度と予め求められた複数のＥＬ素子の温度変化に対する代表的な電流変化特性とに基づいて電源線に供給数する電流を制御しているため、温度変化によってＥＬ素子の発光特性が変化しても、一定輝度の発光を得ることができる。
上記課題を解決するために、本発明のラインヘッドの駆動方法は、共通の電源線に接続された複数のＥＬ素子を配列してなる発光素子列を備えるラインヘッドの駆動方法であって、同時に発光するＥＬ素子の数を求める発光数算出ステップと、前記発光数算出ステップで算出したＥＬ素子の数に応じた電流を前記電源線に供給する電源供給ステップとを含むことを特徴としている。
この発明によれば、同時に発光するＥＬ素子の数に応じた電流を電源線に供給して発光する個々のＥＬ素子に一定輝度の光が射出するだけの電流を流しているため、ＥＬ素子の経時的な発光特性が変化しても一定強度の発光をラインヘッドから得ることができる。
また、本発明のラインヘッドの駆動方法は、前記発光数算出ステップが、階調処理された画像データから前記同時に発光するＥＬ素子の数を求めることを特徴としている。
この発明によれば、階調処理された画像データから同時に発光するＥＬ素子の数が求められるため、同時に発光するＥＬ素子の数に応じた電流を供給する上で極めて好適である。
また、本発明のラインヘッドの駆動方法は、予め、前記複数のＥＬ素子の温度変化に対する代表的な電流変化特性を測定する測定ステップと、前記発光素子列又はその近傍の温度を測定する温度測定ステップとを含み、前記電源供給ステップは、前記測定ステップ及び前記温度測定ステップの測定結果に応じて制御を行った電流を前記電源線に供給することを特徴としている。
この発明によれば、発光素子列又はその近傍の温度を測定し、この測定温度と予め求められた複数のＥＬ素子の温度変化に対する代表的な電流変化特性とに基づいて電源線に供給数する電流を制御しているため、温度変化によってＥＬ素子の発光特性が変化しても、一定輝度の発光を得ることができる。
また、本発明のラインヘッドは、素子基板上に、共通の電源線に接続された複数のＥＬ素子を配列してなる発光素子列と、前記ＥＬ素子を駆動する駆動素子群とを一体形成したラインヘッドであって、前記素子基板上に、前記発光素子列に含まれる前記複数のＥＬ素子のうち、同時に発光するＥＬ素子の数に応じた電流を前記電源線に供給する電源制御部を備えることを特徴としている。
この発明によれば、同時に発光するＥＬ素子の数に応じた電流を電源線に供給して発光する個々のＥＬ素子に一定輝度の光が射出するだけの電流を流しているため、ＥＬ素子の経時的な発光特性が変化しても一定強度の発光をラインヘッドから得ることができる。また、ＥＬ素子の各々に供給する電流を制御する電源制御部が素子基板上に設けられているため、制御部とラインヘッドとを別々に設ける場合に比べて小型化することができる。
また、本発明のラインヘッドは、前記電源制御部が、階調処理された画像データに基づいて同時に発光するＥＬ素子の数を求めることを特徴としている。
この発明によれば、階調処理された画像データから同時に発光するＥＬ素子の数が求められるため、同時に発光するＥＬ素子の数に応じた電流を供給する上で極めて好適である。
また、本発明のラインヘッドは、前記素子基板上に、前記発光素子列又はその近傍の温度を測定する温度測定部と、前記複数のＥＬ素子の温度変化に対する代表的な電流変化特性を記憶する記憶部とを備え、前記電源制御部は、前記温度測定部の測定結果と前記記憶部に記憶された前記電流変化特性とに基づいて、前記電源線に供給する電流を制御することを特徴としている。
この発明によれば、発光素子列又はその近傍の温度を測定し、この測定温度と予め求められた複数のＥＬ素子の温度変化に対する代表的な電流変化特性とに基づいて電源線に供給数する電流を制御しているため、温度変化によってＥＬ素子の発光特性が変化しても、一定輝度の発光を得ることができる。
また、本発明の画像形成装置は、複数のＥＬ素子を配列してなる発光素子列を備えるラインヘッドと、上記の何れか一項に記載のラインヘッドの駆動装置とを露光手段として備えることを特徴としている。
また、本発明の画像形成装置は、上記の何れかに記載のラインヘッドを露光手段として備えることを特徴としている。
この発明によれば、経時的なＥＬ素子の発光強度の変化が補正されて一定強度の発光をラインヘッドから得ることができるため高速高画質化が図られた画像形成装置を得ることができる。また、従来の画像形成装置に比べて、小型化が図られた画像形成装置を得ることができる。

以下、図面を参照して本発明の一実施形態によるラインヘッドの駆動装置及び方法、ラインヘッド、並びに画像形成装置について詳細に説明する。

〔ラインヘッド〕
図１は、本発明の一実施形態によるラインヘッドを模式的に示す図であって、（ａ）は底面図であり、（ｂ）は側面図である。本実施形態のラインヘッド１は、後述する画像形成装置の露光手段として用いられるものであって、図１（ａ）に示す通り、長細い矩形形状の素子基板２上に、複数の有機ＥＬ素子３を配列してなる発光素子列３ａと、有機ＥＬ素子３を駆動する駆動素子４からなる駆動素子群と、これら駆動素子４（駆動素子群）の駆動を制御する制御回路群５とを一体形成したものである。

また、図１（ｂ）に示す通り、素子基板２上には、その表面側に、有機ＥＬ素子３を封止した状態で、透明性の接着剤によって封止基板６が貼着されている。ここで、本実施形態のラインヘッド１は、有機ＥＬ素子３で発光した光を素子基板２側から射出するボトムエミッション型ではなく、封止基板６側から出射する、トップエミッション型のものとなっている。従って、後述する通り、封止基板６はガラス等の透明性基板からなっている。本実施形態のラインヘッド１は、素子基板２の裏面側に、例えばアルミニウム等の金属からなる放熱板７を備える。この放熱板７は、有機ＥＬ素子３の周辺温度の上昇を抑えることにより、有機ＥＬ素子３の発光効率及び寿命の低下を防止するものである。

図１（ａ）に示す通り、素子基板２上に形成された駆動素子４には、電源線８，９が接続されており、これら電源線８，９を介して電源（図示せず）から駆動素子４に電圧が印加されるようになっている。そして、このような構成のもとで有機ＥＬ素子３は、制御回路群５によって制御される駆動素子４により、その発光動作が制御されるようになっている。また、ラインヘッド１上には、発光素子列３ａ又はその近傍の温度を測定する温度測定部１０が設けられている。尚、図１に示す温度測定部１０のラインヘッド１内における位置はあくまでも一例であって、その位置は所望の位置に設定することができる。

ここで、ラインヘッド１における有機ＥＬ素子３や駆動素子４等の構成について説明する。図２はラインヘッド１の要部構成を示す側断面であり、図３はラインヘッド１の要部構成を示す底面図である。前述した通り、本実施形態のラインヘッド１はトップエミッション型であり、素子基板２の対向側である封止基板６側から発光光を取り出す構成であるため、素子基板２としては透明基板及び不透明基板の何れも用いることができる。素子基板２として不透明基板を用いる場合には、例えばアルミナ等のセラミック、ステンレススチール等の金属シートに表面酸化等の絶縁処理を施したものの他に、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂等を用いることができる。但し、本実施形態では、封止基板６として透明なガラス基板を用いることから、熱膨張係数の差による反り等の不具合を防止するため、素子基板２についてもガラス基板を用いるものとする。

素子基板２上には、画素電極２０に接続する駆動用ＴＦＴ２１（駆動素子４）等を含む回路部３５が形成されており、その上に有機ＥＬ素子３が設けられている。有機ＥＬ素子３は、陽極として機能する画素電極２０と、この画素電極２０からの正孔を注入／輸送する正孔輸送層３２と、有機ＥＬ物質からなる発光層３１と、陰極３０とから構成されている。ここで、有機ＥＬ素子３及び駆動用ＴＦＴ２１（駆動素子４）を図１に対応させた模式図を図３に示す。図３において、電源線８は駆動素子４のソース／ドレイン電極に接続されており、電源線９は有機ＥＬ素子３の陰極３０に接続されている。図２に示す通り、有機ＥＬ素子３は、正孔輸送層３２から注入された正孔と陰極３０からの電子とが発光層３１で結合することにより発光する。

陽極として機能する画素電極２０は、通常はＩＴＯ（Indium Tin Oxide：インジウムスズ酸化物）によって形成される。また、特にトップエミッション型の場合で、高コントラストを得たい場合には、チタンやタングステン、チタン−タングステン合金等を形成して反射層とし、この反射層上にＩＴＯを積層して干渉層とし、これら反射層と干渉層とからなる積層構造によって画素電極２０を形成してもよい。

正孔輸送層３２の形成材料としては、特に３，４−ポリエチレンジオシチオフェン／ポリスチレンスルフォン酸（ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ）の分散液、即ち、分散媒としてのポリスチレンスルフォン酸に３，４−ポリエチレンジオキシチオフェンを分散させ、更にこれを水に分散させた分散液が好適に用いられる。尚、正孔輸送層３２の形成材料としては、上記のものに限定されることなく種々のものが使用可能である。例えば、ポリスチレン、ポリピロール、ポリアニリン、ポリアセチレンやその誘導体等を、適宜な分散媒、例えば上記のポリスチレンスルフォン酸に分散させたもの等が使用可能である。

発光層３１を形成するための材料としては、蛍光或いは燐光を発光することが可能な公知の発光材料が用いられる。尚、本実施形態では、例えば発光波長帯域が赤色に対応した発光層が採用されるが、勿論、発光波長帯域が緑色や青色に対応した発光層を採用するようにしてもよい。

発光層３１の形成材料として具体的には、（ポリ）フルオレン誘導体（ＰＦ）、（ポリ）パラフェニレンビニレン誘導体（ＰＰＶ）、ポリフェニレン誘導体（ＰＰ）、ポリパラフェニレン誘導体（ＰＰＰ）、ポリビニルカルバゾール（ＰＶＫ）、ポリチオフェン誘導体、ポリメチルフェニルシラン（ＰＭＰＳ）等のポリシラン系等が好適に用いられる。また、これらの高分子材料に、ペリレン系色素、クマリン系色素、ローダミン系色素等の高分子系材料や、ルブレン、ペリレン、９，１０−ジフェニルアントラセン、テトラフェニルブタジエン、ナイルレッド、クマリン６、キナクリドン等の低分子材料をドープして用いることもできる。

陰極３０は、上記発光層３１を覆って形成されたものであり、特にトップエミッション型である本実施形態の場合には、透明導電材料によって形成される。透明導電材料としては、バソクプロインとセシウムの共蒸着膜を用い、更に導電性を付与するためにＩＴＯを積層するといった構造が好適に採用される。尚、バソクプロインとセシウムの共蒸着膜の代わりに、Ｃａを５ｎｍ程度に形成して用いてもよい。また、この陰極３０上には透明接着層を介して図１に示した封止基板６（図２では図示省略）が貼着されている。

また、有機ＥＬ素子３の下方には、前述した通り、回路部３５が設けられている。この回路部３５は素子基板２上に形成されたものである。即ち、素子基板２の表面にはＳｉＯ_２を主体とする下地保護層３６が下地として形成され、その上にはシリコン層４１が形成されている。このシリコン層４１の表面には、ＳｉＯ_２及び／又はＳｉＮを主体とするゲート絶縁層３７が形成されている。また、上記のシリコン層４１のうち、ゲート絶縁層３７を挟んでゲート電極４２と重なる領域がチャネル領域４１ａとされている。尚、このゲート電極４２は、図示しない走査線の一部である。一方、シリコン層４１を覆い、ゲート電極４２を形成したゲート絶縁層３７の表面には、ＳｉＯ_２を主体とする第１層間絶縁層３８が形成されている。

また、シリコン層４１のうち、チャネル領域４１ａのソース側には、低濃度ソース領域４１ｂ及び高濃度ソース領域４１Ｓが設けられる一方、チャネル領域４１ａのドレイン側には低濃度ドレイン領域４１ｃ及び高濃度ドレイン領域４１Ｄが設けられて、所謂ＬＤＤ（Light Doped Drain）構造となっている。これらのうち、高濃度ソース領域４１Ｓは、ゲート絶縁層３７と第１層間絶縁層３８とに亘って開孔するコンタクトホール４３ａを介してソース電極４３に接続されている。このソース電極４３は、電源線（図示省略）の一部として構成されている。一方、高濃度ドレイン領域４１Ｄは、ゲート絶縁層３７と第１層間絶縁層３８とに亘って開孔するコンタクトホール４４ａを介して、ソース電極４３と同一層からなるドレイン電極４４に接続されている。

ソース電極４３及びドレイン電極４４が形成された第１層間絶縁層３８の上層には、例えばアクリル系の樹脂成分を主体とする平坦化膜３９が形成されている。この平坦化膜３９は、アクリル系やポリイミド系等の、耐熱性絶縁性樹脂等によって形成されたもので、駆動用ＴＦＴ２１（駆動素子４）やソース電極４３、ドレイン電極４４等による表面の凹凸をなくすために形成された公知のものである。

この平坦化膜３９の表面上には、前述したＩＴＯ等からなる画素電極２０が形成されるとともに、平坦化膜３９に設けられたコンタクトホール２３ａを介してドレイン電極４４に接続されている。即ち、画素電極２０は、ドレイン電極４４を介して、シリコン層４１の高濃度ドレイン領域４１Ｄに接続されている。

画素電極２０が形成された平坦化膜３９の表面は、画素電極２０と、例えばＳｉＯ_２等の親液性材料を主体とする親液性制御層２５と、隔壁２２とによって覆われている。画素電極２０上には、親液性制御層２５に設けられた開口部２５ａ及び隔壁２２に設けられた開口部の開口内部（即ち、画素領域）に、前述した正孔輸送層３２と発光層３１とが画素電極２０側からこの順で積層されている。

〔ラインヘッドの駆動装置〕
図４は、本発明の一実施形態によるラインヘッドの駆動装置の概略構成を示すブロック図である。図４に示す通り、本実施形態のラインヘッドの駆動装置５１は、上位制御手段、例としてホストコンピュータ５０に接続されており、ホストコンピュータ５０から出力される画像データに基づいてラインヘッド１を駆動する。尚、図４においては、便宜的にラインヘッド駆動装置５１内にラインヘッド１が設けられた構成を図示しているが、ラインヘッド１と駆動装置５１とは別体として設けられていても良い。

駆動装置５１は、データ処理部５２、記憶部５３、及び駆動電源部５４を含んで構成される。データ処理装置５２は、ＣＰＵ（中央処理装置）及び画像処理装置等から構成されており、ホストコンピュータ５０から出力される画像データに対してスクリーン処理及び色変換処理等の階調処理を行うとともに、階調処理を行った画像データをラインヘッド１への送信用データに変換する処理を行う。また、変換した送信用データを用いてラインヘッド１を駆動し、ラインヘッド１に設けられた有機ＥＬ素子３の階調制御を行う。更に、ラインヘッド１に設けられた温度測定部１０の測定結果と、予め記憶部５３に記憶されている有機ＥＬ素子３の温度変化に対する代表的な電流変化特性とに基づいて、ラインヘッド１に設けられる有機ＥＬ素子３各々が接続された電源線８へ供給する電流を制御する。

データ処理装置５２は、ラインヘッド１に対してスタートパルスＳＰ、クロック信号ＣＫ、及びディジタル電圧信号Ｖ０〜Ｖ１２７を出力する。スタートパルスＳＰは、ラインヘッド１の発光開始を指示するパルスである。クロック信号ＣＫは、ラインヘッド１の動作タイミングを規定する信号である。このクロック信号ＣＫによって有機ＥＬ素子３の最短発光時間が規定される。ディジタル電圧信号Ｖ０〜Ｖ１２７は、有機ＥＬ素子３の発光／非発光を制御する信号である。

記憶部５３は、ホストコンピュータ５０からデータ処理部５２に出力された画像データを一時的に記憶すると共に、予め測定した有機ＥＬ素子３の温度変化に対する代表的な電流変化特性を記憶する。駆動電源部５４は、データ処理部５２から出力される制御信号に基づいてラインヘッド１に設けられた有機ＥＬ素子３に供給する駆動電流ＩＥＬを制御する。具体的には、同時に発光する有機ＥＬ素子３の数に応じた駆動電流ＩＥＬを供給する。また、駆動電源部５４は、データ処理部５２の制御の下で、温度測定部１０の測定結果に応じてラインヘッド１に設けられた有機ＥＬ素子３に供給する駆動電流ＩＥＬを制御する。尚、駆動電源部５４からの駆動電流ＩＥＬは、例えば図１に示した電源線８を介して各有機ＥＬ素子３に供給される。

尚、図４においては、簡単のために、１つのラインヘッド１を駆動する駆動装置５１を図示しているが、ラインヘッド１を複数設けるとともにデータ処理部５２から各ラインヘッド１へ制御信号を出力する信号線を設けることで、複数のラインヘッド１を駆動することもできる。尚、この駆動装置５１がモノクロプリンタ等の画像形成装置に設けられる場合には、通常は１つのラインヘッド１のみが設けられ、カラープリンタ等の画像形成装置に設けられる場合には、通常は複数のラインヘッド１（イエロー用のラインヘッド、マゼンタ用のラインヘッド、シアン用のラインヘッド、ブラック用のラインヘッド）が設けられる。

次に、ラインヘッド１の電気回路構成について説明する。図５は、ラインヘッド１の電気的な回路構成を示すブロック図である。図５に示す通り、ラインヘッド１には複数の有機ＥＬ素子３を配列してなる発光素子列３ａが設けられており、発光素子列３ａをなす有機ＥＬ素子３の各々に対応して駆動用トランジスタ６０とスイッチング用トランジスタ６１とが設けられている。尚、駆動用トランジスタ６０は、前述した駆動用ＴＦＴ２１（図２参照）及び図４に示す駆動素子４に対応するものである。

有機ＥＬ素子３の各々は、負極（カソード）が電源線９に接続されており、陽極（アノード）が有機ＥＬ素子３の各々に対応して設けられた駆動用トランジスタ６０の１つの電極（例えば、ドレイン電極）に接続されている。また、駆動用トランジスタ６０の各々の他の１つの電極（例えば、ソース電極）は電源線８に接続されている。つまり、１つの有機ＥＬ素子３と１つの駆動用トランジスタ６０とが直列接続されて直列回路が形成されており、この直列回路が電源線８と電源線９との間に接続されている。有機ＥＬ素子３の各々に対応して設けられた駆動用トランジスタ６０のゲート電極には、同じく有機ＥＬ素子３の各々に対応して設けられたスイッチング用トランジスタ６１の１つの電極（例えば、ドレイン電極）がそれぞれ接続されている。

本実施形態において、発光素子列３ａをなす有機ＥＬ素子３は１２８個を単位としてブロック分けされている。従って、有機ＥＬ素子３に対応して設けられる駆動用トランジスタ６０及びスイッチング用トランジスタ６１も１２８個を単位としてブロック分けされている。尚、図５に示す例では複数のブロックの内の２つのブロックＢ１，Ｂ２のみを図示している。

また、図４に示すデータ処理部５２に接続されてディジタル電圧信号Ｖ０〜Ｖ１２７が供給される１２８本のディジタル電圧信号線６２が設けられている。このディジタル電圧信号線６２の各々には、１つのブロックに含まれる１２８個のスイッチング用トランジスタ６１の他の電極（例えば、ソース電極）が重複しないように接続されている。ブロック数がｎ（ｎ≧１）個である場合には、１つのディジタル電圧信号線６２にｎ個のスイッチング用トランジスタ６１が接続される。

更に、図４に示すデータ処理部５２に接続されてスタートパルスＳＰが供給される信号線６３とクロックパルスＣＫが供給される信号線６４とが設けられている。信号線６３にはシフトレジスタ６５ａの入力端が接続されており、このシフトレジスタ６５ａの出力端とシフトレジスタ６５ｂの入力端とが接続されている。つまり、シフトレジスタ６５ａとシフトレジスタ６５ｂとが縦続接続されている。また、信号線６４は、各シフトレジスタ６５ａ，６５ｂ，…のクロック入力端に接続されている。尚、図５においてはシフトレジスタ６５ａ，６５ｂのみを図示しているが、ブロック数がｎ個である場合には、ｎ個のシフトレジスタが設けられる。つまり、シフトレジスタも各ブロック毎に対応して設けられている。

１つのブロックに含まれるスイッチング用トランジスタ６１のゲート電極の各々は、そのブロックに対応して設けられたシフトレジスタの出力端に接続されている。つまり、ブロックＢ１に含まれる各スイッチング用トランジスタ６１のゲート電極はシフトレジスタ６５ａの出力端に接続され、ブロックＢ２に含まれる各スイッチング用トランジスタ６１のゲート電極はシフトレジスタ６５ｂの出力端に接続される。

〔ラインヘッドの駆動方法〕
次に、上記構成のラインヘッド１の駆動方法について説明する。図４に示すデータ処理部５２からスタートパルスＳＰが出力されると、信号線６３を介してシフトレジスタ６５ａに入力される。このスタートパルスＳＰは、クロック信号ＣＫの立上りに同期してシフトレジスタ６５に入力され、順次クロック信号ＣＫの立ち上がりでシフトレジスタ６５ｂ，…に転送される。

ここで、スタートパルスＳＰの時間間隔は、シフトレジスタ６５ａ，６５ｂ，…の何れかの出力の一つだけがＨ（ハイ）レベルとなるように設定されている。従って、データ処理部５２からスタートパルスＳＰが出力されてクロック信号ＣＫが立ち上がるとシフトレジスタ６５ａの出力のみがＨレベルとなり、次にクロック信号ＣＫが立ち上がるとシフトレジスタ６５ｂの出力のみがＨレベルとなり、以下同様に、順次後段に接続されたシフトレジスタの出力がＨレベルとなる。

いま、シフトレジスタ６５ａの出力端がＨレベルになったとすると、シフトレジスタ６５ａの出力端に接続されたブロックＢ１に含まれる１２８個の有機ＥＬ素子３に対応した１２８個のスイッチング用トランジスタ６１がオン状態になる。尚、上述した通り、シフトレジスタ６５ａ，６５ｂ，…の何れか１つの出力のみが一時にＨレベルとなり、複数のシフトレジスタの出力が同時にＨレベルになることはないため、ブロックＢ１以外のブロックに含まれる有機ＥＬ素子３に対応したスイッチング用トランジスタ６１はオフ状態のままである。

ブロックＢ１に含まれるスイッチング用トランジスタ６１がオン状態になると、データ処理部５２は、ディジタル電圧信号線６２にディジタル電圧信号Ｖ０〜Ｖ１２７を出力する。このディジタル電圧信号Ｖ０〜Ｖ１２７は、オン状態にあるスイッチング用トランジスタ６１を介してブロックＢ１に含まれる駆動用トランジスタ６０のゲート電極に印加される。従って、ゲート電極に印加されるディジタル電圧信号Ｖ０〜Ｖ１２７がＨレベルであれば、その駆動用トランジスタ６０はオン状態となり、駆動電源部５４から電源線ＩＥＬに供給される電流がオン状態になっている駆動用トランジスタ６０を介して有機ＥＬ素子３にながれ、その電流に応じた輝度を有する光が有機ＥＬ素子３から射出される。

次に、図４に示すデータ処理部５２からクロック信号ＣＫが出力されると、シフトレジスタ６５ａの出力がＬ（ロー）レベルになるとともに、シフトレジスタ６５ｂの出力がＨレベルになる。尚、シフトレジスタ６５ａ，６５ｂ以外の他のシフトレジスタの出力はＬレベルのままである。この結果、シフトレジスタ６５ａの出力端に接続されたスイッチング用トランジスタ６１がオフ状態となるが、駆動トランジスタ６０のゲート電極には寄生容量（図示せず。）があって、これにより印加されたゲート電圧が維持されるので、有機ＥＬ素子３の発光も維持される。

一方、シフトレジスタ６５ｂの出力端に接続されたブロックＢ２に含まれる１２８個の有機ＥＬ素子３に対応した１２８個のスイッチング用トランジスタ６１はオン状態になる。このブロックＢ２に含まれるスイッチング用トランジスタ６１がオン状態になると、そのスイッチング用トランジスタ６１を介してディジタル電圧信号線６２に印加されているディジタル電圧信号Ｖ０〜Ｖ１２７がブロックＢ２に含まれる駆動用トランジスタ６０のゲート電極に印加される。

その結果、Ｈレベルであるディジタル電圧信号Ｖ０〜Ｖ１２７がゲート電極に印加された駆動用トランジスタ６０を介して電源線８からの電流が有機ＥＬ素子３に流れ、その電流に応じた輝度を有する光が有機ＥＬ素子３から射出される。以下、図４に示すデータ処理部５２からクロック信号ＣＫが出力される度に異なるブロックについて同様の動作が行われる。スタートパルスＳＰを出力してシフトレジスタ６５ａ，６５ｂ，…各々の出力をＨレベルにする回数は、データ処理部５２で階調処理された画像データに基づいて行われる。従って、有機ＥＬ素子３の発光量は、階調処理された画像データに基づいて行われる。

以上説明したラインヘッド１の駆動方法において、データ処理部５２は各ブロックに含まれる有機ＥＬ素子３に電流を供給する際に、階調処理された画像データに基づいて同時に発光する有機ＥＬ素子３の数を求め、その数に応じた電流を出力させる制御信号を駆動電源部５４に出力する。１つのブロックに含まれる有機ＥＬ素子３を駆動する際に、同時に発光させる有機ＥＬ素子３の数をｎとし、個々の有機ＥＬ素子に流す電流をＩｃとすると、データ処理部５２は、値がＩｃ×ｎの電流を電源線８に供給させる制御信号を駆動電源部５４に出力する。

ここで、有機ＥＬ素子３の輝度と有機ＥＬ素子３に流れる電流との間には強い相関があり、多くの電流が有機ＥＬ素子３に流れれば輝度は高くなり、有機ＥＬ素子３に流れる電流が少なければ輝度が低くなる。従って、同時に発光する有機ＥＬ素子３の数に応じた電流を電源線８に供給すれば発光する個々の有機ＥＬ素子３には一定輝度の光が射出するだけの電流が流れるため、有機ＥＬ素子３の経時的な発光特性が変化しても個々の有機ＥＬ素子３を一定強度で発光させることができる。

また、データ処理部５２は、ラインヘッド１に設けられた温度測定部１０の測定結果と、記憶部５３に記憶されている有機ＥＬ素子３の温度変化に対する代表的な電流変化特性とに基づいて電源線８に供給する電流を制御する。有機ＥＬ素子３は、図２に示す発光層３１の材料に応じて、温度上昇に伴って流れる電流が多くなり（温度係数が正）、逆に少なくなくなる（温度係数が負）。このため、有機ＥＬ素子３の温度変化に対する代表的な電流変化特性を求めておいて記憶部５３に記憶させ、温度測定部１０の測定結果と記憶部５３に記憶されている電流変化特性とに基づいて有機ＥＬ素子３に供給する電流を制御する。

上述した通り、同時に発光させる有機ＥＬ素子３の数がｎ個であって、個々の有機ＥＬ素子に流す電流をＩｃとすると、データ処理部５２は、駆動電源部５４に対して値がＩｃ×ｎの電流を電源線８に供給させる制御信号を出力する。ここで、電流Ｉｃとするのは、発光素子列３ａ又はその近傍の温度が基準温度（例えば、２５℃）である場合であり、発光素子列３ａ又はその近傍の温度が基準温度と異なる温度である場合には、温度測定部１０の測定結果と記憶部５３に記憶された電流変化特性とから電流の補正係数αを求め、駆動電源部５４に対して値がＩｃ×α×ｎの電流を電源線８に供給させる制御信号を出力する。以上の制御を全てのブロックに対して行うことで、温度変化によって有機ＥＬ素子３の発光特性が変化しても、一定輝度の発光を得ることができる。

尚、以上の説明では、本発明のＥＬ素子を発光層を有機材料で形成する有機ＥＬ素子３によって構成したが、本発明はこれに限定されることなく、発光層を無機材料で形成する無機ＥＬ素子によって構成してもよい。また、以上説明したラインヘッド１では、ＥＬ素子で発光した光を封止基板６側から出射するトップエミッション型を採用したが、光を素子基板２側から出射するボトムエミッション型としてもよい。更に、ラインヘッド１がトップエミッション型やボトムエミッション型でなく、例えば特開平２−２３３２６８号公報に示されたような端面発光型のものであってもよい。また、ラインヘッド１と図４に示す駆動装置５１とは別体として設けても良く、駆動装置５１をラインヘッド１と一体化して設けても良い。

〔画像形成装置〕
次に、本発明のラインヘッド１が設けられる画像形成装置について説明する。図６は、本発明の第１実施形態による画像形成装置の構成を示す図である。図６に示す通り、画像形成装置８０である。この画像形成装置８０は、本発明のラインヘッドの一例となる有機ＥＬアレイラインヘッド８１Ｋ、８１Ｃ、８１Ｍ、８１Ｙを、対応する同様な構成である４個の感光体ドラム（像担持体）８２Ｋ、８２Ｃ、８２Ｍ、８２Ｙの露光装置にそれぞれ配置したもので、タンデム方式のもの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８３と従動ローラ８４とテンションローラ８５とを備え、これら各ローラに中間転写ベルト８６を、図６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８６に対して、感光体８２Ｋ、８２Ｃ、８２Ｍ、８２Ｙが所定間隔で配置されている。これら感光体８２Ｋ、８２Ｃ、８２Ｍ、８２Ｙ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、上記符号中の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。尚、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８２Ｋ、８２Ｃ、８２Ｍ、８２Ｙは、中間転写ベルト８６の駆動と同期して、図６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８２（Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙ）の周囲には、それぞれ感光体８２（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）８７（Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙ）と、この帯電手段８７（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８２（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有機ＥＬアレイラインヘッド８１（Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙ）とが設けられている。

また、この有機ＥＬアレイラインヘッド８１（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８８（Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙ）と、この現像装置８８（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８６に順次転写する転写手段としての一次転写ローラ８９（Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙ）と、転写された後に感光体８２（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９０（Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙ）とが設けられている。

各有機ＥＬアレイラインヘッド８１（Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙ）は、それぞれのアレイ方向が感光体ドラム８２（Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙ）の母線に沿うように設置されている。そして、各有機ＥＬアレイラインヘッド８１（Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙ）の発光エネルギーピーク波長と、感光体８２（Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙ）の感度ピーク波長とが略一致するように設定されている。尚、上記の各有機ＥＬアレイラインヘッド８１（Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙ）は、画像形成装置８０に対し、支持部材によって支持され、取り付けられている。

現像装置８８（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し、その現像ローラを感光体８２（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８２（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８９（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８６上に順次一次転写される。そして、中間転写ベルト８６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、二次転写ローラ９１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９２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９３によって装置上部に形成された排紙トレイ９４上に排出される。

尚、図６中の符号９５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、９６は給紙カセット９５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、９７は二次転写ローラ９１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、９１は中間転写ベルト８６との間で二次転写部を形成する二次転写手段としての二次転写ローラ、９８は二次転写後に中間転写ベルト８６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である。以上の通り、図６の画像形成装置は、露光手段（書き込み手段）として有機ＥＬアレイラインヘッド８１（Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙ）を用いているので、例えばレーザ走査光学系を用いた場合に比べ、装置の小型化を図ることができる。

次に、本発明の第２実施形態による画像形成装置について説明する。図７は、本発明の第２実施形態による画像形成装置の縦断側面図である。図７において、画像形成装置１００には主要構成部材として、ロータリ構成の現像装置１０１、像担持体として機能する感光体ドラム１０５、上記ラインヘッド（有機ＥＬアレイヘッド）が設けられてなる像書込手段（露光手段）１０７、中間転写ベルト１０９、用紙搬送路１１４、定着器の加熱ローラ１１２、給紙トレイ１１８が設けられている。

現像装置１０１は、現像ロータリ１０１ａが軸１０１ｂを中心として矢印Ａ方向に回転するよう構成されたものである。現像ロータリ１０１ａの内部は４分割されており、それぞれイエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｋ）の４色の像形成ユニットが設けられている。１０２ａ〜１０２ｄは、上記４色の各像形成ユニットに配置されており、矢印Ｂ方向に回転する現像ローラ、１０３ａ〜１０３ｄは、矢印Ｃ方向に回転するトナー供給ローラである。また、１０４ａ〜１０４ｄはトナーを所定の厚さに規制する規制ブレードである。

図７中符号１０５は、上記のように像担持体として機能する感光体ドラム、１０６は一次転写部材、１０８は帯電器である。また、１０７は本発明における露光手段となる像書込手段であり、本発明の有機ＥＬラインヘッドを備えてなるものである。感光体ドラム１０５は、図示を省略した駆動モータ、例えばステップモータにより、現像ローラ１０２ａとは逆の方向となる矢印Ｄ方向に回転駆動されるようになっている。尚、像書込手段１０７を構成する有機ＥＬラインヘッドは、これと結像レンズ（図示せず）や感光ドラム１０５との間で位置合わせ（光軸合わせ）がなされた状態に配設されている。

中間転写ベルト１０９は、駆動ローラ１１０ａと従動ローラ１１０ｂとの間に張架されたものである。駆動ローラ１１０ａは、上記感光体ドラム１０５の駆動モータに連結されたもので、中間転写ベルト１０９に動力を伝達するようになっている。すなわち、該駆動モータの駆動により、中間転写ベルト１０９の駆動ローラ１１０ａは感光体ドラム１０５とは逆の方向となる矢印Ｅ方向に回動するようになっている。

用紙搬送路１１４には、複数の搬送ローラと排紙ローラ対１１６等が設けられており、用紙が搬送されるようになっている。中間転写ベルト１０９に担持されている片面の画像（トナー像）が、二次転写ローラ１１１の位置で用紙の片面に転写されるようになっている。二次転写ローラ１１１は、クラッチによって中間転写ベルト１０９に離当接されるようになっており、クラッチオンで中間転写ベルト１０９に当接され、用紙に画像が転写されるようになっている。

上記のようにして画像が転写された用紙は、次に、定着ヒータＨを有する定着器で定着処理がなされる。定着器には、加熱ローラ１１２、加圧ローラ１１３が設けられている。定着処理後の用紙は、排紙ローラ対１１６に引き込まれて矢印Ｆ方向に進行する。この状態から排紙ローラ対１１６が逆方向に回転すると、用紙は方向を反転して両面プリント用搬送路１１５を矢印Ｇ方向に進行する。１１７は電装品ボックス、１１８は用紙を収納する給紙トレイ、１１９は給紙トレイ１１８の出口に設けられているピックアップローラである。

用紙搬送路において、搬送ローラを駆動する駆動モータとしては、例えば低速のブラシレスモータが用いられている。また、中間転写ベルト１０９については、色ずれ補正等が必要となるためステップモータが用いられている。これらの各モータは、図示を省略した制御手段からの信号によって制御されるようになっている。

図７に示した状態で、イエロー（Ｙ）の静電潜像が感光体ドラム１０５に形成され、現像ローラ１０２ａに高電圧が印加されることにより、感光体ドラム１０５にはイエローの画像が形成される。イエローの裏側及び表側の画像がすべて中間転写ベルト１０９に担持されると、現像ロータリ１０１ａが矢印Ａ方向に９０度回転する。

中間転写ベルト１０９は１回転して感光体ドラム１０５の位置に戻る。次に、シアン（Ｃ）の２面の画像が感光体ドラム１０５に形成され、この画像が中間転写ベルト１０９に担持されているイエローの画像に重ねて担持される。以下、同様にして現像ロータリ１０１の９０度回転、中間転写ベルト１０９への画像担持後の１回転処理が繰り返される。

４色のカラー画像担持には中間転写ベルト１０９は４回転して、その後さらに回転位置が制御されて二次転写ローラ１１１の位置で用紙に画像を転写する。給紙トレー１１８から給紙された用紙を搬送路１１４で搬送し、二次転写ローラ１１１の位置で用紙の片面に上記のカラー画像を転写する。片面に画像が転写された用紙は上記のように排紙ローラ対１１６で反転されて、搬送径路で待機している。その後、用紙は適宜のタイミングで二次転写ローラ１１１の位置に搬送されて、他面に上記のカラー画像が転写される。ハウジング１２０には、排気ファン１２１が設けられている。

以上、本発明の第１，第２実施形態による画像形成装置について説明したが、本発明のラインヘッドを備えた画像形成装置は上述した実施形態に限定されることなく、種々の変形が可能である。

本発明の一実施形態によるラインヘッドを模式的に示す図である。 ラインヘッド１の要部構成を示す側断面である ラインヘッド１の要部構成を示す底面図である。 本発明の一実施形態によるラインヘッドの駆動装置の概略構成を示すブロック図である。 ラインヘッド１の電気的な回路構成を示すブロック図である。 本発明の第１実施形態による画像形成装置の構成を示す図である。 本発明の第２実施形態による画像形成装置の縦断側面図である。

符号の説明

１……ラインヘッド
２……素子基板
３……有機ＥＬ素子（ＥＬ素子）
３ａ……発光素子列
８……電源線
９……電源線
１０……温度測定部
５１……駆動装置
５２……データ処理部（電源制御部）
５３……記憶部

Claims (6)

1. 共通の電源線に接続された複数のＥＬ素子を配列してなる発光素子列を備えるラインヘッドの駆動装置であって、
   前記発光素子列に含まれる前記複数のＥＬ素子のうち、同時に発光するＥＬ素子の数に応じた電流を前記電源線に供給する電源制御部と、前記発光素子列又はその近傍の温度を測定する温度測定部と、前記複数のＥＬ素子の温度変化に対する代表的な電流変化特性を記憶する記憶部と、を備え、
   前記電源制御部は、階調処理された画像データに基づいて設定された複数回の発光動作の各々について同時に発光するＥＬ素子の数ｎを求めるとともに、前記温度測定部から入力される温度情報と、前記記憶部に保持された電流変化特性とから補正係数αを求め、
   個々の前記ＥＬ素子に流れる電流Ｉｃと前記補正係数αと前記ＥＬ素子の数ｎとから算出されるＩｃ×α×ｎなる値の電流を前記電源線に供給することを特徴とするラインヘッドの駆動装置。
2. シフトレジスタと、前記シフトレジスタの出力端子にゲートを接続された複数のスイッチング用トランジスタと、前記スイッチングトランジスタのドレインにゲートを接続された駆動用トランジスタとを備え、
   前記駆動用トランジスタのドレインに前記ＥＬ素子が接続され、ソースに前記電源線が接続され、前記スイッチング用トランジスタのソースにはディジタル電圧信号線が接続されており、
   前記ＥＬ素子は、前記スイッチングトランジスタを介して前記ディジタル電圧信号線から前記駆動用トランジスタのゲートに供給されるディジタル電圧信号に基づいて前記電源線から供給される電流により発光制御されることを特徴とする請求項１記載のラインヘッドの駆動装置。
3. 共通の電源線に接続された複数のＥＬ素子を配列してなる発光素子列を備えるラインヘッドの駆動方法であって、
   予め、前記複数のＥＬ素子の温度変化に対する代表的な電流変化特性を測定する測定ステップを含み、
   階調処理された画像データに基づいて設定された複数回の発光動作の各々について同時に発光するＥＬ素子の数ｎを求める発光数算出ステップと、
   前記発光素子列又はその近傍の温度を測定する温度測定ステップと、
   前記発光数算出ステップで算出したＥＬ素子の数ｎと、前記温度測定ステップで取得した温度情報と前記電流変化特性とに基づき算出した補正係数αと、個々のＥＬ素子に流れる電流Ｉｃとから算出したＩｃ×α×ｎなる値の電流を前記電源線に供給する電源供給ステップと
   を含むことを特徴とするラインヘッドの駆動方法。
4. 素子基板上に、共通の電源線に接続された複数のＥＬ素子を配列してなる発光素子列と、前記ＥＬ素子を駆動する駆動素子群とを一体形成したラインヘッドであって、
   前記発光素子列又はその近傍の温度を測定する温度測定部と、
   前記複数のＥＬ素子の温度変化に対する代表的な電流変化特性を記憶する記憶部と、
   前記素子基板上に、前記発光素子列に含まれる前記複数のＥＬ素子のうち、階調処理された画像データに基づいて設定された複数回の発光動作の各々について同時に発光するＥＬ素子の数ｎを求めるとともに、前記温度測定部から入力される温度情報と、前記記憶部に保持された電流変化特性とから補正係数αを求め、
   個々の前記ＥＬ素子に流れる電流Ｉｃと前記補正係数αと前記ＥＬ素子の数ｎとから算出されるＩｃ×α×ｎなる値の電流を前記電源線に供給する電源制御部を備えることを特徴とするラインヘッド。
5. 複数のＥＬ素子を配列してなる発光素子列を備えるラインヘッドと、請求項１又は請求項２に記載のラインヘッドの駆動装置とを露光手段として備えることを特徴とする画像形成装置。
6. 請求項４に記載のラインヘッドを露光手段として備えることを特徴とする画像形成装置。

Images