JP4752412B2 - 光ヘッド、その駆動方法および画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、有機ＥＬ（ElectroLuminescent）材料などの発光材料を利用した光ヘッド、その駆動方法および光ヘッドを利用した画像形成装置に関する。

画像形成装置としてのプリンタには、感光体ドラムなどの像担持体に静電潜像を形成するためのヘッド部として、多数の発光素子がアレイ状に配列された光ヘッドが用いられる。ヘッド部は、複数の発光素子を主走査方向に沿って配置した１本のラインで構成されることが多い。このヘッド部の駆動方法として、スタティック駆動方式とダイナミック駆動方式が知られている。
スタティック駆動方式は、複数の発光素子の各々を直接駆動する方式である。このため、発光素子の各々に対してきめ細かい制御が可能となる。その反面、駆動回路の回路規模が大きくなり、コストが高くなる。ダイナミック駆動方式は、複数の発光素子を時分割で駆動する方式である。例えば、特許文献１には、複数の発光素子をグループに分け、グループごとに発光素子を時分割で駆動する技術が開示されている。ダイナミック駆動方式は、駆動回路の回路規模を削減できるといった利点がある。
特開平５−５７９５７号公報（要約）

しかしながら、従来のダイナミック駆動方式は、選択される電極の組み合わせで駆動される発光素子が決まるため、電極の分離が容易に行える場合にしか適用できない。例えば、発光素子として有機発光ダイオード素子（以下、ＯＬＥＤ（Organic Light Emitting Diode）素子と称する。）が知られている。ＯＬＥＤ素子は発光材料として有機ＥＬを用いる。通常、ＯＬＥＤ素子の陽極は駆動トランジスタに接続される一方、陰極は接地される。複数のＯＬＥＤ素子は、個々の陽極を形成し、その上に有機ＥＬ材料を形成し、さらに陰極を形成する。有機ＥＬ材料は弱いため、陰極を蒸着法によって形成する必要がある。このため、電極を分離するためには、精密なパターニングが必要となり、製造プロセスが複雑となり歩留まりが低下する。従って、ＯＬＥＤ素子を従来のダイナミック駆動方式で駆動するのは容易でなかった。
また、従来のダイナミック駆動方式では、発光素子ごとにきめ細かく発光状態を制御することが困難であり、さらに時分割で選択された時間内に所定のパワーを発生する必要があった。このため、短時間で大きなパワーを発生できる通常の発光ダイオードには適用できても、ＯＬＥＤ素子のように比較的パワーが小さく、電極のパターニングを自由に行うことができない発光素子に適用することが困難であった。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、比較的パワーが小さく電極のパターニングを自由に行うことができない発光素子に対してきめ細かく発光状態を制御することが可能な光ヘッド、画像形成装置、および光ヘッドの駆動方法を提供する。

この課題を解決するために、本発明に係る光ヘッドは、駆動信号の大きさに応じた光量で発光する複数の発光素子と、前記複数の発光素子ごとに設けられ、対応する発光素子に供給する前記駆動信号の大きさを各々保持する複数の保持手段と、前記複数の発光素子ごとに設けられ、対応する発光素子に前記保持手段に保持された大きさの前記駆動信号を供給する複数の供給手段とを備える。

この発明によれば、保持手段が複数の発光素子の各々に対応して設けられており、そこには駆動信号の大きさが保持されている。供給手段は、対応する発光素子に前記保持手段に保持された大きさの前記駆動信号を供給する。このため、駆動信号の大きさを発光素子ごとに保持するので、発光期間を長くとることができ、発光パワーが比較的小さい発光素子を用いることが可能となり、且つ、発光素子の光量をきめ細かく制御することが可能となる。また、発光素子の電極（陰極）を分離しなくてもよいので、光ヘッドの製造が容易となる。なお、発光素子は、例えば、有機発光ダイオード素子や無機発光ダイオード素子などの発光ダイオードであってもよい。

上述した光ヘッドにおいて、前記複数の保持手段の各々は、前記駆動信号の大きさを示す設定信号を保持する第１保持手段および第２保持手段と、前記第１保持手段または前記第２保持手段の一方を選択して前記設定信号を書き込んでいる期間に、前記第１保持手段または前記第２保持手段の他方を選択して保持している設定信号を前記供給手段に出力する選択手段とを備え、前記供給手段は前記設定信号に基づいて前記駆動信号を対応する前記発光素子に供給することが好ましい。この発明によれば、第１保持手段または第２保持手段の一方に設定信号を書き込んでいる期間に他方に保持された設定信号を用いて発光素子を駆動することが可能となる。

また、上述した光ヘッドにおいて、前記複数の保持手段および前記複数の供給手段は、前記保持手段と前記供給手段の組を単位手段としたとき、複数の単位手段から構成され、前記複数の単位手段は、２以上の集積回路チップとして構成されることが好ましい。この発明によれば、２以上の集積回路チップを用いるので、個々の集積回路チップを検査して良品のみを組み合わせて光ヘッドを製造することが可能となる。これにより歩留まりを向上しコストを削減することが可能となる。

上述した光ヘッドにおいて、前記設定信号を供給する制御回路チップを備え、その長辺の沿って前記複数の発光素子が配置され、前記複数の発光素子に沿って前記２以上の集積回路が一列に配置された第１の基板と、前記制御回路チップが固着された第２の基板とを備え、前記第２の基板は前記第１の基板の一方の短辺に接続され、前記第１の基板の一方の短辺から他方の短辺に向けて前記設定信号を供給することが好ましい。具体的には、例えば、後述する実施形態の図８（Ａ）に示す第１の態様が該当する。この場合には、長辺側に接続部を設ける必要がないので、第１の基板の面積を削減することが可能となる。なお、第２の基板には、固定の基板のみならずフレキシブル基板が含まれる。

また、上述した光ヘッドにおいて、前記設定信号を供給する制御回路チップを備え、その長辺の沿って前記複数の発光素子が配置され、前記複数の発光素子に沿って前記２以上の集積回路が一列に配置された第１の基板と、前記制御回路チップが固着された第２の基板とを備え、前記第２の基板は前記第１の基板の長辺の中央部分に接続され、前記第１の基板の長辺の中央部分から、一方の短辺へ向けて前記設定信号を供給すると共に他方の短辺に向けて前記設定信号を供給することが好ましい。具体的には、例えば、後述する実施形態の図８（Ｂ）に示す第２の態様が該当する。この場合には、第１の基板の中央部分から設定信号を左右に分かれるように供給することができるので、各種の設定信号の遅延時間を短縮することができる。

くわえて、上述した光ヘッドにおいて、隣接する前記集積回路チップ間の少なくとも１つにおいて、前記設定信号を伝送するための配線が形成されたフレキシブル基板を備えることが好ましい。フレキシブル基板を用いることによって、設定信号の遅延時間をより一層短縮することができる。

ここで、前記集積回路チップの各々は、所定数の前記単位手段を備えたブロックを複数備え、前記複数のブロックの各々は、クロック信号に従って前段のブロックから供給される制御信号を遅延して次段に出力する転送手段を備え、前記複数のブロックの各々に属する前記所定数の保持手段は、前記設定信号を供給する前記所定数の信号供給線と各々接続され、当該ブロックに属する前記転送手段から出力される制御信号に従って、前記設定信号を取り込むことが好ましい。複数の発光素子を駆動するためには、個々の保持手段に設定信号を取り込む必要があるが、この発明によれば、所定数の設定信号を所定数の保持手段に同時に取り込むことができる。このため、設定信号を複数の保持手段で順次取り込む場合と比較して、回路の動作周波数を下がる。この結果、光ヘッドを駆動するのに必要な消費電流を削減すると共に、不要輻射ノイズを低減することができる。

この場合、前記所定数の信号供給線は、前記集積回路チップの内部に形成され、前記所定数の信号供給線の一部または全部にバッファ回路を備えることが好ましい。この態様によれば、信号供給線の一部または全部を集積回路チップに取り込むことができるので、配線の面積を減らすことができる。また、信号供給線は容量性の負荷であるが、その一部または全部にバッファ回路を備えるので、設定信号の伝送遅延を低減することができる。
また、前記２以上の集積回路チップの各々は、電源ラインおよびグランドラインの少なくとも一方を内部配線として有することが好ましい。この場合には、配線の面積を減らすことができる。

次に、本発明に係る画像形成装置は、上述した光ヘッドと、前記複数の発光素子の各々からの出射光によって像が形成される像担持体とを備える。この発明によれば、光ヘッドは比較的パワーが小さく電極のパターニングを自由に行うことができない発光素子に対してきめ細かく発光状態を制御することができるので、高精彩な像を像担持体に形成することができる。このような画像形成装置としては、例えば、プリンタ、複写機、複合機などが該当する。

次に、本発明に係る光ヘッドの駆動方法は、駆動信号の大きさに応じた光量で発光する複数の発光素子を備えた光ヘッドを駆動する方法であって、前記複数の発光素子ごとに、対応する発光素子に供給する前記駆動信号の大きさを各々保持し、前記複数の発光素子ごとに保持した前記駆動信号の大きさに従って、前記複数の発光素子の各々に保持された大きさの前記駆動信号を供給することを特徴とする。この発明によれば、駆動信号の大きさを発光素子ごとに保持するので、発光期間を長くとることができ、発光パワーが比較的小さい発光素子を用いることが可能となり、且つ、発光素子の光量をきめ細かく制御することが可能となる。また、発光素子の電極（陰極）を分離しなくてもよいので、光ヘッドの製造が容易となる。

次に、本発明に係る光ヘッドの駆動方法は、駆動信号の大きさに応じた光量で発光する複数の発光素子と、前記複数の発光素子の各々に対応して外部から供給され前記駆動信号の大きさを示す設定信号を保持する第１保持手段および第２保持手段とを備えた光ヘッドを駆動する方法であって、前記第１保持手段または前記第２保持手段の一方を選択して前記設定信号を書き込み、この書き込み期間に、前記第１保持手段または前記第２保持手段の他方を選択して保持している設定信号を読み出し、読み出した設定信号に基づいて、前記駆動信号を対応する前記発光素子に供給することを特徴とする。この発明によれば、第１保持手段または第２保持手段の一方に設定信号を書き込んでいる期間に他方に保持された設定信号を用いて発光素子を駆動することが可能となる。

図面を参照しながら本発明に好適な実施の形態を説明する。なお、各図において共通する部分には同一の符号を付す。
＜１．第１実施形態＞
図１は、第１実施形態に係る光ヘッドを利用した画像形成装置の一部の構成を示す斜視図である。同図に示されるように、この画像形成装置は、光ヘッド１と集光性レンズアレイ１５と感光体ドラム１１０とを有する。光ヘッド１は、アレイ状に配列された多数の発光素子を有する。これらの発光素子は、用紙などの記録材に印刷されるべき画像に応じて選択的に発光する。例えば、発光素子としてＯＬＥＤ素子が用いられる。集光性レンズアレイ１５は、光ヘッド１と感光体ドラム１１０との間に配置される。この集光性レンズアレイ１５は、各々の光軸を光ヘッド１に向けた姿勢でアレイ状に配列された多数の屈折率分布型レンズを含む。このような集光性レンズアレイ１５としては、例えば日本板硝子株式会社から入手可能なＳＬＡ（セルフォック・レンズ・アレイ）がある（セルフォック／ＳＥＬＦＯＣは日本板硝子株式会社の登録商標）。光ヘッド１の各発光素子から発せられた光は集光性レンズアレイ１５の各屈折率分布型レンズを透過して感光体ドラム１１０の表面に到達する。この露光によって感光体ドラム１１０の表面には所望の画像に応じた潜像が形成される。感光体ドラム１１０は複数の発光素子の各々からの出射光によって像が形成される像担持体として機能する。

図２は、第１実施形態に係る光ヘッド１とその周辺構成を含むブロック図である。この図に示すように光ヘッド１は、ｍ個のドライバ回路Ｕ１〜Ｕｍと、これらを制御する制御回路３００を備える。また、各ドライバ回路Ｕ１〜Ｕｍの各々にはｎ個のＯＬＥＤ素子１０が接続されている。制御回路３００はドライバ回路Ｕ１〜Ｕｍを制御するために、スタート信号ＳＰおよびクロック信号ＣＫ並びに設定信号Ｉdataを生成する。この光ヘッド１において各ＯＬＥＤ素子１０はＰＡＭ方式によって駆動される。

図３にドライバ回路Ｕ１のブロック図を示す。なお、他のドライバ回路Ｕ２〜Ｕｍも同様に構成されている。このドライバ回路Ｕ１は、ｎ個のＯＬＥＤ素子１０をＰＡＭ方式で駆動する。即ち、ＯＬＥＤ素子１０が発光すべき発光量（発光パワー）に応じて、その駆動電流の大きさが調整される。
ドライバ回路Ｕ１は、ｊ個の処理ユニットＵｂ１〜Ｕｂｊと設定信号Ｉdataを供給するｉ本の信号供給線Ｌ１〜Ｌｉと、スタート信号ＳＰを供給する制御線Ｌａ、クロック信号ＣＫを供給する制御線Ｌｂと、制御線ＬａおよびＬｂに介挿されるバッファ２０を備える。制御線ＬａおよびＬｂには浮遊容量が付随する。このため、スタート信号ＳＰおよびクロック信号ＣＫは伝送距離が長くなる程、それらの波形が鈍る。そこで、本実施形態ではバッファ２０を用いることによって波形の鈍りを改善している。

また、処理ユニットＵｂ１は、ｉ個の単位回路Ｂ１〜ＢｉとシフトレジスタＡ１を備える。シフトレジスタＡ１はスタート信号ＳＰをクロック信号ＣＫに従ってラッチして得たシフト信号Ｓ１を単位回路Ｂ１〜Ｂｉに供給すると共に、次段の処理ユニットＵｂ２に出力する。処理ユニットＵｂ２のシフトレジスタＡ２は、シフト信号Ｓ１をクロック信号ＣＫに従ってラッチしてシフト信号Ｓ２を生成する。処理ユニットＵｂ１の単位回路Ｂ１〜Ｂｉはシフト信号Ｓ１がアクティブになる期間に信号供給線Ｌ１〜Ｌｉを介して供給される設定信号Ｉdataを取り込む。以下の説明では、信号供給線Ｌ１〜Ｌｉの各々に供給される設定信号をＩdata-1〜Ｉdata-iと称する。

図４は、設定信号の書き込み動作のタイミングチャートである。この図に示すようにシフト信号Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓｊはスタート信号ＳＰをクロック信号ＣＫに従って順次シフトして得られる。シフト信号Ｓ１〜ＳｊはＬレベルでアクティブとなり、この期間に設定信号Ｉdataが単位回路Ｂ１〜Ｂｉに取り込まれる。例えば、期間Ｔ１においてシフト信号Ｓ１がアクティブになると、ブロックＵｂ１に属する単位回路Ｂ１〜Ｂｉは同時に各設定信号Ｉdata-1〜Ｉdata-iを取り込み、ＯＬＥＤ素子１０を期間Ｔ２において発光させる。このように、ｉ個の設定信号Ｉdata-1〜Ｉdata-Iを並列に単位回路Ｂ１〜Ｂｉに書き込むことによって、回路の動作周波数を下げることができる。クロック信号ＣＫを供給する制御線Ｌｂや信号供給線Ｌ１〜Ｌｉは浮遊容量が付随するため、容量性の負荷である。このため、動作周波数が高いと消費電流が増加すると共に各種信号を駆動する回路には高負荷の駆動能力が要求される。本実施形態では、設定信号Ｉdataを並列化して単位回路Ｂ１〜Ｂｉに書き込んだので、動作周波数を下げて消費電力を削減すると共に不要輻射ノイズを低減することができる。

図５に単位回路Ｂ１の回路図を示す。他の単位回路Ｂ２〜Ｂｉについても同様である。単位回路Ｂ１は、スイッチングトランジスタＳｗＴｒ、プログラムトランジスタＰｒｇＴｒ、ドライビングトランジスタＤｒｖＴｒ、ＥＬトランジスタＥｌＴｒ、および蓄積容量Ｃを備え、ＯＬＥＤ素子１０と接続されている。ＯＬＥＤ素子１０のカソードは接地（ＧＮＤ）されている。また、ＥＬトランジスタＥｌＴｒはＮチャネルＴＦＴ（薄膜トランジスタ）によって構成され、他のトランジスタはＰチャネルＴＦＴによって構成される。

スイッチングトランジスタＳｗＴｒは、信号供給線Ｌ１と単位回路Ｂ１との接続状態を切り換えるスイッチング手段として機能する。スイッチングトランジスタＳｗＴｒは、シフト信号Ｓ１がアクティブ（Ｌレベル）のときオン状態となり信号供給線Ｌ１と単位回路Ｂ１とを接続する一方、シフト信号Ｓ１が非アクティブ（Ｈレベル）のときオフ状態となり信号供給線Ｌ１と単位回路Ｂ１とを分離する。

プログラムトランジスタＰｒｇＴｒは、シフト信号Ｓ１がアクティブとなる当該単位回路Ｂ１の書込期間（図４に示すＴ１）において、オン状態となる一方、シフト信号Ｓ１が非アクティブとなる当該単位回路Ｂ１の発光期間（図４に示すＴ２）においてオフ状態となる。プログラムトランジスタＰｒｇＴｒおよびスイッチングトランジスタＳｗＴｒがオン状態になると、図６に示すように、ドライビングトランジスタＤｒｖＴｒには、設定信号Ｉdataが流れる。このとき、ドライビングトランジスタＤｒｖＴｒのゲート−ソース間には、設定信号Ｉdataに対応した電圧が印加され、その印加電圧に応じた電荷が蓄積容量Ｃに充電される。そして、シフト信号Ｓ１が非アクティブになると、プログラムトランジスタＰｒｇＴｒはオフ状態となる。

この状態では、ドライビングトランジスタＤｒｖＴｒのゲートはハイインピーダンスであるから、蓄積容量Ｃに充電された電荷は保持され、ゲート電位は一定に保たれる。即ち、書込期間Ｔ１において、蓄積容量Ｃには設定信号Ｉdataに応じた電位がプログラムされる。設定信号Ｉdataは駆動信号Ｉelの大きさを示す信号であるから、スイッチングトランジスタＳｗＴｒ、プログラムトランジスタＰｒｇＴｒおよび蓄積容量Ｃは、駆動信号Ｉelの大きさを保持する保持手段として機能する。

一方、発光期間Ｔ２においては、シフト信号Ｓ１がＨレベルになるので、プログラムトランジスタＰｒｇＴｒおよびスイッチングトランジスタＳｗＴｒがオフ状態になるとともに、ＥＬトランジスタＥｌＴｒがオン状態となり、図７に示すように、ＯＬＥＤ素子１０には、書込期間Ｔ１においてプログラムされた大きさの駆動信号Ｉelが流れる。ここで、ドライビングトランジスタＤｒｖＴｒおよびＥＬトランジスタＥｌＴｒは、単位回路Ｂ１に保持された大きさの駆動信号Ｉelを供給する供給手段として機能する。

このように本実施形態においては、駆動信号Ｉelの大きさをＯＬＥＤ素子１０ごとに保持するので、発光期間を長くとることができる。従って、発光パワーが比較的小さいＯＬＥＤ素子１０を光ヘッド１の発光素子として用いることが可能となる。また、ＯＬＥＤ素子１０の光量は、設定信号Ｉdataの大きさを調整することによってきめ細かく制御することが可能となる。また、ＯＬＥＤ素子１０の電極（陰極：カソード）を分離しなくてくてもよいので、光ヘッド１の製造が容易となる。

上述した実施形態において、各ドライバ回路Ｕ１〜Ｕｍと制御回路３００は個別のＩＣチップとして構成されることが好ましい。以下、光ヘッド１の具体的な態様を図８を参照して説明する。なお、この例では、６個のドライバ回路Ｕ１〜Ｕ６を用いるが、本発明はＩＣチップの個数に限定されるものではない。
第１の態様を図８（Ａ）に示す。光ヘッド１は、発光パネル４００とフレキシブル基板５００とによって構成される。フレキシブル基板５００には、ＣＯＦ（Chip On Film）技術によって制御回路３００が配置される。発光パネル４００の発光領域ＡＡには、複数のＯＬＥＤ素子１０が形成されている。より具体的には、ガラス基板上に、陽極、発光材料および陰極が積層され、さらにその上から封止部材で封止し、接続用の配線を形成してある。このように単純な構造を取ることによって、製造コストを削減でき、しかも検査が容易であるので生産性を向上することができる。

また、発光パネル４００には、６個のドライバ回路Ｕ１〜Ｕ６がＣＯＧ（Chip On Glass）技術によって配置される。そして、フレキシブル基板５００が発光パネル４００の短辺に接続され、各種の制御信号が発光パネル４００上に形成された配線Ｌ１によって供給される。この場合、ＩＣチップと発光パネル４００は独立して製造されるため、それぞれ個別に検査を行い良品のみを組み合わせて完成品を製造することができる。これにより、歩留まりが向上し、コストが削減される。

また、この例では、ＩＣチップして構成されるドライバ回路Ｕ１〜Ｕ６には、設定信号Ｉdataを供給する信号供給配線Ｌ１〜Ｌｉ、制御線ＬａおよびＬｂ、電源配線、ならびにグランド配線が内蔵されている。これらの配線は、ＩＣチップの外に形成することも可能であるが、これらの配線のうち少なくとも一つを省略して、ＩＣチップの内部配線を利用することができる。これによって、ＩＣチップの外部に形成する配線の占める面積を削減できるので、発光パネル４００の短辺の長さを短くすることができる。この結果、発光パネル４００の基材となる取り個数を増加させてコストを削減できる。また、短辺の長さを短くできるので、光ヘッド１を画像形成装置に組み込むことが容易となる。

第２の態様を図８（Ｂ）に示す。光ヘッド１は、発光パネル４００、フレキシブル基板５００、および制御基板６００によって構成される。ここで、制御回路３００は、フレキシブル基板５００の上に配置されてもよいし、制御基板６００の上に配置されてもよい。また、フレキシブル基板５００は発光パネル４００の長辺の中央付近に接続され、制御回路３００から各種の制御信号が配線を介して左右に分かれるように供給される。このようなレイアウトによって、各種の制御信号の遅延時間を短縮することができる。

第３の態様を図８（Ｃ）に示す。光ヘッド１は、発光パネル４００、フレキシブル基板５００、および制御基板６００によって構成される。ここで、制御回路３００は、フレキシブル基板５００の上に配置されてもよいし、制御基板６００の上に配置されてもよい。第３の態様は、隣接のするドライバ回路の間をフレキシブル基板Ｆ１〜Ｆ４を用いて接続した点を除いて第２の態様と同様である。フレキシブル基板Ｆ１〜Ｆ４を用いることによって、配線容量を削減してより高速でスキャンすることが可能となる。

＜２．第２実施形態＞
次に、第２実施形態に係る光ヘッド１について説明する。この光ヘッド１は、単位回路Ｂ１〜Ｂｉの替わりに単位回路Ｂ１’〜Ｂｉ’を用いる点を除いて第１実施形態の光ヘッド１と同様に構成されている。
図９に、第２実施形態の単位回路Ｂ１’の回路図を示す。なお、単位回路Ｂ２’〜Ｂｉ’は単位回路Ｂ１’と同様に構成されている。単位回路Ｂ１’は、第１保持手段Ｑ１、第２保持手段Ｑ２、第１スイッチＳＷ１、第２スイッチＳＷ２、電位保持手段Ｑ３、および駆動手段として機能するトランジスタＴ７を備える。第１保持手段Ｑ１は容量Ｃ１とトランジスタＴ１を備え、トランジスタＴ１に設定信号Ｉdataが流れると、その大きさに応じた電位が容量Ｃ１に保持される。また、第２保持手段Ｑ２も同様に、容量Ｃ２とトランジスタＴ２を備え、トランジスタＴ２に設定信号Ｉdataが流れると、その大きさに応じた電位が容量Ｃ２に保持される。

電位保持手段Ｑ３は、トランジスタＴ８〜Ｔ１０を備える。トランジスタＴ８の電位が定まると、トランジスタＴ８を流れる電流が定まる。トランジスタＴ９とトランジスタＴ１１はカレントミラー回路を構成するので、トランジスタＴ８を流れる電流と同じ大きさの電流がトランジスタＴ１０を流れ、トランジスタＴ１０のゲート電位が定まる。すなわち、電位保持手段Ｑ３では電流ループが構成されており、これによりノードＸの電位を安定して保持することができる。

ここで、シフト信号Ｓ１がＨレベルの場合には、図１０に示すようにトランジスタＴ３およびＴ６がオン状態となる一方トランジスタＴ４およびＴ５がオフ状態となる。この場合、第１保持手段Ｑ１がノードＸに接続されて第１保持手段Ｑ１に保持された大きさ駆動信号ＩelがＯＬＥＤ素子１０に供給されると共に第２保持手段Ｑ２に設定電流Ｉdataが書き込まれる。
一方、シフト信号Ｓ１がＬレベルの場合には、図１１に示すようにトランジスタＴ４およびＴ５がオン状態となる一方トランジスタＴ３およびＴ６がオフ状態となる。この場合、第２保持手段Ｑ２がノードＸに接続されて第２保持手段Ｑ２に保持された大きさ駆動信号ＩelがＯＬＥＤ素子１０に供給されると共に第１保持手段Ｑ１に設定電流Ｉdataが書き込まれる。
第２実施形態によれば、第１保持手段Ｑ１または第２保持手段Ｑ２の一方に設定信号Ｉdataを書き込んでいる期間に他方に保持された設定信号Ｉdataを用いてＯＬＥＤ素子１０を駆動することが可能となる。この結果、より長く発光期間を設定することが可能となる。

なお、上述した各実施形態では、ＯＬＥＤ素子１０を用いた光ヘッド１を例示したが、本発明はこれに限るものではない。例えば、駆動信号を受けて発光する任意の発光素子を用いてもよい。このような発光素子としては、無機ＥＬ素子を例示することができる。また、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）を発光層として採用することもできる。すなわち、本発明における発光素子は、電気エネルギの付与によって発光する材料によって構成されれば足りる。
また、各実施形態において単位回路は、電流プログラミング形式の回路で構成され、設定信号Ｉdataとして電流信号を供給したが、本発明はこれに限定されるものではなく、電圧プログラミング形式の回路で構成してもよい。この場合には、設定信号Idataを電圧信号の形式で生成し、これを単位回路に供給すればよい。
また、上述した各実施形態において、バッファ２０を制御線ＬａおよびＬｂに介挿したが、設定信号Ｉdataが電圧信号の形式で与えられる場合には、バッファ２０を信号供給線Ｌ１〜Ｌｉに介挿してもよい。さらに、設定信号Ｉdataが電流信号の形式で与えられる場合であっても、ゲイン１の電流アンプ（バッファ）を信号供給線Ｌ１〜Ｌｉに介挿してもよい。この場合には、設定信号Ｉdataの遅延時間を小さくすることができるので、設定信号Ｉdataを各単位回路Ｂ１〜Ｂｉにコピーするのに要する時間を短く設定できるので、高速印字が可能となる。

＜３．画像形成装置＞
図１に示したように、以上の各態様に係る光ヘッド１は、電子写真方式を利用した画像形成装置における像担持体に潜像を書き込むためのライン型の光ヘッドとして利用され得る。画像形成装置の例としては、プリンタ、複写機の印刷部分およびファクシミリの印刷部分がある。
図１２は、光ヘッド１を用いた画像形成装置の一例を示す縦断面図である。この画像形成装置は、ベルト中間転写体方式を利用したタンデム型のフルカラー画像形成装置である。

この画像形成装置では、同様な構成の４個の有機ＥＬアレイ露光ヘッド１０Ｋ，１０Ｃ，１０Ｍ，１０Ｙが、同様な構成である４個の感光体ドラム（像担持体）１１０Ｋ，１１０Ｃ，１１０Ｍ，１１０Ｙの露光位置にそれぞれ配置されている。有機ＥＬアレイ露光ヘッド１Ｋ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｙは、以上に例示した何れかの態様に係る光ヘッド１である。

図１２に示すように、この画像形成装置には、駆動ローラ１２１と従動ローラ１２２とが設けられており、これらのローラ１２１，１２２には無端の中間転写ベルト１２０が巻回されて、矢印に示すようにローラ１２１，１２２の周囲を回転させられる。図示しないが、中間転写ベルト１２０に張力を与えるテンションローラなどの張力付与手段を設けてもよい。

この中間転写ベルト１２０の周囲には、外周面に感光層を有する４個の感光体ドラム１１０Ｋ，１１０Ｃ，１１０Ｍ，１１０Ｙが互いに所定の間隔をおいて配置される。添え字Ｋ，Ｃ，Ｍ，Ｙはそれぞれ黒、シアン、マゼンタ、イエローの顕像を形成するために使用されることを意味している。他の部材についても同様である。感光体ドラム１１０Ｋ，１１０Ｃ，１１０Ｍ，１１０Ｙは、中間転写ベルト１２０の駆動と同期して回転駆動される。

各感光体ドラム１１０（Ｋ，Ｃ，Ｍ，Ｙ）の周囲には、コロナ帯電器１１１（Ｋ，Ｃ，Ｍ，Ｙ）と、有機ＥＬアレイ露光ヘッド１（Ｋ，Ｃ，Ｍ，Ｙ）と、現像器１１４（Ｋ，Ｃ，Ｍ，Ｙ）が配置されている。コロナ帯電器１１１（Ｋ，Ｃ，Ｍ，Ｙ）は、対応する感光体ドラム１１０（Ｋ，Ｃ，Ｍ，Ｙ）の外周面を一様に帯電させる。有機ＥＬアレイ露光ヘッド１（Ｋ，Ｃ，Ｍ，Ｙ）は、感光体ドラムの帯電させられた外周面に静電潜像を書き込む。各有機ＥＬアレイ露光ヘッド１（Ｋ，Ｃ，Ｍ，Ｙ）は、複数のＯＬＥＤ素子１０の配列方向が感光体ドラム１１０（Ｋ，Ｃ，Ｍ，Ｙ）の母線（主走査方向）に沿うように設置される。静電潜像の書き込みは、上記の複数のＯＬＥＤ素子（発光素子）１０によって感光体ドラムに光を照射することにより行う。現像器１１４（Ｋ，Ｃ，Ｍ，Ｙ）は、静電潜像に現像剤としてのトナーを付着させることにより感光体ドラムに顕像すなわち可視像を形成する。

このような４色の単色顕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、イエローの各顕像は、中間転写ベルト１２０上に順次一次転写されることにより、中間転写ベルト１２０上で重ね合わされ、この結果としてフルカラーの顕像が得られる。中間転写ベルト１２０の内側には、４つの一次転写コロトロン（転写器）１１２（Ｋ，Ｃ，Ｍ，Ｙ）が配置されている。一次転写コロトロン１１２（Ｋ，Ｃ，Ｍ，Ｙ）は、感光体ドラム１１０（Ｋ，Ｃ，Ｍ，Ｙ）の近傍にそれぞれ配置されており、感光体ドラム１１０（Ｋ，Ｃ，Ｍ，Ｙ）から顕像を静電的に吸引することにより、感光体ドラムと一次転写コロトロンの間を通過する中間転写ベルト１２０に顕像を転写する。

最終的に画像を形成する対象としてのシート１０２は、ピックアップローラ１０３によって、給紙カセット１０１から１枚ずつ給送されて、駆動ローラ１２１に接した中間転写ベルト１２０と二次転写ローラ１２６の間のニップに送られる。中間転写ベルト１２０上のフルカラーの顕像は、二次転写ローラ１２６によってシート１０２の片面に一括して二次転写され、定着部である定着ローラ対１２７を通ることでシート１０２上に定着される。この後、シート１０２は、排紙ローラ対１２８によって、装置上部に形成された排紙カセット上へ排出される。

次に、本発明に係る画像形成装置の他の実施の形態について説明する。
図１３は、光ヘッド１を用いた他の画像形成装置の縦断面図である。この画像形成装置は、ベルト中間転写体方式を利用したロータリ現像式のフルカラー画像形成装置である。図１７に示す画像形成装置において、感光体ドラム１６５の周囲には、コロナ帯電器１６８、ロータリ式の現像ユニット１６１、有機ＥＬアレイ露光ヘッド１６７、中間転写ベルト１６９が設けられている。

コロナ帯電器１６８は、感光体ドラム１６５の外周面を一様に帯電させる。有機ＥＬアレイ露光ヘッド１６７は、感光体ドラム１６５の帯電させられた外周面に静電潜像を書き込む。有機ＥＬアレイ露光ヘッド１６７は、以上に例示した各態様の光ヘッド１であり、複数のＯＬＥＤ素子（発光素子）１０の配列方向が感光体ドラム１６５の母線（主走査方向）に沿うように設置される。静電潜像の書き込みは、これらのＯＬＥＤ素子（発光素子）１０から感光体ドラム１６５に光を照射することにより行う。

現像ユニット１６１は、４つの現像器１６３Ｙ，１６３Ｃ，１６３Ｍ，１６３Ｋが９０°の角間隔をおいて配置されたドラムであり、軸１６１ａを中心にして反時計回りに回転可能である。現像器１６３Ｙ，１６３Ｃ，１６３Ｍ，１６３Ｋは、それぞれイエロー、シアン、マゼンタ、黒のトナーを感光体ドラム１６５に供給して、静電潜像に現像剤としてのトナーを付着させることにより感光体ドラム１６５に顕像すなわち可視像を形成する。

無端の中間転写ベルト１６９は、駆動ローラ１７０ａ、従動ローラ１７０ｂ、一次転写ローラ１６６およびテンションローラに巻回されて、これらのローラの周囲を矢印に示す向きに回転させられる。一次転写ローラ１６６は、感光体ドラム１６５から顕像を静電的に吸引することにより、感光体ドラムと一次転写ローラ１６６の間を通過する中間転写ベルト１６９に顕像を転写する。

具体的には、感光体ドラム１６５の最初の１回転で、露光ヘッド１６７によりイエロー（Ｙ）像のための静電潜像が書き込まれて現像器１６３Ｙにより同色の顕像が形成され、さらに中間転写ベルト１６９に転写される。また、次の１回転で、露光ヘッド１６７によりシアン（Ｃ）像のための静電潜像が書き込まれて現像器１６３Ｃにより同色の顕像が形成され、イエローの顕像に重なり合うように中間転写ベルト１６９に転写される。そして、このようにして感光体ドラム１６５が４回転する間に、イエロー、シアン、マゼンタ、黒の顕像が中間転写ベルト１６９に順次重ね合わせられ、この結果フルカラーの顕像が転写ベルト１６９上に形成される。最終的に画像を形成する対象としてのシートの両面に画像を形成する場合には、中間転写ベルト１６９に表面と裏面の同色の顕像を転写し、次に中間転写ベルト１６９に表面と裏面の次の色の顕像を転写する形式で、フルカラーの顕像を中間転写ベルト１６９上で得る。

画像形成装置には、シートが通過させられるシート搬送路１７４が設けられている。シートは、給紙カセット１７８から、ピックアップローラ１７９によって１枚ずつ取り出され、搬送ローラによってシート搬送路１７４を進行させられ、駆動ローラ１７０ａに接した中間転写ベルト１６９と二次転写ローラ１７１の間のニップを通過する。二次転写ローラ１７１は、中間転写ベルト１６９からフルカラーの顕像を一括して静電的に吸引することにより、シートの片面に顕像を転写する。二次転写ローラ１７１は、図示しないクラッチにより中間転写ベルト１６９に接近および離間させられるようになっている。そして、シートにフルカラーの顕像を転写する時に二次転写ローラ１７１は中間転写ベルト１６９に当接させられ、中間転写ベルト１６９に顕像を重ねている間は二次転写ローラ１７１から離される。

以上のようにして画像が転写されたシートは定着器１７２に搬送され、定着器１７２の加熱ローラ１７２ａと加圧ローラ１７２ｂの間を通過させられることにより、シート上の顕像が定着する。定着処理後のシートは、排紙ローラ対１７６に引き込まれて矢印Ｆの向きに進行する。両面印刷の場合には、シートの大部分が排紙ローラ対１７６を通過した後、排紙ローラ対１７６が逆方向に回転させられ、矢印Ｇで示すように両面印刷用搬送路１７５に導入される。そして、二次転写ローラ１７１により顕像がシートの他面に転写され、再び定着器１７２で定着処理が行われた後、排紙ローラ対１７６でシートが排出される。

図１２および図１３に例示した画像形成装置は、ＯＬＥＤ素子１０を露光手段として利用しているので、レーザ走査光学系を用いた場合よりも、装置の小型化を図ることができる。なお、以上に例示した以外の電子写真方式の画像形成装置にも本発明の光ヘッドを採用することができる。例えば、中間転写ベルトを使用せずに感光体ドラムから直接シートに顕像を転写するタイプの画像形成装置や、モノクロの画像を形成する画像形成装置にも本発明に係る光ヘッドを応用することが可能である。

また、本発明に係る光ヘッドが適用される画像形成装置は画像形成装置に限定されない。例えば、各種の電子機器における照明装置としても本発明の光ヘッドが採用される。このような電子機器としては、ファクシミリ、複写機、複合機、プリンタなどが挙げられる。これらの電子機器には、複数の発光素子を面状に配列した光ヘッドが好適に採用される。

本発明に係る光ヘッドを利用した画像形成装置の一部の構成を示す斜視図である。 第１実施形態の光ヘッド１および周辺構成を示すブロック図である。 同装置に用いるドライバ回路Ｕ１のブロック図である。 設定信号の書き込み動作のタイミングチャートである。 第１実施形態の単位回路Ｂ１の回路図である。 同回路の動作を説明するための説明図である。 同回路の動作を説明するための説明図である。 各ドライバ回路Ｕ１〜Ｕ６と制御回路３００を個別のＩＣチップとして構成した場合の具体的な態様を示す説明図である。 第２実施形態に係る光ヘッド１に用いる単位回路Ｂ１’の回路図である。 同回路の動作を説明するための説明図である。 同回路の動作を説明するための説明図である。同装置に用いられる制御回路３０１のブロック図である。 本発明に係る光ヘッドを利用した画像形成装置の構成を示す縦断面図である。 本発明に係る光ヘッドを利用した他の画像形成装置の構成を示す縦断面図である。

符号の説明

１……光ヘッド、１０……ＯＬＥＤ素子（発光素子）、Ｕ１〜Ｕｍ……ドライバ回路、Ｂ１〜Ｂｉ……単位回路、Ｑ１……第１保持手段、Ｑ２……第２保持手段、ＳＷ１……第１スイッチ、ＳＷ２……第２スイッチ。

Claims (11)

1. 駆動信号の大きさを示す設定信号の大きさに応じた光量で発光する複数の発光素子と、
   前記複数の発光素子ごとに設けられ、対応する発光素子に供給する前記駆動信号の大きさを示す前記設定信号に応じた電位を各々保持する蓄積容量を含む複数の保持手段と、
   前記複数の発光素子ごとに設けられ、対応する発光素子に前記蓄積容量に保持された前記電位に応じた大きさの前記駆動信号を供給する複数の供給手段と、
   を備え、
   前記複数の保持手段の各々は、
   前記蓄積容量と、前記蓄積容量に接続されて前記設定信号に応じた電位を前記蓄積容量に保持させるトランジスタとを各々が有する第１保持手段および第２保持手段と、
   前記第１保持手段または前記第２保持手段の一方を選択して前記設定信号を書き込んでいる期間に、前記第１保持手段または前記第２保持手段の他方を選択して保持している前記電位に応じた大きさの前記駆動信号を前記供給手段に出力する選択手段とを備え、
   前記供給手段は前記設定信号に基づいて前記駆動信号を対応する前記発光素子に供給する、
   ことを特徴とする光ヘッド。
2. 前記選択手段により選択される前記第１保持手段または前記第２保持手段に備えられた前記蓄積容量に接続される電位保持手段をさらに備える
   ことを特徴とする請求項１に記載の光ヘッド。
3. 前記複数の保持手段および前記複数の供給手段は、前記保持手段と前記供給手段の組を単位手段としたとき、複数の単位手段から構成され、
   前記複数の単位手段は、２以上の集積回路チップとして構成される、
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の光ヘッド
4. 前記設定信号を供給する制御回路チップを備え、
   その長辺に沿って前記複数の発光素子が配置され、前記複数の発光素子に沿って前記２以上の集積回路が一列に配置された第１の基板と、
   前記制御回路チップが固着された第２の基板とを備え、
   前記第２の基板は前記第１の基板の一方の短辺に接続され、
   前記第１の基板の一方の短辺から他方の短辺に向けて前記設定信号を供給する、
   ことを特徴とする請求項３に記載の光ヘッド。
5. 前記設定信号を供給する制御回路チップを備え、
   その長辺に沿って前記複数の発光素子が配置され、前記複数の発光素子に沿って前記２以上の集積回路が一列に配置された第１の基板と、
   前記制御回路チップが固着された第２の基板とを備え、
   前記第２の基板は前記第１の基板の長辺の中央部分に接続され、
   前記第１の基板の長辺の中央部分から、一方の短辺へ向けて前記設定信号を供給すると共に他方の短辺に向けて前記設定信号を供給する、
   ことを特徴とする請求項３に記載の光ヘッド。
6. 隣接する前記集積回路チップ間の少なくとも１つにおいて、前記設定信号を伝送するための配線が形成されたフレキシブル基板を備えることを特徴とする請求項４又は５に記載
   の光ヘッド。
7. 前記集積回路チップの各々は、
   所定数の前記単位手段を備えたブロックを複数備え、
   前記複数のブロックの各々は、クロック信号に従って前段のブロックから供給される制御信号を遅延して次段に出力する転送手段を備え、
   前記複数のブロックの各々に属する前記所定数の保持手段は、前記設定信号を供給する前記所定数の信号供給線と各々接続され、当該ブロックに属する前記転送手段から出力される制御信号に従って、前記設定信号を取り込む、
   ことを特徴とする請求項３乃至６のうちいずれか１項に記載の光ヘッド。
8. 前記所定数の信号供給線は、前記集積回路チップの内部に形成され、前記所定数の信号供給線の一部または全部にバッファ回路を備えることを特徴とする請求項７に記載の光ヘッド。
9. 前記２以上の集積回路チップの各々は、電源ラインおよびグランドラインの少なくとも一方を内部配線として有することを特徴とする請求項３乃至８のうちいずれか１項に記載の光ヘッド。
10. 請求項１乃至９のうちいずれか１項に記載の光ヘッドと、
    前記複数の発光素子の各々からの出射光によって像が形成される像担持体と、
    を備えたことを特徴とする画像形成装置。
11. 駆動信号の大きさを示す設定信号の大きさに応じた光量で発光する複数の発光素子と、前記複数の発光素子の各々に対応して外部から供給される前記設定信号に応じた電位を保持する第１保持手段および第２保持手段とを備えた光ヘッドの駆動方法であって、
    前記第１保持手段または前記第２保持手段の一方を選択して前記設定信号を書き込み、
    この書き込み期間に、前記第１保持手段または前記第２保持手段の他方を選択して保持している前記電位を読み出し、
    読み出した前記電位に応じた大きさの前記駆動信号を対応する前記発光素子に供給する、
    ことを特徴とする光ヘッドの駆動方法。

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