JP2006187895A - 露光装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 特に階調表現を容易にして例えばドライバーに内付けの駆動素子を使用可能とし、しかも露光に必要な光量を確保することができ、さらに各ラインの寿命をほぼ同じにした露光装置と、この露光装置を備えた画像形成装置を提供する。
【解決手段】 複数のＥＬ素子を整列配置したラインヘッド１と、感光体ドラム９とを備えた露光装置１００である。ラインヘッド１はＥＬ素子列をＮ列有しており、各ＥＬ素子列ではそれぞれの列ごとに、ＥＬ素子の画素面積が列内で一定とされている。各列におけるＥＬ素子の画素面積Ｓは、Ｓ_ｉ＝Ｓ_１×２^ｉ−１（ただし、ｉは各ＥＬ素子列の列番号であり、１からＮまでの自然数、Ｓ_１は第１列のＥＬ素子の発光画素の面積である）である。Ｎ列のＥＬ素子列間において対応するＮ個のＥＬ素子のうちの選択された一又は複数のＥＬ素子が、感光体ドラム上の同一の単位描画領域に対して露光可能に構成されている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、露光装置と、この露光装置を備えた画像形成装置に関する。

電子写真方式を利用したプリンタとして、ラインプリンタ（画像形成装置）が知られている。このラインプリンタは、被露光部となる感光体ドラムの周面上に、帯電器、ライン状のプリンタヘッド（ラインヘッド）、現像器、転写器などの装置を近接配置したものである。すなわち、帯電器によって帯電された感光体ドラムの周面上に、プリンタヘッドに設けられた発光素子の選択的な発光動作で露光を行なうことにより、静電潜像を形成し、この潜像を現像器から供給されるトナーで現像して、そのトナー像を転写器で用紙に転写するようにしたものである。

ところで、前記のようなプリンタヘッドの発光素子としては、無機あるいは有機の発光ダイオード（ＬＥＤ）を例えば千鳥状に２列配置したものが用いられている。しかし、これは数千個の発光点を精度良く配列することが極めて困難であるという課題がある。そこで、近年では、発光点を精度良く作り込める有機エレクトロルミネセンス素子（有機ＥＬ素子）を発光素子とする発光素子アレイを、プリンタヘッドとして備えた画像形成装置が提案されている。

しかし、有機ＥＬ素子は、例えば無機ＬＥＤに比べて発光輝度が格段に低く、したがってこの有機ＥＬ素子を発光素子とするラインヘッドでは、露光に必要な光量（輝度）を十分に確保するのが困難である。
このような背景のもとに、近時、複数の発光ラインで感光体ドラム上に１ライン分を露光し、１ラインの印刷を行う、いわゆる多重露光を行う技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００３−３４１１４０号公報

しかしながら、前記の多重露光技術では、階調表現を行う場合、構造上、基本的に１画素（１ライン）毎で多段の階調制御を行う必要である。したがって、１ラインあたりのクロック周波数が階調数の２倍以上必要となることから、ＴＦＴ（薄膜トランジスタ）などのアアクティブ素子の応答速度以上となってしまう。その結果、各ＥＬ素子を駆動するためのドライバーとして、基板上に内付けしたものを用いることができず、外付けドライバーが必須となり、したがってラインヘッド（プリンタヘッド）の製造上の自由度、さらにはこれを備えた露光装置や画像形成装置の構造上の自由度が損なわれてしまう。

本発明は前記事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、特に階調表現を容易にして例えばドライバーに内付けの駆動素子を使用可能とし、しかも露光に必要な光量を確保することができ、さらに各ラインの寿命をほぼ同じにした露光装置と、この露光装置を備えた画像形成装置を提供することにある。

本発明の露光装置は、複数のＥＬ素子を整列配置したラインヘッドと、前記ラインヘッドからの光によって露光される回転可能な感光体ドラムと、を備えた露光装置であって、
前記ラインヘッドは、前記ＥＬ素子の整列方向が前記感光体ドラムの回転軸と平行になるように形成されたＥＬ素子列をＮ列（ただし、Ｎは２以上）有してなり、
前記各ＥＬ素子列では、それぞれの列ごとに、前記ＥＬ素子の発光をなす発光画素の面積が該列内で一定とされ、
前記各列における前記ＥＬ素子の前記発光画素の面積Ｓは、前記各ＥＬ素子列の列番号を１からＮとすると、Ｓ_ｉ＝Ｓ_１×２^ｉ−１（ただし、ｉは各ＥＬ素子列の列番号であり、１からＮまでの自然数、Ｓ_１は第１列のＥＬ素子の発光画素の面積である）であり、
前記Ｎ列のＥＬ素子列間において対応するＮ個のＥＬ素子のうちの選択された一又は複数のＥＬ素子が、前記感光体ドラム上の同一の単位描画領域に対して露光可能に構成されたことを特徴としている。

この露光装置によれば、前記Ｎ列のＥＬ素子列間において対応するＮ個のＥＬ素子のうちの選択された一又は複数のＥＬ素子が、前記感光体ドラム上の同一の単位描画領域に対して露光可能に構成されているので、例えば前記各ＥＬ素子を、点灯と非点灯との２値によってその階調を制御するようにし、これらＮ個のＥＬ素子のうちのいずれのＥＬ素子を選択して露光するかにより、露光の度合いとなる階調を変化させるようにすれば、２のべき乗で表される数の階調表現を容易に行うことができる。
すなわち、各ＥＬ素子による露光量は、その画素内での輝度を各ＥＬ素子間で一定とすると、それぞれの発光画素の面積に依存し、これに比例する。そして、この露光装置では、各列における前記ＥＬ素子の前記発光画素の面積Ｓを、前記のようにＳ_ｉ＝Ｓ_１×２^ｉ−１としており、したがって前述したようにこれらＮ個のＥＬ素子のうちのいずれか一つ又は複数を適宜に選択することにより、選択したＥＬ素子の発光画素の合計面積を、Ｓ_１からＳ_１×（２^Ｎ−１）まで等間隔（等差）で変化させることが可能になる。よって、このように発光面積を等間隔（等差）で変化させて露光を行うことにより、この露光の度合いとなる階調表現を容易にしかも良好に行うことができるようになる。

また、各ＥＬ素子の階調制御を、前述したように点灯と非点灯との２値によって行うことで、全体での階調表現が容易になるので、１ライン（１ＥＬ素子列）あたりに必要なクロック周波数が少なくなり、したがって各ＥＬ素子を駆動するためのドライバーとして、基板上に内付けしたものを用いることが可能になる。
また、前記各ＥＬ素子は、一つでは十分な輝度（光量）が得られなくても、複数のＥＬ素子が同一の単位描画領域に露光することにより、必要な光量を確保することが可能になる。
さらに、各ＥＬ素子列間においては、各ＥＬ素子がその画素内での輝度を各ＥＬ素子間で一定にできるので、各ＥＬ素子列間でその寿命がほぼ同じになる。

なお、前記各ＥＬ素子を、該ＥＬ素子を形成した基板に形成した内付けの駆動素子で駆動するように構成すれば、ラインヘッドの製造上の自由度、さらにはこれを備えた露光装置や画像形成装置の構造上の自由度を高めることができる。

また、前記感光体ドラムは、該感光体ドラムの単位描画領域に対する露光の度合いとなる階調における、最小階調から最大階調までの間において、その感度が直線性を有しているのが好ましい。
このようにすれば、例えば補正回路を設けておいて前記感度を電気的に補正するといった必要がなく、したがって構造を簡易にできるとともに、各ＥＬ素子の画素内での輝度を各ＥＬ素子間で一定に保つことができる。

また、前記露光装置においては、前記感光体ドラムの単位描画領域に対する露光の度合いとなる階調における、最大階調を得るのに必要な光量を、（２^Ｎ−１）（ただし、Ｎは前記ＥＬ素子列の列数）で除算し、得られた値の光量を得るのに必要な前記ＥＬ素子の発光画素の面積Ｓを、前記Ｓ_１とするのが好ましい。
このようにすることで、最大階調までの光量を、等間隔（等差）で確実に得ることが可能になる。

また、前記露光装置においては、前記各ＥＬ素子列をＡ群として備えるとともに、該Ａ群と同じ数のＥＬ素子列を有し、かつこれらＥＬ素子列が前記Ａ群の各ＥＬ素子列と同じ数のＥＬ素子を有し、各ＥＬ素子間の相対的位置関係が前記Ａ群と同じに構成されたＢ群のＥＬ素子列を備え、
前記Ａ群のＥＬ素子列とＢ群のＥＬ素子列とは、各ＥＬ素子列が互いに半ピッチずれた状態に配置され、かつ、前記Ａ群のＥＬ素子列とＢ群の各ＥＬ素子列をそれぞれ構成する各ＥＬ素子も、互いに半ピッチずれた状態に配置されているのが好ましい。
このように、Ａ群のＥＬ素子列とＢ群のＥＬ素子列とを互いに半ピッチずれた状態に配置すれば、これらＡ群におけるＥＬ素子列と、このＥＬ素子列に対応するＢ群中のＥＬ素子列とで同一の単位描画領域列に対して交互に露光することにより、この露光装置を備えた画像形成装置の解像度が向上する。

また、前記露光装置においては、前記Ａ群におけるＥＬ素子列と、このＥＬ素子列に対応する前記Ｂ群中のＥＬ素子列とが、前述したように同一の単位描画領域列に対して交互に露光するよう構成され、さらに、前記Ａ群におけるＥＬ素子列と、このＥＬ素子列に対応する前記Ｂ群中のＥＬ素子列とは、互いに発光画素の面積が同一とされ、かつ、各群でのライン走査順も同一とされているのが好ましい。
このようにすれば、各ＥＬ素子列の駆動制御が単純化されて容易になり、したがって制御回路そのものが簡略化される。

また、前記露光装置においては、前記Ｎ列のＥＬ素子列間において対応するＮ個のＥＬ素子が、同一の単位描画領域において少なくとも一部が重なる多重露光をなすよう構成され、かつ、この多重露光における最大の重なり度が、前記ＥＬ素子列の数であるＮより少なく構成されているのが好ましい。
感光体ドラムの感度は、ＥＬ素子による露光の際の露光量（露光強度）と、これに対する除電量、すなわち、予め感光体ドラムに帯電された量に対して露光によりどれだけ除電されたかで決まる。このような感光体ドラムの感度特性は、同一の描画点に対して多重露光がなされる場合、この多重露光の度合いが高まるにつれ、直線性が低下する。したがって、前述したように少なくとも一部が重なるように多重露光する場合にも、この多重露光における最大の重なり度を前記ＥＬ素子列の数であるＮより少なくすることで、前記感光体ドラムにおける感度特性の直線性の低下を抑えることができる。

また、前記露光装置においては、前記Ｎ列のＥＬ素子列間において対応するＮ個のＥＬ素子が、同一の単位描画領域において露光する領域が互いに重ならないよう構成されているのが好ましい。
このようにすれば、多重露光を行わないことにより、前記感光体ドラムにおける感度特性の直線性の低下を確実に防止することができる。
なお、前記露光装置においては、前記ＥＬ素子が有機ＥＬ素子であるのが好ましい。

本発明の画像形成装置は、露光手段として、前記の露光装置を備えたことを特徴としている。
この画像形成装置によれば、前述したように階調表現を容易にしかも良好に行うことができる。また、各ＥＬ素子を駆動するためのドライバーとして、基板上に内付けしたラインヘッドを用いることができることから、これを備えた画像形成装置自体の構造上の自由度も高まる。また、必要な光量が確保されたラインヘッドを用いているので、十分な階調度を表現することができる。さらに、ラインヘッドが、各ＥＬ素子列間でその寿命がほぼ同じになっているので、ラインヘッド全体としての寿命が高まり、したがって画像形成装置自体も、ラインヘッドに起因する寿命の低下が防止される。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。なお、以下で参照する各図面においては、図面を見易くするために、各構成要素の寸法等を適宜変更して記載している。

（露光装置）
まず、本発明の露光装置について説明する。
図１は、本発明の露光装置の一実施形態を示す図であり、図１中符号１００は露光装置である。この露光装置１００は、後述する画像形成装置において露光手段として用いられるもので、ラインヘッド１と、このラインヘッド１からの光を結像させるレンズアレイ（光学結像系）３１と、前記レンズアレイ３１を透過した前記ラインヘッド１からの光によって露光される感光体ドラム９と、を備えて構成されたものである。

（ラインヘッドモジュール）
前記ラインヘッド１とレンズアレイ３１とは、互いにアライメントされた状態でヘッドケース５２に一体的に保持され、これによってラインヘッドモジュール１０１となっている。図２は、このラインヘッドモジュール１０１の斜視断面図であり、図２に示すようにラインヘッドモジュール１０１は、複数の有機ＥＬ素子を整列配置したラインヘッド１と、ラインヘッド１からの光を結像させるレンズ素子を整列配置したレンズアレイ３１と、ラインヘッド１およびレンズアレイ３１の外周部を保持するヘッドケース５２と、を備えて構成されたものである。ここで、本実施形態においては、レンズアレイ３１として、特に正立等倍結像系であるセルフォック（登録商標）レンズアレイ（日本板硝子社の商品名；以下、セルフォック（登録商標）レンズをＳＬ、セルフォック（登録商標）レンズアレイをＳＬアレイと記す）が用いられている。このような構成のもとにラインヘッドモジュール１０１は、ラインヘッド１で発光し出射した光を、感光体ドラム９に正立等倍結像させるようになっている。

（ラインヘッド）
図３は、ラインヘッド１を模式的に示した図である。このラインヘッド１は、長細い矩形の素子基板２上に、複数の有機ＥＬ素子３を配列してなる発光素子列（ＥＬ素子列）を複数列形成したものである。ここで、本実施形態では、前記ＥＬ素子列として、Ａ群とＢ群との２系統、すなわち、ＥＬ素子列３ＡとＥＬ素子列３Ｂとを備えて構成されている。なお、このラインヘッド１には、図３中では示さないものの、前記の各有機ＥＬ素子３を駆動させるためのＴＦＴ（薄膜トランジスタ）からなる駆動素子群が、前記各ＥＬ素子３を形成した基板に形成されており、さらにこれらＴＦＴ（駆動素子）の駆動を制御する駆動回路も、ラインヘッド１内に一体形成されている。このような構成のもとに、ラインヘッド１はそのドライバーを、いわゆる内付けで備えたものとなっている。

ラインヘッド１は、図１に示したようにその光出射側の面が感光体ドラム９に対向して配置されるようになっており、その際、前記のＥＬ素子列３Ａ、３Ｂのそれぞれの列方向（有機ＥＬ素子３の整列方向）が、感光体ドラム９の回転軸と平行に配置されるようになっている。また、ＥＬ素子列３Ａ、３Ｂは、図３に示したように本実施形態ではそれぞれ４列ずつ形成されている。ここで、Ａ群のＥＬ素子列３Ａは、各列において有機ＥＬ素子３が整列した整列方向をＸ軸方向（Ｘ座標）、これら各列の並び方向をＹ軸方向（Ｙ座標）とすると、各ＥＬ素子列３Ａは、その列間のピッチ（中心間の距離）、すなわちＹ軸方向でのピッチが一定になっており、これら各ＥＬ素子列３Ａを構成する有機ＥＬ素子３は、素子間のピッチ（中心間の距離）、すなわちＸ軸方向でのピッチも一定になっている。

また、Ｂ群のＥＬ素子列３Ｂは、前記Ａ群のＥＬ素子列３Ａと同じ数となっており、これらＥＬ素子列３Ｂは、前記Ａ群の各ＥＬ素子列３Ａと同じ数のＥＬ素子３を有している。そして、これらＢ群における各ＥＬ素子３間の相対的位置関係も、前記Ａ群と同じに構成されている。また、これらＢ群のＥＬ素子列３Ｂは、前記Ａ群のＥＬ素子列３Ａに対し、Ｙ軸方向において半ピッチずれた状態に配置され、さらに、これらＢ群の各ＥＬ素子列３Ｂをそれぞれ構成する各ＥＬ素子３も、前記Ａ群のＥＬ素子列３Ａをそれぞれ構成する各ＥＬ素子３に対し、互いに半ピッチずれた状態に配置されている。このような構成のもとに、図３中のＹ軸方向において奇数列目に配置されたＡ群のＥＬ素子列３Ａと、偶数列目に配置されたＢ群のＥＬ素子列３Ｂとは、互いに隣り合う列間において千鳥状に配置されたものとなっている。

なお、本実施形態においては、前記Ａ群のＥＬ素子列３Ａの番号を、図３中に示したようにＹ軸方向に沿って＃１（Ａ）、＃２（Ａ）、＃３（Ａ）、＃４（Ａ）とし、同様に前記Ｂ群のＥＬ素子列３Ｂの番号を、＃１（Ｂ）、＃２（Ｂ）、＃３（Ｂ）、＃４（Ｂ）としている。
また、本実施形態においては、前記の各ＥＬ素子列３Ａ、３Ｂはそれぞれの列ごとで、各有機ＥＬ素子３の発光をなす発光画素の面積が、該列内で一定に形成されている。しかしながら、各列間においては、各有機ＥＬ素子３の発光をなす発光画素の面積が、互いに異なって形成されている。

すなわち、各ＥＬ素子列３Ａ、３Ｂにおいては、そのＥＬ素子３の発光画素の面積Ｓが、以下の式（１）となるように形成されている。
Ｓ_ｉ＝Ｓ_１×２^ｉ−１ ……式（１）
ここで、式（１）において、ｉは各ＥＬ素子列３Ａ、３Ｂの列番号であり、Ｓ_１は第１列、すなわち列番号が１（＃１）のＥＬ素子の発光画素の面積である。なお、各ＥＬ素子列３Ａ、３Ｂの列番号とは、前記の＃１（Ａ）〜＃４（Ａ）、＃１（Ｂ）〜＃４（Ｂ）における数字部分、すなわち、１から４までであり、特に面積の小さい順を表す番号である。したがって、第１列となる＃１（Ａ）、＃１（Ｂ）のＥＬ素子３の発光画素の面積Ｓは、前記式（１）よりＳ_１となり、第２列となる＃２（Ａ）、＃２（Ｂ）のＥＬ素子３の発光画素の面積Ｓは、Ｓ_１×２となり、第３列となる＃３（Ａ）、＃３（Ｂ）のＥＬ素子３の発光画素の面積Ｓは、Ｓ_１×４となり、第４列となる＃４（Ａ）、＃４（Ｂ）のＥＬ素子３の発光画素の面積Ｓは、Ｓ_１×８となる。したがって、第１列のＥＬ素子の発光画素の面積Ｓ_１は、各発光画素の面積における単位面積となっているのである。

そして、このような構成のもとに、列番号の数字が同じであるＡ群のＥＬ素子列３ＡとＢ群のＥＬ素子列３Ｂとは、その発光画素の面積が互いに同一になっている。このように発光画素の面積が互いに同一に形成されたＡ群のＥＬ素子列３ＡとＢ群のＥＬ素子列３Ｂとは、本実施形態では互いに一つの組をなし、後述するように同一の単位描画領域列に対して交互に露光するよう構成されている。

また、Ａ群およびＢ群では、それぞれの群を構成するＥＬ素子列３Ａ、３Ｂにおいて、図３中のＸ軸方向で同じ位置にある有機ＥＬ素子３、すなわち同じ行に配置された有機ＥＬ素子３が、本発明においては互いに対応した有機ＥＬ素子３となっている。すなわち、本実施形態では、Ａ群、Ｂ群共に、ＥＬ素子列３Ａ、３Ｂがそれぞれ４列ずつあることから、これら各群においては、対応する有機ＥＬ素子３のグループが、それぞれ４つの有機ＥＬ素子３によって構成されたものとなっている。

また、ラインヘッド１は、図４に示すように、スイッチング素子としてＴＦＴ（薄膜トランジスタ）が用いられることにより、前記の各有機ＥＬ素子３がアクティブマトリクス駆動するように構成されている。すなわち、このラインヘッド１は、複数の走査線１０５…と、各走査線１０５に対して直角に交差する方向に延びる複数の信号線１０２…と、各信号線１０２に並列に延びる複数の電源線１０３…とがそれぞれ配線された構成を有するとともに、走査線１０５…と信号線１０２…の各交点付近に、画素領域Ｘ…が設けられている。

信号線１０２には、シフトレジスタ、レベルシフタ、ビデオライン及びアナログスイッチを備えるデータ線駆動回路１０６接続されている。また、走査線１０５には、シフトレジスタ及びレベルシフタを備える走査線駆動回路１０７が接続されている。ここで、前記スイッチング素子としてのＴＦＴ（駆動素子）や、データ線駆動回路１０６、走査線駆動回路１０７等の駆動回路などからなるドライバーは、本実施形態ではいずれも有機ＥＬ素子３を形成した基板上に形成されており、いわゆる内付けで設けられたものとなっている。

さらに、画素領域Ｘ各々には、走査線１０５を介して走査信号がゲート電極に供給されるスイッチング用ＴＦＴ１１２と、このスイッチング用ＴＦＴ１１２を介して信号線１０２から共有される画素信号を保持する保持容量１１３と、該保持容量１１３によって保持された画素信号がゲート電極に供給される駆動用ＴＦＴ１２３と、この駆動用ＴＦＴ１２３を介して電源線１０３に電気的に接続したときに該電源線１０３から駆動電流が流れ込む画素電極２３と、この画素電極２３と陰極５０との間に挟み込まれた機能層１１０とが設けられている。そして、画素電極２３と陰極５０と機能層１１０により、有機ＥＬ素子３が構成されている。なお、機能層１１０は、後述するように正孔輸送層と発光層とからなっている。

このような構成のもとにラインヘッド１は、走査線１０５が駆動されてスイッチング用ＴＦＴ１１２がオン状態になると、そのときの信号線１０２の電位が保持容量１１３に保持され、該保持容量１１３の状態に応じて、駆動用ＴＦＴ１２３のオン・オフ状態が決まる。そして、駆動用ＴＦＴ１２３のチャネルを介して、電源線１０３から画素電極２３に電流が流れ、さらに機能層１１０を介して陰極５０に電流が流れる。機能層１１０は、これを流れる電流量に応じて発光する。
なお、有機ＥＬ素子３および駆動素子４の詳細な構造については後述する。また、このラインヘッド１では、ＥＬ素子として有機ＥＬ素子３を用いているが、これに代えて無機ＥＬ素子を用いることもできる。

また、このラインヘッド１では、前記の各有機ＥＬ素子３がアクティブマトリクス駆動することにより、特に前記複数のＥＬ素子列３Ａ間、およびＥＬ素子列３Ｂ間において、それぞれ対応する複数の有機ＥＬ素子３が、前記感光体ドラム９上の同一の単位描画領域に対して露光できるようになっている。すなわち、各群において同じ行に配置され、したがってＸ軸方向での位置（Ｘ座標）が同一となっている４つの有機ＥＬ素子３どうしは、後述するように露光の際に感光体ドラム９が回転し、この感光体ドラム９上の単位描画領域が相対的に前記Ｙ軸方向に移動することにより、対応する有機ＥＬ素子３間で、同一の単位描画領域に対して露光できるようになっているのである。

ここで、各有機ＥＬ素子３は、本実施形態では図３に示したように発光画素の開口形状が円形になっており、その中心位置が、列方向（Ｘ軸方向）、行方向（Ｙ軸方向）にそれぞれ延びる仮想線（実際には走査線と信号線）の交点に一致したものとなっている。したがって、本実施形態では、対応する４つの有機ＥＬ素子３で同一の単位描画領域を露光すると、後述するように感光体ドラム９上に４重の多重露光をなすように構成されている。なお、本実施形態では、各有機ＥＬ素子３は点灯と非点灯との２値により、その階調が制御されるようになっている。

また、前記各有機ＥＬ素子３は、それぞれの画素内での輝度が、各有機ＥＬ素子３間で一定になっている。一般に有機ＥＬ素子では、その機能層１１０に流れる電流の値によって発光の輝度が決定され、通常の使用範囲においては、輝度は前記の電流値に比例する。したがって、本実施形態では、各群において発光画素面積が異なる各ＥＬ素子列３Ａ、３Ｂで、発光画素の面積に比例して電流を流すよう制御することにより、前述したようにそれぞれの画素内での輝度を、各有機ＥＬ素子３間で一定にしているのである。

そして、このように画素内での輝度が各有機ＥＬ素子３間で一定になっており、これら各有機ＥＬ素子３は点灯と非点灯との２値によってその階調が制御されるようになっており、さらに、グループを構成する対応した４つの有機ＥＬ素子３が、前述した式（１）で示されるように単位面積（Ｓ_１）に対して２のべき乗で表される乗数を有した面積を有していることにより、後述するようにこれらグループを構成する４つの有機ＥＬ素子３のうちから一又は複数を選択し、感光体ドラム９上の同一の単位描画領域に対して露光することで、２のべき乗で表される数の階調表現、本実施形態では２の４乗である１６階調を容易に表現することができるようになっている。

また、Ａ群の有機ＥＬ素子３とＢ群の有機ＥＬ素子３とを半ピッチずらして配置しているので、同じ列番号を有するＥＬ素子列３Ａ、３Ｂどうしで同一の単位描画領域列を交互に露光することにより、解像度を向上することができる。すなわち、同じ列番号を有するＥＬ素子列３Ａ、３Ｂ間では、そのＸ軸方向における有機ＥＬ素子３間の見かけ上のピッチが、単一のＥＬ素子列３Ａあるいは３Ｂでのピッチの半分になっている。したがって、同じ列番号を有するＥＬ素子列３Ａ、３Ｂ間で、有機ＥＬ素子３間のピッチが狭くなっていることから、後述する画像形成装置の解像度を向上させることができるようになっているのである。

（ＳＬアレイ）
図５は、レンズアレイ３１としてのＳＬアレイの斜視図である。このレンズアレイ（ＳＬアレイ）３１は、ＳＬ素子３１ａを千鳥状に２列配列（配置）したものである。そして、千鳥状に配置された各ＳＬ素子３１ａの隙間には黒色のシリコーン樹脂３２が充填されており、さらにその周囲にはフレーム３４が配置されている。

前記ＳＬ素子３１ａは、その中心から周辺にかけて放物線上の屈折率分布を有している。そのため、ＳＬ素子３１ａに入射した光は、その内部を一定周期で蛇行しながら進む。よって、このＳＬ素子３１ａの長さを調整すれば、画像を正立等倍結像させることができる。そして、このように正立等倍結像するＳＬ素子３１ａにあっては、隣接するＳＬ素子３１ａどうしが作る像を重ね合わせることが可能になり、広範囲の画像を得ることができる。したがって、図５に示したレンズアレイ３１は、ラインヘッド１全体からの光を精度よく結像させることができるようになっている。

（ヘッドケース）
図２に戻り、前記ラインヘッドモジュール１０１の細部を説明する。このラインヘッドモジュール１０１は、ラインヘッド１およびレンズアレイ３１の外周部を支持するヘッドケース５２を備えている。このヘッドケース５２は、Ａｌ等の剛性材料によってスリット状に形成されている。ヘッドケース５２の長手方向に垂直な断面は、上下両端部が開口した形状となっており、その上半部の側壁５２ａ，５２ａは相互に平行に配置され、下半部の側壁５２ｂ，５２ｂはそれぞれ下端中央部に向かって傾斜配置されている。なお図示しないが、ヘッドケース５２の長手方向における両端部の側壁も、相互に平行に配置されている。

そして、ヘッドケース５２の上半部側壁５２ａの内側には、上述したラインヘッド１が配置されている。
図６は、ラインヘッドの結合部分（図２のＡ部）における拡大図である。図６に示すように、ヘッドケース５２の側壁５２ａの内面には、全周にわたって階段状の台座５３が形成されている。その台座５３の上面にラインヘッド１の下面を当接させて、ラインヘッド１が水平に配置されている。詳細は後述するが、ラインヘッド１はボトムエミッション方式であり、素子基板２を下側に向け、封止基板３０を上側に向けて配置されている。

また、ヘッドケース５２の側壁５２ａとラインヘッド１とによって形成される角部には、全周にわたって封止材５４ａ、５４ｂが配設されている。なお、ヘッドケース５２の側壁５２ａの内面とラインヘッド１の側面との隙間にも、封止材が配設されている。これにより、ヘッドケース５２に対してラインヘッド１が気密接合されている。そのうち、ラインヘッド１の上側に配設された封止材５４ｂは、アクリル等の紫外線硬化性樹脂で構成されている。また、ラインヘッド１の下側に配設された封止材５４ａは、エポキシ等の熱硬化性樹脂で構成されている。

なお、これらの封止材５４ａ、５４ｂには、ゲッター剤が含有されていてもよい。ゲッター剤とは、乾燥剤や脱酸素剤を意味しており、水分や酸素を吸着するものである。この構成によれば、封止材５４ａ、５４ｂによって水分や酸素の透過を確実に遮断することができる。したがって、ラインヘッドに形成された有機ＥＬ素子の吸湿や酸化を抑制することが可能になり、有機ＥＬ素子の耐久性の低下および寿命の短命化を阻止することができる。

図２に戻り、ヘッドケース５２の下端部に形成されたスリット状の開口部には、レンズアレイ３１が配置されている。そして、ヘッドケース５２の側壁５２ｂとレンズアレイ３１とによって形成される角部には、全周にわたって封止材５５ａ、５５ｂが配設されている。なお、ヘッドケース５２の側壁５２ａの内面とラインヘッド１の側面との隙間にも、封止材が配設されている。これにより、ヘッドケース５２に対してレンズアレイ３１が気密接合されている。そのうち、レンズアレイ３１の上側に配設された封止材５５ａは、エポキシ等の熱硬化性樹脂で構成されている。また、レンズアレイ３１の下側に配設された封止材５５ｂは、アクリル等の紫外線硬化性樹脂で構成されている。さらに、これらの封止材５５ａ、５５ｂには、ゲッター剤が含有されていてもよい。

そして、ヘッドケース５２の内側におけるラインヘッド１とレンズアレイ３１との間には、チャンバ５６が形成されている。前述したように、ヘッドケース５２に対してラインヘッド１およびレンズアレイ３１が気密接合されているので、チャンバ５６は密閉封止されている。そして、チャンバ５６の内部は、窒素ガス等の不活性ガスによって満たされるか、または真空に保持されている。

（有機ＥＬ素子および駆動素子）
次に、ラインヘッド１における有機ＥＬ素子や駆動素子等の詳細な構成について、図７を参照して説明する。
発光層６０で発光した光を画素電極２３側から出射する、いわゆるボトムエミッション型である場合には、素子基板２側から発光光を取り出す構成であるので、素子基板２としては透明あるいは半透明のものが採用される。例えば、ガラス、石英、樹脂（プラスチック、プラスチックフィルム）等が挙げられ、特にガラス基板が好適に用いられる。

また、発光層６０で発光した光を陰極（対向電極）５０側から出射する、いわゆるトップエミッション型である場合には、この素子基板２の対向側である封止基板側から発光光を取り出す構成となるので、透明基板及び不透明基板のいずれも用いることができる。不透明基板としては、例えば、アルミナ等のセラミックス、ステンレススチール等の金属シートに表面酸化などの絶縁処理を施したものの他に、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂などが挙げられる。
本実施形態では、ボトムエミッション型が採用され、したがって素子基板２には透明なガラスが用いられるものとする。

素子基板２上には、画素電極２３に接続する駆動用ＴＦＴ１２３（駆動素子４）などを含む回路部１１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２３と、この画素電極２３からの正孔を注入／輸送する正孔輸送層７０と、有機ＥＬ物質からなる発光層６０と、陰極５０とが順に形成されたことによって構成されている。このような構成のもとに有機ＥＬ素子３は、正孔輸送層７０と発光層６０とからなる機能層に電流が流され、これによって正孔輸送層７０から注入された正孔と陰極５０からの電子とが発光層６０で結合することにより、発光をなすようになっている。

陽極として機能する画素電極２３は、ボトムエミッション型である本実施形態では、透明導電材料によって形成され、具体的にはＩＴＯが好適に用いられている。
正孔輸送層７０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、すなわち、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、さらにこれを水に分散させた分散液が好適に用いられる。
なお、正孔輸送層７０の形成材料としては、前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などを、適宜な分散媒、例えば前記のポリスチレンスルフォン酸に分散させたものなどが使用可能である。

発光層６０を形成するための材料としては、蛍光ある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。なお、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、もちろん、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。この場合、用いる感光体は、その発光領域に感度を持つものを採用する。

発光層６０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）などのポリシラン系など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、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５０は、前記発光層６０を覆って形成されたもので、例えばＣａを厚さ２０ｎｍ程度に形成し、その上にＡｌを厚さ２００ｎｍ程度に形成して積層構造の電極とし、Ａｌを反射層としても機能させたものである。
また、この陰極５０上には接着層を介して封止基板（図示せず）が貼着されている。

また、このような有機ＥＬ素子３の下方には、前述したように回路部１１が設けられている。この回路部１１は素子基板２上に形成されたものである。すなわち、素子基板２の表面にはＳｉＯ_２を主体とする下地保護層２８１が下地として形成され、その上にはシリコン層２４１が形成されている。このシリコン層２４１の表面には、ＳｉＯ_２及び／又はＳｉＮを主体とするゲート絶縁層２８２が形成されている。

また、前記シリコン層２４１のうち、ゲート絶縁層２８２を挟んでゲート電極２４２と重なる領域がチャネル領域２４１ａとされている。なお、このゲート電極２４２は、図示しない走査線の一部である。一方、シリコン層２４１を覆い、ゲート電極２４２を形成したゲート絶縁層２８２の表面には、ＳｉＯ_２を主体とする第１層間絶縁層２８３が形成されている。

また、シリコン層２４１のうち、チャネル領域２４１ａのソース側には、低濃度ソース領域２４１ｂおよび高濃度ソース領域２４１Ｓが設けられる一方、チャネル領域２４１ａのドレイン側には低濃度ドレイン領域２４１ｃおよび高濃度ドレイン領域２４１Ｄが設けられて、いわゆる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２４１Ｓは、ゲート絶縁層２８２と第１層間絶縁層２８３とにわたって開孔するコンタクトホール２４３ａを介して、ソース電極２４３に接続されている。このソース電極２４３は、電源線（図示せず）の一部として構成されている。一方、高濃度ドレイン領域２４１Ｄは、ゲート絶縁層２８２と第１層間絶縁層２８３とにわたって開孔するコンタクトホール２４４ａを介して、ソース電極２４３と同一層からなるドレイン電極２４４に接続されている。

ソース電極２４３およびドレイン電極２４４が形成された第１層間絶縁層２８３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２８４が形成されている。この平坦化膜２８４は、アクリル系やポリイミド系等の、耐熱性絶縁性樹脂などによって形成されたもので、駆動用ＴＦＴ１２３（駆動素子４）やソース電極２４３、ドレイン電極２４４など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。

そして、ＩＴＯ等からなる画素電極２３が、この平坦化膜２８４の表面上に形成されるとともに、該平坦化膜２８４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２４４に接続されている。すなわち、画素電極２３は、ドレイン電極２４４を介して、シリコン層２４１の高濃度ドレイン領域２４１Ｄに接続されている。

画素電極２３が形成された平坦化膜２８４の表面には、画素電極２３と、前述した無機隔壁２５とが形成されており、さらに無機隔壁２５上には、有機隔壁２２１が形成されている。そして、画素電極２３上には、無機隔壁２５に形成された前記開口２５ａと、有機隔壁２２１に形成された開口２２１ａとの内部、すなわち画素領域に、前記の正孔輸送層７０と発光層６０とが画素電極２３側からこの順で積層され、これによって機能層が形成されている。

ここで、無機隔壁２５はその膜厚が薄いため、通常は光が透過する。したがって、本発明における有機ＥＬ素子３の発光画素の面積は、有機隔壁２２１の開口２２１ａによって決定される。よって、この有機隔壁２２１をリソグラフィー技術等によってパターニングする際に、前述したように各ＥＬ素子列３Ａ、３Ｂごとに予め設定された適宜な形状、面積、位置とすることにより、前記の式（１）に示されるような面積の有機ＥＬ素子３を所定位置に形成することができる。なお、無機隔壁２５の膜厚を比較的厚くし、光が透過しないように形成する場合には、この無機隔壁２５の開口２５ａを適宜にパターニングすることにより、前記の式（１）に示されるような面積の有機ＥＬ素子３を形成する。

次に、前記構成からなる露光装置１００の使用形態について説明する。
前記構成のラインヘッドモジュール１０１は、図１に示したように被露光部となる感光体ドラム９に光を照射し結像して、露光するようになっている。このとき、ラインヘッド１とレンズアレイ３１とは互いにアライメントされた状態でヘッドケース５２に一体的に保持されているので、使用に際しては、単にラインヘッドモジュール１０１を感光体ドラム９にアライメントするだけでよい。
したがって、このラインヘッドモジュール１０１を備えた露光装置１００にあっては、ラインヘッド１とレンズアレイ３１とを別に用意する場合に比べ、感光体ドラム９に対するアライメントが容易になり、アライメント不良に起因する露光むらが確実に防止されるようになる。

次に、このような露光装置１００による露光方法について説明する。
この露光装置１００では、前記ラインヘッド１におけるＡ群のＥＬ素子列３ＡとＢ群のＥＬ素子列３Ｂとを、時間時分割走査することで、感光体ドラム９上を露光するようにしている。また、Ａ群とＢ群とにおいて同じ列番号を有するものどうしについては、各群でのライン走査順についても、同一にしている。

このような露光の際には、前述したように各群のＥＬ素子列３Ａ（３Ｂ）において、グループを構成する対応した４つの有機ＥＬ素子３から、一又は複数を選択して感光体ドラム９上の同一の単位描画領域に対して露光することにより、露光の度合いとなる階調を変化させる。例えば、図８に示すようにＡ群における１列目のＥＬ素子列＃１Ａの単位画素（有機ＥＬ素子３）より単位描画領域Ｐに対して露光を行い、Ｂ群における１列目のＥＬ素子列＃１Ｂの単位画素より単位描画領域Ｑに対して露光を行った後、感光体ドラム９を回転させ、ラインヘッド１に対して相対的にＹ軸方向に移動させた際に、描画点Ｐに対して２列目のＥＬ素子列＃２Ａの単位画素、３列目のＥＬ素子列＃３Ａの単位画素、４列目のＥＬ素子列＃４Ａの単位画素の順で、多重露光を行うことができる。つまり、本実施形態では最大４回の多重露光を行うことができるのである。同様に、描画点Ｑに対しても最大４回の多重露光を行うことができる。

ここで、図９（ａ）に示すように、例えば列番号が＃１Ａ〜＃４ＡのＥＬ素子列３Ａにおいて、対応する４つの有機ＥＬ素子３（＃１）、３（＃２）、３（＃３）、３（＃４）について見ると、これら各有機ＥＬ素子３は、前述したように画素内での輝度が一定になっており、その階調が点灯と非点灯との２値によって制御されることから、特に複数の有機ＥＬ素子３を用いて露光する（点灯させる）と、感光体ドラム９上での露光量は、各有機ＥＬ素子３による露光量の和となる。したがって、例えば４つの有機ＥＬ素子３（＃１）、３（＃２）、３（＃３）、３（＃４）全てを選択して露光すると、感光体ドラム９上では、図９（ｂ）に示すように、単位描画領域Ｕ内において、同心円状に四重の露光（多重露光）がなされることになる。なお、このように対応する４つの有機ＥＬ素子３（＃１）、３（＃２）、３（＃３）、３（＃４）全てを選択して露光した際の階調度が、本実施形態における最大階調となる。

感光体ドラム９は、後述する画像形成装置において、帯電器（帯電手段）により予め帯電されている。そして、前記のラインヘッド１による露光により、均一に帯電された感光体ドラム９の面が選択的に除電され、静電潜像を形成する。なお、この静電潜像は、現像器から供給されるトナーで現像され、そのトナー像が転写器で用紙に転写されることにより、印刷がなされるようになっている。

帯電された感光体ドラム９からの除電量は、露光量、すなわち各有機ＥＬ素子３による露光量の和によって決定される。そして、この露光量に対する除電量の変化は、感光体ドラム９に対する帯電量などによっても変わるものの、これらを予め調整しておけば、基本的には感光体ドラム９の感度によって決定される。すなわち、感光体ドラム９の感度は、図１０に示すように、露光量と除電量との関係によって表される。そして、本実施形態における感光体ドラム９の感度は、図１０に示したように前記の最小階調（Ｍｉｎ）から最大階調（Ｍａｘ）までの間において、直線性を有している。

なお、本実施形態では、特に感光体ドラム９の感度が直線性を有する範囲において、前記の最大階調（Ｍａｘ）を得るのに必要な光量（露光量ＭＡＸ）を、（２^Ｎ−１）（ただし、Ｎは前記ＥＬ素子列の列数である４）、すなわち（２の４乗−１）である１５で除算し、得られた値の光量（露光量）を得るのに必要な前記有機ＥＬ素子３の発光画素の面積Ｓを、前記Ｓ_１としている。

このように本実施形態では、４つの有機ＥＬ素子３（＃１）、３（＃２）、３（＃３）、３（＃４）を適宜に選択することで、選択した有機ＥＬ素子３の画素面積の合計を等間隔（等差）にすることができ、したがって、４つの有機ＥＬ素子３全てを選択しない（点灯させない）場合の最小階調を含めて、１６階調の露光を行えるようになっているのである。そして、この階調範囲において感光体ドラム９は、前述したようにその感度が直線性を有していることから、露光の階調通りに除電される。したがって、前述したように露光の階調通りの印刷が可能になっているのである。

なお、本実施形態では、図９（ｂ）に示したように単位描画領域Ｕ内において、最大で四重の多重露光を行っており、したがってその露光部分については、半径方向において一〜四重までの露光分布が形成される。しかし、前述したように本実施形態の感光体ドラム９は、このような四重での多重露光までは十分にその露光量の和が除電量に比例するように、その感度が予め設定されている。そして、単位描画領域Ｕは極めて微細であり、この単位描画領域Ｕ内での露光ムラは人間の目には視認不能となっているため、実際に印刷されたものは、設定された通りの階調でむら無く表示されるようになる。

また、特に本実施形態では、前述したようにＡ群の有機ＥＬ素子３によって露光を行うのに加え、Ｂ群の有機ＥＬ素子３によっても露光を行うことにより、印刷の解像度を向上させることができる。すなわち、同じ列番号を有するＥＬ素子列３Ａ、３Ｂどうしで同一の単位描画領域列を交互に露光することにより、Ａ群の有機ＥＬ素子３によって露光した単位描画領域Ｕ間をＢ群の有機ＥＬ素子３によって露光した単位描画領域Ｕで埋めることができ、したがって有機ＥＬ素子３間のピッチを狭くして露光を行うことにより、解像度を向上させることができるのである。

このような露光装置１００にあっては、発光面積を等間隔（等差）で変化させて露光を行うことにより、この露光の度合いとなる階調表現を容易にしかも良好に行うことができる。
また、各有機ＥＬ素子３の階調制御を、前述したように点灯と非点灯との２値によって行うようにしたので、全体での階調表現が容易になり、したがって１ライン（１ＥＬ素子列）あたりに必要なクロック周波数が少なくなり、各ＥＬ素子を駆動するためのドライバーとして、基板上に内付けしたものを用いることができる。そして、このようにドライバーとして内付けのものを用いることができるので、大幅なコストダウンに加えて、外付けドライバーの場合に比べ、ラインヘッド１の製造上の自由度、さらにはこれを備えた露光装置や画像形成装置の構造上の自由度を高めることができる。

また、前記各有機ＥＬ素子３は、一つでは十分な輝度（光量）が得られなくても、複数の有機ＥＬ素子３が同一の単位描画領域に露光することにより、必要な光量（露光量）を確保することができる。したがって、一つの有機ＥＬ素子３で十分な輝度を出すために大電流を流す必要がなくなり、このように大電流を流すことによる有機ＥＬ素子３の短寿命化を抑えることができる。
さらに、各ＥＬ素子列間においては、各ＥＬ素子がその画素内での輝度を各ＥＬ素子間で一定にできるので、各ＥＬ素子列間でその寿命がほぼ同じになる。したがって、各ＥＬ素子列間で寿命がばらつくことにより、ラインヘッドの寿命が最も寿命の短いＥＬ素子列の寿命と同じになってしまい、ラインヘッド自体の寿命が本来の性能より格段に低く（短く）なってしまうのを防止することができる。
また、各有機ＥＬ素子３からなる画素間で輝度のばらつきが存在し、例えばこのばらつきによって輝度が低い有機ＥＬ素子３があったとしても、特に複数の有機ＥＬ素子３から同一の単位描画領域を露光するようにしているので、輝度が低い有機ＥＬ素子３が単独で多くの描画点を露光することがなくなる。よって、輝度が低い有機ＥＬ素子３に起因して印刷不良が起こるのを、防止することができる。

なお、本発明は前記実施形態に限定されることなく、種々の本発明の要旨を逸脱しない限り、種々の変形が可能である。例えば、前記実施形態では、有機ＥＬ素子列の列数を、Ａ群、Ｂ群共に４つずつとしたが、必要とする最大階調に応じて、２または３、あるいは５以上とすることもできる。２または３とすれば、階調数が減ることでヘッド寿命は短くなるものの、ドライバ数が減少することで装置そのものを安価にすることができる。また、有機ＥＬ素子列の列数を５以上とすれば、１つ増えるごとに２のべき乗で階調数を増やすことができ、その分ヘッド寿命を長くすることができる。例えば列数を５とすれば、最大階調としては、２の５乗で、３２階調を得ることができる。

また、前記実施形態では、図３に示したように各有機ＥＬ素子列３Ａ、３Ｂを、面積の小さい順に並べて配置し、配置順と列番号とを一致させたが、本発明において列番号は、配置順には関係なく、単に面積の小さい順を示す記号である。したがって、配置順については、面積の大小には関係なく、ラインヘッド上においてランダムに配置することができる。また、有機ＥＬ素子列３Ａ、３Ｂのいずれについても、その配置順についてランダムにすることができる。
さらに、各有機ＥＬ素子列をＡ群とＢ群との２系統にしてこれらを千鳥状に配置し、解像度を上げているが、同一の単位描画領域列を露光する有機ＥＬ素子列を３系統以上に増やすことで、さらなる解像度の向上を図ることもできる。また、有機ＥＬ素子列を１系統にすることでドライバ数を減少させ、装置そのものを安価にするようにしてもよい。

また、前記実施形態では、Ａ群またはＢ群において対応する４つの有機ＥＬ素子３からなるグループについて、そのラインヘッド１上での配置を、図９（ｂ）に示したように、感光体ドラム９上の単位描画領域Ｕ内において、同心円状に四重となるようにし、これによって部分的に四重露光するようにしたが、同心円状とすることなく、例えば図１１（ａ）のように中心をずらすようにしてもよい。
また、感光体ドラムの感度が、多重露光に追従できず、したがって多重露光箇所では露光量の和に除電量が比例しなくなる、すなわち、図１０において直線性が失われた領域となり、直線性が得られない場合には、図１１（ｂ）に示すように最大の重ね露光が三重露光となるようにしてもよく、さらには、図１１（ｃ）に示すように最大の重ね露光が二重露光となるようにしてもよい。

さらに、感光体ドラムについてより良好な感度を得るべく、図１２（ａ）に示すように、単位描画領域Ｕに対して重ね露光（多重露光）を行わないようにすることもできる。図１２（ａ）は、前記実施形態と同様に各群の有機ＥＬ素子列数が４つであり、したがって、対応する有機ＥＬ素子３の数が４つである場合の例を示す図である。図１２（ａ）において＃１〜＃４は、感光体ドラム上での各有機ＥＬ素子３の露光箇所を示すと同時に、これに相似となる、ラインヘッド上での各有機ＥＬ素子３の発光画素の配置を模式的に示している。この例では、被露光部となる単位描画領域Ｕを略正方形とすると、この被露光部の面積比が図中に示すように７：８に分割され、さらに「７」の側が４：３に分割され、「３」の側が２：１に分割されるように、露光する側となる有機ＥＬ素子＃１〜＃４を配置している。このようにすることで、単位描画領域Ｕにおいて重ね露光することなく、しかも最大階調時には単位描画領域Ｕ全体を均一に露光することができるようになる。

図１２（ｂ）は、各群の有機ＥＬ素子列数が５つであり、したがって、対応する有機ＥＬ素子３の数が５つであって、３２階調の表示を行う場合の例を示す図である。図１２（ｂ）において＃１〜＃５は、感光体ドラム上での各有機ＥＬ素子３の露光箇所を示すと同時に、これに相似となる、ラインヘッド上での各有機ＥＬ素子３の発光画素の配置を模式的に示している。この例でも、被露光部となる単位描画領域Ｕを略正方形とすると、この被露光部の面積比が図中に示すよう分割されるように、露光する側となる有機ＥＬ素子＃１〜＃５を配置している。このようにすることで、単位描画領域Ｕにおいて重ね露光することなく、しかも最大階調時には単位描画領域Ｕ全体を均一に露光することができるようになる。

（実施例）
次に、図３に示したラインヘッド１を備えた露光装置の実施例について説明する。
この実施例の露光装置では、６００ドット／インチの線画像の描画（露光）を可能とし、したがってＡ群、Ｂ群共に３００ドット／インチ分の有機ＥＬ素子３、すなわち３００個／インチの有機ＥＬ素子３を、図３中のＸ軸方向に備え、これによってそれぞれ有機ＥＬ素子列３Ａ、３Ｂを形成している。
そして、このような数で、かつ、前述したような面積比を有する各４つの有機ＥＬ素子列３Ａ、３Ｂを、紙送り方向（感光体ドラム９の回転方向）となる図３中のＹ軸方向に沿って＃１、＃２、＃３、＃４の順に走査し、点灯させることで、露光を行う。

ここで、通常の感光体ドラムにおける感度は、露光量が０．２μＪ／ｃｍ^２程度まで直線性が得られるようになっており、したがってこの直線性が得られる最大値が、最大感光量となるように設定される。図３に示した例では、各有機ＥＬ素子＃１、＃２、＃３、＃４の面積の合計が、１５×Ｓ_１となっている。したがって、前記の０．２μＪ／ｃｍ^２を１５で除算することにより、Ｓ_１＝０．０１３３Ｊ／ｃｍ^２となる。よって、有機ＥＬ素子＃１については０．０１３３Ｊ／ｃｍ^２のパワー（輝度）が得られるように発光させることになる。同様に、有機ＥＬ素子＃２については０．０２６７Ｊ／ｃｍ^２のパワー（輝度）が、有機ＥＬ素子＃３については０．０５３３Ｊ／ｃｍ^２のパワー（輝度）が、有機ＥＬ素子＃４については０．１０６７Ｊ／ｃｍ^２のパワー（輝度）が、それぞれ得られるように発光させることになる。このように構成することで、４つの有機ＥＬ素子３全てで露光したときの最大階調が、前記の最大感光量となる。したがって、感光体ドラムは、最小階調からこの最大階調（最大感光量）まで、その感度が直線性を有するものとなる。

このような露光装置によって露光を行うと、Ｘ軸方向の走査信号は有機ＥＬ素子３の階調が点灯と非点灯の２値であるため、全体での階調表現が容易になり、１ライン（１ＥＬ素子列）あたりに必要なクロック周波数が少なくなる。例えば、印刷スピードが４０ｐｐｍである場合には、印刷１枚あたり１．５秒かかることになり、Ａ４用紙縦で印刷する場合、７１００ライン描画することになる。したがって、１ラインを走査する時間は２．１×１０^−４秒（２１０μ秒）となるが、２値表示（２値階調）であれば、クロック周波数４．７６ｋＨｚ（データ周波数２．４ｋＨｚ）でもよいことになる。したがって、従来の、１ヘッドラインあたりの高周波駆動に比べ、飛躍的にクロック周波数を下げることができる。よって、ドライバーとして、有機ＥＬ素子３を形成した基板上に一体に形成された内付けのＴＦＴを、駆動素子として用いることができる。

次に、本発明の露光装置が露光手段として備えられている画像形成装置について説明する。
（タンデム方式の画像形成装置）
図１３は本発明の画像形成装置の第１の実施形態を示す図であり、図１３中符号８０はタンデム方式の画像形成装置である。この画像形成装置８０は、有機ＥＬアレイラインヘッド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４１Ｋ、４１Ｃ、４１Ｍ、４１Ｙにそれぞれ配置したことにより、露光装置を構成した、タンデム方式のものである。

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１３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１３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有機ＥＬアレイラインヘッド１０１（Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙ）とが設けられている。
ここで、有機ＥＬアレイラインヘッド１０１（Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙ）は、前述したようにヘッドケースによってＳＬアレイ（図示せず）とともに互いにアライメントされた状態で一体的に保持され、ラインヘッドモジュールとして用いられている。

また、この有機ＥＬアレイラインヘッド１０１（Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙ）（ラインヘッドモジュール）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）と、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、各有機ＥＬアレイラインヘッド１０１（Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙ）は、それぞれのアレイ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、各有機ＥＬアレイラインヘッド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）の感度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し、その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１３中の符号６３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、６４は給紙カセット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、６５は二次転写ローラ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、６６は中間転写ベルト９０との間で二次転写部を形成する二次転写手段としての二次転写ローラ、６７は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である。

（４サイクル方式の画像形成装置）
次に、本発明に係る画像形成装置の第２の実施の形態について説明する。図１４は４サイクル方式の画像形成装置の縦断側面図である。図１４において、画像形成装置１６０には主要構成部材として、ロータリ構成の現像装置１６１、像担持体として機能する感光体ドラム１６５、前記ラインヘッドモジュールからなる像書込手段１６７、中間転写ベルト１６９、用紙搬送路１７４、定着器の加熱ローラ１７２、給紙トレイ１７８が設けられている。

現像装置１６１は、現像ロータリ１６１ａが軸１６１ｂ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１６１ａ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。１６２ａ〜１６２ｄは、前記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、１６３ａ〜１６３ｄは、矢印Ｃ方向に回転するトナー供給ローラである。また、１６４ａ〜１６４ｄ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１４中符号１６５は、前記のように像担持体として機能する感光体ドラム、１６６は一次転写部材、１６８は帯電器、１６７は像書込手段であり、前記のラインヘッドモジュールからなるものである。そして、感光体ドラム１６５と像書込手段（ラインヘッドモジュール）１６７とから、本発明の露光装置が構成されている。
感光体ドラム１６５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１６２ａ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。なお、像書込手段１６７を構成するラインヘッドモジュールは、これと感光ドラム１６５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１６９は、駆動ローラ１７０ａと従動ローラ１７０ｂとの間に張架されたものである。駆動ローラ１７０ａは、前記感光体ドラム１６５の駆動モータに連結されたもので、中間転写ベルト１６９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１６９の駆動ローラ１７０ａは感光体ドラム１６５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１７４には、複数の搬送ローラと排紙ローラ対１７６などが設けられており、用紙が搬送されるようになっている。中間転写ベルト１６９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１７１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１７１は、クラッチによって中間転写ベルト１６９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１６９に当接され、用紙に画像が転写されるようになっている。

前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１７２、加圧ローラ１７３が設けられている。定着処理後の用紙は、排紙ローラ対１７６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１７６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１７５を矢印Ｇ方向に進行する。１７７は電装品ボックス、１７８は用紙を収納する給紙トレイ、１７９は給紙トレイ１７８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１６９については、色ずれ補正など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１４に示した状態で、イエロー（Ｙ）の静電潜像が感光体ドラム１６５に形成され、現像ローラ１６２ａに高電圧が印加されることにより、感光体ドラム１６５にはイエローの画像が形成される。イエローの裏側および表側の画像がすべて中間転写ベルト１６９に担持されると、現像ロータリ１６１ａが矢印Ａ方向に９０度回転する。

中間転写ベルト１６９は１回転して感光体ドラム１６５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１６５に形成され、この画像が中間転写ベルト１６９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１６１の９０度回転、中間転写ベルト１６９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１６９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１７１の位置で用紙に画像を転写する。給紙トレー１７８から給紙された用紙を搬送路１７４で搬送し、二次転写ローラ１７１の位置で用紙の片面に前記カラー画像を転写する。片面に画像が転写された用紙は前記のように排紙ローラ対１７６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１７１の位置に搬送されて、他面に前記カラー画像が転写される。ハウジング１８０には、排気ファン１８１が設けられている。

このような図１３、図１４に示した画像形成装置８０、１６０においては、図１に示したような本発明の露光装置が露光手段として備えられている。
したがって、これら画像形成装置８０、１６０にあっては、前述したように階調表現を容易にしかも良好に行うことができる。また、各ＥＬ素子を駆動するためのドライバーとして、基板上に内付けしたラインヘッドを用いることができることから、これを備えた画像形成装置８０、１６０自体の構造上の自由度も高めることができる。また、必要な光量が確保されたラインヘッド（ラインヘッドモジュール）を用いているので、十分な階調度を表現することができる。さらに、ラインヘッドが、各ＥＬ素子列間でその寿命がほぼ同じになっているので、ラインヘッド全体としての寿命が高まり、したがって画像形成装置自体の、ラインヘッドに起因する寿命の低下を防止することができる。
なお、本発明の露光装置を備えた画像形成装置は前記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。

本発明の露光装置の一実施形態の概略構成を示す模式図である。 実施形態に係るラインヘッドモジュールの斜視断面図である。 ラインヘッドの発光側の面を模式的に示した図である。 ラインヘッドの配線構造を示す模式図である。 ＳＬアレイの斜視図である。 ラインヘッドの結合部分における拡大図である。 ラインヘッドの要部側断面図である。 露光装置による露光方法を説明するための模式図である。 （ａ）は有機ＥＬ素子の模式図、（ｂ）は多重露光の状態説明図である。 感光体ドラムの、露光量と除電量との関係を示すグラフである。 （ａ）〜（ｃ）は多重露光の状態説明図である。 （ａ）、（ｂ）は重ね露光を行わない場合の状態説明図である。 本発明の画像形成装置の第１の実施形態を示す概略構成図である。 本発明の画像形成装置の第２の実施形態を示す概略構成図である。

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、３Ｂ…ＥＬ素子列、９…感光体ドラム、３１…レンズアレイ、
５２…ヘッドケース、６０…発光層、７０…正孔輸送層、
８０、１６０…画像形成装置、１００…露光装置、１０１…ラインヘッドモジュール、
Ｕ…単位描画領域

Claims (12)

1. 複数のＥＬ素子を整列配置したラインヘッドと、前記ラインヘッドからの光によって露光される回転可能な感光体ドラムと、を備えた露光装置であって、
   前記ラインヘッドは、前記ＥＬ素子の整列方向が前記感光体ドラムの回転軸と平行になるように形成されたＥＬ素子列をＮ列（ただし、Ｎは２以上）有してなり、
   前記各ＥＬ素子列では、それぞれの列ごとに、前記ＥＬ素子の発光をなす発光画素の面積が該列内で一定とされ、
   前記各列における前記ＥＬ素子の前記発光画素の面積Ｓは、前記各ＥＬ素子列の列番号を１からＮとすると、Ｓ_ｉ＝Ｓ_１×２^ｉ−１（ただし、ｉは各ＥＬ素子列の列番号であり、１からＮまでの自然数、Ｓ_１は第１列のＥＬ素子の発光画素の面積である）であり、
   前記Ｎ列のＥＬ素子列間において対応するＮ個のＥＬ素子のうちの選択された一又は複数のＥＬ素子が、前記感光体ドラム上の同一の単位描画領域に対して露光可能に構成されたことを特徴とする露光装置。
2. 前記感光体ドラム上の同一の単位描画領域を前記ＥＬ素子によって露光する際、前記Ｎ個のＥＬ素子のうちのいずれのＥＬ素子を選択して露光するかにより、露光の度合いとなる階調が変化するよう構成されたことを特徴とする請求項１記載の露光装置。
3. 前記各ＥＬ素子は、点灯と非点灯との２値により、その階調が制御されることを特徴とする請求項１又は２記載の露光装置。
4. 前記各ＥＬ素子は、該ＥＬ素子を形成した基板に形成された駆動素子によって駆動されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の露光装置。
5. 前記感光体ドラムは、該感光体ドラムの単位描画領域に対する露光の度合いとなる階調における、最小階調から最大階調までの間において、その感度が直線性を有していることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の露光装置。
6. 前記感光体ドラムの単位描画領域に対する露光の度合いとなる階調における、最大階調を得るのに必要な光量を、（２^Ｎ−１）（ただし、Ｎは前記ＥＬ素子列の列数）で除算し、得られた値の光量を得るのに必要な前記ＥＬ素子の発光画素の面積Ｓを、前記Ｓ_１としていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の露光装置。
7. 前記各ＥＬ素子列をＡ群として備えるとともに、該Ａ群と同じ数のＥＬ素子列を有し、かつこれらＥＬ素子列が前記Ａ群の各ＥＬ素子列と同じ数のＥＬ素子を有し、各ＥＬ素子間の相対的位置関係が前記Ａ群と同じに構成されたＢ群のＥＬ素子列を備え、
   前記Ａ群のＥＬ素子列とＢ群のＥＬ素子列とは、各ＥＬ素子列が互いに半ピッチずれた状態に配置され、かつ、前記Ａ群のＥＬ素子列とＢ群の各ＥＬ素子列をそれぞれ構成する各ＥＬ素子も、互いに半ピッチずれた状態に配置されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の露光装置。
8. 前記Ａ群におけるＥＬ素子列と、このＥＬ素子列に対応する前記Ｂ群中のＥＬ素子列とは、同一の単位描画領域列に対して交互に露光するよう構成され、
   前記Ａ群におけるＥＬ素子列と、このＥＬ素子列に対応する前記Ｂ群中のＥＬ素子列とは、互いに発光画素の面積が同一とされ、かつ、各群でのライン走査順も同一とされていることを特徴とする請求項７記載の露光装置。
9. 前記Ｎ列のＥＬ素子列間において対応するＮ個のＥＬ素子は、同一の単位描画領域において少なくとも一部が重なる多重露光をなすよう構成され、かつ、この多重露光における最大の重なり度が、前記ＥＬ素子列の数であるＮより少なく構成されていることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の露光装置。
10. 前記Ｎ列のＥＬ素子列間において対応するＮ個のＥＬ素子は、同一の単位描画領域において露光する領域が互いに重ならないよう構成されていることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の露光装置。
11. 前記ＥＬ素子が有機ＥＬ素子であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の露光装置。
12. 露光手段として、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の露光装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。
    

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