JP4192987B2 - 光ヘッド、露光装置、および画像形成装置。 - Google Patents

Description

本発明は、面積階調法で駆動される光ヘッド、露光装置、および露光装置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光ヘッドが用いられる。光ヘッドには、主走査方向に複数の発光素子がアレイ状に配列される。発光素子として発光ダイオードが用いられることがある。
また、階調の表示方法として、面積階調法が知られている（例えば、特許文献１参照）。面積階調法は、主走査方向のｎドットおよび副走査方向のｍドットで構成されるブロックにおいて、そこに属する各ドットを２値で表現することによって、ブロック単位で階調を表示するものである。
特開２００４−２４９５４９号公報

ところで、従来の発光ダイオードを用いた光ヘッドでは、発光ダイオードを形成した半導体チップと駆動ＩＣとを配線パターン済のプリント基板上に実装した構成となっている。実際の印字では基本的な印字濃淡の実現が重要である。駆動回路一体構成型の光ヘッドでは、ヘッド幅を縮小するために極めて高密度な回路レイアウトとなるので、各種信号線と発光ダイオードの電源線が交差せざるを得ない。このため、信号線と電源線との交差部において寄生容量が発生する。寄生容量はカップリング容量として作用するため、信号線の信号が点灯から消灯あるいは消灯から点灯に変化すると、電源線にノイズが重畳する。この結果、点灯中の発光ダイオードに流れる電流が変化して発光輝度が発光輝度が一時的に変化してしまう。微弱な輝度変化であっても感光体に対しては潜像形成に影響があり、印刷紙面上では人間の目にムラとなって認識されてしまう。
このような問題は、いわゆる「ベタ塗り」印刷の場合に顕著となる。なぜならば「ベタ塗り」印刷の場合には、同時に何個もの画素回路が同じ論理遷移を行い、電源線に対してより大きなノイズを加えるためである。Ａ３用紙600dpiのヘッドでは約8000ドットが必要であり、ブロック分割しても数百個の画素回路が同時に動作するので、非常に大きなノイズを生じる。
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、ノイズを抑制することが可能な光ヘッド、露光装置、および画像形成装置を提供するという課題の解決を目的としている。

上記課題を解決するため、本発明に係る光ヘッドは、第１の方向にｎ（ｎは２以上の自然数）ドッド、第２の方向にｍ（ｍは自然数）ドットで１つのブロックを構成し、前記ブロックに属する各ドットの階調を２値で表現することにより、画像の階調を表現する光ヘッドであって、前記第１の方向に並び、駆動電流に応じた輝度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設けられ、前記駆動電流を供給する複数の駆動トランジスタと、前記複数の駆動トランジスタのソース電位またはゲート電位を供給する電位線と、前記複数の駆動トランジスタの各々に対応して設けられ、前記駆動トランジスタのゲートにオン状態またはオフ状態を指定する駆動制御信号を供給する複数の駆動回路と、前記複数の駆動トランジスタの各々に対応して設けられ、前記複数の駆動トランジスタのうち１の駆動トランジスタのゲートと前記複数の駆動回路のうち１の駆動回路とを接続する、複数の配線と、を備え、前記複数の配線は、前記電位線と交差する交差部を有し、前記駆動制御信号は、前記複数の発光素子の点灯または消灯を指示する画像データに基づいて生成され、前記複数の駆動回路は、前記ブロックに対応した前記第１の方向に並ぶｎ個の自然数倍ごとに前記交差部における前記配線の論理レベルを反転させる論理回路をさらに備える、ことを特徴とする。
上記課題を解決するため、本発明に係る光ヘッドは、第１の方向にｎ（ｎは２以上の自然数）ドッド、第２の方向にｍ（ｍは自然数）ドットで１つのブロックを構成し、前記ブロックに属する各ドットの階調を２値で表現することにより、画像の階調を表現するものであって、前記第１の方向に並び、駆動電流に応じた輝度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設けられ、前記駆動電流を供給する複数の駆動トランジスタと、前記複数の駆動トランジスタのソース電位またはゲート電位を供給する電位線（例えば、図４に示すＬｘ、図１５に示すＬｚ）と、前記複数の駆動トランジスタの各々に対応して設けられ、前記駆動トランジスタのゲートにオン状態またはオフ状態を指定する駆動制御信号を供給する複数の駆動回路とを備え、前記駆動回路は、前記電位線と交差する交差部を有する配線（例えば、図４に示すＬｙ）と、前記発光素子の点灯または消灯を指示する画像データに基づいて前記駆動制御信号を生成する論理回路とを備え、前記
複数の駆動回路の論理回路は、前記ブロックに対応した前記第１の方向に並ぶｎ個の自然数倍ごとに前記交差部における前記配線の論理レベルを反転させる。

配線と電位線との交差部においては寄生容量が発生し、この寄生容量はカップリング容量として作用する。したがって、配線の論理レベルが遷移すると電位線にノイズが重畳する。この発明は、面積階調法によって階調を表現することを前提とするが、この場合に、配線の論理レベルのパターンは、ブロックを基本単位とする。そして、複数の駆動回路の論理回路をブロックに対応した第１の方向に並ぶｎ個の自然数倍ごとに交差部における配線の論理レベルを反転させたので、電位線に重畳するノイズを相殺することができる。この結果、印字ムラを低減して印字品質を大幅に向上させることができる。

この光ヘッドの好ましい態様では、前記画像データを前記交差部に至るまでに奇数回反転させる第１駆動回路（例えば、図４の２０Ａ）と前記画像データを前記交差部に至るまでに偶数回反転させる第２駆動回路（例えば、図４の２０Ｂ）とを含み、前記第１駆動回路と前記第２駆動回路とは、前記ブロックに対応した前記第１の方向に並ぶｎ個の自然数倍ごとに交互に配置される。この場合、第１駆動回路と第２駆動回路とでは配線と電位線との交差部における論理が反転しているので、電位線に重畳するノイズを相殺することができる。

次に、本発明に係る露光装置は、上述した光ヘッドと、前記ブロックに属する各ドットの階調を２値で表現することにより、画像の階調を表現する前記画像データを生成して前記光ヘッドに出力する制御回路とを備える。この発明によれれば、ノイズを抑制して印字ムラを低減することが可能となる。

また、本発明に係る露光装置は、第１の方向に並ぶ複数の発光素子を備えたび光ヘッドと、前記光ヘッドに各発光素子の点灯または消灯を指示する画像データを供給する制御回路とを備えた露光装置であって、前記制御回路は、第１の方向にｎ（ｎは２以上の自然数）ドッド、第２の方向にｍ（ｍは自然数）ドットで１つのブロックを構成する場合、前記ブロックに属する各ドットの階調を２値で表現することにより、画像の階調を表現する前記画像データを生成し、前記光ヘッドは、前記複数の発光素子の各々に駆動電流を供給する複数の駆動トランジスタと、前記複数の駆動トランジスタのソース電位またはゲート電位を供給する電位線と、前記複数の駆動トランジスタの各々に対応して設けられ、前記駆動トランジスタのゲートにオン状態またはオフ状態を指定する駆動制御信号を供給する複数の駆動回路と、前記複数の駆動トランジスタの各々に対応して設けられ、前記複数の駆動トランジスタのうち１の駆動トランジスタのゲートと前記複数の駆動回路のうち１の駆動回路とを接続する、複数の配線と、を備え、前記制御回路は、前記複数の駆動回路の論理回路において、前記ブロックに対応した前記第１の方向に並ぶｎ個の自然数倍ごとに前記交差部における前記配線の論理レベルを反転させるように前記画像データを生成する、ことを特徴とする。
また、本発明に係る露光装置は、第１の方向に並ぶ複数の発光素子を備えたび光ヘッドと、前記光ヘッドに各発光素子の点灯または消灯を指示する画像データを供給する制御回路とを備えたものであって、前記制御回路は、第１の方向にｎ（ｎは２以上の自然数）ドッド、第２の方向にｍ（ｍは自然数）ドットで１つのブロックを構成する場合、前記ブロックに属する各ドットの階調を２値で表現することにより、画像の階調を表現する前記画像データを生成し、前記光ヘッドは、前記複数の発光素子の各々に駆動電流を供給する複数の駆動トランジスタと、前記複数の駆動トランジスタのソース電位またはゲート電位を供給する電位線と、前記複数の駆動トランジスタの各々に対応して設けられ、前記駆動トランジスタのゲートにオン状態またはオフ状態を指定する駆動制御信号を供給する複数の駆動回路とを備え、前記駆動回路は、前記電位線と交差する交差部を有する配線と、前記画像データに基づいて前記駆動制御信号を生成する論理回路とを備え、前記制御回路は、前記複数の駆動回路の論理回路において、前記ブロックに対応した前記第１の方向に並ぶｎ個の自然数倍ごとに前記交差部における前記配線の論理レベルを反転させるように前記画像データを生成する。

この発明によれば、制御回路において、ブロックに対応した第１の方向に並ぶｎ個の自然数倍ごとに交差部における配線の論理レベルを反転させるように画像データを生成するから、電位線に重畳するノイズを抑制して印字ムラを低減することができる。

この露光装置の態様としては、前記複数の駆動回路は、第１駆動回路（例えば、図１２の２０Ａ）と第３駆動回路（例えば、図１２の２０Ｃ）とを備え、前記第１駆動回路は、前記画像データをラッチするラッチ回路と、前記ラッチ回路の出力信号を反転する第１反転回路と、前記第１反転回路の出力信号を反転して前記駆動制御信号を出力する第２反転回路とを備え、前記電位線との交差部を有する前記配線は前記第１反転回路の出力端子と前記第２反転回路の入力端子とを接続するものであり、前記第２駆動回路は、前記画像データをラッチするラッチ回路と、前記ラッチ回路の出力信号を反転して前記駆動制御信号を出力する第１反転回路とを備え、前記電位線との交差部を有する前記配線は前記第１反転回路の出力端子と前記駆動トランジスタのゲートとを接続するものであり、前記第１駆動回路と前記第２駆動回路とは、前記ブロックに対応した前記第１の方向に並ぶｎ個の自然数倍ごとに交互に配置されることが好ましい。
この場合には、制御回路で画像データの論理レベルを反転するので、光ヘッドの第３駆動回路において第２反転回路を省略することができる。この結果、光ヘッドの簡易に構成することができ、さらに光ヘッドを小型化することができる。

また、本発明に係る画像形成装置は、上述した露光装置と、前記光ヘッドからの光によって像が形成される像担持体とを具備する。本発明の画像形成装置によれば、上述した各態様についての効果のいずれかが達成される。

図面を参照しながら本発明の様々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、本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。同図に示すように、この画像形成装置は、光ヘッド１０Ａと集光性レンズアレイ１５と感光体ドラム（像担持体）１１０とを有する。光ヘッド１０Ａ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。発光素子としては、感光体ドラム１１０に潜像を形成できるのであれあればどのようなものであってもよいが、この例では、ＯＬＥＤ（Organic Light Emitting Diode）素子を用いる。集光性レンズアレイ１５は、光ヘッド１０Ａ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１０Ａ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。光ヘッド１０Ａ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の表面において結像する。感光体ドラム１１０は回転し、感光体ドラム１１０の表面の所定の露光位置に所望の画像に応じた潜像が形成される。また、本実施形態の光ヘッド１０Ａは主走査方向（第１の方向）に８ｋ（ｋは自然数）個の発光素子が配列されて構成される。

図２に、光ヘッド１０Ａを用いた露光装置Ａのブロック図を示す。この図に示すように露光装置Ａは、制御回路５０Ａと光ヘッド１０Ａとを備える。制御回路５０Ａは、上位装置から供給される入力画像データＤinに基づいて出力画像データＤoutを生成する。出力画像データＤoutは面積階調法にしたがって点灯または消灯をドットごとに指示するデータである。さらに、制御回路５０は光ヘッド１０を制御する各種の制御信号を出力する。この例では、図３に示すように主走査方向（第１の方向）に４個のドット、副走査方向（第２の方向）に４個のドットで４×４のドットで１ブロックを構成し、１ブロックで１個の階調を表現する。

図４に光ヘッドのブロック図を示す。光ヘッド１０は、ｋ（ｎは自然数）個の処理ユニットＵ１、Ｕ２、…Ｕｋを備え、それらには出力画像データＤoutとして画像データＤ１、Ｄ２、…Ｄｋが供給される。画像データＤ１〜Ｄｋの各々は８個の発光素子の点灯または消灯を示すデータｄ１、ｄ２、…ｄ８が時分割多重されている。また、選択信号ＳＥＬ１〜ＳＥＬ８は、データｄ１〜ｄ８の各々が有効となる期間で排他的にハイレベルとなる信号である。

処理ユニットＵ１について説明する。なお、他の処理ユニットＵ２〜Ｕｋも処理ユニットＵ１と同様に構成されている。処理ユニットＵ１は、２個のブロックユニットＵ１ａおよびＵ１ｂを備える。ブロックユニットＵ１ａおよびＵ１ｂは、ブロックを構成する主走査方向のドットの個数（この例では「４」）と同じ個数の発光素子３２を備える。

ブロックユニットＵ１ａは、４個の発光素子３２、４個の駆動トランジスタ３１、および４個の駆動回路２０Ａを備える。発光素子３２の陰極には電位ＶＣＴが供給される一方、その陽極は駆動トランジスタ３１のドレインに電気的に接続される。駆動トランジスタ３１のソースは電源線Ｌｘと電気的に接続される。電源線Ｌｘには図示せぬ電源回路から電源電位ＶＥＬが供給される。この例では、ＶＥＬ＞ＶＣＴである。

駆動回路２０Ａは、第１ラッチ回路２１、第２ラッチ回路２２、インバータ２３および２４を備える。これらの回路は、駆動トランジスタ３１にゲート電位を供給する論理回路として機能する。この点は駆動回路２０Ｂにおいても同様である。第１ラッチ回路２１は画像データＤ１を選択信号ＳＥＬ１〜ＳＥＬ８を用いてラッチする。選択信号ＳＥＬ１〜ＳＥＬ８は、図５に示すように所定の単位期間Ｔにおいて順次アクティブとなる信号である。このため、第１ラッチ回路２１の出力信号ｄ１〜ｄ８は、選択信号ＳＥＬ１〜ＳＥＬ８に同期したものとなる。第２ラッチ回路２２はラッチ信号ＬＡＴに従って第１ラッチ回路２２の出力信号ｄ１〜ｄ８をラッチして、出力信号ｄ１’〜ｄ８’を生成する。

ブロックユニットＵ１ａの駆動回路２０ＡとブロックユニットＵ１ｂの駆動回路２０Ｂとは、電源線Ｌｘと交差する配線Ｌｙに供給される信号の論理レベルが逆転している。すなわち、駆動回路２０Ａではインバータ２３の出力信号が配線Ｌｙに供給されるのに対し、駆動回路２０Ｂではインバータ２４の出力信号が配線Ｌｙに供給される。換言すれば、駆動回路２０Ａは、画像データを配線Ｌｙと電源線Ｌｘとの交差部に至るまでに奇数回反転させるのに対し、駆動回路２０Ｂは、画像データを交差部に至るまでに偶数回反転させる。

電源線Ｌｘと配線Ｌｙとの交差部には寄生容量Ｃが発生する。この寄生容量Ｃはカップリング容量として作用するので、配線Ｌｙの論理レベルが反転するとこれに同期して電源線Ｌｘにノイズが重畳する。ここで、発光素子３２の発光輝度は、そこに流れる駆動電流に応じて定まる。そして、駆動電流の大きさは駆動トランジスタ３１のゲート・ソース間電圧によって定まる。したがって、寄生容量Ｃを介して電源線Ｌｘにノイズが重畳すると、駆動電流の大きさが変化し、発光素子３２の発光輝度が変化する。本実施形態においてブロックユニットＵ１ａとブロックユニットＵ１ｂとで電源線Ｌｘと交差する配線Ｌｙに供給される信号の論理レベルが逆転するように駆動回路２０Ａおよび２０Ｂを構成したのは、電源線Ｌｘに重畳ずるノイズを相殺するためである。

図６に交差部における配線Ｌｙの論理レベルと面積階調との関係を示す。この図において斜線を施した部分は、発光素子３２が点灯するドットを示している。この図に示すように面積階調１では各ブロックにおいて１個のドットが点灯し、面積階調６では各ブロックにおいて６個のドットが点灯する。ここで、面積階調１の場合、単位期間Ｔ２においては、ブロックユニットＵ１ａの配線Ｌｙの論理レベルは全て「Ｌ」である一方、ブロックユニットＵ１ｂの配線Ｌｙの論理レベルは全て「Ｈ」である。そして、単位期間Ｔ３では、ブロックユニットＵ１ａの配線Ｌｙの論理レベルの一つが「Ｌ」から「Ｈ」に遷移し、ブロックユニットＵ１ｂの配線Ｌｙの論理レベルの一つが「Ｈ」から「Ｌ」に遷移する。すなわち、本実施形態では、ブロック単位で配線Ｌｙの論理レベルが反転するように駆動回路２０Ａおよび２０Ｂを構成したので、配線Ｌｙの論理レベル（交差部の論理レベル）が「Ｌ」から「Ｈ」に遷移する数と「Ｈ」から「Ｌ」に遷移する数が等しくなる。例えば、面積階調１１の場合、単位期間Ｔ１からＴ２に遷移すると、「Ｌ」から「Ｈ」に遷移する数は「３」であり、「Ｈ」から「Ｌ」に遷移する数も「３」である。

配線Ｌｙの論理レベルが「Ｌ」から「Ｈ」に遷移すると、図７（Ａ）示すように正極性のパルス状のノイズが発生し、配線Ｌｙの論理レベルが「Ｈ」から「Ｌ」に遷移すると、図７（Ｂ）示すように負極性のパルス状のノイズが発生する。これらのノイズは電源線Ｌｘ上で打ち消しあう。これにより、ノイズの発生を抑制することができる。

仮に、ブロックユニットＵ１ｂをブロックユニットＵ１ａと同様に駆動回路２０Ａで構成すると、交差部における配線Ｌｙの論理レベルと面積階調との関係は、図８に示すものとなる。この場合、点線で囲んだ部分では、配線Ｌｙの論理レベルに不均衡が生じる。例えば、面積階調６の単位期間Ｔ２においては、「Ｌ」が「６」、「Ｈ」が「２」となる。このような不均衡があると、「Ｌ」から「Ｈ」へ遷移する数と「Ｈ」から「Ｌ」へ遷移する数が不一致となり、電源線Ｌｘに重畳するノイズが大きくなる。
このように本実施形態の光ヘッド１０Ａは、電源線Ｌｘに重畳するノイズを抑制することができるので、面積階調法で階調を表現する場合に輝度ムラを低減して、印字品質を大幅に向上させることができる。

上述した実施形態においては、ブロック単位で配線Ｌｙの論理レベルを反転させることにより、電源線Ｌｘに重畳するノイズを低減させた。これは、論理レベルが「Ｈ」から「Ｌ」に遷移する数と「Ｌ」から「Ｈ」に遷移する数とを一致させることによりノイズが相殺されるからである。面積階調法によって階調を刻む場合、配線Ｌｙの論理レベルのパターン（論理レベルの組み合わせ）は、ブロックが基本単位となる。ノイズを抑制する観点からは、ある単位でノイズが相殺されればよい。このため、ブロックの自然数倍ごとに配線Ｌｙの論理レベルを逆転させてるように駆動回路を構成してもよい。ここで、ブロックが主走査方向（第１の方向）にｎ（ｎは２以上の自然数）ドット、副走査方向（第２の方向）にｍ（ｍは２以上の自然数）ドットから構成されていれば、複数の駆動回路の論理回路は、ブロックに対応した主走査方向に並ぶｎ個の自然数倍ごとに配線Ｌｙの論理レベルを反転させるものであればよい。例えば、図９に示すように２ブロック単位で駆動回路２０Ａと駆動回路２０Ｂとを配置してもよい。この場合には、４ブロックでノイズが相殺されることになる。

＜２．第２実施形態＞
図１０に第２実施形態に係る露光装置Ｂのブロック図を示す。上述した第１実施形態においては、配線Ｌｙの論理レベルをブロック単位で反転させるための構成は、光ヘッド１０Ａの内部で完結していた。これに対して第２実施形態の露光装置Ｂは、制御回路５０Ｂにおいて所定のブロック単位で論理レベルを反転した出力画像データＤout’を生成している。より具体的には、図１１に示すように第１実施形態の出力画像データＤoutにおいてｉ番目（ｉは１≦ｉ≦ｋ）の画像データＤｉを構成するｄ１、ｄ２、ｄ３、ｄ４、…ｄ８のうち、ｄ５〜ｄ８を反転して出力画像データＤout’を生成する。画像データＤｉ’を構成するｄ１〜ｄ４は２ｉ−１番目のブロックに対応するブロックユニットＵｉａに供給され、ｄ５ａ〜ｄ８ａは２ｉ番目のブロックに対応するブロックユニットＵｉｂに供給される。ｄ１〜ｄ４とｄ５ａ〜ｄ８ａとはブロック単位のデータであるから、光ヘッド１０Ｂに供給される出力画像データＤout’はブロック単位で論理レベルが反転される。この場合、ｄ１〜ｄ４は、「０」で発光素子３２の点灯を指示し、「１」で発光素子３２の消灯を指示する。一方、ｄ５ａ〜ｄ８ａは、「１」で発光素子３２の点灯を指示し、「０」で発光素子３２の消灯を指示する。

図１２に第２実施形態に係る光ヘッド１０Ｂのブロック図を示す。この光ヘッド１０Ｂは、ブロックユニットＵ１ｂを構成する駆動回路２０Ｂの替わりに駆動回路２０Ｃを用いる点を除いて、図４に示す第１実施形態の光ヘッド１０Ａと同様に構成されている。駆動回路２０Ｃは駆動回路２０Ｂからインバータ２３を取り除いた構成となっている。上述したようにｄ５ａ〜ｄ８ａの論理レベルはｄ１〜ｄ４の論理レベルを反転したものとなっているので、駆動回路２０Ｃはインバータ２３が無くても配線Ｌｙの論理レベルを逆転させることができる。これにより、交差部における配線Ｌｙの論理レベルと面積階調との関係は、第１実施形態の図６と同じになる。

このように本実施形態によれば、制御回路５０Ｂにおいて、ブロック単位で交互に論理レベルを反転するか反転しないかを選択しているので、光ヘッド１０Ｂにおいて構成を簡略化しつつ、電源線Ｌｘへのノイズの重畳を抑制して、印字品質を大幅に向上させることができる。

なお、制御回路５０Ｂはブロックの自然数倍の単位で交互に、論理レベルを反転するか反転しないかを選択してもよい。この場合には、論理レベルの反転に対応して駆動回路２０Ｃを用いればよい。ここで、ブロックが主走査方向（第１の方向）にｎ（ｎは２以上の自然数）ドット、副走査方向（第２の方向）にｍ（ｍは２以上の自然数）ドットから構成されていれば、制御回路５０Ｂは、ブロックに対応した主走査方向に並ぶｎ個の自然数倍ごとに配線Ｌｙの論理レベルを反転させるように出力画像データＤout’を生成すればよい。
例えば、図１３に示すように光ヘッド１０Ｂにおいて、２ブロック単位で駆動回路２０Ａと駆動回路２０Ｃとが配置される場合には、図１４に示すように２ブロック単位で論理レベルを反転して出力画像データＤout’を生成すればよい。この場合、面積階調と配線Ｌｙの論理レベルとの関係は図９に示すものと同じになる。

＜３．変形例＞
上述した各実施形態においては、電源線Ｌｘと配線Ｌｙとの交差部における寄生容量を問題としたが、発光素子３２の発光輝度は駆動トランジスタ３１のゲート電位によっても定まる。このため、駆動トランジスタ３１がオン状態になるときゲート電位を供給する電位線Ｌｚを備える場合には、電位線Ｌｚと配線Ｌｙとの交差部における寄生容量も問題となる。

例えば、図１５（Ａ）に示す回路構成で発光素子３２を駆動する場合を想定する。この例では、発光素子３２を点灯させるときにトランジスタ３１がオン状態となり電位線Ｌｚを介して供給される基準電位Ｖrefが駆動トランジスタ３１のゲートに供給されると共に、トランジスタ３４はオフ状態となる。一方、発光素子３２を消灯させるときは、トランジスタ３３がオフ状態になると共にトランジスタ３４がオン状態となって電源電位ＶＥＬが駆動トランジスタ３１のゲートに供給される。なお、図１５ではラッチ回路２１および２２、ならびにインバータ２３および２４を駆動する電源をＶＤＤ、ＶＳＳとしてＶＤＤ≧ＶＥＬ＞Ｖref≧ＶＳＳであるものとしている。

このような構成では、配線Ｌｙと電源線Ｌｘとの間に寄生容量Ｃ１が存在すると共に、配線Ｌｙと電位線Ｌｚとの間にも寄生容量Ｃ２が存在する。したがって、配線Ｌｙの論理レベルが変化すると、電源線Ｌｘのみならず電位線Ｌｚにもノイズが混入する。そこで、上述した各実施形態において説明した電源線Ｌｘにおけるノイズの相殺を電位線Ｌｚについても適用してもよい。

より具体的には、上述した各実施形態で説明した駆動回路２０Ａの替わりに図１５（Ｂ）に示す駆動回路２０Ａ’を採用し、駆動回路２０Ｂの替わりに図１５（Ｃ）に示す駆動回路２０Ｂ’を採用し、駆動回路２０Ｃの替わりに図１５（Ｄ）に示す駆動回路２０Ｃ’を採用してもよい。

＜４．画像形成装置＞
以上の各態様に係る光ヘッド１０Ａ,１０Ｂ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１０Ａ,１０Ｂをライン型の光ヘッドとして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１０Ｋ，１０Ｃ，１０Ｍ，１０Ｙは、以上に例示した何れかの態様に係る光ヘッド１０Ａ,１０Ｂである。

図１６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１０（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１０（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１０（Ｋ，Ｃ，Ｍ，Ｙ）は、複数の発光素子Ｐ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、上記の複数の発光素子Ｐ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１７は、光ヘッド１０Ａ,１０Ｂをライン型の光ヘッドとして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１３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１６７は、以上に例示した各態様の光ヘッド１０，１０Ａであり、複数の発光素子Ｐ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、これらの発光素子Ｐ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、有機アレイ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、有機アレイ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１６および図１７に例示した画像形成装置は、発光素子Ｐ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。

本発明の第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。 露光装置の構成を示すブロック図である。 面積階調法のブロックを説明するための説明図である。 光ヘッドの構成を示す回路図である。 処理ユニットの動作を示すタイミングチャートである。 面積階調と配線の論理レベルとの関係を示す説明図である。 ノイズの波形を示す波形図である。 比較例における面積階調と配線の論理レベルとの関係を示す説明図である。 処理ユニットの他の構成例および面積階調と配線の論理レベルとの関係を示す説明図である。 第２実施形態の露光装置の構成を示すブロック図である。 制御回路の動作を示すタイミングチャートである。 光ヘッドの構成を示す回路図である。 処理ユニットの他の構成例を示すブロック図である。 制御回路の動作を示すタイミングチャートである。 変形例に係る駆動回路の構成を示す回路図である。 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

Ａ，Ｂ……露光装置、１０Ａ，１０Ｂ……光ヘッド、２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ……駆動回路、３１…駆動トランジスタ、３２……発光素子、Ｌｘ……電源線、Ｌｙ……配線、Ｌｚ……電位線、５０Ａ，５０Ｂ……制御回路。

Claims (6)

1. 第１の方向にｎ（ｎは２以上の自然数）ドッド、第２の方向にｍ（ｍは自然数）ドットで１つのブロックを構成し、前記ブロックに属する各ドットの階調を２値で表現することにより、画像の階調を表現する光ヘッドであって、
   前記第１の方向に並び、駆動電流に応じた輝度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設けられ、前記駆動電流を供給する複数の駆動トランジスタと、
   前記複数の駆動トランジスタのソース電位またはゲート電位を供給する電位線と、
   前記複数の駆動トランジスタの各々に対応して設けられ、前記駆動トランジスタのゲートにオン状態またはオフ状態を指定する駆動制御信号を供給する複数の駆動回路と、
   前記複数の駆動トランジスタの各々に対応して設けられ、前記複数の駆動トランジスタのうち１の駆動トランジスタのゲートと前記複数の駆動回路のうち１の駆動回路とを接続する、複数の配線と、
   を備え、
   前記複数の配線は、前記電位線と交差する交差部を有し、
   前記駆動制御信号は、前記複数の発光素子の点灯または消灯を指示する画像データに基づいて生成され、
   前記複数の駆動回路は、前記ブロックに対応した前記第１の方向に並ぶｎ個の自然数倍ごとに前記交差部における前記配線の論理レベルを反転させる論理回路をさらに備える、
   ことを特徴とする光ヘッド。
2. 前記複数の駆動回路は、前記画像データを前記交差部に至るまでに奇数回反転させる第１駆動回路と前記画像データを前記交差部に至るまでに偶数回反転させる第２駆動回路とを含み、
   前記第１駆動回路と前記第２駆動回路とは、前記ブロックに対応した前記第１の方向に並ぶｎ個の自然数倍ごとに交互に配置される、
   ことを特徴とする請求項１に記載の光ヘッド。
3. 請求項１または２に記載の光ヘッドと、
   前記ブロックに属する各ドットの階調を２値で表現することにより、画像の階調を表現する前記画像データを生成して前記光ヘッドに出力する制御回路とを、
   備えた露光装置。
4. 第１の方向に並ぶ複数の発光素子を備えたび光ヘッドと、前記光ヘッドに各発光素子の点灯または消灯を指示する画像データを供給する制御回路とを備えた露光装置であって、
   前記制御回路は、第１の方向にｎ（ｎは２以上の自然数）ドッド、第２の方向にｍ（ｍは自然数）ドットで１つのブロックを構成する場合、前記ブロックに属する各ドットの階調を２値で表現することにより、画像の階調を表現する前記画像データを生成し、
   前記光ヘッドは、
   前記複数の発光素子の各々に駆動電流を供給する複数の駆動トランジスタと、
   前記複数の駆動トランジスタのソース電位またはゲート電位を供給する電位線と、
   前記複数の駆動トランジスタの各々に対応して設けられ、前記駆動トランジスタのゲートにオン状態またはオフ状態を指定する駆動制御信号を供給する複数の駆動回路と、
   前記複数の駆動トランジスタの各々に対応して設けられ、前記複数の駆動トランジスタのうち１の駆動トランジスタのゲートと前記複数の駆動回路のうち１の駆動回路とを接続する、複数の配線と、
   を備え、
   前記制御回路は、前記複数の駆動回路の論理回路において、前記ブロックに対応した前記第１の方向に並ぶｎ個の自然数倍ごとに前記交差部における前記配線の論理レベルを反転させるように前記画像データを生成する、
   ことを特徴とする露光装置。
5. 前記複数の駆動回路は、第１駆動回路と第３駆動回路とを備え、
   前記第１駆動回路は、前記画像データをラッチするラッチ回路と、前記ラッチ回路の出力信号を反転する第１反転回路と、前記第１反転回路の出力信号を反転して前記駆動制御信号を出力する第２反転回路とを備え、前記電位線との交差部を有する前記配線は前記第１反転回路の出力端子と前記第２反転回路の入力端子とを接続するものであり、
   前記第２駆動回路は、前記画像データをラッチするラッチ回路と、前記ラッチ回路の出力信号を反転して前記駆動制御信号を出力する第１反転回路とを備え、前記電位線との交差部を有する前記配線は前記第１反転回路の出力端子と前記駆動トランジスタのゲートとを接続するものであり、
   前記第１駆動回路と前記第２駆動回路とは、前記ブロックに対応した前記第１の方向に並ぶｎ個の自然数倍ごとに交互に配置される、
   ことを特徴とする請求項４に記載の露光装置。
6. 請求項３乃至５のうちいずれか１項に記載の露光装置と、
   前記光ヘッドからの光によって像が形成される像担持体と、
   を具備する画像形成装置。

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