受光素子、発光装置、光ヘッド、及び画像形成装置
【課題】光ヘッドの光量検出を高精度に実施することのできる光検出素子を備えた光ヘッドを提供する。
【解決手段】発光素子と、前記発光素子から出力される光を検出する光検出素子とを備えた光ヘッドであって、前記光検出素子は、トランジスタで構成され、ＯＦＦ領域で動作するように構成され、光検出素子のドレイン電流が流れない状態で光電流のみを取り出すことができるため、効率よく高精度の光検出を行うことが可能となる。
【解決手段】発光素子と、前記発光素子から出力される光を検出する光検出素子とを備えた光ヘッドであって、前記光検出素子は、トランジスタで構成され、ＯＦＦ領域で動作するように構成され、光検出素子のドレイン電流が流れない状態で光電流のみを取り出すことができるため、効率よく高精度の光検出を行うことが可能となる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、受光素子、発光装置、光ヘッド及び光ヘッドを用いた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年のファックスやプリンタ等の画像形成装置は、急速に小型化・低コスト化が進んでおり、装置を構成する要素の小型化・低コスト化にむけて研究が進められている。
【０００３】
画像形成装置の画像形成方法は、発熱抵抗体の熱を利用して、熱転写などにより画像を形成する感熱記録方法、微小なインク粒子を印刷物に塗布するインクジェット法、光を利用する方法などが挙げられる。このうち光を利用した画像形成装置は、光を感光体に照射することで感光体を帯電させ、静電気により感光体に付着したトナーを記録紙などの印刷対象に転写することで画像を形成している。感光体に照射される光の制御は、光ヘッドと呼ばれる露光装置が行う。光ヘッドは光源と前記光源の駆動制御を行う回路等を備えており、光源としては、主にレーザー装置や発光ダイオードが使用されている。
【０００４】
光ヘッドを省スペースで構成するためには、光源や光源の駆動制御を行う回路の小型化が必要になる。薄膜トランジスタの普及により、駆動制御回路の小型化は容易に実現することが可能になった。一方、光源であるレーザー装置や発光ダイオードの小型化は、技術的に複雑となるので、これを実行した場合は製造コストの増大を避けることが困難になる。
【０００５】
製造コストの増大を抑えながら光源の小型化を図る手段として、光ヘッドの光源として有機エレクトロルミネッセント素子、または無機エレクトロルミネッセント素子などに代表されるエレクトロルミネッセント素子を用いた光ヘッドが提案されている。エレクトロルミネッセントとは、発光体に対して電界を印加することによって得られる発光（ルミネッセント）現象のことである。有機エレクトロルミネッセント素子は、素子を構成する有機物の発光層に電位差を与えて電子と正孔を注入し、電子と正孔の結合により生じるエネルギーを有機分子の発光現象に利用して光を得る発光デバイスである。一方の無機エレクトロルミネッセント素子は、素子を構成する発光層を無機物に置き換えたものであり、発光原理は有機エレクトロルミネッセントと同様である。
【０００６】
有機エレクトロルミネッセント素子、無機エレクトロルミネッセント素子の基本構成は、有機物、または無機物の層を陽極と陰極で挟むという単純なものである。電極と有機層、または無機層を薄膜状に形成して小型化することは、化学気相法、スパッタ法やスピンコート法などの加工技術により容易に実行可能であるため、レーザー装置や発光ダイオードを小型化する場合に比べ、製造コストの増大を抑えることができる。
【０００７】
エレクトロルミネッセント素子のうち、有機エレクトロルミネッセント素子を光ヘッドの光源に用いた例として、特許文献１、特許文献２がある。特許文献１では発光・検出素子、特許文献２では画素を基準として、光ヘッドの構成についての説明がされている。両特許文献の発光部は、有機エレクトロルミネッセント素子からなる発光層、光量補正に用いる光検出素子、及び発光層の駆動制御を行う回路となる薄膜トランジスタ等からなる積層体であり、基本的には同一の構成をしている。また、どちらの特許文献も駆動制御回路側から光を出力する形式であり、このような光の出力形式をボトムエミッションという。
【０００８】
【特許文献１】特開２００２−１４４６３４号公報
【特許文献２】特開２００２−１７８５６０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
この特許文献１及び特許文献２における光ヘッドは、図１３にその構成概略図を示すように、数種類の材料の層からなる積層体で構成される。この光ヘッドは、ガラス基板１００の上にベースコート層１０１を設け、駆動回路および光源となるエレクトロルミネッセント素子およびその駆動回路を形成するが、このベースコート層１０１の一部の上に光検出素子１２０を配設する。次に、酸化シリコン膜などからなる層間絶縁膜１０３を積層体の上に形成する。この状態で陽極１１１、陰極１１３間に電圧を印加し、発光層１１２に電位差を与えて発光させる。
【００１０】
ところで、光検出素子を構成する薄膜トランジスタは、層間絶縁膜１０３を介してエレクトロルミネッセント素子の陽極１１１に対向しているが、この陽極１１１の電位の影響を少なからずうけることになり、これをゲート電極とした薄膜トランジスタとして動作することになる。ところがこの薄膜トランジスタのドレイン電流は、光電変換によって生じる光電流の100倍程度と大きいため、ドレイン電流が流れているときは、微小な光電流を検出するのは極めて困難なことになる。
【００１１】
本発明は、前記実情に鑑みてなされたもので、光ヘッドの光量検出を高精度に実施することのできる光検出素子を備えた光ヘッドを提供することを目的とする。
また、本発明は、高精度の光検出を行うことのできる受光素子、発光装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、発光素子と、前記発光素子から出力される光を検出する光検出素子とを備えた光ヘッドであって、前記光検出素子は、トランジスタで構成され、ＯＦＦ領域で動作するように構成されたことを特徴とする。
この構成により、光検出素子のドレイン電流が流れない状態で光電流のみを取り出すことができるため、効率よく高精度の光検出を行うことが可能となる。
【００１３】
また本発明は、上記光ヘッドにおいて、第１の電極と第２の電極とで発光層を挟むように形成された光源としてのエレクトロルミネッセント素子と、前記エレクトロルミネッセント素子から出力される光を検出する光電変換層を備えた光検出素子とが積層配置され、前記光検出素子は、前記エレクトロルミネッセント素子の、前記光検出素子側に位置する第１の電極をゲート電極とした薄膜トランジスタであるものを含む。
この構成により、エレクトロルミネッセント素子の第1の電極が光検出素子を構成する薄膜トランジスタのゲート電極として作用し、このゲート電位を調整することにより、この薄膜トランジスタをＯＦＦ状態で動作させることが可能となる。
【００１４】
また本発明は、上記光ヘッドにおいて、前記エレクトロルミネッセント素子の、前記光検出素子側に位置する第１の電極が、絶縁膜を介して前記光検出素子の光電変換部全体を覆うように構成されたものを含む。
この構成により、第1の電極によるゲート電界を光電変換部全体に印加することができ、制御性を高めることができる。
【００１５】
また本発明は、上記光ヘッドにおいて、前記薄膜トランジスタは、閾値電圧が０Ｖ以下となるように、チャネル領域のドーピング濃度が調整されたものを含む。
この構成により、チャネル領域を構成する多結晶シリコン層などの半導体層へのドーピング濃度を調整するのみで極めて効率よく閾値電圧を調整することができ、光検出素子を構成するこの薄膜トランジスタをＯＦＦ状態で動作させることが可能となる。
【００１６】
また本発明は、上記光ヘッドにおいて、前記薄膜トランジスタは、レベルシフト回路を介して光検出素子用の駆動回路に接続されたものを含む。
この構成により、ゲート電位をエレクトロルミネッセント素子の第1の電極の電位からシフトさせて使用することができ、これにより光検出素子を構成するこの薄膜トランジスタをＯＦＦ状態で動作させることが可能となる。
【００１７】
また本発明は、上記光ヘッドにおいて、前記レベルシフト回路は前記薄膜トランジスタのゲート・ドレイン間に接続されたトランジスタスイッチ回路網であるものを含む。
この構成により、ゲート電位をエレクトロルミネッセント素子の第1の電極の電位から所望の電位だけシフトさせて使用することができ、これにより光検出素子を構成するこの薄膜トランジスタをＯＦＦ状態で動作させることが可能となる。
【００１８】
また本発明は、上記光ヘッドにおいて、前記レベルシフト回路は前記発光素子の形成される基板上に集積化された回路であるものを含む。
この構成により、配線の引き回しによる電圧降下を低減することができ小型で動作速度の速い光量補正回路を構成することができ、制御性の高い光ヘッドを提供することが可能となる。
【００１９】
また本発明は前記光ヘッドにおいて、１つの発光領域に対して１つの光検出素子を配置したことを特徴とする光ヘッドである。光ヘッドは複数の光出射領域を列状に配置して構成される。１つの光出射領域に対して、１つの光検出素子を対応させて配置することで、複数の光出射領域から出力される光を同時に計測することが可能となり、光ヘッド全体の光量の測定を高速に行うことが可能となる。
【００２０】
また本発明は前記光ヘッドにおいて、光源として有機エレクトロルミネッセント素子を用いたものを含む。有機エレクトロルミネッセント素子は、低電力で高い輝度を得ることができるため消費電力の点で優れた光ヘッドを提供することが可能となる。
【００２１】
また本発明は前記光ヘッドにおいて、光源として無機エレクトロルミネッセント素子を用いたものを含む。無機エレクトロルミネッセント素子は、スクリーン印刷で製造が可能であるため生産時の欠陥が少なく、且つクリーンルーム等の設備も必要としないので、高い量産性を持つ。したがって製造コスト的に優れた光ヘッドを提供することが可能となる。
【００２２】
また本発明は前記光ヘッドにおいて、光量補正用の検出素子を配置したものを含む。光量の補正を目的とした光検出素子を配置すれば、前記光検出素子から光量の補正に適格な電気信号をエレクトロルミネッセント素子にフィードバックすることができるため、光量の制御を適切に行うことが可能となる。
【００２３】
また本発明は前記光ヘッドにおいて、光の発光時間の補正を目的とした光検出素子を配置したものを含む。光の発光時間の補正を目的とした光検出素子を配置すれば、前記光検出素子から光の発光時間の補正に適格な電気信号をエレクトロルミネッセント素子にフィードバックすることができるため、発光時間の制御を適切に行うことが可能となる。
【００２４】
また本発明は前記光ヘッドにおいて、光検出素子が、エレクトロルミネッセント素子の駆動回路となる薄膜トランジスタと同じ層から形成されたものを含む。薄膜トランジスタと光検出素子をエッチング等の加工方法を用いて同じ層から形成することで、光ヘッドの製造工程が簡素化し、製造に要するコストを低減させることが可能になる。特にガラス基板上への多結晶シリコン層の形成工程は、高温プロセスを経ることになるが、１回の調整で極めて制御性よく信頼性の高い特性を得ることが可能となる。
【００２５】
また本発明は、上述した光ヘッドを備えたことを特徴とする画像形成装置である。発光分布が均一な光ヘッドを搭載することで、耐久性、画質の点で優れた画像形成装置が得られる。
ここでエレクトロルミネッセント素子の光検出素子側に形成される第1の電極は通常陽極であり、透光性を有する電極材料で構成される。
【００２６】
また、本発明の受光素子は、トランジスタで構成され、ＯＦＦ領域で動作するように構成される。
【００２７】
また、本発明の受光素子は、少なくともゲート、ソース、ドレインを有する薄膜トランジスタで構成された受光素子であって、前記ゲートに印加する電位を操作して、前記ドレインに電流が流れない状態を前記受光素子の能動状態とする。
【００２８】
また、本発明の発光装置は、上記受光素子を備えている。
【発明の効果】
【００２９】
本発明の光ヘッドの構成において、光検出素子を構成する薄膜トランジスタをＯＦＦ領域で動作させるようにすることにより、微小な電流である光電流を効率よく検出し高精度で信頼性の高い光量検出が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【００３１】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における画像形成装置の露光部に設けられる光ヘッドの構成を示す断面図であり、図２はその要部の上面図であり、光源としてのエレクトロルミネッセント素子１１０およびその周辺の断面図であり、光検出素子１２０を構成する各層の上下配置の関係が示されている。この光ヘッドは、光検出素子１２０を構成する薄膜トランジスタ（TFT）のチャネル層１２１ｉの不純物濃度を調整することにより、閾値電圧が第１の電極の電位よりも高くなるように構成することにより、前記光検出素子１２０が、ＯＦＦ領域で動作するように構成したことを特徴とする。図２に示すように、エレクトロルミネッセント素子１１０が、基板上に形成された光検出素子１２０を構成する薄膜トランジスタの上層に積層され、エレクトロルミネッセント素子１１０の光検出素子１２０側に位置する第1の電極１１１としての陽極が光検出素子１２０の光電変換部全体を覆うように形成されるため、エレクトロルミネッセント素子の第1の電極が、光検出素子の光電変換部全体に対向してなるようにし、この第１の電極１１１の電位に対し、光検出素子の閾値電圧が高くなるように調整し、前記光検出素子１２０が、ＯＦＦ領域で動作するように構成したことを特徴とする。
【００３２】
この構成により、光検出素子のドレイン電流が流れない状態で光電流のみを取り出すことができるため、効率よく高精度の光検出を行うことが可能となる。
【００３３】
また、第１の電極が光検出素子の光電変換部全体を覆うように構成しているため、第1の電極が光検出素子のゲート電極として有効に作用し、安定した電位であるこの第1の電極の電位によって光検出素子のチャネル特性の制御が確実となり、安定した発光特性をもつ光ヘッドを提供することが可能となる。また発光層を挟んで第1の電極に対向するように設けられる第２の電極１１５としての陰極が上層側に形成される。
【００３４】
また、この光ヘッドでは、光検出素子１２０の素子領域を構成する多結晶シリコンの島領域１２１の外縁がエレクトロルミネッセント素子の光出射領域ALEの外側となるように形成されている。このように、段差を形成する結果となる光検出素子１２０の島領域１２１すなわちここでは、素子領域ARの外縁がエレクトロルミネッセント素子の光出射領域ALEの外側となるように形成し、エレクトロルミネッセント素子の光出射領域に相当する領域には段差はなく、発光層の下地は平坦面を構成しており、したがって光ヘッドの有効領域となる光出射領域では光ヘッドの発光層が均一に形成される。
【００３５】
本実施の形態の光ヘッドは、図1に示すように、表面に平坦化のためのベースコート層１０１を形成したガラス基板１００上に、光検出素子１２０と、エレクトロルミネッセント素子１１０とを順次積層するとともに、光検出素子１２０の出力に応じて、駆動電流または駆動時間を補正しつつ前記エレクトロルミネッセント素子を駆動するためのスイッチングトランジスタ１３０としての薄膜トランジスタと、この薄膜トランジスタに接続されたチップICとしての駆動回路（１４０）を搭載したものである。そして、光検出素子１２０はベースコート層１０１表面に形成された多結晶シリコン層からなる島領域ARを帯状のｉ層からなるチャネル領域を隔てて 所望の濃度にドープすることによりソース領域１２１Ｓ、ドレイン領域１２１Ｄを形成し、この上層に形成される酸化シリコン膜からなる第1の絶縁膜１２２、第２の絶縁膜１２３を貫通するようにスルーホールを介して形成された多結晶シリコン層からなるソースおよびドレイン電極１２５Ｓ，１２５Ｄで構成される。また、この上層に保護層１２４としての窒化シリコン膜を介して、エレクトロルミネッセント素子１１０が形成されており、陽極となるＩＴＯ（インジウム錫酸化物）１１１、保護膜１２４、発光層１１２、陰極１１３の順に各層が積層形成されている。
【００３６】
一方、光検出素子１２０を構成する各層は、駆動トランジスタとしての選択トランジスタ１３０と同一の製造工程で形成される。すなわちチャネル領域１３１Ｃをはさんでソース領域１３２Ｓ，１３２Ｄが、光検出素子の半導体島と同一工程で形成され、これにコンタクトするソース・ドレイン電極１３４Ｓ，１３４Ｄが積層され、ゲート電極１３３とで選択トランジスタとしての薄膜トランジスタを構成している。
これら各層は、ＣＶＤ法による半導体薄膜の形成、フォトリソグラフィによるパターニング、不純物イオンの注入、絶縁膜の形成、など通例の半導体プロセスを経て形成される。
【００３７】
ここで、ガラス基板１００は無色透明なガラスの一枚板である。ガラス基板１００としては、例えば透明または半透明のソーダ石灰ガラス、バリウム・ストロンチウム含有ガラス、鉛ガラス、アルミノケイ酸ガラス、ホウケイ酸ガラス、バリウムホウケイ酸ガラス、石英ガラス等の無機酸化物ガラス、無機フッ化物ガラス等の無機ガラスを用いることができる。
【００３８】
その他の材料をガラス基板１００として採用することも可能であり、例えば透明または半透明のポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリメチルメタクリレート、ポリエーテルスルフォン、ポリフッ化ビニル、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリアクリレート、非晶質ポリオレフィン、フッ素系樹脂ポリシロキサン、ポリシラン等のポリマー材料を用いた高分子フィルム等、あるいは透明または半透明のＡｓ2Ｓ3、Ａｓ40Ｓ10、Ｓ40Ｇｅ10等のカルコゲノイドガラス、ＺｎＯ、Ｎｂ2Ｏ、Ｔａ2Ｏ5、ＳｉＯ、Ｓｉ3Ｎ4、ＨｆＯ2、ＴｉＯ2等の金属酸化物および窒化物等の材料、或いは発光領域から出射される光を、基板を介すことなく取り出す場合には、不透明のシリコン、ゲルマニウム、炭化シリコン、ガリウム砒素、窒化ガリウム等の半導体材料、或いは顔料等を含んだ前述の透明基板材料、表面に絶縁処理を施した金属材料等から適宜選択して用いることができ、複数の基板材料を積層した積層基板を用いることもできる。
【００３９】
またガラス基板１００などの基板の表面あるいは基板内部には、後述するようにエレクトロルミネッセント素子１１０を駆動するための抵抗・コンデンサ・インダクタ・ダイオード・トランジスタ等からなる回路を集積化して形成しても良い。
【００４０】
さらに用途によっては特定波長のみを透過する材料、光−光変換機能をもった特定の波長の光へ変換する材料などであってもよい。また基板は絶縁性であることが望ましいが、特に限定されるものではなく、エレクトロルミネッセント素子１１０の駆動を妨げない範囲或いは用途によって導電性を有していても良い。
【００４１】
ガラス基板１００の上には、ベースコート層１０１が形成される。ベースコート層１０１は、例えばＳｉＮからなる第１の層と、ＳｉＯ２からなる第２の層の２つから構成される。ＳｉＮ、ＳｉＯ２の各層は蒸着法等によっても形成できるが、スパッタ法により形成することが望ましい。
【００４２】
ベースコート層１０１の上には、エレクトロルミネッセント素子１１０の選択トランジスタ１３０、及び光検出素子１２０が同一工程で形成される多結晶シリコン層を用いて形成される。エレクトロルミネッセント素子１１０の駆動用回路は、抵抗・コンデンサ・インダクタ・ダイオード・トランジスタ等の回路素子から構成されるが、光ヘッドの小型化を考慮すると薄膜トランジスタを用いることが望ましい。実施の形態１において光検出素子１２０は、図１から明らかなように発光層１１２を含むエレクトロルミネッセント素子１１０と、光の出力面となるガラス基板１００の中間に位置しており、且つ光検出素子１１０の素子領域ＡＲは光出射領域ＡＬＥよりも大きい。また光出射領域ＡＬＥは、光検出素子１２０の内側に存在するため、光を透過しない材料を光検出素子１２０に用いることはできない。したがって、発光層１１２から出力された光を妨げないようにするため、光検出素子１２０には透明性を有した材料を用いなければならない。透明性を有した光検出素子１２０の材料としては、例えば多結晶シリコンを選択することが望ましい。
【００４３】
実施の形態１では、ベースコート層１０１の上に一様な半導体層を形成した後、半導体層に対してエッチング加工を施すことにより、選択トランジスタ１３０及び光検出素子１２０を同じ層から形成している。同一の金属層から島状に独立した選択トランジスタ１３０及び光検出素子１２０の金属層を一括で形成する加工は、製造工数の削減と製造コストの抑制に有利である。なお光検出素子１２０において、光出射領域ＡＬＥから出力される光を受ける素子領域ＡＲは光検出素子１２０となる島状に構成された多結晶シリコンまたは非晶質シリコンの表面である。
【００４４】
エレクトロルミネッセント素子１１０の発光層１１２に電界をかけるための選択トランジスタ１３０及び光検出素子１２０の上には、この酸化シリコン膜からなる第1の絶縁層１２２、第2の絶縁層１２３と保護層１２４とが、エレクトロルミネッセント素子の陽極としてのＩＴＯ１１１との間でゲート絶縁膜として作用し、この膜厚による電圧降下によってＩＴＯの電位からの降下幅が決定される。このゲート絶縁膜３を構成する第1の絶縁層１２２、第2の絶縁層１２３と保護層１２４は、例えばＳｉＯ２等から成り、蒸着法、スパッタ法等により形成される。
【００４５】
また、選択トランジスタ１３０の真上にあるゲート絶縁膜としての第1の絶縁層１２２の表面にはゲート電極１３３が形成される。ゲート電極１３３の材料としては、例えばＣｒが用いられる。ゲート電極１３３は、蒸着法、スパッタ法等により形成される。
【００４６】
ゲート電極１３３が形成された基板表面に、第２の絶縁層１２３が形成される。第２の絶縁層１２３は、これまで形成してきた積層体の全表面に渡って形成される。第２の絶縁層１２３は、例えばＳｉＮ等から成り、蒸着法、スパッタ法等により形成される。
【００４７】
第２の絶縁層の上には、光検出素子出力電極としてのドレイン電極１２５Ｄ、光検出素子接地電極としてのソース電極１２５Ｓ、ソース電極１３４Ｓ及びドレイン電極１３４Ｄが形成される。光検出素子出力電極としてのドレイン電極１２５Ｄ及び光検出素子接地電極としてのソース電極１２５Ｓは光検出素子１２０のソース・ドレイン領域１２１Ｓ，１２１Ｄに接続されており、光検出素子１２０から出力される電気信号の伝達と光検出素子１２０の接地を行う。ソース電極１３４Ｓ及びドレイン電極１３４Ｄは、選択トランジスタ１３０のソース・ドレイン領域１３２Ｓ，１３２Ｄに接続されており、ソース電極１３４Ｓとドレイン電極１３４Ｄの間に所定の電位差を付与した状態で先述したゲート電極１３３に所定の電位を付与することで、選択トランジスタ１３０はスイッチング素子としての機能を有するようになり、発光素子としてのエレクトロルミネッセント素子１１０の駆動を行う回路として動作する。光検出素子出力電極としてのドレイン電極１２５Ｄ、光検出素子接地電極としてのソース電極１２５Ｓ、ソース電極１３４Ｓ及びドレイン電極１３４Ｄの材料としては、例えばＣｒ等の金属が用いられる。図１に示すように、光検出素子出力電極としてのドレイン電極１２５Ｄ及び光検出素子接地電極は第１の絶縁膜１２２及び第２の絶縁層１２３を貫通して光検出素子１２０の端部と接続されており、ソース電極１３４Ｓ及びドレイン電極１３４Ｄも同様に第１の絶縁膜１２２及び第２の絶縁層１２３を貫通して選択トランジスタ１３０の端部に接続されている。したがって、光検出素子出力電極としてのドレイン電極１２５Ｄ、光検出素子接地電極としてのソース電極１２５Ｓ、ソース電極１３４Ｓ及びドレイン電極１３４Ｄの形成に先立ち、第１の絶縁膜１２２及び第２の絶縁層１２３に対して、光検出素子出力電極としてのドレイン電極１２５Ｄ及び光検出素子接地電極としてのソース電極１２５Ｓと光検出素子１２０を接続するためのスルーホール、ソース電極１３４Ｓ及びドレイン電極１３４Ｄと選択トランジスタ１３０を接続するためのスルーホールを設ける必要がある。このスルーホールは光検出素子１２０の表面と選択トランジスタ１３０の表面、即ち光検出素子１２０と光検出素子出力電極としてのドレイン電極１２５Ｄ及び光検出素子接地電極としてのソース電極１２５Ｓの接触面と選択トランジスタ１３０とソース電極１３４Ｓ及びドレイン電極１３４Ｄの接触面が露出するまでの深さを持ったものであり、光検出素子１２０及び選択トランジスタ１３０の端部の真上にエッチング加工等により設けられる。エッチングにはハロゲン系のエッチングガスを用いる。フォトリソグラフィにより、開口を形成したレジストパターンで表面を被覆した状態でエッチングガスを導入し、パターニングする。（第１の絶縁膜１２２及び第２の絶縁層１２３のスルーホールを開口する。）このとき、エッチングガスには光検出素子１２０及び選択トランジスタ１３０を構成する材料と化学反応を生じないものを選択する。光検出素子出力電極としてのドレイン電極１２５Ｄ及び光検出素子接地電極としてのソース電極１２５Ｓと光検出素子１２０の接触面、ソース電極１３４Ｓ及びドレイン電極１３４Ｄと選択トランジスタ１３０の接触面を露出させる加工が終了した後、光検出素子出力電極としてのドレイン電極１２５Ｄ、光検出素子接地電極としてのソース電極１２５Ｓ、ソース電極１３４Ｓ及びドレイン電極１３４Ｄを形成する。ソース電極１３４Ｓ及びドレイン電極１３４Ｄは、センサ電極となる金属層を第２の絶縁層１２３の表面、先述したスルーホールの表面及び両センサ電極、光検出素子１２０の表面及び選択トランジスタ１３０の接触面の表面に一様に形成した後、この金属層に対してフォトリソグラフィにより形成したレジストパターンをマスクとしてエッチングを施し、一様の金属層を光検出素子出力電極としてのドレイン電極１２５Ｄ、光検出素子接地電極としてのソース電極１２５Ｓ、ソース電極１３４Ｓ及びドレイン電極１３４Ｄに分割することにより得られる。
【００４８】
光検出素子出力電極としてのドレイン電極１２５Ｄ、光検出素子接地電極としてのソース電極１２５Ｓ、ソース電極１３４Ｓ及びドレイン電極１３４Ｄが形成された後に、保護膜１２４が形成される。保護膜１２４は、例えばＳｉＮ等から成り、蒸着法、スパッタ法等により形成される。
【００４９】
保護膜１２４の上には、陽極１１１が形成される。陽極１１１は、例えばＩＴＯ（インジウム錫酸化物）からなる。陽極１１１の構成材料としてはＩＴＯの他にＩＺＯ（亜鉛ドープ酸化インジウム）、ＡＴＯ（ＳｂをドープしたＳｎＯ2）、ＡＺＯ（ＡｌをドープしたＺｎＯ）、ＺｎＯ、ＳｎＯ２、Ｉｎ２Ｏ３等を用いることができる。陽極１１１は図１のように、光検出素子１２０に対して真上にあたる保護膜１２４の表面に形成される。図１に示すように、陽極１１１は保護膜１２４を貫通してドレイン電極１３４Ｄの端部に接続されている。したがって陽極１１１の形成の前には、保護膜１２４に対して陽極１１１とドレイン電極１３４Ｄを接続するためのスルーホールを設ける必要がある。このスルーホールはドレイン電極１３４Ｄの表面、即ちドレイン電極１３４Ｄと陽極１１１との接触面が露出するまでの深さを持ったものであり、ドレイン電極１３４Ｄの端部に真上にエッチング加工等により設けられる。このエッチング加工が施された後、陽極１１１の層が形成される。陽極１１１は蒸着法等によっても形成できるがスパッタ法により形成することが望ましい。なお実施の形態１では陽極１１１としてＩＴＯを用いている。
【００５０】
陽極１１１が形成された後、画素規制部としての窒化シリコン膜１１４が形成される。画素規制部としての窒化シリコン膜１１４の材料としては絶縁性が高く、絶縁破壊に対して強く、かつ製膜性が良くパターニング性が高いものが望ましい。実施の形態１では画素規制部としての窒化シリコン膜１１４を構成する材料として、窒化シリコン、窒化アルミニウムを用いている。画素規制部としての窒化シリコン膜１１４は、後述する発光層１１２と陽極１１１との間に設けられ、光出射領域ＡＬＥの領域外にある発光層１１２を陽極１１１から絶縁し、発光層１１２の発光する箇所を規制している。したがって、画素規制部としての窒化シリコン膜１１４に重なる発光層１１２の領域は非発光領域となり、画素規制部としての窒化シリコン膜１１４に重ならない領域が光出射領域ＡＬＥとなる。画素規制部としての窒化シリコン膜１１４は、発光層１１２の光出射領域ＡＬＥが光検出素子１２０の素子領域ＡＲよりも小さくなるように規制し、且つ光出射領域ＡＬＥを光検出素子１２０の素子領域ＡＲの内側に配置するように構成される。
【００５１】
画素規制部としての窒化シリコン膜１１４が形成された後、発光層１１２が形成される。発光層１１２は無機発光材料、若しくは以降詳細に説明する高分子系、あるいは低分子系の有機発光材料から形成される。発光層１１２を形成する無機発光材料としては、チタン・リン酸カリウム、バリウム・ホウ素酸化物、リチウム・ホウ素酸化物等を用いることができる。発光層１１２を構成する高分子系の有機発光材料としては、可視領域で蛍光または燐光特性を有しかつ製膜性の良いものが望ましく、例えばポリパラフェニレンビニレン（ＰＰＶ）、ポリフルオレン等のポリマー発光材料等を用いることができる。また、発光層１１２を構成する低分子系の有機発光材料としては、Ａｌｑ3やＢｅ−ベンゾキノリノール（ＢｅＢｑ２）の他に、２，５−ビス（５，７−ジ−ｔ−ペンチル−２−ベンゾオキサゾリル）−１，３，４−チアジアゾール、４，４'−ビス（５，７−ベンチル−２−ベンゾオキサゾリル）スチルベン、４，４'−ビス〔５，７−ジ−（２−メチル−２−ブチル）−２−ベンゾオキサゾリル〕スチルベン、２，５−ビス（５，７−ジ−ｔ−ベンチル−２−ベンゾオキサゾリル）チオフィン、２，５−ビス（〔５−α，α−ジメチルベンジル〕−２−ベンゾオキサゾリル）チオフェン、２，５−ビス〔５，７−ジ−（２−メチル−２−ブチル）−２−ベンゾオキサゾリル〕−３，４−ジフェニルチオフェン、２，５−ビス（５−メチル−２−ベンゾオキサゾリル）チオフェン、４，４'−ビス（２−ベンゾオキサイゾリル）ビフェニル、５−メチル−２−〔２−〔４−（５−メチル−２−ベンゾオキサイゾリル）フェニル〕ビニル〕ベンゾオキサイゾリル、２−〔２−（４−クロロフェニル）ビニル〕ナフト〔１，２−ｄ〕オキサゾール等のベンゾオキサゾール系、２，２'−（ｐ−フェニレンジビニレン）−ビスベンゾチアゾール等のベンゾチアゾール系、２−〔２−〔４−（２−ベンゾイミダゾリル）フェニル〕ビニル〕ベンゾイミダゾール、２−〔２−（４−カルボキシフェニル）ビニル〕ベンゾイミダゾール等のベンゾイミダゾール系等の蛍光増白剤や、トリス（８−キノリノール）アルミニウム、ビス（８−キノリノール）マグネシウム、ビス（ベンゾ〔ｆ〕−８−キノリノール）亜鉛、ビス（２−メチル−８−キノリノラート）アルミニウムオキシド、トリス（８−キノリノール）インジウム、トリス（５−メチル−８−キノリノール）アルミニウム、８−キノリノールリチウム、トリス（５−クロロ−８−キノリノール）ガリウム、ビス（５−クロロ−８−キノリノール）カルシウム、ポリ〔亜鉛−ビス（８−ヒドロキシ−５−キノリノニル）メタン〕等の８−ヒドロキシキノリン系金属錯体やジリチウムエピンドリジオン等の金属キレート化オキシノイド化合物や、１，４−ビス（２−メチルスチリル）ベンゼン、１，４−（３−メチルスチリル）ベンゼン、１，４−ビス（４−メチルスチリル）ベンゼン、ジスチリルベンゼン、１，４−ビス（２−エチルスチリル）ベンゼン、１，４−ビス（３−エチルスチリル）ベンゼン、１，４−ビス（２−メチルスチリル）２−メチルベンゼン等のスチリルベンゼン系化合物や、２，５−ビス（４−メチルスチリル）ピラジン、２，５−ビス（４−エチルスチリル）ピラジン、２，５−ビス〔２−（１−ナフチル）ビニル〕ピラジン、２，５−ビス（４−メトキシスチリル）ピラジン、２，５−ビス〔２−（４−ビフェニル）ビニル〕ピラジン、２，５−ビス〔２−（１−ピレニル）ビニル〕ピラジン等のジスチルピラジン誘導体や、ナフタルイミド誘導体や、ペリレン誘導体や、オキサジアゾール誘導体や、アルダジン誘導体や、シクロペンタジエン誘導体や、スチリルアミン誘導体や、クマリン系誘導体や、芳香族ジメチリディン誘導体等が用いられる。さらに、アントラセン、サリチル酸塩、ピレン、コロネン等も用いられる。あるいは、ファク−トリス（２−フェニルピリジン）イリジウム等の燐光発光材料を用いることもできる。高分子系材料、低分子系材料からなる発光層１１２は、材料をトルエン、キシレン等の溶媒に溶解したものをスピンコート法で層状に成形し、溶解液中の溶媒を揮発させることで得られる。
【００５２】
また実施の形態１では、発光層１１２を便宜上単一の層として記述しているが、発光層１１２を陽極１１１の側から順に正孔輸送層／電子ブロック層／上述した有機発光材料層（ともに図示せず）の三層構造としてもよいし、発光層１１２を陰極１１３の側から順に電子輸送層／有機発光材料層（ともに図示せず）の二層構造、あるいは陽極１１１の側から順に正孔輸送層／有機発光材料層の２層構造（ともに図示せず）、あるいは陰極１１３の側から順に正孔注入層／正孔輸送層／電子ブロック層／有機発光材料層／正孔ブロック層／電子輸送層／電子注入層のごとく７層構造（ともに図示せず）としてもよい。またはより単純に発光層１１２が上述した有機発光材料のみからなる単層構造であってもよい。このように実施の形態１において発光層１１２と呼称する場合は、発光層１１２が正孔輸送層、電子ブロック層、電子輸送層などの機能層を有する多層構造である場合も含んでいる。後に説明する他の実施の形態についても同様である。
【００５３】
上述した機能層における正孔輸送層としては、正孔移動度が高く、透明で製膜性の良いものが望ましくＴＰＤの他に、ポルフィン、テトラフェニルポルフィン銅、フタロシアニン、銅フタロシアニン、チタニウムフタロシアニンオキサイド等のポリフィリン化合物や、１，１−ビス｛４−（ジ−Ｐ−トリルアミノ）フェニル｝シクロヘキサン、４，４'，
４''−トリメチルトリフェニルアミン、Ｎ，Ｎ，Ｎ'，Ｎ'−テトラキス（Ｐ−トリル）−Ｐ−フェニレンジアミン、１−（Ｎ，Ｎ−ジ−Ｐ−トリルアミノ）ナフタレン、４，４'
−ビス（ジメチルアミノ）−２−２'−ジメチルトリフェニルメタン、Ｎ，Ｎ，Ｎ'，Ｎ'
−テトラフェニル−４，４'−ジアミノビフェニル、Ｎ、Ｎ'−ジフェニル−Ｎ、Ｎ'−ジ
−ｍ−トリル−４、４'−ジアミノビフェニル、Ｎ−フェニルカルバゾ−ル等の芳香族第
三級アミンや、４−ジ−Ｐ−トリルアミノスチルベン、４−（ジ−Ｐ−トリルアミノ）−４'−〔４−（ジ−Ｐ−トリルアミノ）スチリル〕スチルベン等のスチルベン化合物や、
トリアゾール誘導体や、オキサジザゾール誘導体や、イミダゾール誘導体や、ポリアリールアルカン誘導体や、ピラゾリン誘導体や、ピラゾロン誘導体や、フェニレンジアミン誘導体や、アニールアミン誘導体や、アミノ置換カルコン誘導体や、オキサゾール誘導体や、スチリルアントラセン誘導体や、フルオレノン誘導体や、ヒドラゾン誘導体や、シラザン誘導体や、ポリシラン系アニリン系共重合体や、高分子オリゴマーや、スチリルアミン化合物や、芳香族ジメチリディン系化合物や、ポリ−３，４エチレンジオキシチオフェン（ＰＥＤＯＴ）、テトラジヘクシルフルオレニルビフェニル（ＴＦＢ）あるいはポリ３−メチルチオフェン（ＰＭｅＴ）といったポリチオフェン誘導体等の有機材料が用いられる。また、ポリカーボネート等の高分子中に低分子の正孔輸送層用の有機材料を分散させた、高分子分散系の正孔輸送層も用いられる。またＭｏＯ３、Ｖ２Ｏ５、ＷＯ３、ＴｉＯ２、ＳｉＯ、ＭｇＯ等の無機酸化物を用いることもある。またこれらの正孔輸送材料は電子ブロック材料として用いることもできる。
【００５４】
上述した機能層における電子輸送層としては、１，３−ビス（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル−１，３，４−オキサジアゾリル）フェニレン（ＯＸＤ−７）等のオキサジアゾール誘導体、アントラキノジメタン誘導体、ジフェニルキノン誘導体、シロール誘導体からなるポリマー材料等、あるいは、ビス（２−メチル−８−キノリノレート）−（パラ−フェニルフェノレート）アルミニウム（ＢＡｌｑ）、バソフプロイン（ＢＣＰ）等が用いられる。またこれらの電子輸送層を構成可能な材料は正孔ブロック材料として用いることもできる。
【００５５】
発光層１１２が形成された後、陰極１１３が形成される。陰極１１３は、例えばＡｌ等の金属を蒸着法等によって層状に形成することにより得られる。有機エレクトロルミネッセント素子１１０の陰極１１３としては仕事関数の低い金属もしくは合金、例えばＡｇ、Ａｌ、Ｉｎ、Ｍｇ、Ｔｉ等の金属や、Ｍｇ−Ａｇ合金、Ｍｇ−Ｉｎ合金等のＭｇ合金や、Ａｌ−Ｌｉ合金、Ａｌ−Ｓｒ合金、Ａｌ−Ｂａ合金等のＡｌ合金等が用いられる。あるいは、Ｂａ、Ｃａ、Ｍｇ、Ｌｉ、Ｃｓ等の金属、あるいは、ＬｉＦ、ＣａＯといったこれら金属のフッ化物や酸化物からなる有機物層に当接する第１の電極層と、その上に形成されるＡｇ、Ａｌ、Ｍｇ、Ｉｎ等の金属材料からなる第２の電極とからなる金属の積層構造を用いることもできる。
【００５６】
図１に示すような実施の形態１の光ヘッドは、有機エレクトロルミネッセント素子の選択トランジスタ１３０側から光を出力する方式を採用しており、このような有機エレクトロルミネッセント素子の構造をボトムエミッションという。ボトムエミッション構造は、ガラス基板１００の側から光を取り出すため、既に述べたように光検出素子１２０は透明度の高い材料、例えば多結晶シリコン（ポリシリコン）で構成される必要がある。多結晶シリコンで構成された光検出素子１２０は非晶質シリコン（アモルファスシリコン）で構成したものと比較して光電流の生起能力が低いという問題があるが、例えばコンデンサ（図示せず）を有機エレクトロルミネッセント素子１１０の近傍に設け、光検出素子１２０から出力された電流に基づく電荷をコンデンサに所定期間蓄積して、その後に電圧変換を行なうような処理回路を設けることで解決することができる。ボトムエミッション構造の場合は、光を取り出す側の電極（陽極）の透明化が容易なため、製造が簡単になるという利点がある。
【００５７】
図２は、本発明の実施の形態１における光ヘッドの光検出素子近傍の構成を示した構成平面図である。
【００５８】
図２に示すように実施の形態１の光ヘッドは、複数のエレクトロルミネッセント素子１１０を主走査方向（素子列の方向）に配置して構成されており、１つの発光領域（光出射領域ＡＬＥ）に対して、１つの光検出素子１２０を対応させて配置している。このような構造とすることで、光検出素子１２０によって各有機エレクトロルミネッセント素子１１０の発光光量を独立して計測できる。即ち同時に複数の有機エレクトロルミネッセント素子１１０の光量を計測することが可能となり、計測時間を大幅に短縮できる。
【００５９】
図２では、光検出素子１２０、光検出素子出力電極としてのドレイン電極１２５Ｄ、光検出素子接地電極としてのソース電極１２５Ｓ、光出射領域ＡＬＥ、素子領域ＡＲ、発光層１１２の陽極となるITO（インジウム錫酸化物）１１１、コンタクトホールＨＤ及びドレイン電極１３４Ｄの相互関係が示されている。光検出素子１２０は、光検出素子出力電極としてのドレイン電極１２５Ｄ及び光検出素子接地電極としてのソース電極１２５Ｓと接続されている。光検出素子出力電極としてのドレイン電極１２５Ｄは、光検出素子１２０が光の補正のために出力する電気信号を補正回路（図示せず）に伝達する電極である。この電気信号を基に、補正回路が生成するフィードバック信号が決定され、このフィードバック信号を基に光の補正に必要な処理が行われる。実施の形態１ではこのフィードバック信号に基づいて各エレクトロルミネッセント素子１１０の発光光量を補正するようにしており、図示しないドライバ回路によって各エレクトロルミネッセント素子１１０を駆動する電流値を制御している。このように実施の形態１では光検出素子１２０の出力に基づいて発光光量を制御しているが、フィードバック信号に基づいて各エレクトロルミネッセント素子１１０の駆動時間を制御する、いわゆるＰＷＭ制御を行なうように構成してもよい。
【００６０】
光検出素子接地電極としてのソース電極１２５Ｓは、光検出素子１２０の接地を行う電極である。発光素子としてのエレクトロルミネッセント素子１１０の陽極であるITO（インジウム錫酸化物）１１１は、選択トランジスタ１３０のドレイン電極１３４Ｄと接続されており、エレクトロルミネッセント素子１１０はドレイン電極１３４Ｄを介して選択トランジスタ１３０で制御されている。
【００６１】
図１、図２に示すように実施の形態１の光ヘッドは、島状に形成された多結晶シリコン（ポリシリコン）から構成される光検出素子１２０を主走査方向に列状に配置し、各有機エレクトロルミネッセント素子１１０においては画素規制部としての窒化シリコン膜１１４により光出射領域ＡＬＥが制限された発光層１１２の下部に光出射領域ＡＬＥよりも大きな素子領域ＡＲを有した光検出素子１２０を配置したことが分かる。光出射領域ＡＬＥよりも光検出素子１２０の素子領域ＡＲ（島状に形成された多結晶シリコンの島状部分）を大きくすることで、発光層１１２の局所的な層厚の変化を抑えることができ、発光層１１２を流れる電流の偏りを抑えることができる。したがって、均一な発光分布と寿命の向上を実現した光ヘッドを製造することができる。
【００６２】
さらに、実施の形態１の光ヘッドに搭載される島状に構成された光検出素子１２０の素子領域ＡＲは発光領域すなわち光出射領域ＡＬＥに比べて大きいため、発光層からの出力光を光の補正に用いる電気信号へと効率的に変換することができる。
【００６３】
次に、本発明の光ヘッドで用いられる光量補正回路について説明する。光量補正回路は、図３に等価回路を示すように、チャージアンプを備えた駆動用ＩＣ１５０と、この駆動用ＩＣ１５０の入力端子に接続されるように前述したガラス基板１００に集積化して形成された補正回路部Ｃとで構成され、この補正回路部Ｃは前述したスイッチングトランジスタ１３０と、光検出素子１２０と、この光検出素子に並列接続され、光検出素子の出力電流をチャージするコンデンサ１４０とで構成される。このコンデンサ１４０は図１の断面図に図示していないが、光検出素子のソース電極１３４Ｓ，ドレイン電極１３４Ｄにそれぞれ接続されるようにこれらと同一工程で形成された導電性膜で、第１および第２の絶縁膜１２２，１２３を挟むことによって形成されている。
【００６４】
ここで光検出素子は、光検出素子は、エレクトロルミネッセント素子からの光によって多結晶シリコン層１２１ｉで光電変換が行われ、ソース領域からドレイン領域に流れる電流を光電流として取り出すことにより、光量を検出するものである。しかしながら、前述したように、エレクトロルミネッセント素子１１０の陽極であるＩＴＯ電極１１１をゲート電極とし、このゲート電極の電位によって光検出素子のチャネル領域である多結晶シリコン層１２１ｉに電界がかかり、これにより、ドレイン電流ＩＤが流れることになる。このドレイン電流ＩＤが上記光電変換電流に付加されることになるため、ドレイン電極１２５Ｄからセンサ出力として補正回路部Ｃ（図３参照）に出力される光電変換電流は実際の光電変換電流にドレイン電流ＩＤを加えたものとなる。このため光量検出精度が低下するという問題がある。このゲート電圧Ｖｇとドレイン電流ＩＤとの関係を測定した結果を図４に実線で示す。この図から明らかなように、この薄膜トランジスタのドレイン電流が０である領域すなわち、トランジスタの動作がオフとなる領域（ＯＦＦ領域）で使用するのが望ましい。
【００６５】
望ましくは、図４に破線で示すように、ゲート電位をマイナス方向にシフトさせるようにすることにより、薄膜トランジスタをＯＦＦ領域で使用することができ、暗電流をほとんど皆無とすることができる。
また、この光検出素子を構成する薄膜トランジスタのチャネル領域となる多結晶シリコン層１２１ｉ全体がエレクトロルミネッセント素子の陽極であるＩＴＯ電極で完全に覆われている状態が、ゲート電界によってチャネルを制御するのにより有効である。
本発明では、光検出素子の出力を高精度に検出することは極めて重要であるため、光検出素子を構成する薄膜トランジスタをＯＦＦ状態で検出することが重要である。
また、この光検出素子を構成する薄膜トランジスタのチャネル領域１２１ｉとなる多結晶シリコン層全体がエレクトロルミネッセント素子の陽極であるＩＴＯ電極で完全に覆われている状態が、ゲート電界によってチャネルを制御するのにより有効である。
【００６６】
そしてこの光検出素子の出力は図５（ａ）乃至（ｇ）にタイミングチャートを示すように選択トランジスタ１３０のスイッチングにより、コンデンサ１４０に所望の回数分の点灯時間分チャージされた電流を取り出すことにより、高精度の光量検出が可能となる。ここで図５（ａ）は、チャージの状態を示す図、図５（ｂ）は、選択トランジスタの動作を示す図、図５（ｃ）は、エレクトロルミネッセント素子の点灯タイミングを示す図、図５（ｄ）は、容量素子１４０の電位を示す図、図５（ｅ）は、オペアンプの出力電圧を示す図、図５（ｆ）は、データの読み出し動作を示す図、図５（ｇ）は、光量検出信号示す図、である。
なお、光検出素子の出力を高精度に検出することは極めて重要であるため、光検出素子を構成する薄膜トランジスタをＯＦＦ状態で検出することが重要である。したがって、光検出素子のゲート電位を調整することにより、所望の検出精度を得ることができる。
【００６７】
まず、選択トランジスタ１３０がＯＮとなり、容量素子１４０に初期電圧Ｖｒｅｆをチャージする（Ｓ１：リセットステップ）。
そして、この選択トランジスタ１３０がＯＦＦとなると、容量素子１４０にチャージされた電荷は光検出素子１２０を流れる光電流により減少する（Ｓ２：点灯ステップ）。
この状態でチャージアンプ１５０のスイッチングトランジスタ１５３がＯＦＦとなり、チャージアンプは測定可能な状態となる（Ｓ３：測定開始ステップ）。
そして、選択トランジスタ１３０がＯＮとなり、容量素子１４０で失われた電荷はチャージアンプの容量素子１５２から供給される。その結果チャージアンプ１５０のオペアンプの出力電圧Ｖｒ０は上昇する。この期間も光検出素子の光電流は流れ、Ｖｒ０は上昇するが、短期間の微小電流であるため影響はほとんど無視できる（Ｓ４：電荷転送ステップ）。
そして選択トランジスタ１３０がＯＦＦとなり、Ｖｒ０が確定する。この電圧をＡＤコンバータで取り込み、測光動作が終了し、ＡＤコンバータの出力Ｄ０が確定する（Ｓ５：リードステップ）。
【００６８】
なお本発明の実施の形態１の変形例として、図６に示すように、ガラス基板の裏面側にクロム薄膜からなる遮光膜１０４を形成し、この開口により第２の光出射領域ＡＬＥ１を規定している。この第２の光出射領域ＡＬＥ１を前記実施の形態１で説明した画素規定部としての窒化シリコン膜１１４の開口よりも小さく形成することにより、窒化シリコン膜１１４に起因する発光層の段差部を光出射領域から除外することができ、発光層をより均一化することが可能となる。他の構成については前記実施の形態１と同様である。
【００６９】
なお、上記光ヘッドにおいて、エレクトロルミネッセント素子の第1の電極１１１としての陽極は、前記チャネル領域１２１ｉと同程度の幅を持つように形成するようにしてもよい。
この構成により、ゲート電界が高効率で印加される上、エレクトロルミネッセント素子の発光層そのものが平坦面上に形成されることになり、下地の段差に起因する発光層の膜厚のばらつきを回避することが可能となる。また、このときソース・ドレイン領域上は発光領域とならないため、光出射領域と発光領域をほぼ一致させることもでき、微細なライン状の光出射領域を得ることができる。従って、微細化に伴う高ピッチ化に際してもクロストークの回避が可能となる。このように副走査方向に小さい露光スポット（ライン）を得ることができるため、面積変調に基づく多値再現に有効となる。
露光ヘッドと感光体は副走査方向に相対移動しており、この相対移動に伴って、露光面積が変わる。面積変調という面だけから考えると、理想的には露光スポット形状は、副走査方向に幅を持たない一本の線であることが望ましい。ただし、この場合の発光輝度は無限大でなくてはならない。つまり、この場合は副走査方向の発光領域が小さくなるために、発光面積が小さくなり、露光条件としては、エネルギー的には厳しくなるため、高輝度化を図る必要がある。
【００７０】
（実施の形態２）
次に本発明の図７は、光ヘッドをトップエミッション構造で構成した場合の断面図である。トップエミッション構造とは、ボトムエミッション構造とは逆に発光層１１２から出力された光を発光層１１２の上部にある陰極側に出力する形式のことである。図３の構成では、ガラス基板１００の上に金属からなる反射層１０５を設け、光の出力が陰極側にされる構造になっている。
【００７１】
この構造を採用した場合は、図示するように有機エレクトロルミネッセント素子１１０の発光層１１２で生起した光のうち、光検出素子１２０とは反対の方向に出射された光で図示しない感光体（後に説明する図９の２８Ｙ〜２８Ｋを参照）を露光することとなる。一方、発光層１１２にて生起される光は露光に供する方向とは逆方向、即ち光検出素子１２０側にも出射されており、この光を光検出素子１２０で受光することとなる。
【００７２】
トップエミッション構造を採用した場合、露光に供する光は光検出素子１２０を透過する必要がないため、光検出素子１２０は透明度の高い多結晶シリコンを敢えて用いる必要はなく、光電流の生起能力が高い非晶質シリコン（アモルファスシリコン）で光検出素子１２０を構成するとよい。
【００７３】
さてトップエミッション構造を実施するためには、陰極を透明な金属材料で構成する必要があるが技術的に難しい。そこで図７のように、ごく薄いＡｌ、Ａｇ等の金属層（薄膜陰極）１１３ａとＩＴＯのような透明電極１１３ｂとを積層させて陰極として用いている。金属層１１３ａはごく薄いため、透光性が確保された陰極が実現できる。トップエミッション構造は、ボトムエミッション構造に比べて製造工数が増えるため製造コストは増加するが、発光効率の良い光ヘッドを構成することができる。
【００７４】
以上詳細に光ヘッドを構成するエレクトロルミネッセント素子１１０および光検出素子１２０の構成および作用について説明した。実施の形態１では光ヘッドにおける発光素子（エレクトロルミネッセント素子）列を一列として説明したが、これを複数列に構成して発光光量を実質的に高めるように構成してもよい。
【００７５】
また上述してきたエレクトロルミネッセント素子１１０と光検出素子１２０の構造については、これを２次元的に配置して表示装置に応用することももちろん可能である。
【００７６】
なお本発明の実施の形態２の変形例として、図８に示すように、ガラス基板の裏面側にクロム薄膜からなる遮光膜１０６を形成し、この開口により第２の光出射領域ＡＬＥ１を規定している。この第２の光出射領域ＡＬＥ１を前記実施の形態１で説明した画素規定部としての窒化シリコン膜１１４の開口よりも小さく形成することにより、窒化シリコン膜１１４に起因する発光層の段差部を光出射領域から除外することができ、発光層をより均一化することが可能となる。他の構成については前記実施の形態１と同様である。
【００７７】
（実施の形態３）
図９は本発明の光ヘッドを用いた画像形成装置２１の構成を示した図である。図９において、画像形成装置２１は装置内にイエロー現像ステーション２２Ｙ、マゼンタ現像ステーション２２Ｍ、シアン現像ステーション２２Ｃ、ブラック現像ステーション２２Ｋの４色分の現像ステーションを縦方向に階段状に配列し、その上方には記録紙２３が収容される給紙トレイ２４を配設すると共に、各現像ステーション２２Ｙ〜２２Ｋに対応した箇所には給紙トレイ２４から供給された記録紙２３の搬送路となる記録紙搬送路２５を上方から下方の縦方向に配置したものである。
【００７８】
現像ステーション２２Ｙ〜２２Ｋは、記録紙搬送路２５の上流側から順に、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのトナー像を形成するものであり、イエロー現像ステーション２２Ｙは感光体２８Ｙ、マゼンタ現像ステーション２２Ｍには感光体２８Ｍ、シアン現像ステーション２２Ｃには感光体２８Ｃ、ブラック現像ステーション２２Ｋには感光体２８Ｋが含まれ、更に各現像ステーション２２Ｙ〜２２Ｋには図示しない現像スリーブ、帯電器等、一連の電子写真方式における現像プロセスを実現する部材が含まれている。
【００７９】
更に各現像ステーション２２Ｙ〜２２Ｋの下部には感光体２８Ｙ〜２８Ｋの表面を露光して静電潜像を形成するための露光装置３３Ｙ、３３Ｍ、３３Ｃ、３３Ｋが配置されている。なお実施の形態１で示した光ヘッドは、露光装置３３Ｙ、３３Ｍ、３３Ｃ、３３Ｋに搭載されている。
【００８０】
さて現像ステーション２２Ｙ〜２２Ｋは充填された現像剤の色が異なっているが、構成は現像色に関わらず同一であるため、以降の説明を簡単にするため特に必要がある場合を除いて現像ステーション２２、感光体２８、露光装置３３のごとく特定の色を明示せずに説明する。
【００８１】
図１０は本発明の実施の形態２の画像形成装置２１における現像ステーション２２の周辺を示す構成図である。図１０において、現像ステーション２２の内部にはキャリアとトナーを混合物である現像剤２６が充填されている。２７ａ、２７ｂは現像剤２６を攪拌する攪拌パドルであり、攪拌パドル２７ａと２７ｂの回転によって現像剤２６中のトナーはキャリアとの摩擦によって所定の電位に帯電されると共に、現像ステーション２２の内部を巡回することでトナーとキャリアが十分に攪拌混合される。感光体２８は図示しない駆動源によって方向Ｄ３に回転する。２９は帯電器であり感光体２８の表面を所定の電位に帯電する。３０は現像スリーブ、３１は薄層化ブレードである。現像スリーブ３０は内部に複数の磁極が形成されたマグロール３２を有している。薄層化ブレード３１によって現像スリーブ３０の表面に供給される現像剤２６の層厚が規制されると共に、現像スリーブ３０は図示しない駆動源によって方向Ｄ４に回転し、この回転およびマグロール３２の磁極の作用によって現像剤２６は現像スリーブ３０の表面に供給され、後述する露光装置によって感光体２８に形成された静電潜像を現像するとともに、感光体２８に転写されなかった現像剤２６は現像ステーション２２の内部に回収される。
【００８２】
３３は既に説明した露光装置である。実施の形態１の光ヘッドを搭載した露光装置３３を応用した画像形成装置２１は、既に述べたように露光装置３３が長期に渡って安定に潜像を形成できるため、製品寿命が長く、さらに実施の形態１の光ヘッドを搭載した露光装置３３は所望の形状の静電潜像を長期にわたって得られるために常に高画質の画像を形成することができる。
【００８３】
さて実施の形態２における露光装置３３は有機エレクトロルミネッセント素子を６００ｄｐｉ（ｄｏｔ／ｉｎｃｈ）の解像度で直線状に配置したもので、帯電器２９によって所定の電位に帯電した感光体２８に対し、画像データに応じて選択的に有機エレクトロルミネッセント素子をＯＮ／ＯＦＦすることで、最大Ａ４サイズの静電潜像を形成する。この静電潜像部分に現像スリーブ３０の表面に供給された現像剤２６のうちトナーのみが付着し、静電潜像が顕画化される。
【００８４】
感光体２８に対し記録紙搬送路２５と対向する位置には転写ローラ３６が設けられており、図示しない駆動源により方向Ｄ５に回転する。転写ローラ３６には所定の転写バイアスが印加されており、感光体２８上に形成されたトナー像を、記録紙搬送路２５を搬送されてきた記録紙に転写する。
【００８５】
以降図９に戻って説明を続ける。
【００８６】
これまで説明してきたように、実施の形態２における画像形成装置２１は複数の現像ステーション２２Ｙ〜２２Ｋを縦方向に階段状に配列したタンデム型のカラー画像形成装置であり、カラーインクジェットプリンタと同等クラスのサイズを目指すものである。現像ステーション２２Ｙ〜２２Ｋは複数のユニットが配置されるため、画像形成装置２１の小型化を図るためには現像ステーション２２Ｙ〜２２Ｋそのものの小型化と共に、現像ステーション２２Ｙ〜２２Ｋの周辺に配置される作像プロセスに関与する部材を小さくし、現像ステーション２２Ｙ〜２２Ｋの配置ピッチを極力小さくする必要がある。
【００８７】
オフィス等においてデスクトップに画像形成装置２１を設置した際のユーザの使い勝手、特に給紙時や排紙時の記録紙２３へのアクセス性を考慮すると、画像形成装置２１の底面から給紙口６５までの高さは２５０ｍｍ以下にすることが望ましい。これを実現するためには画像形成装置２１の全体の構成の中で現像ステーション２２Ｙ〜２２Ｋ全体の高さを１００ｍｍ程度に抑える必要がある。
【００８８】
しかしながら既存の例えばＬＥＤヘッドは厚みが１５ｍｍ程度あり、これを現像ステーション２２Ｙ〜２２Ｋ間に配置すると目標を達成することが困難である。本発明者等の検討結果によれば露光装置３３の厚みを７ｍｍ以下とすると、現像ステーション２２Ｙ〜２２Ｋ間の隙間に露光装置３３Ｙ〜３３Ｋを配置しても現像ステーション全体の高さを１００ｍｍ以下に抑えることが可能である。
【００８９】
３７はトナーボトルであり、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのトナーが格納されている。トナーボトル３７から各現像ステーション２２Ｙ〜２２Ｋには、図示しないトナー搬送用のパイプが配設され、各現像ステーション２２Ｙ〜２２Ｋにトナーを供給している。
【００９０】
３８は給紙ローラであり、図示しない電磁クラッチを制御することで方向Ｄ１に回転し、給紙トレイ２４に装填された記録紙２３を記録紙搬送路２５に送り出す。
【００９１】
給紙ローラ３８と最上流のイエロー現像ステーション２２Ｙの転写部位との間に位置する記録紙搬送路２５には、入口側のニップ搬送手段としてレジストローラ３９、ピンチローラ４０対が設けられている。レジストローラ３９、ピンチローラ４０対は、給紙ローラ３８により搬送された記録紙２３を一時的に停止させ、所定のタイミングでイエロー現像ステーション２２Ｙの方向に搬送する。この一時停止によって記録紙２３の先端がレジストローラ３９、ピンチローラ４０対の軸方向と平行に規制され、記録紙２３の斜行を防止する。
【００９２】
４１は記録紙通過検出センサである。記録紙通過検出センサ４１は反射型センサ（フォトリフレクタ）によって構成され、反射光の有無で記録紙２３の先端および後端を検出する。
【００９３】
さてレジストローラ３９の回転を開始すると（図示しない電磁クラッチによって動力伝達を制御し、回転ＯＮ／ＯＦＦを行う）記録紙２３は記録紙搬送路２５に沿ってイエロー現像ステーション２２Ｙの方向に搬送されるが、レジストローラ３９の回転開始のタイミングを起点として、各現像ステーション２２Ｙ〜２２Ｋの近傍に配置された露光装置３３Ｙ〜３３Ｋによる静電潜像の書き込みタイミングが独立して制御される。
【００９４】
最下流のブラック現像ステーション２２Ｋの更に下流側に位置する記録紙搬送路２５には出口側のニップ搬送手段として定着器４３が設けられている。定着器４３は加熱ローラ４４と加圧ローラ４５から構成されている。加熱ローラ４４は表面から近い順に、発熱ベルト、ゴムローラ、芯材（共に図示せず）から構成されている多層構造のローラである。このうち発熱ベルトは更に３層構造を有するベルトであり、表面に近い方から離型層、シリコンゴム層、基材層（共に図示せず）から構成される。離型層は厚み約２０〜３０マイクロメートルのフッ素樹脂からなり、加熱ローラ４４に離型性を付与する。シリコンゴム層は約１７０マイクロメートルのシリコンゴムで構成され、加圧ローラ４５に適度な弾性を与える。基材層は鉄・ニッケル・クロム等の合金である磁性材料によって構成されている。
【００９５】
２６は励磁コイルが内包された背面コアである。背面コア４６の内部には表面が絶縁された銅製の線材（図示せず）を所定本数束ねた励磁コイルを加熱ローラ４４の回転軸方向に延伸し、かつ加熱ローラ４４の両端部において、加熱ローラ４４の周方向に沿って周回して形成されている。励磁コイルに半共振型インバータである励磁回路（図示せず）から約３０ｋＨｚの交流電流を印加すると、背面コア４６と加熱ローラ４４の基材層によって構成される磁路に磁束が生じる。この磁束によって加熱ローラ４４の発熱ベルトの基材層に渦電流が形成され基材層が発熱する。基材層で生じた熱はシリコンゴム層を経て離型層まで伝達され、加熱ローラ４４の表面が発熱する。
【００９６】
４７は加熱ローラ４４の温度を検出するための温度センサである。温度センサ４７は金属酸化物を主原料とし、高温で焼結して得られるセラミック半導体であり、温度に応じて負荷抵抗が変化することを応用して接触した対象物の温度を計測することができる。温度センサ４７の出力は図示しない制御装置に入力され、制御装置は温度センサ４７の出力に基づいて背面コア４６内部の励磁コイルに出力する電力を制御し、加熱ローラ４４の表面温度が約１７０゜Ｃとなるように制御する。
【００９７】
この温度制御がなされた加熱ローラ４４と加圧ローラ４５によって形成されるニップ部に、トナー像が形成された記録紙２３が通紙されると、記録紙２３上のトナー像は加熱ローラ４４と加圧ローラ４５によって加熱および加圧され、トナー像が記録紙２３上に定着される。
【００９８】
４８は記録紙後端検出センサであり、記録紙２３の排出状況を監視するものである。５２はトナー像検出センサである。トナー像検出センサ５２は発光スペクトルの異なる複数の発光素子としてのエレクトロルミネッセント素子（共に可視光）と単一の受光素子（光検出素子）を用いた反射型センサユニットであり、記録紙２３の地肌と画像形成部分とで、画像色に応じて吸収スペクトルが異なることを利用して画像濃度を検出するものである。またトナー像検出センサ５２は画像濃度のみならず、画像形成位置も検出できるため、実施の形態１における画像形成装置２１ではトナー像検出センサ５２を画像形成装置２１の幅方向に２ヶ所設け、記録紙２３上に形成した画像位置ずれ量検出パターンの検出位置に基づき、画像形成タイミングを制御している。
【００９９】
５３は記録紙搬送ドラムである。記録紙搬送ドラム５３は表面を２００マイクロメートル程度の厚さのゴムで被覆した金属製ローラであり、定着後の記録紙２３は記録紙搬送ドラム５３に沿って方向Ｄ２に搬送される。このとき記録紙２３は記録紙搬送ドラム５３によって冷却されると共に、画像形成面と逆方向に曲げられて搬送される。これによって記録紙全面に高濃度の画像を形成した場合などに発生するカールを大幅に軽減することができる。その後、記録紙２３は蹴り出しローラ５５によって方向Ｄ６に搬送され、排紙トレイ５９に排出される。
【０１００】
５４はフェイスダウン排紙部である。フェイスダウン排紙部５４は支持部材５６を中心に回動可能に構成され、フェイスダウン排紙部５４を開放状態にすると、記録紙２３は方向Ｄ７に排紙される。このフェイスダウン排紙部５４は閉状態では記録紙搬送ドラム５３と共に記録紙２３の搬送をガイドするように、背面に搬送経路に沿ったリブ５７が形成されている。
【０１０１】
５８は駆動源であり、実施の形態１ではステッピングモータを採用している。駆動源５８によって、給紙ローラ３８、レジストローラ３９、ピンチローラ４０、感光体（２８Ｙ〜２８Ｋ）、および転写ローラ（３６Ｙ〜３６Ｋ）を含む各現像ステーション２２Ｙ〜２２Ｋの周辺部、定着器４３、記録紙搬送ドラム５３、蹴り出しローラ５５の駆動を行っている。
【０１０２】
６１はコントローラであり、外部のネットワークを介して図示しないコンピュータ等からの画像データを受信し、プリント可能な画像データを展開、生成する。
【０１０３】
６２はエンジン制御部である。エンジン制御部６２は画像形成装置２１のハードウェアやメカニズムを制御し、コントローラ６１から転送された画像データに基づいて記録紙２３にカラー画像を形成すると共に、画像形成装置２１の制御全般を行っている。
【０１０４】
６３は電源部である。電源部６３は、露光装置３３Ｙ〜３３Ｋ、駆動源５８、コントローラ６１、エンジン制御部６２へ所定電圧の電力供給を行うと共に、定着器４３の加熱ローラ４４への電力供給を行っている。また感光体２８の表面の帯電、現像スリーブ（図７における図番３０を参照）に印加する現像バイアス、転写ローラ３６に印加する転写バイアス等のいわゆる高圧電源系もこの電源部に含まれている。
【０１０５】
また電源部６３には電源監視部６４が含まれ、少なくともエンジン制御部６２に供給される電源電圧をモニターできるようになっている。このモニター信号はエンジン制御部６２において検出され、電源スイッチのオフや停電等の際に発生する電源電圧の低下を検出している。
【０１０６】
以上の説明においては本発明をカラー画像形成装置に適用した場合について説明したが、たとえばブラックなど単色の画像形成装置に適用することもできる。また、カラー画像形成装置に適用した場合、現像色はイエロー、マゼンタ、シアンおよびブラックの４色に限定されるものではない。
【０１０７】
本発明の画像形成装置２１は、発光分布が均一で、耐久性に優れた露光装置３３Ｙ〜３３Ｋを搭載しているため、画質と耐久性に優れている。
【０１０８】
（実施の形態４）
次に本発明の実施の形態４について説明する。
前記実施の形態１では、光検出素子を構成する薄膜トランジスタの閾値電圧を、チャネル領域の不純物濃度によって調整したが、本実施の形態では光検出素子を調整するのではなく、この薄膜トランジスタ（１２０）のゲート・ドレイン間に図１１（ａ）に示すように電圧源を接続し、ゲート電位を、この薄膜トランジスタが常にＯＦＦ領域となるような電位に、維持するようにしたことを特徴とするものである。この電圧源は、例えば図１１（ｂ）に等価回路を示すように、コンデンサを用いた電圧源で構成することも可能である。
このように、本実施の形態では、図１１（ａ）および（ｂ）に等価回路を示すように、トランジスタスイッチ回路網１９０を接続し、レベルシフト回路を構成することにより、常にゲート電位をこの薄膜トランジスタがＯＦＦ領域となるような電位に維持する。
【０１０９】
次に図１１（ｂ）と図１２を用いて、電気回路によるレベルシフト動作を説明する。
１９０は図１１（ｂ）に示された電圧源回路は、電圧ソース＋Ｖｂの接続されたトランジスタ１９０４と、ＶＩＴＯに接続されたトランジスタ１９０３と、Ｖｐに接続されたトランジスタ１９０２と電圧を保持するコンデンサ１９０１を具備してなるものである。
この回路は信号Ｂにより動作し、信号Ｂが高電位のときトランジスタ１９０４とトランジスタ１９０２がＯＮとなり＋Ｖｂがコンデンサ１９０１に印加され、コンデンサ１９０１に充電される。次に信号Ｂが低電位に変わると、トランジスタ１９０４およびトランジスタ１９０２はＯＦＦとなりトランジスタ１９０３がＯＮになる。そのときコンデンサ１９０１はＶＩＴＯと接続された電圧源となる。次に信号Ａが高電位になると、コンデンサ１９０１はセンサに接続され、センサのソース・ドレイン間に電位差を与え、薄膜トランジスタ１２０のゲート電位を所望の値にシフトさせる。
【０１１０】
このトランジスタスイッチ回路網１９０は図１１（ｂ）に示すように（図１１（ｂ）は図１１（ａ）の要部を示す図である）、光検出素子を構成する薄膜トランジスタ１２０に対してゲート同士およびドレイン同士を接続された第１のトランジスタＴｒＡと、これらのドレインにキャパシタＢｃを介してドレインを接続された第２のトランジスタＴｒＢとを具備してなるものである。なおこの第２のトランジスタＴｒＢのゲートは、第１のトランジスタＴｒＡおよび光検出素子を構成する薄膜トランジスタ１２０のゲートに共通接続されている。
この第１および第２のトランジスタＴｒＡ，Ｂに順次、信号電圧Ａ，Ｂを印加して、これらをオンオフすることにより、薄膜トランジスタ１２０のゲート電位を所望の値にシフトさせる。
【０１１１】
このときの各トランジスタの電位を図１２に示す。図１２（ａ）は、スイッチング用の薄膜トランジスタのオンオフ電位、図１２（ｂ）は、エレクトロルミネッセント素子の陽極１１１の電位ＶＩＴＯを示す図、図１２（ｃ）は、光検出素子とレベルシフト回路を構成する第１のトランジスタＴｒＡのゲート電位、図１２（ｄ）は、第２のトランジスタＴｒＢのゲート電位、図１２（ｅ）は光検出回路のキャパシタＶｃへの出力電流をそれぞれ示す。なお、本発明では陽極すなわちＩＴＯの電位がプラスのときに、信号Ｂが接続されているトランジスタをＯＦＦにし、ＢＣと電源ラインを切り離したあと、信号Ａが接続されているトランジスタをＯＮにすることにより、ＢＣに溜まった電圧によって常にＯＦＦ領域で駆動することが容易に可能となる。
【０１１２】
この図１２（ｅ）に示す光検出回路のキャパシタＶｃへの出力電流からあきらかなように、本実施の形態のトランジスタスイッチ回路網を用いたレベルシフト回路によって光検出素子としての薄膜トランジスタのゲートレベルを０Ｖ以下にシフトすることにより、この薄膜トラジスタをＯＦＦ領域で使用することができ、安定して、ばらつきのない出力電流を得ることができることがわかる。
【０１１３】
以上説明してきたように、ゲート電位をエレクトロルミネッセント素子の第1の電極の電位から所望の電位だけシフトさせ、図４における破線で示したような領域で薄膜トランジスタが動作するようにし、光検出素子を構成するこの薄膜トランジスタを常にＯＦＦ状態で動作させることが可能となる。
【０１１４】
なお、実施の形態１では、光検出素子（受光素子）はトランジスタで構成され、ＯＦＦ領域で動作するように構成されている。また発光素子と光検出素子（受光素子）の複合体は単一の発光装置とみなすことができるが、この場合は発光装置の光検出素子（受光素子）はトランジスタで構成され、ＯＦＦ領域で動作するように構成されている。
【０１１５】
以上画像形成装置に応用される光ヘッドを例にして説明してきたが、本発明に係る受光素子、発光ユニットは、ディスプレイなどの表示装置、画像読み取り装置に搭載されるイメージセンサにもほぼ同様の態様にて適用することが可能である。
【産業上の利用可能性】
【０１１６】
本発明の受光素子、発光装置、光ヘッド及び画像形成装置は、複写機、プリンタ、マルチファンクションプリンタ、ファクシミリあるいは表示装置などに適用が可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１１７】
【図１】本発明の実施の形態１に記載の光ヘッドを構成するエレクトロルミネッセント素子１１０およびその周辺の断面図
【図２】本発明の実施の形態１に記載の光ヘッドの光検出素子近傍の構成を示した平面構成説明図
【図３】本発明の実施の形態１に記載の光ヘッドの光量検出回路の等価回路図
【図４】本発明の実施の形態１に記載の光ヘッドの光検出素子の特性を示す図
【図５】本発明の実施の形態１に記載の光ヘッドの光量検出フローを示す図
【図６】本発明の実施の形態１に記載の光ヘッドの変形例を示す断面図
【図７】本発明の実施の形態２に記載の光ヘッドをトップエミッション構造で構成した場合の断面図
【図８】本発明の実施の形態２に記載の光ヘッドの変形例を示す断面図
【図９】本発明の光ヘッドを用いた画像形成装置２１の構成図
【図１０】本発明の実施の形態３に記載の画像形成装置２１における現像ステーション２２の周辺を示す構成図
【図１１】本発明の実施の形態４に記載の光ヘッドの光量検出回路の要部を示す等価回路図
【図１２】本発明の実施の形態４に記載の光ヘッドの光量検出回路の動作特性を示すタイムチャート図
【図１３】従来例の光ヘッドの構成に関する概略図
【符号の説明】
【０１１８】
１００ ガラス基板
１０１ オーバーコート層
１１０ エレクトロルミネッセント素子
１１１ 陽極
１１２ 発光層
１１３ 陰極
１１４ 画素規制部
１２０ 光検出素子
１２１ 多結晶シリコン層
１２１Ｓ，Ｄ ソース・ドレイン領域
１２１ｉ チャネル領域
１２２ 第１の絶縁層
１２３ 第２の絶縁層
１２４ 保護層
１２５Ｓ、Ｄ ソース・ドレイン電極
１３０ 駆動トランジスタ
１３１ 活性層
１３２Ｓ，Ｄ ソース・ドレイン領域
１３３ ゲート電極
１３４Ｓ、Ｄ ソース・ドレイン電極
２１ 画像形成装置
２２ 現像ステーション
２２Ｙ 現像ステーション
２２Ｍ 現像ステーション
２２Ｃ 現像ステーション
２２Ｋ 現像ステーション
２３ 記録紙
２４ 給紙トレイ
２５ 記録紙搬送路
２６ 現像剤
２７ａ 攪拌パドル
２７ｂ 攪拌パドル
２８ 感光体
２８Ｙ 感光体
２８Ｍ 感光体
２８Ｃ 感光体
２８Ｋ 感光体
２９ 帯電器
３０ 現像スリーブ
３１ 薄層化ブレード
３２ マグロール
３３ 露光装置
３３Ｙ 露光装置
３３Ｍ 露光装置
３３Ｃ 露光装置
３３Ｋ 露光装置
３６ 転写ローラ
３７ トナーボトル
３８ 給紙ローラ
３９ レジストローラ
４０ ピンチローラ
４１ 記録紙通過検出センサ
４３ 定着器
４４ 加熱ローラ
４５ 加圧ローラ
４６ 背面コア
４７ 温度センサ
４８ 記録紙後端検出センサ
５２ トナー像検出センサ
５３ 記録紙搬送ドラム
５４ フェイスダウン排出部
５５ 蹴り出しローラ
５６ 支持部材
５７ リブ
５８ 駆動源
５９ 排紙トレイ
６１ コントローラ
６２ エンジン制御部
６３ 電源部
６４ 電源監視部
６５ 給紙口
【技術分野】
【０００１】
本発明は、受光素子、発光装置、光ヘッド及び光ヘッドを用いた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年のファックスやプリンタ等の画像形成装置は、急速に小型化・低コスト化が進んでおり、装置を構成する要素の小型化・低コスト化にむけて研究が進められている。
【０００３】
画像形成装置の画像形成方法は、発熱抵抗体の熱を利用して、熱転写などにより画像を形成する感熱記録方法、微小なインク粒子を印刷物に塗布するインクジェット法、光を利用する方法などが挙げられる。このうち光を利用した画像形成装置は、光を感光体に照射することで感光体を帯電させ、静電気により感光体に付着したトナーを記録紙などの印刷対象に転写することで画像を形成している。感光体に照射される光の制御は、光ヘッドと呼ばれる露光装置が行う。光ヘッドは光源と前記光源の駆動制御を行う回路等を備えており、光源としては、主にレーザー装置や発光ダイオードが使用されている。
【０００４】
光ヘッドを省スペースで構成するためには、光源や光源の駆動制御を行う回路の小型化が必要になる。薄膜トランジスタの普及により、駆動制御回路の小型化は容易に実現することが可能になった。一方、光源であるレーザー装置や発光ダイオードの小型化は、技術的に複雑となるので、これを実行した場合は製造コストの増大を避けることが困難になる。
【０００５】
製造コストの増大を抑えながら光源の小型化を図る手段として、光ヘッドの光源として有機エレクトロルミネッセント素子、または無機エレクトロルミネッセント素子などに代表されるエレクトロルミネッセント素子を用いた光ヘッドが提案されている。エレクトロルミネッセントとは、発光体に対して電界を印加することによって得られる発光（ルミネッセント）現象のことである。有機エレクトロルミネッセント素子は、素子を構成する有機物の発光層に電位差を与えて電子と正孔を注入し、電子と正孔の結合により生じるエネルギーを有機分子の発光現象に利用して光を得る発光デバイスである。一方の無機エレクトロルミネッセント素子は、素子を構成する発光層を無機物に置き換えたものであり、発光原理は有機エレクトロルミネッセントと同様である。
【０００６】
有機エレクトロルミネッセント素子、無機エレクトロルミネッセント素子の基本構成は、有機物、または無機物の層を陽極と陰極で挟むという単純なものである。電極と有機層、または無機層を薄膜状に形成して小型化することは、化学気相法、スパッタ法やスピンコート法などの加工技術により容易に実行可能であるため、レーザー装置や発光ダイオードを小型化する場合に比べ、製造コストの増大を抑えることができる。
【０００７】
エレクトロルミネッセント素子のうち、有機エレクトロルミネッセント素子を光ヘッドの光源に用いた例として、特許文献１、特許文献２がある。特許文献１では発光・検出素子、特許文献２では画素を基準として、光ヘッドの構成についての説明がされている。両特許文献の発光部は、有機エレクトロルミネッセント素子からなる発光層、光量補正に用いる光検出素子、及び発光層の駆動制御を行う回路となる薄膜トランジスタ等からなる積層体であり、基本的には同一の構成をしている。また、どちらの特許文献も駆動制御回路側から光を出力する形式であり、このような光の出力形式をボトムエミッションという。
【０００８】
【特許文献１】特開２００２−１４４６３４号公報
【特許文献２】特開２００２−１７８５６０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
この特許文献１及び特許文献２における光ヘッドは、図１３にその構成概略図を示すように、数種類の材料の層からなる積層体で構成される。この光ヘッドは、ガラス基板１００の上にベースコート層１０１を設け、駆動回路および光源となるエレクトロルミネッセント素子およびその駆動回路を形成するが、このベースコート層１０１の一部の上に光検出素子１２０を配設する。次に、酸化シリコン膜などからなる層間絶縁膜１０３を積層体の上に形成する。この状態で陽極１１１、陰極１１３間に電圧を印加し、発光層１１２に電位差を与えて発光させる。
【００１０】
ところで、光検出素子を構成する薄膜トランジスタは、層間絶縁膜１０３を介してエレクトロルミネッセント素子の陽極１１１に対向しているが、この陽極１１１の電位の影響を少なからずうけることになり、これをゲート電極とした薄膜トランジスタとして動作することになる。ところがこの薄膜トランジスタのドレイン電流は、光電変換によって生じる光電流の100倍程度と大きいため、ドレイン電流が流れているときは、微小な光電流を検出するのは極めて困難なことになる。
【００１１】
本発明は、前記実情に鑑みてなされたもので、光ヘッドの光量検出を高精度に実施することのできる光検出素子を備えた光ヘッドを提供することを目的とする。
また、本発明は、高精度の光検出を行うことのできる受光素子、発光装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、発光素子と、前記発光素子から出力される光を検出する光検出素子とを備えた光ヘッドであって、前記光検出素子は、トランジスタで構成され、ＯＦＦ領域で動作するように構成されたことを特徴とする。
この構成により、光検出素子のドレイン電流が流れない状態で光電流のみを取り出すことができるため、効率よく高精度の光検出を行うことが可能となる。
【００１３】
また本発明は、上記光ヘッドにおいて、第１の電極と第２の電極とで発光層を挟むように形成された光源としてのエレクトロルミネッセント素子と、前記エレクトロルミネッセント素子から出力される光を検出する光電変換層を備えた光検出素子とが積層配置され、前記光検出素子は、前記エレクトロルミネッセント素子の、前記光検出素子側に位置する第１の電極をゲート電極とした薄膜トランジスタであるものを含む。
この構成により、エレクトロルミネッセント素子の第1の電極が光検出素子を構成する薄膜トランジスタのゲート電極として作用し、このゲート電位を調整することにより、この薄膜トランジスタをＯＦＦ状態で動作させることが可能となる。
【００１４】
また本発明は、上記光ヘッドにおいて、前記エレクトロルミネッセント素子の、前記光検出素子側に位置する第１の電極が、絶縁膜を介して前記光検出素子の光電変換部全体を覆うように構成されたものを含む。
この構成により、第1の電極によるゲート電界を光電変換部全体に印加することができ、制御性を高めることができる。
【００１５】
また本発明は、上記光ヘッドにおいて、前記薄膜トランジスタは、閾値電圧が０Ｖ以下となるように、チャネル領域のドーピング濃度が調整されたものを含む。
この構成により、チャネル領域を構成する多結晶シリコン層などの半導体層へのドーピング濃度を調整するのみで極めて効率よく閾値電圧を調整することができ、光検出素子を構成するこの薄膜トランジスタをＯＦＦ状態で動作させることが可能となる。
【００１６】
また本発明は、上記光ヘッドにおいて、前記薄膜トランジスタは、レベルシフト回路を介して光検出素子用の駆動回路に接続されたものを含む。
この構成により、ゲート電位をエレクトロルミネッセント素子の第1の電極の電位からシフトさせて使用することができ、これにより光検出素子を構成するこの薄膜トランジスタをＯＦＦ状態で動作させることが可能となる。
【００１７】
また本発明は、上記光ヘッドにおいて、前記レベルシフト回路は前記薄膜トランジスタのゲート・ドレイン間に接続されたトランジスタスイッチ回路網であるものを含む。
この構成により、ゲート電位をエレクトロルミネッセント素子の第1の電極の電位から所望の電位だけシフトさせて使用することができ、これにより光検出素子を構成するこの薄膜トランジスタをＯＦＦ状態で動作させることが可能となる。
【００１８】
また本発明は、上記光ヘッドにおいて、前記レベルシフト回路は前記発光素子の形成される基板上に集積化された回路であるものを含む。
この構成により、配線の引き回しによる電圧降下を低減することができ小型で動作速度の速い光量補正回路を構成することができ、制御性の高い光ヘッドを提供することが可能となる。
【００１９】
また本発明は前記光ヘッドにおいて、１つの発光領域に対して１つの光検出素子を配置したことを特徴とする光ヘッドである。光ヘッドは複数の光出射領域を列状に配置して構成される。１つの光出射領域に対して、１つの光検出素子を対応させて配置することで、複数の光出射領域から出力される光を同時に計測することが可能となり、光ヘッド全体の光量の測定を高速に行うことが可能となる。
【００２０】
また本発明は前記光ヘッドにおいて、光源として有機エレクトロルミネッセント素子を用いたものを含む。有機エレクトロルミネッセント素子は、低電力で高い輝度を得ることができるため消費電力の点で優れた光ヘッドを提供することが可能となる。
【００２１】
また本発明は前記光ヘッドにおいて、光源として無機エレクトロルミネッセント素子を用いたものを含む。無機エレクトロルミネッセント素子は、スクリーン印刷で製造が可能であるため生産時の欠陥が少なく、且つクリーンルーム等の設備も必要としないので、高い量産性を持つ。したがって製造コスト的に優れた光ヘッドを提供することが可能となる。
【００２２】
また本発明は前記光ヘッドにおいて、光量補正用の検出素子を配置したものを含む。光量の補正を目的とした光検出素子を配置すれば、前記光検出素子から光量の補正に適格な電気信号をエレクトロルミネッセント素子にフィードバックすることができるため、光量の制御を適切に行うことが可能となる。
【００２３】
また本発明は前記光ヘッドにおいて、光の発光時間の補正を目的とした光検出素子を配置したものを含む。光の発光時間の補正を目的とした光検出素子を配置すれば、前記光検出素子から光の発光時間の補正に適格な電気信号をエレクトロルミネッセント素子にフィードバックすることができるため、発光時間の制御を適切に行うことが可能となる。
【００２４】
また本発明は前記光ヘッドにおいて、光検出素子が、エレクトロルミネッセント素子の駆動回路となる薄膜トランジスタと同じ層から形成されたものを含む。薄膜トランジスタと光検出素子をエッチング等の加工方法を用いて同じ層から形成することで、光ヘッドの製造工程が簡素化し、製造に要するコストを低減させることが可能になる。特にガラス基板上への多結晶シリコン層の形成工程は、高温プロセスを経ることになるが、１回の調整で極めて制御性よく信頼性の高い特性を得ることが可能となる。
【００２５】
また本発明は、上述した光ヘッドを備えたことを特徴とする画像形成装置である。発光分布が均一な光ヘッドを搭載することで、耐久性、画質の点で優れた画像形成装置が得られる。
ここでエレクトロルミネッセント素子の光検出素子側に形成される第1の電極は通常陽極であり、透光性を有する電極材料で構成される。
【００２６】
また、本発明の受光素子は、トランジスタで構成され、ＯＦＦ領域で動作するように構成される。
【００２７】
また、本発明の受光素子は、少なくともゲート、ソース、ドレインを有する薄膜トランジスタで構成された受光素子であって、前記ゲートに印加する電位を操作して、前記ドレインに電流が流れない状態を前記受光素子の能動状態とする。
【００２８】
また、本発明の発光装置は、上記受光素子を備えている。
【発明の効果】
【００２９】
本発明の光ヘッドの構成において、光検出素子を構成する薄膜トランジスタをＯＦＦ領域で動作させるようにすることにより、微小な電流である光電流を効率よく検出し高精度で信頼性の高い光量検出が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【００３１】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における画像形成装置の露光部に設けられる光ヘッドの構成を示す断面図であり、図２はその要部の上面図であり、光源としてのエレクトロルミネッセント素子１１０およびその周辺の断面図であり、光検出素子１２０を構成する各層の上下配置の関係が示されている。この光ヘッドは、光検出素子１２０を構成する薄膜トランジスタ（TFT）のチャネル層１２１ｉの不純物濃度を調整することにより、閾値電圧が第１の電極の電位よりも高くなるように構成することにより、前記光検出素子１２０が、ＯＦＦ領域で動作するように構成したことを特徴とする。図２に示すように、エレクトロルミネッセント素子１１０が、基板上に形成された光検出素子１２０を構成する薄膜トランジスタの上層に積層され、エレクトロルミネッセント素子１１０の光検出素子１２０側に位置する第1の電極１１１としての陽極が光検出素子１２０の光電変換部全体を覆うように形成されるため、エレクトロルミネッセント素子の第1の電極が、光検出素子の光電変換部全体に対向してなるようにし、この第１の電極１１１の電位に対し、光検出素子の閾値電圧が高くなるように調整し、前記光検出素子１２０が、ＯＦＦ領域で動作するように構成したことを特徴とする。
【００３２】
この構成により、光検出素子のドレイン電流が流れない状態で光電流のみを取り出すことができるため、効率よく高精度の光検出を行うことが可能となる。
【００３３】
また、第１の電極が光検出素子の光電変換部全体を覆うように構成しているため、第1の電極が光検出素子のゲート電極として有効に作用し、安定した電位であるこの第1の電極の電位によって光検出素子のチャネル特性の制御が確実となり、安定した発光特性をもつ光ヘッドを提供することが可能となる。また発光層を挟んで第1の電極に対向するように設けられる第２の電極１１５としての陰極が上層側に形成される。
【００３４】
また、この光ヘッドでは、光検出素子１２０の素子領域を構成する多結晶シリコンの島領域１２１の外縁がエレクトロルミネッセント素子の光出射領域ALEの外側となるように形成されている。このように、段差を形成する結果となる光検出素子１２０の島領域１２１すなわちここでは、素子領域ARの外縁がエレクトロルミネッセント素子の光出射領域ALEの外側となるように形成し、エレクトロルミネッセント素子の光出射領域に相当する領域には段差はなく、発光層の下地は平坦面を構成しており、したがって光ヘッドの有効領域となる光出射領域では光ヘッドの発光層が均一に形成される。
【００３５】
本実施の形態の光ヘッドは、図1に示すように、表面に平坦化のためのベースコート層１０１を形成したガラス基板１００上に、光検出素子１２０と、エレクトロルミネッセント素子１１０とを順次積層するとともに、光検出素子１２０の出力に応じて、駆動電流または駆動時間を補正しつつ前記エレクトロルミネッセント素子を駆動するためのスイッチングトランジスタ１３０としての薄膜トランジスタと、この薄膜トランジスタに接続されたチップICとしての駆動回路（１４０）を搭載したものである。そして、光検出素子１２０はベースコート層１０１表面に形成された多結晶シリコン層からなる島領域ARを帯状のｉ層からなるチャネル領域を隔てて 所望の濃度にドープすることによりソース領域１２１Ｓ、ドレイン領域１２１Ｄを形成し、この上層に形成される酸化シリコン膜からなる第1の絶縁膜１２２、第２の絶縁膜１２３を貫通するようにスルーホールを介して形成された多結晶シリコン層からなるソースおよびドレイン電極１２５Ｓ，１２５Ｄで構成される。また、この上層に保護層１２４としての窒化シリコン膜を介して、エレクトロルミネッセント素子１１０が形成されており、陽極となるＩＴＯ（インジウム錫酸化物）１１１、保護膜１２４、発光層１１２、陰極１１３の順に各層が積層形成されている。
【００３６】
一方、光検出素子１２０を構成する各層は、駆動トランジスタとしての選択トランジスタ１３０と同一の製造工程で形成される。すなわちチャネル領域１３１Ｃをはさんでソース領域１３２Ｓ，１３２Ｄが、光検出素子の半導体島と同一工程で形成され、これにコンタクトするソース・ドレイン電極１３４Ｓ，１３４Ｄが積層され、ゲート電極１３３とで選択トランジスタとしての薄膜トランジスタを構成している。
これら各層は、ＣＶＤ法による半導体薄膜の形成、フォトリソグラフィによるパターニング、不純物イオンの注入、絶縁膜の形成、など通例の半導体プロセスを経て形成される。
【００３７】
ここで、ガラス基板１００は無色透明なガラスの一枚板である。ガラス基板１００としては、例えば透明または半透明のソーダ石灰ガラス、バリウム・ストロンチウム含有ガラス、鉛ガラス、アルミノケイ酸ガラス、ホウケイ酸ガラス、バリウムホウケイ酸ガラス、石英ガラス等の無機酸化物ガラス、無機フッ化物ガラス等の無機ガラスを用いることができる。
【００３８】
その他の材料をガラス基板１００として採用することも可能であり、例えば透明または半透明のポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリメチルメタクリレート、ポリエーテルスルフォン、ポリフッ化ビニル、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリアクリレート、非晶質ポリオレフィン、フッ素系樹脂ポリシロキサン、ポリシラン等のポリマー材料を用いた高分子フィルム等、あるいは透明または半透明のＡｓ2Ｓ3、Ａｓ40Ｓ10、Ｓ40Ｇｅ10等のカルコゲノイドガラス、ＺｎＯ、Ｎｂ2Ｏ、Ｔａ2Ｏ5、ＳｉＯ、Ｓｉ3Ｎ4、ＨｆＯ2、ＴｉＯ2等の金属酸化物および窒化物等の材料、或いは発光領域から出射される光を、基板を介すことなく取り出す場合には、不透明のシリコン、ゲルマニウム、炭化シリコン、ガリウム砒素、窒化ガリウム等の半導体材料、或いは顔料等を含んだ前述の透明基板材料、表面に絶縁処理を施した金属材料等から適宜選択して用いることができ、複数の基板材料を積層した積層基板を用いることもできる。
【００３９】
またガラス基板１００などの基板の表面あるいは基板内部には、後述するようにエレクトロルミネッセント素子１１０を駆動するための抵抗・コンデンサ・インダクタ・ダイオード・トランジスタ等からなる回路を集積化して形成しても良い。
【００４０】
さらに用途によっては特定波長のみを透過する材料、光−光変換機能をもった特定の波長の光へ変換する材料などであってもよい。また基板は絶縁性であることが望ましいが、特に限定されるものではなく、エレクトロルミネッセント素子１１０の駆動を妨げない範囲或いは用途によって導電性を有していても良い。
【００４１】
ガラス基板１００の上には、ベースコート層１０１が形成される。ベースコート層１０１は、例えばＳｉＮからなる第１の層と、ＳｉＯ２からなる第２の層の２つから構成される。ＳｉＮ、ＳｉＯ２の各層は蒸着法等によっても形成できるが、スパッタ法により形成することが望ましい。
【００４２】
ベースコート層１０１の上には、エレクトロルミネッセント素子１１０の選択トランジスタ１３０、及び光検出素子１２０が同一工程で形成される多結晶シリコン層を用いて形成される。エレクトロルミネッセント素子１１０の駆動用回路は、抵抗・コンデンサ・インダクタ・ダイオード・トランジスタ等の回路素子から構成されるが、光ヘッドの小型化を考慮すると薄膜トランジスタを用いることが望ましい。実施の形態１において光検出素子１２０は、図１から明らかなように発光層１１２を含むエレクトロルミネッセント素子１１０と、光の出力面となるガラス基板１００の中間に位置しており、且つ光検出素子１１０の素子領域ＡＲは光出射領域ＡＬＥよりも大きい。また光出射領域ＡＬＥは、光検出素子１２０の内側に存在するため、光を透過しない材料を光検出素子１２０に用いることはできない。したがって、発光層１１２から出力された光を妨げないようにするため、光検出素子１２０には透明性を有した材料を用いなければならない。透明性を有した光検出素子１２０の材料としては、例えば多結晶シリコンを選択することが望ましい。
【００４３】
実施の形態１では、ベースコート層１０１の上に一様な半導体層を形成した後、半導体層に対してエッチング加工を施すことにより、選択トランジスタ１３０及び光検出素子１２０を同じ層から形成している。同一の金属層から島状に独立した選択トランジスタ１３０及び光検出素子１２０の金属層を一括で形成する加工は、製造工数の削減と製造コストの抑制に有利である。なお光検出素子１２０において、光出射領域ＡＬＥから出力される光を受ける素子領域ＡＲは光検出素子１２０となる島状に構成された多結晶シリコンまたは非晶質シリコンの表面である。
【００４４】
エレクトロルミネッセント素子１１０の発光層１１２に電界をかけるための選択トランジスタ１３０及び光検出素子１２０の上には、この酸化シリコン膜からなる第1の絶縁層１２２、第2の絶縁層１２３と保護層１２４とが、エレクトロルミネッセント素子の陽極としてのＩＴＯ１１１との間でゲート絶縁膜として作用し、この膜厚による電圧降下によってＩＴＯの電位からの降下幅が決定される。このゲート絶縁膜３を構成する第1の絶縁層１２２、第2の絶縁層１２３と保護層１２４は、例えばＳｉＯ２等から成り、蒸着法、スパッタ法等により形成される。
【００４５】
また、選択トランジスタ１３０の真上にあるゲート絶縁膜としての第1の絶縁層１２２の表面にはゲート電極１３３が形成される。ゲート電極１３３の材料としては、例えばＣｒが用いられる。ゲート電極１３３は、蒸着法、スパッタ法等により形成される。
【００４６】
ゲート電極１３３が形成された基板表面に、第２の絶縁層１２３が形成される。第２の絶縁層１２３は、これまで形成してきた積層体の全表面に渡って形成される。第２の絶縁層１２３は、例えばＳｉＮ等から成り、蒸着法、スパッタ法等により形成される。
【００４７】
第２の絶縁層の上には、光検出素子出力電極としてのドレイン電極１２５Ｄ、光検出素子接地電極としてのソース電極１２５Ｓ、ソース電極１３４Ｓ及びドレイン電極１３４Ｄが形成される。光検出素子出力電極としてのドレイン電極１２５Ｄ及び光検出素子接地電極としてのソース電極１２５Ｓは光検出素子１２０のソース・ドレイン領域１２１Ｓ，１２１Ｄに接続されており、光検出素子１２０から出力される電気信号の伝達と光検出素子１２０の接地を行う。ソース電極１３４Ｓ及びドレイン電極１３４Ｄは、選択トランジスタ１３０のソース・ドレイン領域１３２Ｓ，１３２Ｄに接続されており、ソース電極１３４Ｓとドレイン電極１３４Ｄの間に所定の電位差を付与した状態で先述したゲート電極１３３に所定の電位を付与することで、選択トランジスタ１３０はスイッチング素子としての機能を有するようになり、発光素子としてのエレクトロルミネッセント素子１１０の駆動を行う回路として動作する。光検出素子出力電極としてのドレイン電極１２５Ｄ、光検出素子接地電極としてのソース電極１２５Ｓ、ソース電極１３４Ｓ及びドレイン電極１３４Ｄの材料としては、例えばＣｒ等の金属が用いられる。図１に示すように、光検出素子出力電極としてのドレイン電極１２５Ｄ及び光検出素子接地電極は第１の絶縁膜１２２及び第２の絶縁層１２３を貫通して光検出素子１２０の端部と接続されており、ソース電極１３４Ｓ及びドレイン電極１３４Ｄも同様に第１の絶縁膜１２２及び第２の絶縁層１２３を貫通して選択トランジスタ１３０の端部に接続されている。したがって、光検出素子出力電極としてのドレイン電極１２５Ｄ、光検出素子接地電極としてのソース電極１２５Ｓ、ソース電極１３４Ｓ及びドレイン電極１３４Ｄの形成に先立ち、第１の絶縁膜１２２及び第２の絶縁層１２３に対して、光検出素子出力電極としてのドレイン電極１２５Ｄ及び光検出素子接地電極としてのソース電極１２５Ｓと光検出素子１２０を接続するためのスルーホール、ソース電極１３４Ｓ及びドレイン電極１３４Ｄと選択トランジスタ１３０を接続するためのスルーホールを設ける必要がある。このスルーホールは光検出素子１２０の表面と選択トランジスタ１３０の表面、即ち光検出素子１２０と光検出素子出力電極としてのドレイン電極１２５Ｄ及び光検出素子接地電極としてのソース電極１２５Ｓの接触面と選択トランジスタ１３０とソース電極１３４Ｓ及びドレイン電極１３４Ｄの接触面が露出するまでの深さを持ったものであり、光検出素子１２０及び選択トランジスタ１３０の端部の真上にエッチング加工等により設けられる。エッチングにはハロゲン系のエッチングガスを用いる。フォトリソグラフィにより、開口を形成したレジストパターンで表面を被覆した状態でエッチングガスを導入し、パターニングする。（第１の絶縁膜１２２及び第２の絶縁層１２３のスルーホールを開口する。）このとき、エッチングガスには光検出素子１２０及び選択トランジスタ１３０を構成する材料と化学反応を生じないものを選択する。光検出素子出力電極としてのドレイン電極１２５Ｄ及び光検出素子接地電極としてのソース電極１２５Ｓと光検出素子１２０の接触面、ソース電極１３４Ｓ及びドレイン電極１３４Ｄと選択トランジスタ１３０の接触面を露出させる加工が終了した後、光検出素子出力電極としてのドレイン電極１２５Ｄ、光検出素子接地電極としてのソース電極１２５Ｓ、ソース電極１３４Ｓ及びドレイン電極１３４Ｄを形成する。ソース電極１３４Ｓ及びドレイン電極１３４Ｄは、センサ電極となる金属層を第２の絶縁層１２３の表面、先述したスルーホールの表面及び両センサ電極、光検出素子１２０の表面及び選択トランジスタ１３０の接触面の表面に一様に形成した後、この金属層に対してフォトリソグラフィにより形成したレジストパターンをマスクとしてエッチングを施し、一様の金属層を光検出素子出力電極としてのドレイン電極１２５Ｄ、光検出素子接地電極としてのソース電極１２５Ｓ、ソース電極１３４Ｓ及びドレイン電極１３４Ｄに分割することにより得られる。
【００４８】
光検出素子出力電極としてのドレイン電極１２５Ｄ、光検出素子接地電極としてのソース電極１２５Ｓ、ソース電極１３４Ｓ及びドレイン電極１３４Ｄが形成された後に、保護膜１２４が形成される。保護膜１２４は、例えばＳｉＮ等から成り、蒸着法、スパッタ法等により形成される。
【００４９】
保護膜１２４の上には、陽極１１１が形成される。陽極１１１は、例えばＩＴＯ（インジウム錫酸化物）からなる。陽極１１１の構成材料としてはＩＴＯの他にＩＺＯ（亜鉛ドープ酸化インジウム）、ＡＴＯ（ＳｂをドープしたＳｎＯ2）、ＡＺＯ（ＡｌをドープしたＺｎＯ）、ＺｎＯ、ＳｎＯ２、Ｉｎ２Ｏ３等を用いることができる。陽極１１１は図１のように、光検出素子１２０に対して真上にあたる保護膜１２４の表面に形成される。図１に示すように、陽極１１１は保護膜１２４を貫通してドレイン電極１３４Ｄの端部に接続されている。したがって陽極１１１の形成の前には、保護膜１２４に対して陽極１１１とドレイン電極１３４Ｄを接続するためのスルーホールを設ける必要がある。このスルーホールはドレイン電極１３４Ｄの表面、即ちドレイン電極１３４Ｄと陽極１１１との接触面が露出するまでの深さを持ったものであり、ドレイン電極１３４Ｄの端部に真上にエッチング加工等により設けられる。このエッチング加工が施された後、陽極１１１の層が形成される。陽極１１１は蒸着法等によっても形成できるがスパッタ法により形成することが望ましい。なお実施の形態１では陽極１１１としてＩＴＯを用いている。
【００５０】
陽極１１１が形成された後、画素規制部としての窒化シリコン膜１１４が形成される。画素規制部としての窒化シリコン膜１１４の材料としては絶縁性が高く、絶縁破壊に対して強く、かつ製膜性が良くパターニング性が高いものが望ましい。実施の形態１では画素規制部としての窒化シリコン膜１１４を構成する材料として、窒化シリコン、窒化アルミニウムを用いている。画素規制部としての窒化シリコン膜１１４は、後述する発光層１１２と陽極１１１との間に設けられ、光出射領域ＡＬＥの領域外にある発光層１１２を陽極１１１から絶縁し、発光層１１２の発光する箇所を規制している。したがって、画素規制部としての窒化シリコン膜１１４に重なる発光層１１２の領域は非発光領域となり、画素規制部としての窒化シリコン膜１１４に重ならない領域が光出射領域ＡＬＥとなる。画素規制部としての窒化シリコン膜１１４は、発光層１１２の光出射領域ＡＬＥが光検出素子１２０の素子領域ＡＲよりも小さくなるように規制し、且つ光出射領域ＡＬＥを光検出素子１２０の素子領域ＡＲの内側に配置するように構成される。
【００５１】
画素規制部としての窒化シリコン膜１１４が形成された後、発光層１１２が形成される。発光層１１２は無機発光材料、若しくは以降詳細に説明する高分子系、あるいは低分子系の有機発光材料から形成される。発光層１１２を形成する無機発光材料としては、チタン・リン酸カリウム、バリウム・ホウ素酸化物、リチウム・ホウ素酸化物等を用いることができる。発光層１１２を構成する高分子系の有機発光材料としては、可視領域で蛍光または燐光特性を有しかつ製膜性の良いものが望ましく、例えばポリパラフェニレンビニレン（ＰＰＶ）、ポリフルオレン等のポリマー発光材料等を用いることができる。また、発光層１１２を構成する低分子系の有機発光材料としては、Ａｌｑ3やＢｅ−ベンゾキノリノール（ＢｅＢｑ２）の他に、２，５−ビス（５，７−ジ−ｔ−ペンチル−２−ベンゾオキサゾリル）−１，３，４−チアジアゾール、４，４'−ビス（５，７−ベンチル−２−ベンゾオキサゾリル）スチルベン、４，４'−ビス〔５，７−ジ−（２−メチル−２−ブチル）−２−ベンゾオキサゾリル〕スチルベン、２，５−ビス（５，７−ジ−ｔ−ベンチル−２−ベンゾオキサゾリル）チオフィン、２，５−ビス（〔５−α，α−ジメチルベンジル〕−２−ベンゾオキサゾリル）チオフェン、２，５−ビス〔５，７−ジ−（２−メチル−２−ブチル）−２−ベンゾオキサゾリル〕−３，４−ジフェニルチオフェン、２，５−ビス（５−メチル−２−ベンゾオキサゾリル）チオフェン、４，４'−ビス（２−ベンゾオキサイゾリル）ビフェニル、５−メチル−２−〔２−〔４−（５−メチル−２−ベンゾオキサイゾリル）フェニル〕ビニル〕ベンゾオキサイゾリル、２−〔２−（４−クロロフェニル）ビニル〕ナフト〔１，２−ｄ〕オキサゾール等のベンゾオキサゾール系、２，２'−（ｐ−フェニレンジビニレン）−ビスベンゾチアゾール等のベンゾチアゾール系、２−〔２−〔４−（２−ベンゾイミダゾリル）フェニル〕ビニル〕ベンゾイミダゾール、２−〔２−（４−カルボキシフェニル）ビニル〕ベンゾイミダゾール等のベンゾイミダゾール系等の蛍光増白剤や、トリス（８−キノリノール）アルミニウム、ビス（８−キノリノール）マグネシウム、ビス（ベンゾ〔ｆ〕−８−キノリノール）亜鉛、ビス（２−メチル−８−キノリノラート）アルミニウムオキシド、トリス（８−キノリノール）インジウム、トリス（５−メチル−８−キノリノール）アルミニウム、８−キノリノールリチウム、トリス（５−クロロ−８−キノリノール）ガリウム、ビス（５−クロロ−８−キノリノール）カルシウム、ポリ〔亜鉛−ビス（８−ヒドロキシ−５−キノリノニル）メタン〕等の８−ヒドロキシキノリン系金属錯体やジリチウムエピンドリジオン等の金属キレート化オキシノイド化合物や、１，４−ビス（２−メチルスチリル）ベンゼン、１，４−（３−メチルスチリル）ベンゼン、１，４−ビス（４−メチルスチリル）ベンゼン、ジスチリルベンゼン、１，４−ビス（２−エチルスチリル）ベンゼン、１，４−ビス（３−エチルスチリル）ベンゼン、１，４−ビス（２−メチルスチリル）２−メチルベンゼン等のスチリルベンゼン系化合物や、２，５−ビス（４−メチルスチリル）ピラジン、２，５−ビス（４−エチルスチリル）ピラジン、２，５−ビス〔２−（１−ナフチル）ビニル〕ピラジン、２，５−ビス（４−メトキシスチリル）ピラジン、２，５−ビス〔２−（４−ビフェニル）ビニル〕ピラジン、２，５−ビス〔２−（１−ピレニル）ビニル〕ピラジン等のジスチルピラジン誘導体や、ナフタルイミド誘導体や、ペリレン誘導体や、オキサジアゾール誘導体や、アルダジン誘導体や、シクロペンタジエン誘導体や、スチリルアミン誘導体や、クマリン系誘導体や、芳香族ジメチリディン誘導体等が用いられる。さらに、アントラセン、サリチル酸塩、ピレン、コロネン等も用いられる。あるいは、ファク−トリス（２−フェニルピリジン）イリジウム等の燐光発光材料を用いることもできる。高分子系材料、低分子系材料からなる発光層１１２は、材料をトルエン、キシレン等の溶媒に溶解したものをスピンコート法で層状に成形し、溶解液中の溶媒を揮発させることで得られる。
【００５２】
また実施の形態１では、発光層１１２を便宜上単一の層として記述しているが、発光層１１２を陽極１１１の側から順に正孔輸送層／電子ブロック層／上述した有機発光材料層（ともに図示せず）の三層構造としてもよいし、発光層１１２を陰極１１３の側から順に電子輸送層／有機発光材料層（ともに図示せず）の二層構造、あるいは陽極１１１の側から順に正孔輸送層／有機発光材料層の２層構造（ともに図示せず）、あるいは陰極１１３の側から順に正孔注入層／正孔輸送層／電子ブロック層／有機発光材料層／正孔ブロック層／電子輸送層／電子注入層のごとく７層構造（ともに図示せず）としてもよい。またはより単純に発光層１１２が上述した有機発光材料のみからなる単層構造であってもよい。このように実施の形態１において発光層１１２と呼称する場合は、発光層１１２が正孔輸送層、電子ブロック層、電子輸送層などの機能層を有する多層構造である場合も含んでいる。後に説明する他の実施の形態についても同様である。
【００５３】
上述した機能層における正孔輸送層としては、正孔移動度が高く、透明で製膜性の良いものが望ましくＴＰＤの他に、ポルフィン、テトラフェニルポルフィン銅、フタロシアニン、銅フタロシアニン、チタニウムフタロシアニンオキサイド等のポリフィリン化合物や、１，１−ビス｛４−（ジ−Ｐ−トリルアミノ）フェニル｝シクロヘキサン、４，４'，
４''−トリメチルトリフェニルアミン、Ｎ，Ｎ，Ｎ'，Ｎ'−テトラキス（Ｐ−トリル）−Ｐ−フェニレンジアミン、１−（Ｎ，Ｎ−ジ−Ｐ−トリルアミノ）ナフタレン、４，４'
−ビス（ジメチルアミノ）−２−２'−ジメチルトリフェニルメタン、Ｎ，Ｎ，Ｎ'，Ｎ'
−テトラフェニル−４，４'−ジアミノビフェニル、Ｎ、Ｎ'−ジフェニル−Ｎ、Ｎ'−ジ
−ｍ−トリル−４、４'−ジアミノビフェニル、Ｎ−フェニルカルバゾ−ル等の芳香族第
三級アミンや、４−ジ−Ｐ−トリルアミノスチルベン、４−（ジ−Ｐ−トリルアミノ）−４'−〔４−（ジ−Ｐ−トリルアミノ）スチリル〕スチルベン等のスチルベン化合物や、
トリアゾール誘導体や、オキサジザゾール誘導体や、イミダゾール誘導体や、ポリアリールアルカン誘導体や、ピラゾリン誘導体や、ピラゾロン誘導体や、フェニレンジアミン誘導体や、アニールアミン誘導体や、アミノ置換カルコン誘導体や、オキサゾール誘導体や、スチリルアントラセン誘導体や、フルオレノン誘導体や、ヒドラゾン誘導体や、シラザン誘導体や、ポリシラン系アニリン系共重合体や、高分子オリゴマーや、スチリルアミン化合物や、芳香族ジメチリディン系化合物や、ポリ−３，４エチレンジオキシチオフェン（ＰＥＤＯＴ）、テトラジヘクシルフルオレニルビフェニル（ＴＦＢ）あるいはポリ３−メチルチオフェン（ＰＭｅＴ）といったポリチオフェン誘導体等の有機材料が用いられる。また、ポリカーボネート等の高分子中に低分子の正孔輸送層用の有機材料を分散させた、高分子分散系の正孔輸送層も用いられる。またＭｏＯ３、Ｖ２Ｏ５、ＷＯ３、ＴｉＯ２、ＳｉＯ、ＭｇＯ等の無機酸化物を用いることもある。またこれらの正孔輸送材料は電子ブロック材料として用いることもできる。
【００５４】
上述した機能層における電子輸送層としては、１，３−ビス（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル−１，３，４−オキサジアゾリル）フェニレン（ＯＸＤ−７）等のオキサジアゾール誘導体、アントラキノジメタン誘導体、ジフェニルキノン誘導体、シロール誘導体からなるポリマー材料等、あるいは、ビス（２−メチル−８−キノリノレート）−（パラ−フェニルフェノレート）アルミニウム（ＢＡｌｑ）、バソフプロイン（ＢＣＰ）等が用いられる。またこれらの電子輸送層を構成可能な材料は正孔ブロック材料として用いることもできる。
【００５５】
発光層１１２が形成された後、陰極１１３が形成される。陰極１１３は、例えばＡｌ等の金属を蒸着法等によって層状に形成することにより得られる。有機エレクトロルミネッセント素子１１０の陰極１１３としては仕事関数の低い金属もしくは合金、例えばＡｇ、Ａｌ、Ｉｎ、Ｍｇ、Ｔｉ等の金属や、Ｍｇ−Ａｇ合金、Ｍｇ−Ｉｎ合金等のＭｇ合金や、Ａｌ−Ｌｉ合金、Ａｌ−Ｓｒ合金、Ａｌ−Ｂａ合金等のＡｌ合金等が用いられる。あるいは、Ｂａ、Ｃａ、Ｍｇ、Ｌｉ、Ｃｓ等の金属、あるいは、ＬｉＦ、ＣａＯといったこれら金属のフッ化物や酸化物からなる有機物層に当接する第１の電極層と、その上に形成されるＡｇ、Ａｌ、Ｍｇ、Ｉｎ等の金属材料からなる第２の電極とからなる金属の積層構造を用いることもできる。
【００５６】
図１に示すような実施の形態１の光ヘッドは、有機エレクトロルミネッセント素子の選択トランジスタ１３０側から光を出力する方式を採用しており、このような有機エレクトロルミネッセント素子の構造をボトムエミッションという。ボトムエミッション構造は、ガラス基板１００の側から光を取り出すため、既に述べたように光検出素子１２０は透明度の高い材料、例えば多結晶シリコン（ポリシリコン）で構成される必要がある。多結晶シリコンで構成された光検出素子１２０は非晶質シリコン（アモルファスシリコン）で構成したものと比較して光電流の生起能力が低いという問題があるが、例えばコンデンサ（図示せず）を有機エレクトロルミネッセント素子１１０の近傍に設け、光検出素子１２０から出力された電流に基づく電荷をコンデンサに所定期間蓄積して、その後に電圧変換を行なうような処理回路を設けることで解決することができる。ボトムエミッション構造の場合は、光を取り出す側の電極（陽極）の透明化が容易なため、製造が簡単になるという利点がある。
【００５７】
図２は、本発明の実施の形態１における光ヘッドの光検出素子近傍の構成を示した構成平面図である。
【００５８】
図２に示すように実施の形態１の光ヘッドは、複数のエレクトロルミネッセント素子１１０を主走査方向（素子列の方向）に配置して構成されており、１つの発光領域（光出射領域ＡＬＥ）に対して、１つの光検出素子１２０を対応させて配置している。このような構造とすることで、光検出素子１２０によって各有機エレクトロルミネッセント素子１１０の発光光量を独立して計測できる。即ち同時に複数の有機エレクトロルミネッセント素子１１０の光量を計測することが可能となり、計測時間を大幅に短縮できる。
【００５９】
図２では、光検出素子１２０、光検出素子出力電極としてのドレイン電極１２５Ｄ、光検出素子接地電極としてのソース電極１２５Ｓ、光出射領域ＡＬＥ、素子領域ＡＲ、発光層１１２の陽極となるITO（インジウム錫酸化物）１１１、コンタクトホールＨＤ及びドレイン電極１３４Ｄの相互関係が示されている。光検出素子１２０は、光検出素子出力電極としてのドレイン電極１２５Ｄ及び光検出素子接地電極としてのソース電極１２５Ｓと接続されている。光検出素子出力電極としてのドレイン電極１２５Ｄは、光検出素子１２０が光の補正のために出力する電気信号を補正回路（図示せず）に伝達する電極である。この電気信号を基に、補正回路が生成するフィードバック信号が決定され、このフィードバック信号を基に光の補正に必要な処理が行われる。実施の形態１ではこのフィードバック信号に基づいて各エレクトロルミネッセント素子１１０の発光光量を補正するようにしており、図示しないドライバ回路によって各エレクトロルミネッセント素子１１０を駆動する電流値を制御している。このように実施の形態１では光検出素子１２０の出力に基づいて発光光量を制御しているが、フィードバック信号に基づいて各エレクトロルミネッセント素子１１０の駆動時間を制御する、いわゆるＰＷＭ制御を行なうように構成してもよい。
【００６０】
光検出素子接地電極としてのソース電極１２５Ｓは、光検出素子１２０の接地を行う電極である。発光素子としてのエレクトロルミネッセント素子１１０の陽極であるITO（インジウム錫酸化物）１１１は、選択トランジスタ１３０のドレイン電極１３４Ｄと接続されており、エレクトロルミネッセント素子１１０はドレイン電極１３４Ｄを介して選択トランジスタ１３０で制御されている。
【００６１】
図１、図２に示すように実施の形態１の光ヘッドは、島状に形成された多結晶シリコン（ポリシリコン）から構成される光検出素子１２０を主走査方向に列状に配置し、各有機エレクトロルミネッセント素子１１０においては画素規制部としての窒化シリコン膜１１４により光出射領域ＡＬＥが制限された発光層１１２の下部に光出射領域ＡＬＥよりも大きな素子領域ＡＲを有した光検出素子１２０を配置したことが分かる。光出射領域ＡＬＥよりも光検出素子１２０の素子領域ＡＲ（島状に形成された多結晶シリコンの島状部分）を大きくすることで、発光層１１２の局所的な層厚の変化を抑えることができ、発光層１１２を流れる電流の偏りを抑えることができる。したがって、均一な発光分布と寿命の向上を実現した光ヘッドを製造することができる。
【００６２】
さらに、実施の形態１の光ヘッドに搭載される島状に構成された光検出素子１２０の素子領域ＡＲは発光領域すなわち光出射領域ＡＬＥに比べて大きいため、発光層からの出力光を光の補正に用いる電気信号へと効率的に変換することができる。
【００６３】
次に、本発明の光ヘッドで用いられる光量補正回路について説明する。光量補正回路は、図３に等価回路を示すように、チャージアンプを備えた駆動用ＩＣ１５０と、この駆動用ＩＣ１５０の入力端子に接続されるように前述したガラス基板１００に集積化して形成された補正回路部Ｃとで構成され、この補正回路部Ｃは前述したスイッチングトランジスタ１３０と、光検出素子１２０と、この光検出素子に並列接続され、光検出素子の出力電流をチャージするコンデンサ１４０とで構成される。このコンデンサ１４０は図１の断面図に図示していないが、光検出素子のソース電極１３４Ｓ，ドレイン電極１３４Ｄにそれぞれ接続されるようにこれらと同一工程で形成された導電性膜で、第１および第２の絶縁膜１２２，１２３を挟むことによって形成されている。
【００６４】
ここで光検出素子は、光検出素子は、エレクトロルミネッセント素子からの光によって多結晶シリコン層１２１ｉで光電変換が行われ、ソース領域からドレイン領域に流れる電流を光電流として取り出すことにより、光量を検出するものである。しかしながら、前述したように、エレクトロルミネッセント素子１１０の陽極であるＩＴＯ電極１１１をゲート電極とし、このゲート電極の電位によって光検出素子のチャネル領域である多結晶シリコン層１２１ｉに電界がかかり、これにより、ドレイン電流ＩＤが流れることになる。このドレイン電流ＩＤが上記光電変換電流に付加されることになるため、ドレイン電極１２５Ｄからセンサ出力として補正回路部Ｃ（図３参照）に出力される光電変換電流は実際の光電変換電流にドレイン電流ＩＤを加えたものとなる。このため光量検出精度が低下するという問題がある。このゲート電圧Ｖｇとドレイン電流ＩＤとの関係を測定した結果を図４に実線で示す。この図から明らかなように、この薄膜トランジスタのドレイン電流が０である領域すなわち、トランジスタの動作がオフとなる領域（ＯＦＦ領域）で使用するのが望ましい。
【００６５】
望ましくは、図４に破線で示すように、ゲート電位をマイナス方向にシフトさせるようにすることにより、薄膜トランジスタをＯＦＦ領域で使用することができ、暗電流をほとんど皆無とすることができる。
また、この光検出素子を構成する薄膜トランジスタのチャネル領域となる多結晶シリコン層１２１ｉ全体がエレクトロルミネッセント素子の陽極であるＩＴＯ電極で完全に覆われている状態が、ゲート電界によってチャネルを制御するのにより有効である。
本発明では、光検出素子の出力を高精度に検出することは極めて重要であるため、光検出素子を構成する薄膜トランジスタをＯＦＦ状態で検出することが重要である。
また、この光検出素子を構成する薄膜トランジスタのチャネル領域１２１ｉとなる多結晶シリコン層全体がエレクトロルミネッセント素子の陽極であるＩＴＯ電極で完全に覆われている状態が、ゲート電界によってチャネルを制御するのにより有効である。
【００６６】
そしてこの光検出素子の出力は図５（ａ）乃至（ｇ）にタイミングチャートを示すように選択トランジスタ１３０のスイッチングにより、コンデンサ１４０に所望の回数分の点灯時間分チャージされた電流を取り出すことにより、高精度の光量検出が可能となる。ここで図５（ａ）は、チャージの状態を示す図、図５（ｂ）は、選択トランジスタの動作を示す図、図５（ｃ）は、エレクトロルミネッセント素子の点灯タイミングを示す図、図５（ｄ）は、容量素子１４０の電位を示す図、図５（ｅ）は、オペアンプの出力電圧を示す図、図５（ｆ）は、データの読み出し動作を示す図、図５（ｇ）は、光量検出信号示す図、である。
なお、光検出素子の出力を高精度に検出することは極めて重要であるため、光検出素子を構成する薄膜トランジスタをＯＦＦ状態で検出することが重要である。したがって、光検出素子のゲート電位を調整することにより、所望の検出精度を得ることができる。
【００６７】
まず、選択トランジスタ１３０がＯＮとなり、容量素子１４０に初期電圧Ｖｒｅｆをチャージする（Ｓ１：リセットステップ）。
そして、この選択トランジスタ１３０がＯＦＦとなると、容量素子１４０にチャージされた電荷は光検出素子１２０を流れる光電流により減少する（Ｓ２：点灯ステップ）。
この状態でチャージアンプ１５０のスイッチングトランジスタ１５３がＯＦＦとなり、チャージアンプは測定可能な状態となる（Ｓ３：測定開始ステップ）。
そして、選択トランジスタ１３０がＯＮとなり、容量素子１４０で失われた電荷はチャージアンプの容量素子１５２から供給される。その結果チャージアンプ１５０のオペアンプの出力電圧Ｖｒ０は上昇する。この期間も光検出素子の光電流は流れ、Ｖｒ０は上昇するが、短期間の微小電流であるため影響はほとんど無視できる（Ｓ４：電荷転送ステップ）。
そして選択トランジスタ１３０がＯＦＦとなり、Ｖｒ０が確定する。この電圧をＡＤコンバータで取り込み、測光動作が終了し、ＡＤコンバータの出力Ｄ０が確定する（Ｓ５：リードステップ）。
【００６８】
なお本発明の実施の形態１の変形例として、図６に示すように、ガラス基板の裏面側にクロム薄膜からなる遮光膜１０４を形成し、この開口により第２の光出射領域ＡＬＥ１を規定している。この第２の光出射領域ＡＬＥ１を前記実施の形態１で説明した画素規定部としての窒化シリコン膜１１４の開口よりも小さく形成することにより、窒化シリコン膜１１４に起因する発光層の段差部を光出射領域から除外することができ、発光層をより均一化することが可能となる。他の構成については前記実施の形態１と同様である。
【００６９】
なお、上記光ヘッドにおいて、エレクトロルミネッセント素子の第1の電極１１１としての陽極は、前記チャネル領域１２１ｉと同程度の幅を持つように形成するようにしてもよい。
この構成により、ゲート電界が高効率で印加される上、エレクトロルミネッセント素子の発光層そのものが平坦面上に形成されることになり、下地の段差に起因する発光層の膜厚のばらつきを回避することが可能となる。また、このときソース・ドレイン領域上は発光領域とならないため、光出射領域と発光領域をほぼ一致させることもでき、微細なライン状の光出射領域を得ることができる。従って、微細化に伴う高ピッチ化に際してもクロストークの回避が可能となる。このように副走査方向に小さい露光スポット（ライン）を得ることができるため、面積変調に基づく多値再現に有効となる。
露光ヘッドと感光体は副走査方向に相対移動しており、この相対移動に伴って、露光面積が変わる。面積変調という面だけから考えると、理想的には露光スポット形状は、副走査方向に幅を持たない一本の線であることが望ましい。ただし、この場合の発光輝度は無限大でなくてはならない。つまり、この場合は副走査方向の発光領域が小さくなるために、発光面積が小さくなり、露光条件としては、エネルギー的には厳しくなるため、高輝度化を図る必要がある。
【００７０】
（実施の形態２）
次に本発明の図７は、光ヘッドをトップエミッション構造で構成した場合の断面図である。トップエミッション構造とは、ボトムエミッション構造とは逆に発光層１１２から出力された光を発光層１１２の上部にある陰極側に出力する形式のことである。図３の構成では、ガラス基板１００の上に金属からなる反射層１０５を設け、光の出力が陰極側にされる構造になっている。
【００７１】
この構造を採用した場合は、図示するように有機エレクトロルミネッセント素子１１０の発光層１１２で生起した光のうち、光検出素子１２０とは反対の方向に出射された光で図示しない感光体（後に説明する図９の２８Ｙ〜２８Ｋを参照）を露光することとなる。一方、発光層１１２にて生起される光は露光に供する方向とは逆方向、即ち光検出素子１２０側にも出射されており、この光を光検出素子１２０で受光することとなる。
【００７２】
トップエミッション構造を採用した場合、露光に供する光は光検出素子１２０を透過する必要がないため、光検出素子１２０は透明度の高い多結晶シリコンを敢えて用いる必要はなく、光電流の生起能力が高い非晶質シリコン（アモルファスシリコン）で光検出素子１２０を構成するとよい。
【００７３】
さてトップエミッション構造を実施するためには、陰極を透明な金属材料で構成する必要があるが技術的に難しい。そこで図７のように、ごく薄いＡｌ、Ａｇ等の金属層（薄膜陰極）１１３ａとＩＴＯのような透明電極１１３ｂとを積層させて陰極として用いている。金属層１１３ａはごく薄いため、透光性が確保された陰極が実現できる。トップエミッション構造は、ボトムエミッション構造に比べて製造工数が増えるため製造コストは増加するが、発光効率の良い光ヘッドを構成することができる。
【００７４】
以上詳細に光ヘッドを構成するエレクトロルミネッセント素子１１０および光検出素子１２０の構成および作用について説明した。実施の形態１では光ヘッドにおける発光素子（エレクトロルミネッセント素子）列を一列として説明したが、これを複数列に構成して発光光量を実質的に高めるように構成してもよい。
【００７５】
また上述してきたエレクトロルミネッセント素子１１０と光検出素子１２０の構造については、これを２次元的に配置して表示装置に応用することももちろん可能である。
【００７６】
なお本発明の実施の形態２の変形例として、図８に示すように、ガラス基板の裏面側にクロム薄膜からなる遮光膜１０６を形成し、この開口により第２の光出射領域ＡＬＥ１を規定している。この第２の光出射領域ＡＬＥ１を前記実施の形態１で説明した画素規定部としての窒化シリコン膜１１４の開口よりも小さく形成することにより、窒化シリコン膜１１４に起因する発光層の段差部を光出射領域から除外することができ、発光層をより均一化することが可能となる。他の構成については前記実施の形態１と同様である。
【００７７】
（実施の形態３）
図９は本発明の光ヘッドを用いた画像形成装置２１の構成を示した図である。図９において、画像形成装置２１は装置内にイエロー現像ステーション２２Ｙ、マゼンタ現像ステーション２２Ｍ、シアン現像ステーション２２Ｃ、ブラック現像ステーション２２Ｋの４色分の現像ステーションを縦方向に階段状に配列し、その上方には記録紙２３が収容される給紙トレイ２４を配設すると共に、各現像ステーション２２Ｙ〜２２Ｋに対応した箇所には給紙トレイ２４から供給された記録紙２３の搬送路となる記録紙搬送路２５を上方から下方の縦方向に配置したものである。
【００７８】
現像ステーション２２Ｙ〜２２Ｋは、記録紙搬送路２５の上流側から順に、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのトナー像を形成するものであり、イエロー現像ステーション２２Ｙは感光体２８Ｙ、マゼンタ現像ステーション２２Ｍには感光体２８Ｍ、シアン現像ステーション２２Ｃには感光体２８Ｃ、ブラック現像ステーション２２Ｋには感光体２８Ｋが含まれ、更に各現像ステーション２２Ｙ〜２２Ｋには図示しない現像スリーブ、帯電器等、一連の電子写真方式における現像プロセスを実現する部材が含まれている。
【００７９】
更に各現像ステーション２２Ｙ〜２２Ｋの下部には感光体２８Ｙ〜２８Ｋの表面を露光して静電潜像を形成するための露光装置３３Ｙ、３３Ｍ、３３Ｃ、３３Ｋが配置されている。なお実施の形態１で示した光ヘッドは、露光装置３３Ｙ、３３Ｍ、３３Ｃ、３３Ｋに搭載されている。
【００８０】
さて現像ステーション２２Ｙ〜２２Ｋは充填された現像剤の色が異なっているが、構成は現像色に関わらず同一であるため、以降の説明を簡単にするため特に必要がある場合を除いて現像ステーション２２、感光体２８、露光装置３３のごとく特定の色を明示せずに説明する。
【００８１】
図１０は本発明の実施の形態２の画像形成装置２１における現像ステーション２２の周辺を示す構成図である。図１０において、現像ステーション２２の内部にはキャリアとトナーを混合物である現像剤２６が充填されている。２７ａ、２７ｂは現像剤２６を攪拌する攪拌パドルであり、攪拌パドル２７ａと２７ｂの回転によって現像剤２６中のトナーはキャリアとの摩擦によって所定の電位に帯電されると共に、現像ステーション２２の内部を巡回することでトナーとキャリアが十分に攪拌混合される。感光体２８は図示しない駆動源によって方向Ｄ３に回転する。２９は帯電器であり感光体２８の表面を所定の電位に帯電する。３０は現像スリーブ、３１は薄層化ブレードである。現像スリーブ３０は内部に複数の磁極が形成されたマグロール３２を有している。薄層化ブレード３１によって現像スリーブ３０の表面に供給される現像剤２６の層厚が規制されると共に、現像スリーブ３０は図示しない駆動源によって方向Ｄ４に回転し、この回転およびマグロール３２の磁極の作用によって現像剤２６は現像スリーブ３０の表面に供給され、後述する露光装置によって感光体２８に形成された静電潜像を現像するとともに、感光体２８に転写されなかった現像剤２６は現像ステーション２２の内部に回収される。
【００８２】
３３は既に説明した露光装置である。実施の形態１の光ヘッドを搭載した露光装置３３を応用した画像形成装置２１は、既に述べたように露光装置３３が長期に渡って安定に潜像を形成できるため、製品寿命が長く、さらに実施の形態１の光ヘッドを搭載した露光装置３３は所望の形状の静電潜像を長期にわたって得られるために常に高画質の画像を形成することができる。
【００８３】
さて実施の形態２における露光装置３３は有機エレクトロルミネッセント素子を６００ｄｐｉ（ｄｏｔ／ｉｎｃｈ）の解像度で直線状に配置したもので、帯電器２９によって所定の電位に帯電した感光体２８に対し、画像データに応じて選択的に有機エレクトロルミネッセント素子をＯＮ／ＯＦＦすることで、最大Ａ４サイズの静電潜像を形成する。この静電潜像部分に現像スリーブ３０の表面に供給された現像剤２６のうちトナーのみが付着し、静電潜像が顕画化される。
【００８４】
感光体２８に対し記録紙搬送路２５と対向する位置には転写ローラ３６が設けられており、図示しない駆動源により方向Ｄ５に回転する。転写ローラ３６には所定の転写バイアスが印加されており、感光体２８上に形成されたトナー像を、記録紙搬送路２５を搬送されてきた記録紙に転写する。
【００８５】
以降図９に戻って説明を続ける。
【００８６】
これまで説明してきたように、実施の形態２における画像形成装置２１は複数の現像ステーション２２Ｙ〜２２Ｋを縦方向に階段状に配列したタンデム型のカラー画像形成装置であり、カラーインクジェットプリンタと同等クラスのサイズを目指すものである。現像ステーション２２Ｙ〜２２Ｋは複数のユニットが配置されるため、画像形成装置２１の小型化を図るためには現像ステーション２２Ｙ〜２２Ｋそのものの小型化と共に、現像ステーション２２Ｙ〜２２Ｋの周辺に配置される作像プロセスに関与する部材を小さくし、現像ステーション２２Ｙ〜２２Ｋの配置ピッチを極力小さくする必要がある。
【００８７】
オフィス等においてデスクトップに画像形成装置２１を設置した際のユーザの使い勝手、特に給紙時や排紙時の記録紙２３へのアクセス性を考慮すると、画像形成装置２１の底面から給紙口６５までの高さは２５０ｍｍ以下にすることが望ましい。これを実現するためには画像形成装置２１の全体の構成の中で現像ステーション２２Ｙ〜２２Ｋ全体の高さを１００ｍｍ程度に抑える必要がある。
【００８８】
しかしながら既存の例えばＬＥＤヘッドは厚みが１５ｍｍ程度あり、これを現像ステーション２２Ｙ〜２２Ｋ間に配置すると目標を達成することが困難である。本発明者等の検討結果によれば露光装置３３の厚みを７ｍｍ以下とすると、現像ステーション２２Ｙ〜２２Ｋ間の隙間に露光装置３３Ｙ〜３３Ｋを配置しても現像ステーション全体の高さを１００ｍｍ以下に抑えることが可能である。
【００８９】
３７はトナーボトルであり、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのトナーが格納されている。トナーボトル３７から各現像ステーション２２Ｙ〜２２Ｋには、図示しないトナー搬送用のパイプが配設され、各現像ステーション２２Ｙ〜２２Ｋにトナーを供給している。
【００９０】
３８は給紙ローラであり、図示しない電磁クラッチを制御することで方向Ｄ１に回転し、給紙トレイ２４に装填された記録紙２３を記録紙搬送路２５に送り出す。
【００９１】
給紙ローラ３８と最上流のイエロー現像ステーション２２Ｙの転写部位との間に位置する記録紙搬送路２５には、入口側のニップ搬送手段としてレジストローラ３９、ピンチローラ４０対が設けられている。レジストローラ３９、ピンチローラ４０対は、給紙ローラ３８により搬送された記録紙２３を一時的に停止させ、所定のタイミングでイエロー現像ステーション２２Ｙの方向に搬送する。この一時停止によって記録紙２３の先端がレジストローラ３９、ピンチローラ４０対の軸方向と平行に規制され、記録紙２３の斜行を防止する。
【００９２】
４１は記録紙通過検出センサである。記録紙通過検出センサ４１は反射型センサ（フォトリフレクタ）によって構成され、反射光の有無で記録紙２３の先端および後端を検出する。
【００９３】
さてレジストローラ３９の回転を開始すると（図示しない電磁クラッチによって動力伝達を制御し、回転ＯＮ／ＯＦＦを行う）記録紙２３は記録紙搬送路２５に沿ってイエロー現像ステーション２２Ｙの方向に搬送されるが、レジストローラ３９の回転開始のタイミングを起点として、各現像ステーション２２Ｙ〜２２Ｋの近傍に配置された露光装置３３Ｙ〜３３Ｋによる静電潜像の書き込みタイミングが独立して制御される。
【００９４】
最下流のブラック現像ステーション２２Ｋの更に下流側に位置する記録紙搬送路２５には出口側のニップ搬送手段として定着器４３が設けられている。定着器４３は加熱ローラ４４と加圧ローラ４５から構成されている。加熱ローラ４４は表面から近い順に、発熱ベルト、ゴムローラ、芯材（共に図示せず）から構成されている多層構造のローラである。このうち発熱ベルトは更に３層構造を有するベルトであり、表面に近い方から離型層、シリコンゴム層、基材層（共に図示せず）から構成される。離型層は厚み約２０〜３０マイクロメートルのフッ素樹脂からなり、加熱ローラ４４に離型性を付与する。シリコンゴム層は約１７０マイクロメートルのシリコンゴムで構成され、加圧ローラ４５に適度な弾性を与える。基材層は鉄・ニッケル・クロム等の合金である磁性材料によって構成されている。
【００９５】
２６は励磁コイルが内包された背面コアである。背面コア４６の内部には表面が絶縁された銅製の線材（図示せず）を所定本数束ねた励磁コイルを加熱ローラ４４の回転軸方向に延伸し、かつ加熱ローラ４４の両端部において、加熱ローラ４４の周方向に沿って周回して形成されている。励磁コイルに半共振型インバータである励磁回路（図示せず）から約３０ｋＨｚの交流電流を印加すると、背面コア４６と加熱ローラ４４の基材層によって構成される磁路に磁束が生じる。この磁束によって加熱ローラ４４の発熱ベルトの基材層に渦電流が形成され基材層が発熱する。基材層で生じた熱はシリコンゴム層を経て離型層まで伝達され、加熱ローラ４４の表面が発熱する。
【００９６】
４７は加熱ローラ４４の温度を検出するための温度センサである。温度センサ４７は金属酸化物を主原料とし、高温で焼結して得られるセラミック半導体であり、温度に応じて負荷抵抗が変化することを応用して接触した対象物の温度を計測することができる。温度センサ４７の出力は図示しない制御装置に入力され、制御装置は温度センサ４７の出力に基づいて背面コア４６内部の励磁コイルに出力する電力を制御し、加熱ローラ４４の表面温度が約１７０゜Ｃとなるように制御する。
【００９７】
この温度制御がなされた加熱ローラ４４と加圧ローラ４５によって形成されるニップ部に、トナー像が形成された記録紙２３が通紙されると、記録紙２３上のトナー像は加熱ローラ４４と加圧ローラ４５によって加熱および加圧され、トナー像が記録紙２３上に定着される。
【００９８】
４８は記録紙後端検出センサであり、記録紙２３の排出状況を監視するものである。５２はトナー像検出センサである。トナー像検出センサ５２は発光スペクトルの異なる複数の発光素子としてのエレクトロルミネッセント素子（共に可視光）と単一の受光素子（光検出素子）を用いた反射型センサユニットであり、記録紙２３の地肌と画像形成部分とで、画像色に応じて吸収スペクトルが異なることを利用して画像濃度を検出するものである。またトナー像検出センサ５２は画像濃度のみならず、画像形成位置も検出できるため、実施の形態１における画像形成装置２１ではトナー像検出センサ５２を画像形成装置２１の幅方向に２ヶ所設け、記録紙２３上に形成した画像位置ずれ量検出パターンの検出位置に基づき、画像形成タイミングを制御している。
【００９９】
５３は記録紙搬送ドラムである。記録紙搬送ドラム５３は表面を２００マイクロメートル程度の厚さのゴムで被覆した金属製ローラであり、定着後の記録紙２３は記録紙搬送ドラム５３に沿って方向Ｄ２に搬送される。このとき記録紙２３は記録紙搬送ドラム５３によって冷却されると共に、画像形成面と逆方向に曲げられて搬送される。これによって記録紙全面に高濃度の画像を形成した場合などに発生するカールを大幅に軽減することができる。その後、記録紙２３は蹴り出しローラ５５によって方向Ｄ６に搬送され、排紙トレイ５９に排出される。
【０１００】
５４はフェイスダウン排紙部である。フェイスダウン排紙部５４は支持部材５６を中心に回動可能に構成され、フェイスダウン排紙部５４を開放状態にすると、記録紙２３は方向Ｄ７に排紙される。このフェイスダウン排紙部５４は閉状態では記録紙搬送ドラム５３と共に記録紙２３の搬送をガイドするように、背面に搬送経路に沿ったリブ５７が形成されている。
【０１０１】
５８は駆動源であり、実施の形態１ではステッピングモータを採用している。駆動源５８によって、給紙ローラ３８、レジストローラ３９、ピンチローラ４０、感光体（２８Ｙ〜２８Ｋ）、および転写ローラ（３６Ｙ〜３６Ｋ）を含む各現像ステーション２２Ｙ〜２２Ｋの周辺部、定着器４３、記録紙搬送ドラム５３、蹴り出しローラ５５の駆動を行っている。
【０１０２】
６１はコントローラであり、外部のネットワークを介して図示しないコンピュータ等からの画像データを受信し、プリント可能な画像データを展開、生成する。
【０１０３】
６２はエンジン制御部である。エンジン制御部６２は画像形成装置２１のハードウェアやメカニズムを制御し、コントローラ６１から転送された画像データに基づいて記録紙２３にカラー画像を形成すると共に、画像形成装置２１の制御全般を行っている。
【０１０４】
６３は電源部である。電源部６３は、露光装置３３Ｙ〜３３Ｋ、駆動源５８、コントローラ６１、エンジン制御部６２へ所定電圧の電力供給を行うと共に、定着器４３の加熱ローラ４４への電力供給を行っている。また感光体２８の表面の帯電、現像スリーブ（図７における図番３０を参照）に印加する現像バイアス、転写ローラ３６に印加する転写バイアス等のいわゆる高圧電源系もこの電源部に含まれている。
【０１０５】
また電源部６３には電源監視部６４が含まれ、少なくともエンジン制御部６２に供給される電源電圧をモニターできるようになっている。このモニター信号はエンジン制御部６２において検出され、電源スイッチのオフや停電等の際に発生する電源電圧の低下を検出している。
【０１０６】
以上の説明においては本発明をカラー画像形成装置に適用した場合について説明したが、たとえばブラックなど単色の画像形成装置に適用することもできる。また、カラー画像形成装置に適用した場合、現像色はイエロー、マゼンタ、シアンおよびブラックの４色に限定されるものではない。
【０１０７】
本発明の画像形成装置２１は、発光分布が均一で、耐久性に優れた露光装置３３Ｙ〜３３Ｋを搭載しているため、画質と耐久性に優れている。
【０１０８】
（実施の形態４）
次に本発明の実施の形態４について説明する。
前記実施の形態１では、光検出素子を構成する薄膜トランジスタの閾値電圧を、チャネル領域の不純物濃度によって調整したが、本実施の形態では光検出素子を調整するのではなく、この薄膜トランジスタ（１２０）のゲート・ドレイン間に図１１（ａ）に示すように電圧源を接続し、ゲート電位を、この薄膜トランジスタが常にＯＦＦ領域となるような電位に、維持するようにしたことを特徴とするものである。この電圧源は、例えば図１１（ｂ）に等価回路を示すように、コンデンサを用いた電圧源で構成することも可能である。
このように、本実施の形態では、図１１（ａ）および（ｂ）に等価回路を示すように、トランジスタスイッチ回路網１９０を接続し、レベルシフト回路を構成することにより、常にゲート電位をこの薄膜トランジスタがＯＦＦ領域となるような電位に維持する。
【０１０９】
次に図１１（ｂ）と図１２を用いて、電気回路によるレベルシフト動作を説明する。
１９０は図１１（ｂ）に示された電圧源回路は、電圧ソース＋Ｖｂの接続されたトランジスタ１９０４と、ＶＩＴＯに接続されたトランジスタ１９０３と、Ｖｐに接続されたトランジスタ１９０２と電圧を保持するコンデンサ１９０１を具備してなるものである。
この回路は信号Ｂにより動作し、信号Ｂが高電位のときトランジスタ１９０４とトランジスタ１９０２がＯＮとなり＋Ｖｂがコンデンサ１９０１に印加され、コンデンサ１９０１に充電される。次に信号Ｂが低電位に変わると、トランジスタ１９０４およびトランジスタ１９０２はＯＦＦとなりトランジスタ１９０３がＯＮになる。そのときコンデンサ１９０１はＶＩＴＯと接続された電圧源となる。次に信号Ａが高電位になると、コンデンサ１９０１はセンサに接続され、センサのソース・ドレイン間に電位差を与え、薄膜トランジスタ１２０のゲート電位を所望の値にシフトさせる。
【０１１０】
このトランジスタスイッチ回路網１９０は図１１（ｂ）に示すように（図１１（ｂ）は図１１（ａ）の要部を示す図である）、光検出素子を構成する薄膜トランジスタ１２０に対してゲート同士およびドレイン同士を接続された第１のトランジスタＴｒＡと、これらのドレインにキャパシタＢｃを介してドレインを接続された第２のトランジスタＴｒＢとを具備してなるものである。なおこの第２のトランジスタＴｒＢのゲートは、第１のトランジスタＴｒＡおよび光検出素子を構成する薄膜トランジスタ１２０のゲートに共通接続されている。
この第１および第２のトランジスタＴｒＡ，Ｂに順次、信号電圧Ａ，Ｂを印加して、これらをオンオフすることにより、薄膜トランジスタ１２０のゲート電位を所望の値にシフトさせる。
【０１１１】
このときの各トランジスタの電位を図１２に示す。図１２（ａ）は、スイッチング用の薄膜トランジスタのオンオフ電位、図１２（ｂ）は、エレクトロルミネッセント素子の陽極１１１の電位ＶＩＴＯを示す図、図１２（ｃ）は、光検出素子とレベルシフト回路を構成する第１のトランジスタＴｒＡのゲート電位、図１２（ｄ）は、第２のトランジスタＴｒＢのゲート電位、図１２（ｅ）は光検出回路のキャパシタＶｃへの出力電流をそれぞれ示す。なお、本発明では陽極すなわちＩＴＯの電位がプラスのときに、信号Ｂが接続されているトランジスタをＯＦＦにし、ＢＣと電源ラインを切り離したあと、信号Ａが接続されているトランジスタをＯＮにすることにより、ＢＣに溜まった電圧によって常にＯＦＦ領域で駆動することが容易に可能となる。
【０１１２】
この図１２（ｅ）に示す光検出回路のキャパシタＶｃへの出力電流からあきらかなように、本実施の形態のトランジスタスイッチ回路網を用いたレベルシフト回路によって光検出素子としての薄膜トランジスタのゲートレベルを０Ｖ以下にシフトすることにより、この薄膜トラジスタをＯＦＦ領域で使用することができ、安定して、ばらつきのない出力電流を得ることができることがわかる。
【０１１３】
以上説明してきたように、ゲート電位をエレクトロルミネッセント素子の第1の電極の電位から所望の電位だけシフトさせ、図４における破線で示したような領域で薄膜トランジスタが動作するようにし、光検出素子を構成するこの薄膜トランジスタを常にＯＦＦ状態で動作させることが可能となる。
【０１１４】
なお、実施の形態１では、光検出素子（受光素子）はトランジスタで構成され、ＯＦＦ領域で動作するように構成されている。また発光素子と光検出素子（受光素子）の複合体は単一の発光装置とみなすことができるが、この場合は発光装置の光検出素子（受光素子）はトランジスタで構成され、ＯＦＦ領域で動作するように構成されている。
【０１１５】
以上画像形成装置に応用される光ヘッドを例にして説明してきたが、本発明に係る受光素子、発光ユニットは、ディスプレイなどの表示装置、画像読み取り装置に搭載されるイメージセンサにもほぼ同様の態様にて適用することが可能である。
【産業上の利用可能性】
【０１１６】
本発明の受光素子、発光装置、光ヘッド及び画像形成装置は、複写機、プリンタ、マルチファンクションプリンタ、ファクシミリあるいは表示装置などに適用が可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１１７】
【図１】本発明の実施の形態１に記載の光ヘッドを構成するエレクトロルミネッセント素子１１０およびその周辺の断面図
【図２】本発明の実施の形態１に記載の光ヘッドの光検出素子近傍の構成を示した平面構成説明図
【図３】本発明の実施の形態１に記載の光ヘッドの光量検出回路の等価回路図
【図４】本発明の実施の形態１に記載の光ヘッドの光検出素子の特性を示す図
【図５】本発明の実施の形態１に記載の光ヘッドの光量検出フローを示す図
【図６】本発明の実施の形態１に記載の光ヘッドの変形例を示す断面図
【図７】本発明の実施の形態２に記載の光ヘッドをトップエミッション構造で構成した場合の断面図
【図８】本発明の実施の形態２に記載の光ヘッドの変形例を示す断面図
【図９】本発明の光ヘッドを用いた画像形成装置２１の構成図
【図１０】本発明の実施の形態３に記載の画像形成装置２１における現像ステーション２２の周辺を示す構成図
【図１１】本発明の実施の形態４に記載の光ヘッドの光量検出回路の要部を示す等価回路図
【図１２】本発明の実施の形態４に記載の光ヘッドの光量検出回路の動作特性を示すタイムチャート図
【図１３】従来例の光ヘッドの構成に関する概略図
【符号の説明】
【０１１８】
１００ ガラス基板
１０１ オーバーコート層
１１０ エレクトロルミネッセント素子
１１１ 陽極
１１２ 発光層
１１３ 陰極
１１４ 画素規制部
１２０ 光検出素子
１２１ 多結晶シリコン層
１２１Ｓ，Ｄ ソース・ドレイン領域
１２１ｉ チャネル領域
１２２ 第１の絶縁層
１２３ 第２の絶縁層
１２４ 保護層
１２５Ｓ、Ｄ ソース・ドレイン電極
１３０ 駆動トランジスタ
１３１ 活性層
１３２Ｓ，Ｄ ソース・ドレイン領域
１３３ ゲート電極
１３４Ｓ、Ｄ ソース・ドレイン電極
２１ 画像形成装置
２２ 現像ステーション
２２Ｙ 現像ステーション
２２Ｍ 現像ステーション
２２Ｃ 現像ステーション
２２Ｋ 現像ステーション
２３ 記録紙
２４ 給紙トレイ
２５ 記録紙搬送路
２６ 現像剤
２７ａ 攪拌パドル
２７ｂ 攪拌パドル
２８ 感光体
２８Ｙ 感光体
２８Ｍ 感光体
２８Ｃ 感光体
２８Ｋ 感光体
２９ 帯電器
３０ 現像スリーブ
３１ 薄層化ブレード
３２ マグロール
３３ 露光装置
３３Ｙ 露光装置
３３Ｍ 露光装置
３３Ｃ 露光装置
３３Ｋ 露光装置
３６ 転写ローラ
３７ トナーボトル
３８ 給紙ローラ
３９ レジストローラ
４０ ピンチローラ
４１ 記録紙通過検出センサ
４３ 定着器
４４ 加熱ローラ
４５ 加圧ローラ
４６ 背面コア
４７ 温度センサ
４８ 記録紙後端検出センサ
５２ トナー像検出センサ
５３ 記録紙搬送ドラム
５４ フェイスダウン排出部
５５ 蹴り出しローラ
５６ 支持部材
５７ リブ
５８ 駆動源
５９ 排紙トレイ
６１ コントローラ
６２ エンジン制御部
６３ 電源部
６４ 電源監視部
６５ 給紙口
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光素子と、前記発光素子から出力される光を検出する光検出素子とを備えた光ヘッドであって、
前記光検出素子は、トランジスタで構成され、ＯＦＦ領域で動作するように構成された光ヘッド。
【請求項２】
請求項1に記載の光ヘッドであって、
第１の電極と第２の電極とで発光層を挟むように形成された光源としてのエレクトロルミネッセント素子と、前記エレクトロルミネッセント素子から出力される光を検出する光電変換層を備えた光検出素子とが積層配置され、
前記光検出素子は、前記エレクトロルミネッセント素子の、前記光検出素子側に位置する第１の電極をゲート電極とした薄膜トランジスタである光ヘッド。
【請求項３】
請求項２に記載の光ヘッドであって、
前記エレクトロルミネッセント素子の、前記光検出素子側に位置する第１の電極が、絶縁膜を介して前記光検出素子の光電変換部全体を覆うように構成された光ヘッド。
【請求項４】
請求項２に記載の光ヘッドであって、
前記薄膜トランジスタは、閾値電圧が０Ｖ以下となるように、チャネル領域のドーピング濃度が調整された光ヘッド。
【請求項５】
請求項２に記載の光ヘッドであって、
前記薄膜トランジスタは、レベルシフト回路を介して光検出素子用の駆動回路に接続された光ヘッド。
【請求項６】
請求項５に記載の光ヘッドであって、
前記レベルシフト回路は前記薄膜トランジスタのゲート・ドレイン間に接続されたトランジスタスイッチ回路網である光ヘッド。
【請求項７】
請求項５又は６のいずれかに記載の光ヘッドであって、
前記レベルシフト回路は前記発光素子の形成される基板上に集積化された回路である光ヘッド。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれかに記載の光ヘッドであって、
前記光検出素子が、前記エレクトロルミネッセント素子の光出射領域ごとに1個配置された光ヘッド。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれかに記載の光ヘッドであって、
前記エレクトロルミネッセント素子は発光層として有機半導体層を用いた有機エレクトロルミネッセント素子である光ヘッド。
【請求項１０】
請求項１乃至８のいずれかに記載の光ヘッドであって、
前記エレクトロルミネッセント素子は発光層として無機半導体層を用いた無機エレクトロルミネッセント素子である光ヘッド。
【請求項１１】
請求項１乃至１０のいずれかに記載の光ヘッドであって、
前記光検出素子の出力に基づいて前記エレクトロルミネッセント素子の光量を補正する光量補正手段を備えた光ヘッド。
【請求項１２】
請求項１０に記載の光ヘッドであって、
前記光量補正手段は、前記エレクトロルミネッセント素子の発光時間を補正する発光時間補正手段を備えた光ヘッド。
【請求項１３】
請求項1乃至１２のいずれかに記載の光ヘッドであって、
光検出素子は、光源の駆動回路を構成する薄膜トランジスタと同一の半導体層で構成された光ヘッド。
【請求項１４】
請求項1乃至１３のいずれかに記載の光ヘッドであって、
同一基板上に複数のエレクトロルミネッセント素子を配列すると共に、各エレクトロルミネッセント素子に対応して光検出素子を積層配列して構成された光ヘッド。
【請求項１５】
請求項１乃至１４のいずれかに記載の光ヘッドを像形成用の露光手段として用いた画像形成装置。
【請求項１６】
トランジスタで構成され、ＯＦＦ領域で動作するように構成された受光素子。
【請求項１７】
少なくともゲート、ソース、ドレインを有する薄膜トランジスタで構成された受光素子であって、前記ゲートに印加する電位を操作して、前記ドレインに電流が流れない状態を前記受光素子の能動状態とする受光素子。
【請求項１８】
請求項１６記載の受光素子を備えた発光装置。
【請求項１】
発光素子と、前記発光素子から出力される光を検出する光検出素子とを備えた光ヘッドであって、
前記光検出素子は、トランジスタで構成され、ＯＦＦ領域で動作するように構成された光ヘッド。
【請求項２】
請求項1に記載の光ヘッドであって、
第１の電極と第２の電極とで発光層を挟むように形成された光源としてのエレクトロルミネッセント素子と、前記エレクトロルミネッセント素子から出力される光を検出する光電変換層を備えた光検出素子とが積層配置され、
前記光検出素子は、前記エレクトロルミネッセント素子の、前記光検出素子側に位置する第１の電極をゲート電極とした薄膜トランジスタである光ヘッド。
【請求項３】
請求項２に記載の光ヘッドであって、
前記エレクトロルミネッセント素子の、前記光検出素子側に位置する第１の電極が、絶縁膜を介して前記光検出素子の光電変換部全体を覆うように構成された光ヘッド。
【請求項４】
請求項２に記載の光ヘッドであって、
前記薄膜トランジスタは、閾値電圧が０Ｖ以下となるように、チャネル領域のドーピング濃度が調整された光ヘッド。
【請求項５】
請求項２に記載の光ヘッドであって、
前記薄膜トランジスタは、レベルシフト回路を介して光検出素子用の駆動回路に接続された光ヘッド。
【請求項６】
請求項５に記載の光ヘッドであって、
前記レベルシフト回路は前記薄膜トランジスタのゲート・ドレイン間に接続されたトランジスタスイッチ回路網である光ヘッド。
【請求項７】
請求項５又は６のいずれかに記載の光ヘッドであって、
前記レベルシフト回路は前記発光素子の形成される基板上に集積化された回路である光ヘッド。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれかに記載の光ヘッドであって、
前記光検出素子が、前記エレクトロルミネッセント素子の光出射領域ごとに1個配置された光ヘッド。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれかに記載の光ヘッドであって、
前記エレクトロルミネッセント素子は発光層として有機半導体層を用いた有機エレクトロルミネッセント素子である光ヘッド。
【請求項１０】
請求項１乃至８のいずれかに記載の光ヘッドであって、
前記エレクトロルミネッセント素子は発光層として無機半導体層を用いた無機エレクトロルミネッセント素子である光ヘッド。
【請求項１１】
請求項１乃至１０のいずれかに記載の光ヘッドであって、
前記光検出素子の出力に基づいて前記エレクトロルミネッセント素子の光量を補正する光量補正手段を備えた光ヘッド。
【請求項１２】
請求項１０に記載の光ヘッドであって、
前記光量補正手段は、前記エレクトロルミネッセント素子の発光時間を補正する発光時間補正手段を備えた光ヘッド。
【請求項１３】
請求項1乃至１２のいずれかに記載の光ヘッドであって、
光検出素子は、光源の駆動回路を構成する薄膜トランジスタと同一の半導体層で構成された光ヘッド。
【請求項１４】
請求項1乃至１３のいずれかに記載の光ヘッドであって、
同一基板上に複数のエレクトロルミネッセント素子を配列すると共に、各エレクトロルミネッセント素子に対応して光検出素子を積層配列して構成された光ヘッド。
【請求項１５】
請求項１乃至１４のいずれかに記載の光ヘッドを像形成用の露光手段として用いた画像形成装置。
【請求項１６】
トランジスタで構成され、ＯＦＦ領域で動作するように構成された受光素子。
【請求項１７】
少なくともゲート、ソース、ドレインを有する薄膜トランジスタで構成された受光素子であって、前記ゲートに印加する電位を操作して、前記ドレインに電流が流れない状態を前記受光素子の能動状態とする受光素子。
【請求項１８】
請求項１６記載の受光素子を備えた発光装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２００７−２９０３２９（Ｐ２００７−２９０３２９Ａ）
【公開日】平成１９年１１月８日（２００７．１１．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１２３７３９（Ｐ２００６−１２３７３９）
【出願日】平成１８年４月２７日（２００６．４．２７）
【出願人】（０００００５８２１）松下電器産業株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年１１月８日（２００７．１１．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年４月２７日（２００６．４．２７）
【出願人】（０００００５８２１）松下電器産業株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
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