発光装置および画像形成装置
【課題】発光装置において、発光素子からの光量を高いＳＮ比で検出するとともに、発光素子毎の光量検出において光センサに入射する光量を等しくする。
【解決手段】発光装置１０は、２ｎ個の発光素子Ｅと、入射する光を電気エネルギーに変換するｎ個のフォトダイオードＰＤと、ｎ個のフォトダイオードＰＤから出力される電気信号に基づいて、２ｎ個の発光素子Ｅの光量を調整するコントローラ４０とを備える。フォトダイオードＰＤは、２個の発光素子Ｅに対して１個の割合で設けられ、２個の発光素子Ｅと１個のフォトダイオードＰＤとの位置関係は等しい。
【解決手段】発光装置１０は、２ｎ個の発光素子Ｅと、入射する光を電気エネルギーに変換するｎ個のフォトダイオードＰＤと、ｎ個のフォトダイオードＰＤから出力される電気信号に基づいて、２ｎ個の発光素子Ｅの光量を調整するコントローラ４０とを備える。フォトダイオードＰＤは、２個の発光素子Ｅに対して１個の割合で設けられ、２個の発光素子Ｅと１個のフォトダイオードＰＤとの位置関係は等しい。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機発光ダイオード（以下「ＯＬＥＤ（Organic Light Emitting Diode）」という）素子などの発光素子の光量を制御する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
複数の発光素子が配列された発光装置は、感光体を露光して潜像を形成する光ヘッドや各種の画像を表示する表示デバイスとして利用される。この種の発光素子の特性は、個々の素子によってばらついており、しかも温度や時間の経過とともに変化する。そのため、規定の光量となるように条件に応じて光量を調整する必要がある。
【０００３】
特許文献１には、発光素子の直下に光センサを設けて発光素子からの光量を検出し、検出した光量に応じて発光素子の光量を調整する技術が開示されている。この場合、垂直方向に設けた光センサだけでは、十分な大きさの検出電流を得られない可能性がある。これに対して、特許文献２には、複数のフォトトランジスタ（光センサ）を並列に接続することで検出電流を大きくする技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−２９０３２９号公報
【特許文献２】特開２００７−１７３８３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献２に記載された技術では、複数のフォトダイオードからの出力をまとめて検出しているが、発光素子に対する光センサの位置は考慮されておらず、光らせる発光素子の位置によっては光センサに入射する光量がばらつく問題が生じる。
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、発光素子からの光量を高いＳＮ比で検出することができ、且つ、発光素子毎の光量検出において光センサに入射する光量が等しい発光装置を提供することを解決課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この課題を解決するために、本発明に係る発光装置は、複数の発光素子と、入射する光を電気エネルギーに変換する複数の光電変換素子と、前記複数の光電変換素子から出力される電気信号に基づいて、前記複数の発光素子の光量を調整する調整手段とを備え、前記複数の光電変換素子の各々は、２個以上の前記発光素子に対して１個の割合で設けられ、前記２個以上の前記発光素子と当該光電変換素子との立体的な位置関係は等しい、ことを特徴とする。
【０００７】
この発明によれば、１つの光電変換素子が複数の発光素子からの光を受光するから、光電変換素子（光センサ）の受光面積が広くなり、発光素子からの光量の検出感度（ＳＮ比）を上げることができる。また、この発明では、発光素子に対する光電変換素子の立体的な位置関係が等しいから、検出する光量の位置依存性が無くなり、発光素子毎の光量検出において光電変換素子に入射する光量を等しくすることができる。発光素子毎の光量検出において光電変換素子に入射する光量を等しくするためには、複数の光電変換素子の各々の受光面積を等しくしたり、前記複数の光電変換素子の配列ピッチを、前記複数の発光素子の配列ピッチの自然数倍としたりすることが好ましい。
【０００８】
個々の発光素子からの光が光電変換素子に至るまでの減衰の程度が等しくなるように２個以上の発光素子と光電変換素子とを配置すれば、２個以上の発光素子と光電変換素子との立体的な位置関係が等しくなる。もっとも、２個以上の発光素子と光電変換素子とが同一基板上の同一層に形成される場合には、２個以上の発光素子と光電変換素子との平面的な位置関係が等しければ足りる。
【０００９】
また、前記複数の発光素子を、所定の方向に１列に配置し、前記複数の光電変換素子を、前記１列に並ぶ前記複数の発光素子の一方の側と他方の側に配列し、前記調整手段が、ある発光素子の光量を、当該発光素子に隣接する一方の側の光電変換素子と、他方の側の光電変換素子とを用いて検出するようにしてもよい。こうすることにより、発光素子の両側に光電変換素子が配置され、ある発光素子の光量が、この発光素子に隣接する両側の光電変換素子を用いて検出されるから、検出感度をさらに向上させることができる。
【００１０】
前記光電変換素子として、Ｐ型半導体領域とＮ型半導体領域とを有する半導体素子を用いる場合には、前記一方の側の半導体素子と前記他方の側の半導体素子とにおいて、前記発光素子に近い領域を第１領域、前記発光素子から遠い領域を第２領域としたとき、前記一方の側の半導体素子及び前記他方の側の半導体素子の前記第１領域には、共に前記Ｐ型半導体領域と前記Ｎ型半導体領域の一方を配置し、前記一方の側の半導体素子及び前記他方の側の半導体素子の前記第２領域には、共に前記Ｐ型半導体領域と前記Ｎ型半導体領域の他方を配置するのが好ましい。こうすることにより、一方の側の半導体素子の感度と他方の側の半導体素子の感度とを揃えることができる。
【００１１】
また、前記複数の発光素子を、所定の方向に平行な第１列及び第２列に交互に配置し、前記光電変換素子を、前記第１列に並ぶ第１の発光素子と次の発光素子との間、及び、前記第１の発光素子と前記次の発光素子との間に位置し、前記第２列に並ぶ発光素子を第２の発光素子としたとき、前記第２列に並ぶ前記第２の発光素子と次の発光素子との間を通るように配置してもよい。こうすることにより、発光素子が２列千鳥状に配列される場合にも、発光素子毎の光量検出において光電変換素子に入射する光量を等しくすることができる。
【００１２】
また、本発明に係る画像形成装置は、上記の各発光装置と、前記発光装置からの光で潜像を形成する感光体とを備える。この発明によっても本発明の発光装置と同様の効果が奏される。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の第１実施形態に係る発光装置１０の構成を示すブロック図である。
【図２】発光装置１０の単位回路Ｕの構成を示す回路図である。
【図３】発光装置１０の光センサＳの構成を示す回路図である。
【図４】発光装置１０における発光素子ＥとフォトダイオードＰＤとの関係を示す図である。
【図５】発光装置１０における２個の発光素子Ｅと１個のフォトダイオードＰＤとの配置を示す図である。
【図６】本発明の第２実施形態に係る発光装置における発光素子ＥとフォトダイオードＰＤとの関係を示す図である。
【図７】本発明の第３実施形態に係る発光装置における発光素子ＥとフォトダイオードＰＤとの関係を示す図である。
【図８】同発光装置におけるフォトダイオードＰＤの半導体領域の配置を示す図である。
【図９】本発明に係る画像形成装置の一つの形態を示す斜視図である。
【図１０】本発明に係る画像形成装置の他の形態を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
＜１．第１実施形態＞
本発明の第１実施形態に係る発光装置１０の構成を説明する。この発光装置１０は、感光体ドラムなどの感光体を露光してその表面に潜像（静電潜像）を形成する露光ヘッドである。本実施形態においては、２ｎ個の画素が配列された潜像が形成される場合を想定する（ｎは自然数）。
【００１５】
図１は、発光装置１０の構成を示すブロック図である。同図に示されるように、発光装置１０は、所望の画像に応じた光線を感光体（図示略）に放射するヘッドモジュール２０（光ヘッド）と、このヘッドモジュール２０の動作を制御するコントローラ４０とを含む。ヘッドモジュール２０は、発光部２２と駆動回路３０とを含む。発光部２２は、２ｎ個の発光素子Ｅが主走査方向に沿って線状に配列された部分である。本実施形態の発光素子Ｅは、陽極と陰極との間隙に有機ＥＬ（Electro Luminescent）材料からなる発光層が介在するＯＬＥＤ素子である。
【００１６】
駆動回路３０は、駆動信号Ｘ1ないしＸ2nの供給によって２ｎ個の発光素子Ｅの各々を発光させる手段である。第ｊ列目（ｊは１≦ｊ≦２ｎを満たす整数）の発光素子Ｅに供給される駆動信号Ｘjは、所定の期間（以下「単位期間」という）のうちこの発光素子Ｅに指定された階調値に応じた時間長にわたって当該発光素子Ｅを発光させる電流値（以下「オン電流値Ｉon」という）を維持し、この単位期間の残余の期間において電流値がゼロとなる信号である。なお、駆動回路３０は、各々が所定数の発光素子Ｅを駆動する複数のＩＣチップによって構成されてもよいし、総ての発光素子Ｅを駆動するひとつのＩＣチップによって構成されてもよい。また、駆動回路３０は薄膜トランジスタによって構成されてもよい。この構成においては、ガラスなどの絶縁材料からなる基板の面上に発光素子Ｅと駆動回路３０とが一体的に作り込まれる。
【００１７】
コントローラ４０は、露光に先立って補正データＤｈを出力し、露光時に画像データＤｖを出力する。補正データＤｈは発光素子Ｅの輝度が均一になるように発光素子Ｅに流れる電流の大きさを指定するものであって、後述する駆動トランジスタ５３のゲート電位を指定する。画像データＤｖは点灯・消灯を指定する２値のデータである。
ここでヘッドモジュール２０は、２ｎ個の発光素子Ｅに対応して設けられたｎ個の光センサＳによって発光素子Ｅの輝度を検出し、これをスイッチ回路２５を介して変換回路３５に供給する。この例の光センサＳは、光量に応じた大きさの電流信号を出力する。スイッチ回路２５は、図示せぬシフトレジスタの出力によって制御され、ｎ個の光センサＳから出力される電流信号を排他的に変換回路３５に出力する。変換回路３５は、電流信号を電圧信号に変換し、さらに電圧信号をＡＤ変換して得た出力データをコントローラ４０に出力し、コントローラ４０において、輝度が均一になるように発光素子Ｅに流れる電流の大きさを指定すべく補正データＤｈが生成される。生成された補正データＤｈはコントローラ４０の内部に設けられた不揮発性のメモリに記憶されており、そこから読み出された補正データＤｈが転送される。
【００１８】
駆動回路３０は、補正データＤｈを順次転送すると共に画像データＤｖを順次転送して選択信号ＳＥＬとして出力する転送回路３１と、２ｎ個の単位回路Ｕとを備える。図２に単位回路Ｕの回路図を示す。この図に示すように単位回路Ｕは、メモリ５０、Ｄ／Ａ変換回路５１、選択トランジスタ５２、及び駆動トランジスタ５３を備える。補正データＤｈはメモリ５０に記憶され、Ｄ／Ａ変換回路５１によってアナログ信号に変換され、選択トランジスタ５２を介して駆動トランジスタ５３のゲートに供給される。ここで、選択トランジスタ５２は選択信号ＳＥＬがアクティブの期間、オン状態となり、非アクティブの期間、オフ状態となる。選択トランジスタ５２がオン状態になると、発光素子Ｅの輝度が同一になるように補正された駆動電流が発光素子Ｅを流れる。
【００１９】
図３に光センサＳの回路図を示す。光センサＳは、フォトダイオードＰＤ、リセットトランジスタ６１、保持容量６２、増幅トランジスタ６３、及び制御トランジスタ６４を備える。フォトダイオードＰＤは逆バイアスされている。フォトダイオードＰＤに光が入射すると光量に応じた大きさの電流が流れる。すなわち、フォトダイオードＰＤは光を電気エネルギーに変換する光電変換素子として機能し、光量に応じた大きさの電流信号を出力する。リセットトランジスタ６１は、光量の検出に先立って、オン状態となって増幅トランジスタのゲート電位をリセットする。リセットトランジスタ６１がオンからオフに切り替わり、フォトダイオードＰＤに電流が流れると、増幅トランジスタ６３のゲート電位が下降する。発光素子Ｅの発光が終了しても、増幅トランジスタ６３のゲート電位は保持容量によって保持される。そして、所定のタイミングで制御トランジスタ６４をオン状態にすると、増幅トランジスタ６３のゲート電位に応じた電流信号Ｉdetを取り出すことができる。
【００２０】
以上の説明から明らかなように、コントローラ４０は、ｎ個のフォトダイオードＰＤから出力される電気信号に基づいて、２ｎ個の発光素子Ｅの光量を調整する調整手段として機能する。次に、２ｎ個の発光素子Ｅとｎ個のフォトダイオードＰＤの配置関係について説明する。図４に示すように本実施形態では、２ｎ個の発光素子Ｅは、一列に配列されており、２個の発光素子Ｅに１個のフォトダイオードＰＤの割合で、ｎ個のフォトダイオードＰＤが配置されている。なお、２ｎ個の発光素子Ｅとｎ個のフォトダイオードＰＤは、同一基板上の同一層に形成されている。
【００２１】
１個のフォトダイオードＰＤを複数の発光素子Ｅに沿って配置したのは、発光素子Ｅから照射される光をより多くフォトダイオードＰＤで受光し、電流信号ＩdetのＳＮ比を向上させるためである。さらに、この例では、フォトダイオードＰＤ[j]に対する発光素子Ｅ[2j-1]は左よりにあり、フォトダイオードＰＤ[j]に対する発光素子Ｅ[2j]は右よりにある、但し、図５に示すように、発光素子Ｅ[2j-1]と発光素子Ｅ[2j]とはフォトダイオードＰＤ[j]の中心線Ｃに対して線対象に配置してある。つまり、発光素子Ｅ[2j-1]とフォトダイオードＰＤ[j]の位置関係と、発光素子Ｅ[2j]とフォトダイオードＰＤ[j]の位置関係とは等しい。換言すれば、発光素子Ｅ[2j-1]及び発光素子Ｅ[2j]が各々同じ光量で発光した場合にフォトダイオードＰＤ[j]で検出される受光量が等しくなるように、発光素子Ｅ[2j-1]及び発光素子Ｅ[2j]が配置されている。
【００２２】
このように、２ｎ個の発光素子Ｅとｎ個のフォトダイオードＰＤとを配置することによって、１つのフォトダイオードＰＤで複数の発光素子Ｅからの光を受光することで、フォトダイオードＰＤの受光面積が広くなり検出感度を上げることが可能となる。また、発光素子Ｅに対するフォトダイオードＰＤの位置関係を同じにすることで、検出する光量の位置依存性を無くすことができる。なお、各フォトダイオードＰＤの受光面積は同じにすることが望ましい。
【００２３】
次に、発光素子Ｅの光量の検出動作について説明する。予め定められた大きさの初期規定電流を発光素子Ｅに流し、発光させる。例えば、図４（Ａ）に示すように、発光素子Ｅ[2j-1]を発光させ、フォトダイオードＰＤ[j]を用いて光量に応じた大きさの電流信号Ｉdetを検出する。次に、図４（Ｂ）に示すように、発光素子Ｅ[2j]を発光させ、フォトダイオードＰＤ[j]を用いて光量に応じた大きさの電流信号Ｉdetを検出する。この場合は、同じフォトダイオードＰＤ[j]を用いて電流信号Ｉdetを検出する。次に、図４（Ｃ）に示すように、発光素子Ｅ[2j+1]を発光させ、フォトダイオードＰＤ[j+1]を用いて光量に応じた大きさの電流信号Ｉdetを検出する。このように発光させる発光素子Ｅは１ずつ順次シフトさせる。そして、電流信号Ｉdetは、スイッチ回路２５を介して変換回路３５に供給される。この例では、ｎ個のスイッチ回路２５によって電流信号Ｉdetが多重され、変換回路３５の内部でＡＤ変換される。
【００２４】
以上説明したように本実施形態によれば、発光素子Ｅからの光量を高いＳＮ比で検出することができ、且つ、発光素子Ｅ毎の光量検出において、フォトダイオードＰＤに入射する光量を等しくすることができる。これにより、発光ばらつきを低減することが可能となる。
【００２５】
＜２．第２実施形態＞
本発明の第２実施形態に係る発光装置は、２ｎ個の発光素子Ｅが２列千鳥状に配置される点、及びフォトダイオードＰＤと発光素子Ｅとの位置関係を除いて、第１実施形態の発光装置と同様に構成されている。
図６に第２実施形態に係る発光装置における発光素子ＥとフォトダイオードＰＤの関係を示す。この図に示すように２ｎ個の発光素子Ｅは、Ｘ方向に平行な第１列及び第２列に交互に配置される。具体的には、奇数番目の発光素子Ｅ[1]、Ｅ[3]、…Ｅ[2j-1]、Ｅ[2j+1]、…Ｅ[2ｎ-1]は第１列に配置され、偶数番目の発光素子Ｅ[2]、Ｅ[4]、…Ｅ[2j]、Ｅ[2j+2]、…Ｅ[2ｎ]は第２列に配置される。
そして、第１列に並ぶ発光素子Ｅ[2j-1]と次の発光素子Ｅ[2j+1]との間、及び、第２列に並ぶ発光素子である発光素子Ｅ[2j]と次の発光素子Ｅ[2j+2]との間を通るように、フォトダイオードＰＤ[j]が配置される。なお、発光素子Ｅ[2j]は、Ｘ方向において発光素子Ｅ[2j-1]と次の発光素子Ｅ[2j+1]との間に位置する。
【００２６】
次に、発光素子Ｅの光量の検出動作について説明する。予め定められた大きさの初期規定電流を発光素子Ｅに流し、発光させる。例えば、図６（Ａ）に示すように、発光素子Ｅ[2j-1]を発光させ、フォトダイオードＰＤ[j]を用いて光量に応じた大きさの電流信号Ｉdetを検出する。次に、図６（Ｂ）に示すように、発光素子Ｅ[2j]を発光させ、フォトダイオードＰＤ[j-1]を用いて光量に応じた大きさの電流信号Ｉdetを検出する。次に、図６（Ｃ）に示すように、発光素子Ｅ[2j+1]を発光させ、フォトダイオードＰＤ[j+1]を用いて光量に応じた大きさの電流信号Ｉdetを検出する。さらに、図６（Ｄ）に示すように、発光素子Ｅ[2j+2]を発光させ、フォトダイオードＰＤ[j]を用いて光量に応じた大きさの電流信号Ｉdetを検出する。このように発光させる発光素子Ｅは１ずつ順次シフトさせる。そして、電流信号Ｉdetは、スイッチ回路２５を介して変換回路３５に供給される。この例では、ｎ個のスイッチ回路２５によって電流信号Ｉdetが多重され、変換回路３５の内部でＡＤ変換される。
【００２７】
第２実施形態も第１実施形態と同様に、１つのフォトダイオードＰＤで複数の発光素子Ｅからの光を受光することで、フォトダイオードＰＤの受光面積が広くなり検出感度を上げることが可能となる。また、発光素子Ｅに対するフォトダイオードＰＤの位置関係を同じにすることで、検出する光量の位置依存性を無くすことができる。
【００２８】
＜３．第３実施形態＞
本発明の第３実施形態に係る発光装置は、２ｎ個の発光素子Ｅの一方の側と他方の側にフォトダイオードＰＤが並ぶ点を除いて、第１実施形態の発光装置と同様に構成されている。
図７に第３実施形態に係る発光装置における発光素子ＥとフォトダイオードＰＤの関係を示す。この図に示すように２ｎ個の発光素子ＥはＸ方向に並んでいる。そして、ｎ個のフォトダイオードＰＤａが一方の側に配置され、ｎ個のフォトダイオードＰＤｂが他方の側に配置される。これにより、各発光素子Ｅは、２個のフォトダイオードＰＤａ及びＰＤｂに挟まれるように配置される。
【００２９】
次に、発光素子Ｅの光量の検出動作について説明する。予め定められた大きさの初期規定電流を発光素子Ｅに流し、発光させる。例えば、図７（Ａ）に示すように、発光素子Ｅ[2j]を発光させ、フォトダイオードＰＤａ[j]及びＰＤｂ[j]を用いて光量に応じた大きさの電流信号Ｉdetを検出する。次に、図７（Ｂ）に示すように、発光素子Ｅ[2j+1]を発光させ、フォトダイオードＰＤａ[j+1]及びＰＤｂ[j+1]を用いて光量に応じた大きさの電流信号Ｉdetを検出する。このように発光させる発光素子Ｅは１ずつ順次シフトさせる。そして、電流信号Ｉdetは、スイッチ回路２５を介して変換回路３５に供給される。
【００３０】
本実施形態では、発光素子Ｅの両側にフォトダイオードＰＤが配置されており、ある発光素子Ｅの光量が、この発光素子Ｅに隣接するフォトダイオードＰＤａ及びＰＤｂを用いて検出されるから、検出感度をさらに向上させることができる。
【００３１】
ところで、フォトダイオードＰＤとしては、Ｐ型半導体領域とＮ型半導体領域とを有する半導体素子を用いることが可能であり、本実施形態では、図８に示すようにＰＩＮダイオードを用いている。各フォトダイオードＰＤでは、発光素子ＥとＮ型半導体領域との間にＰ型半導体領域が介在するように両方の領域が配置されている。換言すれば、一方の側のフォトダイオードＰＤａと他方の側のフォトダイオードＰＤｂとにおいて、発光素子Ｅに近い領域を第１領域、発光素子Ｅから遠い領域を第２領域としたとき、フォトダイオードＰＤａ及びフォトダイオードＰＤｂの第１領域には、共にＰ型半導体領域が配置され、フォトダイオードＰＤ及びフォトダイオードＰＤｂの第２領域には、共にＮ型半導体領域が配置されている。
【００３２】
よって、Ｐ型半導体領域とＮ型半導体領域との配置は、一方の側のｎ個のフォトダイオードＰＤａにおいて揃い、他方の側のｎ個のフォトダイオードＰＤｂにおいても揃い、発光素子Ｅに対しても揃う。したがって、本実施形態では、一方の側に配置されるフォトダイオードＰＤａの感度と他方の側に配置されるフォトダイオードＰＤｂの感度とが揃う。なお、各フォトダイオードＰＤにおいて、Ｐ型半導体領域とＮ型半導体領域との配置を逆にしてもよいし、フォトダイオードＰＤとしてＰＮダイオードを用いてもよい。
【００３３】
＜４．変形例＞
本発明は、上述した各実施形態のみならず、以下に列記する変形例も技術的範囲に含みうる。
例えば、上述した各実施形態では、フォトダイオードＰＤのＸ方向の配列ピッチは、発光素子ＥのＸ方向の配列ピッチの２倍となっているが、これに限らず、フォトダイオードＰＤを、２個以上の発光素子Ｅに対して１個の割合で、各発光素子Ｅとの位置関係がこれら２個以上の発光素子Ｅの間で等しくなるように設けることが可能であれば、自然数倍としてもよいし、他の倍率としてもよい。
また例えば、上述した第３実施形態を変形し、Ｐ型半導体領域とＮ型半導体領域との配置を発光素子Ｅに対して揃わないようにしてもよいし、フォトダイオードＰＤとして、Ｐ型半導体領域とＮ型半導体領域とを有する半導体素子以外の素子を用いてもよい。
また、本発明は、上述した各実施形態または各変形例に係る発光装置を備える画像形成装置をも技術的範囲に含みうる。
【００３４】
＜５．画像形成装置＞
次に、図９を参照して、本発明に係る画像形成装置の一つの形態について説明する。この形態の画像形成装置は、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。
【００３５】
この画像形成装置では、各々が同様の構成である４個の発光装置１０Ｋ，１０Ｃ，１０Ｍ，１０Ｙが、各々の構成が同様である４個の感光体ドラム（像担持体）１１０Ｋ，１１０Ｃ，１１０Ｍ，１１０Ｙの像形成面１１０Ａに対向する位置にそれぞれ配置されている。発光装置１０Ｋ，１０Ｃ，１０Ｍ，１０Ｙは、上述した第１実施形態に係る発光装置１０である。
【００３６】
図９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。
【００３７】
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。
【００３８】
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、発光装置１０（Ｋ，Ｃ，Ｍ，Ｙ）と、現像器１１４（Ｋ，Ｃ，Ｍ，Ｙ）とが配置されている。コロナ帯電器１１１（Ｋ，Ｃ，Ｍ，Ｙ）は、これに対応する感光体ドラム１１０（Ｋ，Ｃ，Ｍ，Ｙ）の像形成面１１０Ａ（外周面）を一様に帯電させる。発光装置１０（Ｋ，Ｃ，Ｍ，Ｙ）は、各感光体ドラムの帯電した像形成面１１０Ａに静電潜像を書き込む。各発光装置１０（Ｋ，Ｃ，Ｍ，Ｙ）においては、感光体ドラム１１０（Ｋ，Ｃ，Ｍ，Ｙ）の母線（主走査方向）に沿って複数の発光素子Ｅが配列する。静電潜像の書き込みは、複数の発光素子Ｅによって感光体ドラム１１０（Ｋ，Ｃ，Ｍ，Ｙ）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１１０（Ｋ，Ｃ，Ｍ，Ｙ）に顕像（すなわち可視像）を形成する。
【００３９】
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上に順次に一次転写されることによって中間転写ベルト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形成される。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。
【００４０】
最終的に画像を形成する対象（記録材）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。
【００４１】
次に、図１０を参照して、本発明に係る画像形成装置の他の形態について説明する。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１０に示すように、感光体ドラム１１０の周囲には、コロナ帯電器１６８と、ロータリ式の現像ユニット１６１と、上述した第１実施形態に係る発光装置１０と、中間転写ベルト１６９とが設けられている。
【００４２】
コロナ帯電器１６８は、感光体ドラム１１０の外周面を一様に帯電させる。発光装置１０は、感光体ドラム１１０の帯電させられた像形成面１１０Ａ（外周面）に静電潜像を書き込む。この発光装置１０においては、感光体ドラム１１０の母線（主走査方向）に沿って複数の発光素子Ｅが配列する。静電潜像の書き込みは、これらの発光素子Ｅから感光体ドラム１１０に光を照射することにより行う。
【００４３】
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１１０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１１０に顕像（すなわち可視像）を形成する。
【００４４】
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１１０から顕像を静電的に吸引することにより、感光体ドラム１１０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。
【００４５】
具体的には、感光体ドラム１１０の最初の１回転で、発光装置１０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、発光装置１０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１１０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に順次に重ね合わせられ、この結果として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上に形成する。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
図９および図１０に例示した画像形成装置は、ＯＬＥＤ素子を発光素子Ｅとして採用した光源（露光手段）を利用しているので、レーザ走査光学系を用いた場合よりも装置が小型化される。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発光装置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シートに対して直接的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発光装置を応用することが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
本発明は、画像形成装置や画像形成装置の光ヘッドに利用可能である。
【符号の説明】
【００５０】
１０……発光装置、２０……ヘッドモジュール、２２……発光部、３０……駆動回路、４０……コントローラ、Ｅ……発光素子、ＰＤ……フォトダイオード。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機発光ダイオード（以下「ＯＬＥＤ（Organic Light Emitting Diode）」という）素子などの発光素子の光量を制御する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
複数の発光素子が配列された発光装置は、感光体を露光して潜像を形成する光ヘッドや各種の画像を表示する表示デバイスとして利用される。この種の発光素子の特性は、個々の素子によってばらついており、しかも温度や時間の経過とともに変化する。そのため、規定の光量となるように条件に応じて光量を調整する必要がある。
【０００３】
特許文献１には、発光素子の直下に光センサを設けて発光素子からの光量を検出し、検出した光量に応じて発光素子の光量を調整する技術が開示されている。この場合、垂直方向に設けた光センサだけでは、十分な大きさの検出電流を得られない可能性がある。これに対して、特許文献２には、複数のフォトトランジスタ（光センサ）を並列に接続することで検出電流を大きくする技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−２９０３２９号公報
【特許文献２】特開２００７−１７３８３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献２に記載された技術では、複数のフォトダイオードからの出力をまとめて検出しているが、発光素子に対する光センサの位置は考慮されておらず、光らせる発光素子の位置によっては光センサに入射する光量がばらつく問題が生じる。
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、発光素子からの光量を高いＳＮ比で検出することができ、且つ、発光素子毎の光量検出において光センサに入射する光量が等しい発光装置を提供することを解決課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この課題を解決するために、本発明に係る発光装置は、複数の発光素子と、入射する光を電気エネルギーに変換する複数の光電変換素子と、前記複数の光電変換素子から出力される電気信号に基づいて、前記複数の発光素子の光量を調整する調整手段とを備え、前記複数の光電変換素子の各々は、２個以上の前記発光素子に対して１個の割合で設けられ、前記２個以上の前記発光素子と当該光電変換素子との立体的な位置関係は等しい、ことを特徴とする。
【０００７】
この発明によれば、１つの光電変換素子が複数の発光素子からの光を受光するから、光電変換素子（光センサ）の受光面積が広くなり、発光素子からの光量の検出感度（ＳＮ比）を上げることができる。また、この発明では、発光素子に対する光電変換素子の立体的な位置関係が等しいから、検出する光量の位置依存性が無くなり、発光素子毎の光量検出において光電変換素子に入射する光量を等しくすることができる。発光素子毎の光量検出において光電変換素子に入射する光量を等しくするためには、複数の光電変換素子の各々の受光面積を等しくしたり、前記複数の光電変換素子の配列ピッチを、前記複数の発光素子の配列ピッチの自然数倍としたりすることが好ましい。
【０００８】
個々の発光素子からの光が光電変換素子に至るまでの減衰の程度が等しくなるように２個以上の発光素子と光電変換素子とを配置すれば、２個以上の発光素子と光電変換素子との立体的な位置関係が等しくなる。もっとも、２個以上の発光素子と光電変換素子とが同一基板上の同一層に形成される場合には、２個以上の発光素子と光電変換素子との平面的な位置関係が等しければ足りる。
【０００９】
また、前記複数の発光素子を、所定の方向に１列に配置し、前記複数の光電変換素子を、前記１列に並ぶ前記複数の発光素子の一方の側と他方の側に配列し、前記調整手段が、ある発光素子の光量を、当該発光素子に隣接する一方の側の光電変換素子と、他方の側の光電変換素子とを用いて検出するようにしてもよい。こうすることにより、発光素子の両側に光電変換素子が配置され、ある発光素子の光量が、この発光素子に隣接する両側の光電変換素子を用いて検出されるから、検出感度をさらに向上させることができる。
【００１０】
前記光電変換素子として、Ｐ型半導体領域とＮ型半導体領域とを有する半導体素子を用いる場合には、前記一方の側の半導体素子と前記他方の側の半導体素子とにおいて、前記発光素子に近い領域を第１領域、前記発光素子から遠い領域を第２領域としたとき、前記一方の側の半導体素子及び前記他方の側の半導体素子の前記第１領域には、共に前記Ｐ型半導体領域と前記Ｎ型半導体領域の一方を配置し、前記一方の側の半導体素子及び前記他方の側の半導体素子の前記第２領域には、共に前記Ｐ型半導体領域と前記Ｎ型半導体領域の他方を配置するのが好ましい。こうすることにより、一方の側の半導体素子の感度と他方の側の半導体素子の感度とを揃えることができる。
【００１１】
また、前記複数の発光素子を、所定の方向に平行な第１列及び第２列に交互に配置し、前記光電変換素子を、前記第１列に並ぶ第１の発光素子と次の発光素子との間、及び、前記第１の発光素子と前記次の発光素子との間に位置し、前記第２列に並ぶ発光素子を第２の発光素子としたとき、前記第２列に並ぶ前記第２の発光素子と次の発光素子との間を通るように配置してもよい。こうすることにより、発光素子が２列千鳥状に配列される場合にも、発光素子毎の光量検出において光電変換素子に入射する光量を等しくすることができる。
【００１２】
また、本発明に係る画像形成装置は、上記の各発光装置と、前記発光装置からの光で潜像を形成する感光体とを備える。この発明によっても本発明の発光装置と同様の効果が奏される。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の第１実施形態に係る発光装置１０の構成を示すブロック図である。
【図２】発光装置１０の単位回路Ｕの構成を示す回路図である。
【図３】発光装置１０の光センサＳの構成を示す回路図である。
【図４】発光装置１０における発光素子ＥとフォトダイオードＰＤとの関係を示す図である。
【図５】発光装置１０における２個の発光素子Ｅと１個のフォトダイオードＰＤとの配置を示す図である。
【図６】本発明の第２実施形態に係る発光装置における発光素子ＥとフォトダイオードＰＤとの関係を示す図である。
【図７】本発明の第３実施形態に係る発光装置における発光素子ＥとフォトダイオードＰＤとの関係を示す図である。
【図８】同発光装置におけるフォトダイオードＰＤの半導体領域の配置を示す図である。
【図９】本発明に係る画像形成装置の一つの形態を示す斜視図である。
【図１０】本発明に係る画像形成装置の他の形態を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
＜１．第１実施形態＞
本発明の第１実施形態に係る発光装置１０の構成を説明する。この発光装置１０は、感光体ドラムなどの感光体を露光してその表面に潜像（静電潜像）を形成する露光ヘッドである。本実施形態においては、２ｎ個の画素が配列された潜像が形成される場合を想定する（ｎは自然数）。
【００１５】
図１は、発光装置１０の構成を示すブロック図である。同図に示されるように、発光装置１０は、所望の画像に応じた光線を感光体（図示略）に放射するヘッドモジュール２０（光ヘッド）と、このヘッドモジュール２０の動作を制御するコントローラ４０とを含む。ヘッドモジュール２０は、発光部２２と駆動回路３０とを含む。発光部２２は、２ｎ個の発光素子Ｅが主走査方向に沿って線状に配列された部分である。本実施形態の発光素子Ｅは、陽極と陰極との間隙に有機ＥＬ（Electro Luminescent）材料からなる発光層が介在するＯＬＥＤ素子である。
【００１６】
駆動回路３０は、駆動信号Ｘ1ないしＸ2nの供給によって２ｎ個の発光素子Ｅの各々を発光させる手段である。第ｊ列目（ｊは１≦ｊ≦２ｎを満たす整数）の発光素子Ｅに供給される駆動信号Ｘjは、所定の期間（以下「単位期間」という）のうちこの発光素子Ｅに指定された階調値に応じた時間長にわたって当該発光素子Ｅを発光させる電流値（以下「オン電流値Ｉon」という）を維持し、この単位期間の残余の期間において電流値がゼロとなる信号である。なお、駆動回路３０は、各々が所定数の発光素子Ｅを駆動する複数のＩＣチップによって構成されてもよいし、総ての発光素子Ｅを駆動するひとつのＩＣチップによって構成されてもよい。また、駆動回路３０は薄膜トランジスタによって構成されてもよい。この構成においては、ガラスなどの絶縁材料からなる基板の面上に発光素子Ｅと駆動回路３０とが一体的に作り込まれる。
【００１７】
コントローラ４０は、露光に先立って補正データＤｈを出力し、露光時に画像データＤｖを出力する。補正データＤｈは発光素子Ｅの輝度が均一になるように発光素子Ｅに流れる電流の大きさを指定するものであって、後述する駆動トランジスタ５３のゲート電位を指定する。画像データＤｖは点灯・消灯を指定する２値のデータである。
ここでヘッドモジュール２０は、２ｎ個の発光素子Ｅに対応して設けられたｎ個の光センサＳによって発光素子Ｅの輝度を検出し、これをスイッチ回路２５を介して変換回路３５に供給する。この例の光センサＳは、光量に応じた大きさの電流信号を出力する。スイッチ回路２５は、図示せぬシフトレジスタの出力によって制御され、ｎ個の光センサＳから出力される電流信号を排他的に変換回路３５に出力する。変換回路３５は、電流信号を電圧信号に変換し、さらに電圧信号をＡＤ変換して得た出力データをコントローラ４０に出力し、コントローラ４０において、輝度が均一になるように発光素子Ｅに流れる電流の大きさを指定すべく補正データＤｈが生成される。生成された補正データＤｈはコントローラ４０の内部に設けられた不揮発性のメモリに記憶されており、そこから読み出された補正データＤｈが転送される。
【００１８】
駆動回路３０は、補正データＤｈを順次転送すると共に画像データＤｖを順次転送して選択信号ＳＥＬとして出力する転送回路３１と、２ｎ個の単位回路Ｕとを備える。図２に単位回路Ｕの回路図を示す。この図に示すように単位回路Ｕは、メモリ５０、Ｄ／Ａ変換回路５１、選択トランジスタ５２、及び駆動トランジスタ５３を備える。補正データＤｈはメモリ５０に記憶され、Ｄ／Ａ変換回路５１によってアナログ信号に変換され、選択トランジスタ５２を介して駆動トランジスタ５３のゲートに供給される。ここで、選択トランジスタ５２は選択信号ＳＥＬがアクティブの期間、オン状態となり、非アクティブの期間、オフ状態となる。選択トランジスタ５２がオン状態になると、発光素子Ｅの輝度が同一になるように補正された駆動電流が発光素子Ｅを流れる。
【００１９】
図３に光センサＳの回路図を示す。光センサＳは、フォトダイオードＰＤ、リセットトランジスタ６１、保持容量６２、増幅トランジスタ６３、及び制御トランジスタ６４を備える。フォトダイオードＰＤは逆バイアスされている。フォトダイオードＰＤに光が入射すると光量に応じた大きさの電流が流れる。すなわち、フォトダイオードＰＤは光を電気エネルギーに変換する光電変換素子として機能し、光量に応じた大きさの電流信号を出力する。リセットトランジスタ６１は、光量の検出に先立って、オン状態となって増幅トランジスタのゲート電位をリセットする。リセットトランジスタ６１がオンからオフに切り替わり、フォトダイオードＰＤに電流が流れると、増幅トランジスタ６３のゲート電位が下降する。発光素子Ｅの発光が終了しても、増幅トランジスタ６３のゲート電位は保持容量によって保持される。そして、所定のタイミングで制御トランジスタ６４をオン状態にすると、増幅トランジスタ６３のゲート電位に応じた電流信号Ｉdetを取り出すことができる。
【００２０】
以上の説明から明らかなように、コントローラ４０は、ｎ個のフォトダイオードＰＤから出力される電気信号に基づいて、２ｎ個の発光素子Ｅの光量を調整する調整手段として機能する。次に、２ｎ個の発光素子Ｅとｎ個のフォトダイオードＰＤの配置関係について説明する。図４に示すように本実施形態では、２ｎ個の発光素子Ｅは、一列に配列されており、２個の発光素子Ｅに１個のフォトダイオードＰＤの割合で、ｎ個のフォトダイオードＰＤが配置されている。なお、２ｎ個の発光素子Ｅとｎ個のフォトダイオードＰＤは、同一基板上の同一層に形成されている。
【００２１】
１個のフォトダイオードＰＤを複数の発光素子Ｅに沿って配置したのは、発光素子Ｅから照射される光をより多くフォトダイオードＰＤで受光し、電流信号ＩdetのＳＮ比を向上させるためである。さらに、この例では、フォトダイオードＰＤ[j]に対する発光素子Ｅ[2j-1]は左よりにあり、フォトダイオードＰＤ[j]に対する発光素子Ｅ[2j]は右よりにある、但し、図５に示すように、発光素子Ｅ[2j-1]と発光素子Ｅ[2j]とはフォトダイオードＰＤ[j]の中心線Ｃに対して線対象に配置してある。つまり、発光素子Ｅ[2j-1]とフォトダイオードＰＤ[j]の位置関係と、発光素子Ｅ[2j]とフォトダイオードＰＤ[j]の位置関係とは等しい。換言すれば、発光素子Ｅ[2j-1]及び発光素子Ｅ[2j]が各々同じ光量で発光した場合にフォトダイオードＰＤ[j]で検出される受光量が等しくなるように、発光素子Ｅ[2j-1]及び発光素子Ｅ[2j]が配置されている。
【００２２】
このように、２ｎ個の発光素子Ｅとｎ個のフォトダイオードＰＤとを配置することによって、１つのフォトダイオードＰＤで複数の発光素子Ｅからの光を受光することで、フォトダイオードＰＤの受光面積が広くなり検出感度を上げることが可能となる。また、発光素子Ｅに対するフォトダイオードＰＤの位置関係を同じにすることで、検出する光量の位置依存性を無くすことができる。なお、各フォトダイオードＰＤの受光面積は同じにすることが望ましい。
【００２３】
次に、発光素子Ｅの光量の検出動作について説明する。予め定められた大きさの初期規定電流を発光素子Ｅに流し、発光させる。例えば、図４（Ａ）に示すように、発光素子Ｅ[2j-1]を発光させ、フォトダイオードＰＤ[j]を用いて光量に応じた大きさの電流信号Ｉdetを検出する。次に、図４（Ｂ）に示すように、発光素子Ｅ[2j]を発光させ、フォトダイオードＰＤ[j]を用いて光量に応じた大きさの電流信号Ｉdetを検出する。この場合は、同じフォトダイオードＰＤ[j]を用いて電流信号Ｉdetを検出する。次に、図４（Ｃ）に示すように、発光素子Ｅ[2j+1]を発光させ、フォトダイオードＰＤ[j+1]を用いて光量に応じた大きさの電流信号Ｉdetを検出する。このように発光させる発光素子Ｅは１ずつ順次シフトさせる。そして、電流信号Ｉdetは、スイッチ回路２５を介して変換回路３５に供給される。この例では、ｎ個のスイッチ回路２５によって電流信号Ｉdetが多重され、変換回路３５の内部でＡＤ変換される。
【００２４】
以上説明したように本実施形態によれば、発光素子Ｅからの光量を高いＳＮ比で検出することができ、且つ、発光素子Ｅ毎の光量検出において、フォトダイオードＰＤに入射する光量を等しくすることができる。これにより、発光ばらつきを低減することが可能となる。
【００２５】
＜２．第２実施形態＞
本発明の第２実施形態に係る発光装置は、２ｎ個の発光素子Ｅが２列千鳥状に配置される点、及びフォトダイオードＰＤと発光素子Ｅとの位置関係を除いて、第１実施形態の発光装置と同様に構成されている。
図６に第２実施形態に係る発光装置における発光素子ＥとフォトダイオードＰＤの関係を示す。この図に示すように２ｎ個の発光素子Ｅは、Ｘ方向に平行な第１列及び第２列に交互に配置される。具体的には、奇数番目の発光素子Ｅ[1]、Ｅ[3]、…Ｅ[2j-1]、Ｅ[2j+1]、…Ｅ[2ｎ-1]は第１列に配置され、偶数番目の発光素子Ｅ[2]、Ｅ[4]、…Ｅ[2j]、Ｅ[2j+2]、…Ｅ[2ｎ]は第２列に配置される。
そして、第１列に並ぶ発光素子Ｅ[2j-1]と次の発光素子Ｅ[2j+1]との間、及び、第２列に並ぶ発光素子である発光素子Ｅ[2j]と次の発光素子Ｅ[2j+2]との間を通るように、フォトダイオードＰＤ[j]が配置される。なお、発光素子Ｅ[2j]は、Ｘ方向において発光素子Ｅ[2j-1]と次の発光素子Ｅ[2j+1]との間に位置する。
【００２６】
次に、発光素子Ｅの光量の検出動作について説明する。予め定められた大きさの初期規定電流を発光素子Ｅに流し、発光させる。例えば、図６（Ａ）に示すように、発光素子Ｅ[2j-1]を発光させ、フォトダイオードＰＤ[j]を用いて光量に応じた大きさの電流信号Ｉdetを検出する。次に、図６（Ｂ）に示すように、発光素子Ｅ[2j]を発光させ、フォトダイオードＰＤ[j-1]を用いて光量に応じた大きさの電流信号Ｉdetを検出する。次に、図６（Ｃ）に示すように、発光素子Ｅ[2j+1]を発光させ、フォトダイオードＰＤ[j+1]を用いて光量に応じた大きさの電流信号Ｉdetを検出する。さらに、図６（Ｄ）に示すように、発光素子Ｅ[2j+2]を発光させ、フォトダイオードＰＤ[j]を用いて光量に応じた大きさの電流信号Ｉdetを検出する。このように発光させる発光素子Ｅは１ずつ順次シフトさせる。そして、電流信号Ｉdetは、スイッチ回路２５を介して変換回路３５に供給される。この例では、ｎ個のスイッチ回路２５によって電流信号Ｉdetが多重され、変換回路３５の内部でＡＤ変換される。
【００２７】
第２実施形態も第１実施形態と同様に、１つのフォトダイオードＰＤで複数の発光素子Ｅからの光を受光することで、フォトダイオードＰＤの受光面積が広くなり検出感度を上げることが可能となる。また、発光素子Ｅに対するフォトダイオードＰＤの位置関係を同じにすることで、検出する光量の位置依存性を無くすことができる。
【００２８】
＜３．第３実施形態＞
本発明の第３実施形態に係る発光装置は、２ｎ個の発光素子Ｅの一方の側と他方の側にフォトダイオードＰＤが並ぶ点を除いて、第１実施形態の発光装置と同様に構成されている。
図７に第３実施形態に係る発光装置における発光素子ＥとフォトダイオードＰＤの関係を示す。この図に示すように２ｎ個の発光素子ＥはＸ方向に並んでいる。そして、ｎ個のフォトダイオードＰＤａが一方の側に配置され、ｎ個のフォトダイオードＰＤｂが他方の側に配置される。これにより、各発光素子Ｅは、２個のフォトダイオードＰＤａ及びＰＤｂに挟まれるように配置される。
【００２９】
次に、発光素子Ｅの光量の検出動作について説明する。予め定められた大きさの初期規定電流を発光素子Ｅに流し、発光させる。例えば、図７（Ａ）に示すように、発光素子Ｅ[2j]を発光させ、フォトダイオードＰＤａ[j]及びＰＤｂ[j]を用いて光量に応じた大きさの電流信号Ｉdetを検出する。次に、図７（Ｂ）に示すように、発光素子Ｅ[2j+1]を発光させ、フォトダイオードＰＤａ[j+1]及びＰＤｂ[j+1]を用いて光量に応じた大きさの電流信号Ｉdetを検出する。このように発光させる発光素子Ｅは１ずつ順次シフトさせる。そして、電流信号Ｉdetは、スイッチ回路２５を介して変換回路３５に供給される。
【００３０】
本実施形態では、発光素子Ｅの両側にフォトダイオードＰＤが配置されており、ある発光素子Ｅの光量が、この発光素子Ｅに隣接するフォトダイオードＰＤａ及びＰＤｂを用いて検出されるから、検出感度をさらに向上させることができる。
【００３１】
ところで、フォトダイオードＰＤとしては、Ｐ型半導体領域とＮ型半導体領域とを有する半導体素子を用いることが可能であり、本実施形態では、図８に示すようにＰＩＮダイオードを用いている。各フォトダイオードＰＤでは、発光素子ＥとＮ型半導体領域との間にＰ型半導体領域が介在するように両方の領域が配置されている。換言すれば、一方の側のフォトダイオードＰＤａと他方の側のフォトダイオードＰＤｂとにおいて、発光素子Ｅに近い領域を第１領域、発光素子Ｅから遠い領域を第２領域としたとき、フォトダイオードＰＤａ及びフォトダイオードＰＤｂの第１領域には、共にＰ型半導体領域が配置され、フォトダイオードＰＤ及びフォトダイオードＰＤｂの第２領域には、共にＮ型半導体領域が配置されている。
【００３２】
よって、Ｐ型半導体領域とＮ型半導体領域との配置は、一方の側のｎ個のフォトダイオードＰＤａにおいて揃い、他方の側のｎ個のフォトダイオードＰＤｂにおいても揃い、発光素子Ｅに対しても揃う。したがって、本実施形態では、一方の側に配置されるフォトダイオードＰＤａの感度と他方の側に配置されるフォトダイオードＰＤｂの感度とが揃う。なお、各フォトダイオードＰＤにおいて、Ｐ型半導体領域とＮ型半導体領域との配置を逆にしてもよいし、フォトダイオードＰＤとしてＰＮダイオードを用いてもよい。
【００３３】
＜４．変形例＞
本発明は、上述した各実施形態のみならず、以下に列記する変形例も技術的範囲に含みうる。
例えば、上述した各実施形態では、フォトダイオードＰＤのＸ方向の配列ピッチは、発光素子ＥのＸ方向の配列ピッチの２倍となっているが、これに限らず、フォトダイオードＰＤを、２個以上の発光素子Ｅに対して１個の割合で、各発光素子Ｅとの位置関係がこれら２個以上の発光素子Ｅの間で等しくなるように設けることが可能であれば、自然数倍としてもよいし、他の倍率としてもよい。
また例えば、上述した第３実施形態を変形し、Ｐ型半導体領域とＮ型半導体領域との配置を発光素子Ｅに対して揃わないようにしてもよいし、フォトダイオードＰＤとして、Ｐ型半導体領域とＮ型半導体領域とを有する半導体素子以外の素子を用いてもよい。
また、本発明は、上述した各実施形態または各変形例に係る発光装置を備える画像形成装置をも技術的範囲に含みうる。
【００３４】
＜５．画像形成装置＞
次に、図９を参照して、本発明に係る画像形成装置の一つの形態について説明する。この形態の画像形成装置は、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。
【００３５】
この画像形成装置では、各々が同様の構成である４個の発光装置１０Ｋ，１０Ｃ，１０Ｍ，１０Ｙが、各々の構成が同様である４個の感光体ドラム（像担持体）１１０Ｋ，１１０Ｃ，１１０Ｍ，１１０Ｙの像形成面１１０Ａに対向する位置にそれぞれ配置されている。発光装置１０Ｋ，１０Ｃ，１０Ｍ，１０Ｙは、上述した第１実施形態に係る発光装置１０である。
【００３６】
図９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。
【００３７】
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。
【００３８】
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、発光装置１０（Ｋ，Ｃ，Ｍ，Ｙ）と、現像器１１４（Ｋ，Ｃ，Ｍ，Ｙ）とが配置されている。コロナ帯電器１１１（Ｋ，Ｃ，Ｍ，Ｙ）は、これに対応する感光体ドラム１１０（Ｋ，Ｃ，Ｍ，Ｙ）の像形成面１１０Ａ（外周面）を一様に帯電させる。発光装置１０（Ｋ，Ｃ，Ｍ，Ｙ）は、各感光体ドラムの帯電した像形成面１１０Ａに静電潜像を書き込む。各発光装置１０（Ｋ，Ｃ，Ｍ，Ｙ）においては、感光体ドラム１１０（Ｋ，Ｃ，Ｍ，Ｙ）の母線（主走査方向）に沿って複数の発光素子Ｅが配列する。静電潜像の書き込みは、複数の発光素子Ｅによって感光体ドラム１１０（Ｋ，Ｃ，Ｍ，Ｙ）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１１０（Ｋ，Ｃ，Ｍ，Ｙ）に顕像（すなわち可視像）を形成する。
【００３９】
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上に順次に一次転写されることによって中間転写ベルト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形成される。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。
【００４０】
最終的に画像を形成する対象（記録材）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。
【００４１】
次に、図１０を参照して、本発明に係る画像形成装置の他の形態について説明する。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１０に示すように、感光体ドラム１１０の周囲には、コロナ帯電器１６８と、ロータリ式の現像ユニット１６１と、上述した第１実施形態に係る発光装置１０と、中間転写ベルト１６９とが設けられている。
【００４２】
コロナ帯電器１６８は、感光体ドラム１１０の外周面を一様に帯電させる。発光装置１０は、感光体ドラム１１０の帯電させられた像形成面１１０Ａ（外周面）に静電潜像を書き込む。この発光装置１０においては、感光体ドラム１１０の母線（主走査方向）に沿って複数の発光素子Ｅが配列する。静電潜像の書き込みは、これらの発光素子Ｅから感光体ドラム１１０に光を照射することにより行う。
【００４３】
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１１０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１１０に顕像（すなわち可視像）を形成する。
【００４４】
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１１０から顕像を静電的に吸引することにより、感光体ドラム１１０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。
【００４５】
具体的には、感光体ドラム１１０の最初の１回転で、発光装置１０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、発光装置１０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１１０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に順次に重ね合わせられ、この結果として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上に形成する。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
図９および図１０に例示した画像形成装置は、ＯＬＥＤ素子を発光素子Ｅとして採用した光源（露光手段）を利用しているので、レーザ走査光学系を用いた場合よりも装置が小型化される。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発光装置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シートに対して直接的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発光装置を応用することが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
本発明は、画像形成装置や画像形成装置の光ヘッドに利用可能である。
【符号の説明】
【００５０】
１０……発光装置、２０……ヘッドモジュール、２２……発光部、３０……駆動回路、４０……コントローラ、Ｅ……発光素子、ＰＤ……フォトダイオード。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の発光素子と、
入射する光を電気エネルギーに変換する複数の光電変換素子と、
前記複数の光電変換素子から出力される電気信号に基づいて、前記複数の発光素子の光量を調整する調整手段とを備え、
前記複数の光電変換素子の各々は、２個以上の前記発光素子に対して１個の割合で設けられ、
前記２個以上の前記発光素子と当該光電変換素子との立体的な位置関係は等しい、
ことを特徴とする発光装置。
【請求項２】
前記複数の光電変換素子の各々は受光面積が等しいことを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
【請求項３】
前記複数の光電変換素子の配列ピッチは、前記複数の発光素子の配列ピッチの自然数倍であることを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
【請求項４】
前記複数の発光素子は、所定の方向に１列に配置され、
前記複数の光電変換素子は、前記１列に並ぶ前記複数の発光素子の一方の側と他方の側に配列され、
前記調整手段は、ある発光素子の光量を、当該発光素子に隣接する一方の側の光電変換素子と、他方の側の光電変換素子とを用いて検出する、
ことを特徴とする請求項１乃至３のうちいずれか一項に記載の発光装置。
【請求項５】
前記光電変換素子は、Ｐ型半導体領域とＮ型半導体領域とを有する半導体素子であり、
前記一方の側の半導体素子と前記他方の側の半導体素子とにおいて、前記発光素子に近い領域を第１領域、前記発光素子から遠い領域を第２領域としたとき、
前記一方の側の半導体素子及び前記他方の側の半導体素子の前記第１領域には、共に前記Ｐ型半導体領域と前記Ｎ型半導体領域の一方を配置し、
前記一方の側の半導体素子及び前記他方の側の半導体素子の前記第２領域には、共に前記Ｐ型半導体領域と前記Ｎ型半導体領域の他方を配置する、
ことを特徴とする請求項４に記載の発光装置。
【請求項６】
前記複数の発光素子は、所定の方向に平行な第１列及び第２列に交互に配置され、
前記光電変換素子は、前記第１列に並ぶ第１の発光素子と次の発光素子との間、及び、前記第１の発光素子と前記次の発光素子との間に位置し、前記第２列に並ぶ発光素子を第２の発光素子としたとき、前記第２列に並ぶ前記第２の発光素子と次の発光素子との間を通るように配置される、
ことを特徴とする請求項１乃至３のうちいずれか１項に記載の発光装置。
【請求項７】
請求項１乃至６のうちいずれか１項に記載の発光装置と、前記発光装置からの光で潜像を形成する感光体とを備えた画像形成装置。
【請求項１】
複数の発光素子と、
入射する光を電気エネルギーに変換する複数の光電変換素子と、
前記複数の光電変換素子から出力される電気信号に基づいて、前記複数の発光素子の光量を調整する調整手段とを備え、
前記複数の光電変換素子の各々は、２個以上の前記発光素子に対して１個の割合で設けられ、
前記２個以上の前記発光素子と当該光電変換素子との立体的な位置関係は等しい、
ことを特徴とする発光装置。
【請求項２】
前記複数の光電変換素子の各々は受光面積が等しいことを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
【請求項３】
前記複数の光電変換素子の配列ピッチは、前記複数の発光素子の配列ピッチの自然数倍であることを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
【請求項４】
前記複数の発光素子は、所定の方向に１列に配置され、
前記複数の光電変換素子は、前記１列に並ぶ前記複数の発光素子の一方の側と他方の側に配列され、
前記調整手段は、ある発光素子の光量を、当該発光素子に隣接する一方の側の光電変換素子と、他方の側の光電変換素子とを用いて検出する、
ことを特徴とする請求項１乃至３のうちいずれか一項に記載の発光装置。
【請求項５】
前記光電変換素子は、Ｐ型半導体領域とＮ型半導体領域とを有する半導体素子であり、
前記一方の側の半導体素子と前記他方の側の半導体素子とにおいて、前記発光素子に近い領域を第１領域、前記発光素子から遠い領域を第２領域としたとき、
前記一方の側の半導体素子及び前記他方の側の半導体素子の前記第１領域には、共に前記Ｐ型半導体領域と前記Ｎ型半導体領域の一方を配置し、
前記一方の側の半導体素子及び前記他方の側の半導体素子の前記第２領域には、共に前記Ｐ型半導体領域と前記Ｎ型半導体領域の他方を配置する、
ことを特徴とする請求項４に記載の発光装置。
【請求項６】
前記複数の発光素子は、所定の方向に平行な第１列及び第２列に交互に配置され、
前記光電変換素子は、前記第１列に並ぶ第１の発光素子と次の発光素子との間、及び、前記第１の発光素子と前記次の発光素子との間に位置し、前記第２列に並ぶ発光素子を第２の発光素子としたとき、前記第２列に並ぶ前記第２の発光素子と次の発光素子との間を通るように配置される、
ことを特徴とする請求項１乃至３のうちいずれか１項に記載の発光装置。
【請求項７】
請求項１乃至６のうちいずれか１項に記載の発光装置と、前記発光装置からの光で潜像を形成する感光体とを備えた画像形成装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１１−２３３８８（Ｐ２０１１−２３３８８Ａ）
【公開日】平成２３年２月３日（２０１１．２．３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１６４５２９（Ｐ２００９−１６４５２９）
【出願日】平成２１年７月１３日（２００９．７．１３）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年２月３日（２０１１．２．３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年７月１３日（２００９．７．１３）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
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