曝光头和图像形成装置

技术领域

本发明涉及曝光感光鼓的曝光头以及包括曝光头的图像形成装置。

背景技术

迄今为止，作为电子照相系统的打印机，通常已知通过使用LED、有机EL等的曝光头曝光感光鼓以形成潜像的打印机。这种曝光头包括在感光鼓的纵向方向上布置的发光元件行以及在感光鼓上形成发光元件行的光的图像的棒透镜阵列。用作发光元件的LED或有机EL是来自发光表面的光的照射方向与棒透镜阵列的光轴平行的发光元件阵列。

这里，在曝光头中，根据感光鼓上的图像形成区域的宽度来确定发光元件阵列的长度，并且根据打印机的图像分辨率来确定发光元件之间的间隔。例如，在1200dpi打印机中，由于像素之间的间隔是21.16μm(向下舍入到小数点后两位)，因此发光元件之间的间隔也是21.16μm。由于与使用多边马达执行激光束的偏转扫描的激光扫描系统的打印机相比，使用这种曝光头的打印机使用较少数量的组件，因此容易减小装置的尺寸和成本。

另外，近年来，通过将发光元件和驱动电路安装在同一芯片上来减小装置的尺寸的技术也是已知的。例如，已知以下的曝光头：用于驱动的集成电路和电极形成在Si基板上，并且在其上沉积有机EL膜，以将发光元件和驱动电路集成为一个芯片。另外，日本专利公开No.2015-112856公开了一种TFT电路和有机EL设置在透明的玻璃基板上的曝光头。

然而，在具有根据相关技术发光元件和驱动电路被集成为一个芯片的配置的曝光头中，需要通过利用相对高耐压的半导体工艺来形成集成电路，以便确保发光元件的正向电压并且获得预定的发光量。在通过这种利用高耐压的半导体工艺来形成驱动电路的情况下，存在的问题是，晶体管的尺寸增大，结果，芯片尺寸增大。

发明内容

本发明的目的是提供在发光元件和驱动电路被形成为一个芯片的配置中能够通过利用低耐压的半导体工艺形成驱动电路同时确保发光元件的正向电压并且能够减小芯片尺寸的曝光头。

本发明的代表性配置是一种曝光头，该曝光头被配置为对感光鼓进行曝光，该曝光头包括：基板；多个条状的半导体芯片，每个条状的半导体芯片包括发射光的多个发光元件和驱动发光元件的驱动电路，所述多个条状的半导体芯片被布置在基板上；以及透镜阵列，该透镜阵列被配置为将来自发光元件的光收集在感光鼓上，其中，驱动电路在第一电位和第二电位之间操作，发光元件在第三电位和第四电位之间操作，并且第三电位与第四电位之间的电位差等于或大于第一电位与第二电位之间的电位差。

根据参考附图的示例性实施例的以下描述，本发明的更多特征将变得清楚。

附图说明

图1是根据本发明的第一实施例的图像形成装置的示意图。

图2的(a)和图2的(b)是根据本发明的第一实施例的曝光头和感光鼓的示意图。

图3的(a)、图3的(b)和图3的(c)是图示了根据本发明的第一实施例的曝光头的配置的示意图。

图4是根据本发明的第一实施例的曝光头的发光元件阵列芯片的示意图。

图5是沿着图4的线A-A截取的截面图。

图6的(a)和图6的(b)是图示了根据本发明的第一实施例的曝光头的发光元件阵列芯片的发光元件的布置的示意图。

图7是图示了根据本发明的第一实施例的曝光头的发光元件阵列芯片的发光元件的布置的变形例的示意图。

图8是图示了根据本发明的第一实施例的曝光头的发光部与棒透镜之间的位置关系的平面图。

图9是图示了根据本发明的第一实施例的曝光头的配置的框图。

图10是图示了根据本发明的第一实施例的曝光头的发光元件阵列芯片的配置的框图。

图11是根据本发明的第一实施例的曝光头的发光元件阵列芯片的数据保持部的电路配置图。

图12是图示了根据本发明的第一实施例的曝光头的模拟部的配置的框图。

图13是图示了根据本发明的第一实施例的曝光头的电源部的配置的框图。

图14是根据本发明的第一实施例的曝光头的操作的流程图。

图15是图示了供应到根据本发明的第一实施例的曝光头的发光元件阵列芯片的电源电压的定时图。

图16是根据本发明的第一实施例的曝光头的发光元件阵列芯片的定时图。

图17是图示了根据本发明的第二实施例的曝光头的发光元件阵列芯片的配置的框图。

图18是图示了根据本发明的第二实施例的曝光头的模拟部的配置的框图。

图19是图示了根据本发明的第二实施例的曝光头的电源部的配置的框图。

图20是根据本发明的第二实施例的曝光头的操作的流程图。

图21是图示了供应到根据本发明的第二实施例的曝光头的发光元件阵列芯片的电源电压的定时图。

具体实施方式

下文中，将参考附图来详细地描述实施例。

(第一实施例)

<图像形成装置的配置>

将参考图1来详细地描述根据本发明的第一实施例的图像形成装置1的配置。

图像形成装置1包括扫描仪部100、图像创建部103、定影部104、馈送/传送部105和对齐辊110。

扫描仪部100照亮放置在原稿基板上的原稿以光学地读取原稿的图像，并且将读取的图像转换成电信号以创建图像数据。扫描仪部100将创建的图像数据输出到打印机控制器(未图示)。

图像创建部103在打印机控制器的控制下操作，以在从对齐辊110传送的片材上形成图像，并且将形成有图像的片材传送到定影部104。图像创建部103包括执行包括充电、曝光、显影和转印的一系列电子照相处理的四个图像创建单元。图像创建部103通过按青色(C)、品红色(M)、黄色(Y)和黑色(K)的顺序布置的四个图像创建单元，在片材上形成全色图像。在从青色图像创建开始已经过预定时间之后，四个图像创建单元顺次地执行品红色、黄色和黑色图像创建操作。

具体地，图像创建部103包括感光鼓102、曝光头106、充电器107、显影设备108、转印带111和光学传感器113。

用作图像承载构件的感光鼓102通过附接构件(未图示)附接到图像形成装置1并且被旋转地驱动。

曝光头106通过附接构件(未图示)附接到图像形成装置1。曝光头106包括与四个图像创建单元对应的四个曝光头106a、106b、106c和106d。曝光头106将根据图像数据发射的光收集在感光鼓102上，并且执行曝光以在感光鼓102上形成潜像(静电潜像)。注意的是，以下将描述曝光头106的配置的细节。

充电器107对感光鼓102进行充电。

显影设备108向形成在感光鼓102上的潜像供应调色剂，并且对潜像进行显影，以在感光鼓102上形成调色剂图像(显影剂图像)。

转印带111将从对齐辊110传送的片材传送到定影部104。由显影设备108显影的调色剂图像被转印到由转印带111传送的片材。

光学传感器113设置在面对转印带111的位置处，并且检测打印在转印带111上的测试图的位置，以便得到图像创建单元之间的颜色偏移量。光学传感器113将测试图的位置的检测结果输出到图像控制器部(未图示)。基于从光学传感器113输入的测试图的位置的检测结果，图像控制器部执行控制，以得到图像创建部103的图像创建单元之间的颜色偏移量并且校正每种颜色的图像位置。没有颜色偏移的全色调色剂图像通过控制被转印到片材。

定影部104由辊的组合来实现，并且装入诸如卤素加热器(未图示)之类的热源。定影部104通过热和压力将通过图像创建部103转印了调色剂图像的片材上的调色剂溶解并定影到片材，并且通过排出辊112将定影有调色剂的片材排出到图像形成装置1的外部。

馈送/传送部105包括主体内馈送单元109a、主体内馈送单元109b、外部馈送单元109c和手动馈送单元109d，并且从预先指示的馈送单元馈送片材并且将片材传送到对齐辊110。

在图像创建部103中形成的调色剂图像被转印到片材上的定时，对齐辊110将从馈送/传送部105传送的片材传送到转印带111。

打印机控制器控制扫描仪部100、图像创建部103、定影部104和馈送/传送部105的操作。打印机控制器与控制整个MFP(整个图像形成装置1)的MFP控制器通信，并且根据MFP控制器的指令，在管理扫描仪部100、图像创建部103、定影部104和馈送/传送部105的状态的同时控制操作。

<曝光头的配置>

将参考图2至图3来详细地描述根据本发明的第一实施例的曝光头106的配置。

图2的(a)图示了曝光头106相对于感光鼓102的布置，并且图2的(b)图示了从发光元件组201发射的光被棒透镜阵列203收集在感光鼓102上的状态。

图3的(a)图示了印刷电路板202的与安装有发光元件组201的表面相对的表面(下文中，被称为“非发光元件安装表面”)，并且图3的(b)图示了安装有发光元件组201的表面(下文中，被称为“发光元件安装表面”)。另外，图3的(c)图示了发光元件阵列芯片400-m(m是1或更大且19或更小的整数)与400-m+1之间的边界部分的状态。

曝光头106包括发光元件组201、印刷电路板202、棒透镜阵列203和外壳204。

发光元件组201被安装在印刷电路板202的发光元件安装表面上，并且具有20个条状的发光元件阵列芯片400-1至400-20以交错的方式布置成两行的配置。各行的发光元件阵列芯片400-1至400-20沿着印刷电路板202的纵向方向布置。

在用作半导体芯片的发光元件阵列芯片400-1至400-20中，发光元件602在发光元件阵列芯片400-1至400-20的纵向方向(主扫描方向)和横向方向(副扫描方向)上以预定的间距布置。在发光元件阵列芯片400-1至400-20中的每一个中，748个发光元件602在作为纵向方向的X方向上以预定的图像分辨率间距布置。这里，图像分辨率间距为1200dpi(大致21.16μm)。另外，作为示例，这里，发光元件阵列芯片400-1至400-20中的每一个中的748个发光元件602的端到端距离为约15.8mm。

在发光元件组201中，由于20个发光元件阵列芯片400-1至400-20布置在纵向方向上，因此可以被曝光的发光元件的数量为14960个，并且与约316mm的图像宽度对应的图像形成变为可能。

在该示例中，定位在图3的(c)中图示的发光元件阵列芯片400-1至400-20之间的边界处的发光元件602-n和发光元件602-1的图像分辨率间距也是1200dpi(约21.16μm)。另外，发光元件602-n与发光元件602-1之间的在横向方向上的间隔S为约127μm(在1200dpi下六个像素，并且在800dpi下四个像素)。另外，发光元件602-n与发光元件602-1之间的在纵向方向上的间隔L为约21.16μm(在1200dpi下一个像素)。注意的是，发光元件602-n与发光元件602-1之间的间隔S和间隔L不限于上述值。

如图3的(a)中图示的，用作板的印刷电路板202在非发光元件安装表面上设置有连接器305和用于驱动发光元件组201的驱动器IC(未图示)。如图3的(b)中图示的，发光元件组201被安装在用作印刷电路板202的表面的发光元件安装表面上。

连接器305经由信号线(未图示)连接到设置在印刷电路板202的发光元件非安装表面上的驱动器IC和电源(未图示)，并且还连接到发光元件组201。

棒透镜阵列203以与发光元件组201的距离为预定的距离的方式布置，以与感光鼓102的距离为预定的距离的方式布置，并且在感光鼓102上形成从发光元件组201发射的光的图像。

棒透镜阵列203和印刷电路板202被附接到外壳204。

具有上述配置的曝光头106在工厂中被单独组装，并且用于将光收集位置处的光点调整为预定的尺寸的焦点调整和光量调整被执行。这里，在焦点调整中，以使棒透镜阵列203与发光元件组201之间的距离变为期望的距离的方式来调整棒透镜阵列203的附接位置。在光量调整中，使发光元件组201的各个发光元件602独立且顺次地发射光，并且以使通过棒透镜阵列203收集在感光鼓102上的光具有预定的光量的方式调整用于每个发光元件602的驱动电流。

<发光元件阵列芯片的配置>

将参考图4来详细地描述根据本发明的第一实施例的曝光头106的发光元件阵列芯片400-1至400-20的配置。

发光元件阵列芯片400是通过在Si基板上设置发光元件602而配置的芯片，并且包括发光基板402、发光部404、电路部406和布线接合焊盘(WB焊盘)408。

发光基板402是Si基板，并且发光部404和布线接合焊盘408设置在发光基板402上。用于控制发光部404的电路部406被内置在发光基板402中。这里，随着用于形成集成电路的工艺技术的发展，Si基板已经被用作各种集成电路的基板，因此，可以以高密度形成高速和高功能的电路，并且低成本的大直径晶片是可用的，这是有利的。

发光部404包括发光元件602。注意的是，以下将描述发光部404的配置的细节。

电路部406具有包括模拟驱动电路、数字控制电路或模拟驱动电路和数字驱动电路二者的电路配置，并且控制发光部404。

布线接合焊盘408向电路部406供应电力，或者执行发光元件阵列芯片400与外部之间的信号的输入和输出。

<发光部的配置>

将参考图5来详细地描述根据本发明的第一实施例的曝光头106的发光元件阵列芯片400-1至400-20的发光部404的配置。

发光部404包括发光基板402与上电极508彼此面对的部分以及在面对部分中的发光层506，并且通过在发光基板402上依次堆叠多个下电极504、发光层506和上电极508来配置。

下电极504是单独的电极，并且形成在发光基板402上。下电极504在X方向上具有宽度W，并且在X方向上彼此相邻的多个下电极504在其间设置有预定的间隔d。与电路部406的形成一起，通过使用工艺规则为约0.2μm并且获得高精度的Si集成电路处理技术来形成下电极504，并且下电极504连接到电路部406的驱动部(未图示)。结果，下电极504可以以高密度和高精度布置，并且发光元件602的发光点与下电极504的发光点基本上相同，因此，发光元件602可以以高密度布置。

下电极504优选地由相对于发光层506的发光波长具有高反射率的金属形成，并且由银(Ag)、铝(Al)、银和铝的合金等形成。

发光层506形成在下电极504上，并且例如是有机EL膜或无机EL膜。在发光层506是有机EL膜的情况下，根据需要，发光层506是包括诸如电子传输层、空穴传输层、电子注入层、空穴注入层、电子阻挡层和空穴阻挡层之类的功能层的堆叠结构。

在发光层506由诸如有机EL层或无机EL层之类的易受水分影响的材料形成的情况下，期望执行密封，以便防止水分进入发光部404。发光层506通过例如氧化硅、氮化硅、氧化铝等的单个薄膜或通过堆叠氮化硅、氧化铝等的薄膜而形成的密封膜来防止水分进入发光部404。作为用于形成密封膜的方法，优选的是诸如台阶之类的结构的覆盖性能优异的方法，并且例如，可以使用原子层沉积法(ALD法)等。

发光层506可以连续地形成，或者可以以与下电极504基本上相同的尺寸划分。另外，密封膜的材料、配置和形成方法仅仅是示例，并不限于上述的示例，并且如果适当地选择合适的材料、配置和形成方法，就足够了。

上电极508是公共电极，并且形成在发光层506上。上电极508优选地对于发光层506的发光波长是透明的，并且可以使用由氧化铟锡(ITO)形成的透明电极。

具有上述配置的发光部404通过多个下电极504当中的选择的下电极504和上电极508使发光层506通电，由此使与选择的下电极504对应的位置处的发光层506发射光。结果，发光部404通过定位在发光层506的与定位有发光基板402的一侧相对的一侧的上电极508发射光。

通过使用由氧化铟锡等形成的透明电极作为上电极508，开口率变为基本上100％，并且从发光层506发射的光原样地发射。另外，通过使用具有高精度的Si集成电路处理技术形成下电极504，下电极504可以以高密度布置，因此，可以使发光部404的基本上整个区域发射光，并且可以增强发光部404的利用效率。这里，发光部404的面积是通过将多个下电极504的总面积与多个间隔d的总面积相加而获得的面积。

<发光部的发光元件的布置>

将参考图6至图8来详细地描述根据本发明的第一实施例的曝光头106的发光部404的发光元件602的布置。

在图6中，图6的(a)图示了多个发光元件602布置成一行的示例，并且图6的(b)是发光元件行604的示意性截面图。图7图示了通过在图的Y方向上布置多个发光元件行604来配置发光部404的示例。

在图6的(a)和图6的(b)中，W1是发光元件602在X方向上的宽度，并且d1是在X方向上彼此相邻的发光元件602之间的间隔。在图7中，W2是发光元件602在Y方向上的宽度，并且d2是在Y方向上彼此相邻的发光元件602之间的间隔。

此外，在图6的(b)中，例如，发光元件602-3是由具有交替的长短划线的线围绕的部分。

通过在X方向上以预定的间隔(间距)布置多个发光元件602来配置发光元件行604。在Y方向上的图像分辨率为1200dpi的情况下，预定的间隔例如为21μm或16μm。作为示例，W1为19.8μm，并且作为示例，d1为0.68μm。

这里，在发光层506足够薄的情况下，发光元件602的发光点与下电极504的发光点基本上相同，并且W1可以被视为图5的W，并且d1可以被视为图5的d。

发光元件行604不限于如图6的(a)中图示地发光元件602在X方向上布置成一行的情况，并且发光元件602也可以如图7中图示地在Y方向上布置成多行。图7图示了748个发光元件602(602-1至4_1至748)在X方向上布置并且四行(604-1至604-4)在与X方向不同的Y方向上布置为矩阵的情况。这里，W2为与W1相同的19.8μm。这里，d2为与d1相同的0.68μm，并且例示了发光元件602在Y方向上以21.16μm(1200dpi)的间距布置的情况。

棒透镜阵列203将从发光元件组201发射的光收集在感光鼓102上。这里，Y方向上的发光元件行604的数量例如为四个。这里，如图8中图示的，发光元件602在X方向上的间距为21.16μm。这里，如图8中图示的，发光元件602在Y方向上的间距为21.16μm。这里，如图8中图示的，棒透镜阵列203的直径为290μm。在该示例中，一个棒透镜阵列203被配置为收集从多个发光元件602发射的光。

<曝光头的电路配置>

将参考图9来详细地描述根据本发明的第一实施例的曝光头106的电路配置。

在使用图9的描述中，为了简化描述，将描述单个颜色的一个曝光头106的电路配置，但实际上，四种颜色的四个曝光头106中的每一个具有相同的电路配置。这些四个曝光头106同时执行并行处理。

曝光头106包括将用于控制印刷电路板202的信号或数据发送到印刷电路板202并且执行对图像数据的处理和对曝光定时的处理的图像控制器部700。从图像控制器部700发送到印刷电路板202的信号和数据包括时钟信号、图像数据、指示开始接收图像数据的信号(下文中，被称为“行同步信号”)和通信信号。

具体地，图像控制器部700包括图像数据生成部701、芯片数据转换部702、CPU703、同步信号生成部704、+5V生成电路710、-5V生成电路711和开关(SW)714。

这里，图像控制器部700和印刷电路板202通过时钟信号线705、行同步信号线706、图像数据信号线707、通信信号线708、+5V电源线712和-5V电源线713连接。

时钟信号线705连接芯片数据转换部702与发光元件阵列芯片400-1至400-20中的每一个。

行同步信号线706连接芯片数据转换部702与仅发光元件阵列芯片400-1。

图像数据信号线707连接芯片数据转换部702与发光元件阵列芯片400-1至400-20中的每一个。这里，图像数据信号线707的数量是四条，这与发光元件行604的数量相同。

通信信号线708连接CPU 703与发光元件阵列芯片400-1至400-20中的每一个。

+5V电源线712连接+5V生成电路710与发光元件阵列芯片400-1至400-20中的每一个。

-5V电源线713连接开关(SW)714与发光元件阵列芯片400-1至400-20中的每一个。

图像数据生成部701以由CPU 703指示的图像分辨率，对从扫描仪部100输入或从图像形成装置1的外部接收和输入的图像数据执行抖动处理，以生成用于打印输出的图像数据。图像数据生成部701例如通过在主扫描方向和副扫描方向的每一个上以1200dpi的图像分辨率执行抖动处理，生成一行×四排(发光元件行的数量)的图像数据。图像数据生成部701将生成的图像数据输出到芯片数据转换部702。

芯片数据转换部702与从同步信号生成部704输入的行同步信号同步地，对于发光元件阵列芯片400-1至400-20中的每一个划分从图像数据生成部701输入的图像数据。芯片数据转换部702经由图像数据信号线707将经划分的图像数据输出到发光元件阵列芯片400-1至400-20中的每一个。同时，芯片数据转换部702经由行同步信号线706向发光元件阵列芯片400-1输出行同步信号，并且经由时钟信号线705向发光元件阵列芯片400-1至400-20输出时钟信号。

CPU 703将感光鼓102的表面以感光鼓102的预定的旋转速度在旋转方向上移动预定的像素大小的周期设置为一个行周期，并且向同步信号生成部704指示信号周期的时间间隔。

例如，CPU 703将感光鼓102的表面以感光鼓102的预定的旋转速度在旋转方向上移动1200dpi的像素大小(约21.16μm)的周期设置为一个行周期。然后，例如，在以200mm/秒的速度在传送方向上执行曝光的情况下，CPU 703将一个行周期设置为105.8μs(向下舍入到小数点后一位)，并且向同步信号生成部704指示信号周期的时间间隔。此时，CPU 703通过使用在控制感光鼓102的速度的速度控制器(未图示)中设置的打印速度的设置值(固定值)来计算传送方向上的速度。

CPU 703向图像数据生成部701指示图像分辨率。CPU 703向开关714输出电源控制信号以使开关714接通。CPU 703经由通信信号线708向发光元件阵列芯片400-1至400-20中的每一个发送通信信号并从其接收通信信号。CPU 703基于存储在头信息存储部709中的下面要描述的头信息等来设置通信信号中的设置值，并且经由通信信号线708将设置有设置值的通信信号输出到发光元件阵列芯片400-1至400-20。

同步信号生成部704基于由CPU 703指示的信号周期的时间间隔来生成行同步信号，并且将生成的行同步信号输出到芯片数据转换部702。

+5V生成电路710将从+12V电源施加的+12V的电源电压转换成+5V的电压，并且经由+5V电源线712将该电压供应到发光元件阵列芯片400-1至400-20中的每一个。作为+5V生成电路710，可以应用一般的开关调整器电路。

-5V生成电路711将从+12V电源施加的+12V的电源电压转换成-5V的电压，并且将该电压供应到开关714。作为-5V生成电路711，可以应用一般的开关调整器电路。

根据电源控制信号是否从CPU 703输入，用作开关元件的开关714被接通或关断，由此切换是否向发光元件阵列芯片400供应-5V的电压。当从CPU 703输入电源控制信号时，开关714接通，并且经由-5V电源线713向发光元件阵列芯片400-1至400-20中的每一个供应-5V的电压。在开关714关断并且-5V的电压没有被供应到发光元件阵列芯片400-1至400-20的情况下，-5V电源线713处于浮置状态。

印刷电路板202包括发光元件阵列芯片400-1至400-20和头信息存储部709。

发光元件阵列芯片400-1和发光元件阵列芯片400-2通过信号线708-1连接。发光元件阵列芯片400-2和发光元件阵列芯片400-3通过信号线708-2连接。类似地，发光元件阵列芯片400-3和后续的发光元件阵列芯片通过信号线708-3和后续的信号线一个接一个地连接。

发光元件阵列芯片400-1至400-20中的每一个基于输入的行同步信号来生成用于下一个芯片的行同步信号，并且经由信号线708-1和后续的信号线将行同步信号输出到下一个发光元件阵列芯片400-1至400-20。发光元件阵列芯片400-1至400-20中的每一个基于输入的时钟信号、行同步信号、图像数据和在通信信号中设置的设置值使发光元件602发射光。

头信息存储部709经由通信信号线708连接到CPU 703。头信息存储部709是存储诸如发光元件阵列芯片400-1至400-20的发光量和安装位置信息之类的头信息的存储设备。

<发光元件阵列芯片的电路配置>

将参考图10至图13来详细地描述根据本发明的第一实施例的曝光头106的发光元件阵列芯片400-1至400-20的电路配置。

由于发光元件阵列芯片400-1至400-20的电路配置相同，因此将描述发光元件阵列芯片400-1的电路配置，并且省略发光元件阵列芯片400-2至400-20的电路配置的描述。此外，由于时钟信号被输入到数字部800的所有的块，因此时钟信号线705连接到数字部800的所有的块，但在图10中省略其描述。

发光元件阵列芯片400-1包括发光部404和电路部406。电路部406包括数字部800和模拟部801。

时钟信号、图像数据信号和行同步信号从芯片数据转换部702输入到数字部800，并且通信信号从CPU 703输入到数字部800。数字部800与时钟信号同步地基于在通信信号中设置的设置值、图像数据信号和行同步信号来生成用于使发光元件602发射光的驱动信号(脉冲信号)，并且将生成的驱动信号输出到模拟部801。数字部800基于行同步信号来生成用于下一个芯片的行同步信号，并且经由信号线708-1将生成的用于下一个芯片的行同步信号输出到作为下一个芯片的发光元件阵列芯片400-2。

具体地，数字部800包括通信IF部802、寄存器部803、行同步信号生成部804、接收信号生成部805和数据保持部806-001至806-748。

通信IF部802经由通信信号线708连接到CPU 703。

经由通信IF部802从CPU 703输入的通信信号中设置的设置值被写入到寄存器部803中。寄存器部803读取由CPU 703写入的设置值，将读取的设置值作为驱动电流信息输出到模拟部801，并且将读取的设置值作为延迟时间信息输出到接收信号生成部805。这里，驱动电流信息是关于流过发光部404的驱动电流的设置电流值的信息，并且是数字值。另外，延迟时间信息是关于数据锁存信号的输出要被延迟的延迟时间的信息，并且是数字值。

行同步信号生成部804使从行同步信号线706输入的行同步信号延迟预定的时间，生成用于下一个芯片的行同步信号，并且经由信号线708-1将行同步信号输出到发光元件阵列芯片400-2。

接收信号生成部805基于经由行同步信号线706输入的行同步信号，在延迟了从寄存器部803输入的延迟时间信息中的延迟时间的定时，将数据锁存信号we001输出到数据保持部806-001。

时钟信号和数据锁存信号wen(n＝1至748)被输入到数据保持部806-001至806-748中的每一个，并且在数据锁存信号wen被输入的定时，四行的图像数据1至4被输入。

如图11中图示的，数据保持部806-001至806-748各自包括锁存输入图像数据1至4，生成驱动信号1至4，并且将驱动信号输出到模拟部801的四个触发器电路807和四个门电路808。数据保持部806-001至806-748各自包括将输入的数据锁存信号wen延迟一个时钟并且将延迟的数据锁存信号we(n+1)输出到下一个数据保持部806-001至806-748的一个触发器电路809。

模拟部801基于从寄存器部803输入的驱动电流信息和从数据保持部806-001至806-748输入的驱动信号来控制发光部404的驱动。

具体地，如图12中图示的，模拟部801包括驱动电路900，该驱动电路包括电流设置DAC 901、电流控制MOSFET 902和开关MOSFET 903。

驱动电路900一对一地连接到发光元件602，并且提供的驱动电路900的数量与发光元件602的数量相同。在本实施例中，针对发光元件阵列芯片400-1至400-20中的一个设置2992个驱动电路900(＝748个×4行)。由于所有驱动电路900都具有相同的配置，因此为了简化描述，将仅描述一个驱动电路900的配置。

电流设置DAC 901将由从数字部800的寄存器部803输入的驱动电流信息指示的流过发光部404的驱动电流的数字值转换成模拟电压，并且将模拟电压输出到电流控制MOSFET 902的栅极端子G。

电流控制MOSFET 902是Pch MOSFET，并且具有连接到电源电压VDD的源极端子S、连接到DAC 901的输出端子的栅极端子G、以及连接到开关MOSFET 903的源极端子S的漏极端子D。电流控制MOSFET 902以从源极端子S流向漏极端子D的用于发光元件602的驱动电流随着从电流设置DAC 901输入的模拟电压的增加而增加的方式配置。

开关MOSFET 903是Pch MOSFET。开关MOSFET 903具有连接到电流控制MOSFET 902的漏极端子D的源极端子S、连接到数据保持部806的输出端子的栅极端子G、以及连接到发光部404的发光元件602的阳极端子A的漏极端子D。指示高电平或低电平的二值驱动信号1至4从数据保持部806-001至806-748输入到开关MOSFET 903的栅极端子G。

开关MOSFET 903在高电平驱动信号被输入到栅极端子G时接通，并且在低电平驱动信号被输入到栅极端子G时关断。当高电平驱动信号被输入到栅极端子G并且开关MOSFET903接通时，变为由电流控制MOSFET 902控制的发光元件602的驱动电流的电流从源极端子S朝向漏极端子D流动。

接下来，将参考图13来详细地描述用于数字部800、模拟部801和发光元件602中的每一个的电源配置。

在图13中，为了简化描述，省略数字部800内部的块的描述，并且仅描述模拟部801中的一个驱动电路900和一个发光元件602。

+5V的电压作为电源电压从+5V电源线712被供应到数字部800。数字部800连接到作为基准电位的GND(0V)。因此，数字部800的每个块在+5V和0V的电压下操作。在0V至5V范围内的电压被施加到开关MOSFET 903的栅极端子。

+5V的电压作为电源电压从+5V电源线712被供应到模拟部801的电流设置DAC901。电流设置DAC 901连接到作为基准电位的GND(0V)。结果，在0V至5V范围内的电压被施加到电流控制MOSFET 902的栅极端子。+5V的电压作为电源电压从+5V电源线712被供应到电流控制MOSFET 902的源极端子。

发光元件602例如是有机EL，并且具有连接到开关MOSFET 903的漏极端子的阳极端子A和连接到-5V电源线713的阴极端子K。从-5V电源线713向发光元件602的阴极端子K供应-5V的电压。在发光元件602中，约6V的正向电压通常由几μA的驱动电流生成。在这种情况下，发光元件602的阳极端子A的电位为通过将+6V与-5V相加而获得的约+1V。

由于电流控制MOSFET 902和开关MOSFET 903的漏极-源极电压为约1.5V，因此通过将1.5V×2＝3V的漏极-源极电压与发光元件602的6V的正向电压相加，获得约9V的电压。因此，为了使发光元件602发射光，发光元件阵列芯片400-1至400-20需要约9V或更大的电压。由于发光元件阵列芯片400-1至400-20可以在+5V和-5V的10V范围内驱动发光元件602，因此发光元件602可以发射光。

迄今为止，在通过沉积等在电路部上堆叠EL膜的配置中，考虑到MOSFET的漏极-源极电压，需要通过使用9V或更大的半导体工艺来形成发光元件阵列芯片，以便确保发光元件的6V的正向电压。另一方面，在本实施例中，+5V和-5V作为电源电压被供应以在10V范围内驱动发光元件602，并且通过从GND起的+5V的半导体工艺来配置数字部800和模拟部801。结果，在本实施例中，可以减小电流控制MOSFET 902和开关MOSFET 903的尺寸，并且可以减小发光元件阵列芯片400-1至400-20的芯片尺寸。

<曝光头的操作>

将参考图14和图15来详细地描述根据本发明的第一实施例的曝光头106的操作。

曝光头106在图像形成装置1的主电源被接通的定时开始操作。

首先，CPU 703确定是否存在来自用户的打印作业的请求(S1)。

在不存在来自用户的打印作业的请求的情况下(S1：否)，CPU 703重复步骤S1的操作。

另一方面，在存在来自用户的打印作业的请求的情况下(S1：是)，CPU 703在发光元件阵列芯片400-1至400-20的寄存器部803中写入设置值，以执行寄存器设置(S2)。

接下来，CPU 703向开关714输出电源控制信号，以向发光元件阵列芯片400-1至400-20的发光元件602的阴极电极供应-5V的电压(-5V接通)(S3)。

接下来，CPU 703以预定的定时开始向发光元件阵列芯片400-1至400-20输出图像数据，以曝光感光鼓102(S4)。

接下来，CPU 703确定打印作业是否已结束(S5)。

在打印作业尚未结束的情况下(S5：否)，CPU 703重复步骤S5的操作。

另一方面，在打印作业已结束的情况下(S5：是)，CPU 703停止向开关714发送电源控制信号，由此使发光元件602的阴极电极的电位进入浮置状态，并且结束操作。

接下来，将参考图15来更详细地描述曝光头106的操作。

参考图15，在时间t＝t0，图像形成装置1的电源被接通，并且+12V的电源电压被供应到+5V生成电路710和-5V生成电路711。结果，在时间t＝t1之后，+5V电源线712的电压变为+5V。此时，由于开关714关断，因此-5V电源线713处于浮置状态(在图15中，0V)。

在时间t＝t1，在从用户接收到作业请求时，CPU 703将电源控制信号输出到开关714，由此-5V电源线713的电位变为-5V，并且可以驱动发光元件602。

在时间t＝t2，在作业结束时，CPU 703停止向开关714输出电源控制信号以使开关714关断，由此使-5V电源线713处于浮置状态(在图15中，0V)。

<发光元件阵列芯片的操作>

将参考图16来详细地描述根据本发明的第一实施例的曝光头106的发光元件阵列芯片400-1至400-20的操作。

四行的图像数据(D1[1]至D1[4])被同时输入到数据保持部806-001。数据保持部806-001在数据锁存信号we001从接收信号生成部805被输入的定时，锁存图像数据(D1[1]至D1[4])，并且生成驱动信号(P001[1]至P001[4])。

另外，数据保持部806-001将通过使输入的数据锁存信号we001延迟一个时钟而获得的数据锁存信号we002输出到下一个数据保持部806-002。

与数据保持部806-001类似，四行的图像数据(D2[1]至D2[4])被同时输入到数据保持部806-002。数据保持部806-002在数据锁存信号we002从数据保持部806-001被输入的定时，锁存图像数据(D2[1]至D2[4])，并且生成驱动信号(P002[1]至P002[4])。

另外，数据保持部806-002将通过使输入的数据锁存信号we002延迟一个时钟而获得的数据锁存信号we003输出到下一个数据保持部806-003。

以这种方式，数据保持部806-001至806-748在顺次地输出数据锁存信号的同时，顺次地锁存图像数据。

数据保持部806-001至806-748锁存图像数据，并且将锁存的信号作为驱动信号输出到模拟部801。由于通过一个数据锁存信号锁存四行的图像数据，因此数据保持部806-001至806-748同时输出用于四行(用于四个像素)的驱动信号。

如上所述，在发光元件602和模拟部801形成在同一芯片上的配置中，比供应到模拟部801的电压(+5V和基准电位(GND))低的电压(-5V)被供应到发光元件602的阴极电极。结果，由于可以通过利用相对低耐压的半导体工艺形成模拟部801，因此可以减小模拟部801的尺寸，并且可以减小芯片尺寸。

另外，在非曝光时，使连接到-5V电源线713的发光元件602的阴极电极的电位进入浮置状态。结果，可以抑制即使在非曝光时在关断状态下也产生泄漏电流的从电流控制MOSFET 902和开关MOSFET 903到发光元件602的泄漏电流，并且可以抑制电力消耗。

在本实施例中，模拟部801在第一电位+5V和第二电位0V之间操作，并且发光元件602在第三电位+1V和第四电位-5V之间操作。另外，第三电位+1V与第四电位-5V之间的电位差等于或大于第一电位+5V与第二电位0V之间的电位差。结果，在发光元件602和模拟部801被形成为一个芯片的配置中，在确保发光元件602的正向电压的同时，模拟部801可以通过利用低耐压的半导体工艺来形成，并且可以减小芯片尺寸。

另外，在本实施例中，第三电位+1V低于第一电位+5V，并且第四电位-5V低于第二电位0V。第二电位0V与第四电位-5V之间的电位差等于或大于第一电位+5V与第二电位0V之间的电位差。第二电位0V是地电位，第一电位+5V是相对于地电位的正电位，并且第四电位-5V是相对于地电位的负电位。

另外，在本实施例中，在开关714以不向发光元件602供应电流的方式被切换的情况下，发光元件602的阴极端子K的电位变为比第四电位-5V高的至少0V的第五电位。第五电位0V等于第二电位0V。

此外，在本实施例中，第四电位-5V低于第一电位+5V。第二电位0V是地电位。第三电位+1V高于第二电位0V。

在本实施例中，电压不限于+5V和-5V，并且可以供应除了+5V和-5V之外的任何电压，只要该电压可以驱动发光元件602即可。例如，除了+5V和-5V的10V电压范围之外，还可以确保+4V和-6V的10V电压范围。

在本实施例中，20个发光元件阵列芯片400-1至400-20设置在印刷电路板202上，但本发明不限于此，并且根据需要，可以在印刷电路板202上设置任何数量的发光元件阵列芯片。

(第二实施例)

由于根据本发明的第二实施例的图像形成装置的配置与图1中图示的图像形成装置1的配置相同，因此省略其描述。另外，在根据本实施例的曝光头的配置中，由于除了曝光头的电路配置之外的配置与图3至图8中的配置相同，因此省略除了曝光头的电路配置之外的配置的描述。

上述第一实施例具有多个发光元件602的阴极电极是公共的配置，但本实施例具有多个发光元件602的阳极电极是公共的配置。

<曝光头的电路配置>

将参考图17来详细地描述根据本发明的第二实施例的曝光头的电路配置。

在图17中，具有与图9中的配置相同的配置的部分被用相同的附图标记表示，并且省略其描述。

根据本实施例的曝光头包括将用于控制印刷电路板1302的信号或数据发送到印刷电路板1302并且执行对图像数据的处理和对曝光定时的处理的图像控制器部1301。从图像控制器部1301发送到印刷电路板1302的信号和数据包括时钟信号、图像数据、行同步信号和通信信号。

具体地，图像控制器部1301包括图像数据生成部701、芯片数据转换部702、CPU703、同步信号生成部704、+5V生成电路710、开关714和+10V生成电路1303。

这里，图像控制器部1301和印刷电路板1302通过时钟信号线705、行同步信号线706、图像数据信号线707、通信信号线708、+5V电源线712和+10V电源线1304连接。

+10V电源线1304连接开关714与发光元件阵列芯片1400-1至1400-20中的每一个。

+10V生成电路1303将从外部+12V电源施加的+12V的电源电压转换成+10V电压，并且将该电压供应到开关714。作为-5V生成电路711，可以应用一般的开关调整器电路。

根据电源控制信号是否从CPU 703被输入，开关714被接通或关断，由此切换是否向发光元件阵列芯片1400供应+10V的电压。当从CPU 703输入电源控制信号时，开关714接通，并且经由+10V电源线1304向发光元件阵列芯片1400-1至1400-20中的每一个供应+10V的电压。在开关714关断并且+10V的电压没有被供应到发光元件阵列芯片1400-1至1400-20的情况下，+10V电源线1304处于浮置状态。

印刷电路板1302包括头信息存储部709和发光元件阵列芯片1400-1至1400-20。注意的是，印刷电路板1302上的发光元件阵列芯片1400-1至1400-20的布置和对准与印刷电路板302上的发光元件阵列芯片400-1至400-20的布置和对准相同。

发光元件阵列芯片1400-1和发光元件阵列芯片1400-2通过信号线708-1连接。发光元件阵列芯片1400-2和发光元件阵列芯片1400-3通过信号线708-2连接。类似地，发光元件阵列芯片1400-3和后续的发光元件阵列芯片通过信号线708-3和后续的信号线一个接一个地连接。

发光元件阵列芯片1400-1至1400-20中的每一个生成用于下一个芯片的行同步信号，并且经由信号线708-1和后续的信号线将行同步信号输出到下一个发光元件阵列芯片1400-2至1400-20。发光元件阵列芯片1400-1至1400-20中的每一个基于输入的时钟信号、行同步信号、图像数据和在通信信号中设置的设置值使发光元件602发射光。

头信息存储部709经由通信信号线708连接到CPU 703。头信息存储部709是存储诸如发光元件阵列芯片1400-1至1400-20的发光量和安装位置信息之类的头信息的存储设备。

由于发光元件阵列芯片1400-1至1400-20的发光部具有与图5中图示的发光部404的配置相同的配置，因此省略其描述。

<发光元件阵列芯片的电路配置>

将参考图18来详细地描述根据本发明的第二实施例的曝光头的发光元件阵列芯片1400-1至1400-20的电路配置。

由于发光元件阵列芯片1400-1至1400-20的电路配置相同，因此将描述发光元件阵列芯片1400-1的电路配置，并且省略发光元件阵列芯片1400-2至1400-20的电路配置的描述。在图18中，具有与图12中的配置相同的配置的部分被相同的参考符号表示，并且省略其描述。

发光元件阵列芯片1400-1包括发光部404和电路部406。电路部406包括数字部800和模拟部801。

在本实施例中，针对发光元件阵列芯片1400-1至1400-20中的一个，设置2992个驱动电路900(＝748个×4行)。由于所有驱动电路900都具有相同的配置，因此为了简化描述，将仅描述一个驱动电路900的配置。

电流控制MOSFET 902是Pch MOSFET。电流控制MOSFET 902具有连接到发光元件602的阴极的源极端子、连接到电流设置DAC 901的输出端子的栅极端子、以及连接到开关MOSFET 903的源极端子的漏极端子。电流控制MOSFET 902以从源极端子流向漏极端子的电流随着从电流设置DAC 901输入的模拟电压的增加而增加的方式配置。

开关MOSFET 903是Pch MOSFET，并且具有连接到电流控制MOSFET 902的漏极端子的源极端子、连接到数据保持部806的输出端子的栅极端子、以及连接到GND的漏极端子。指示高电平或低电平的二值驱动信号1至4从数据保持部806-001至806-748输入到开关MOSFET 903的栅极端子。

开关MOSFET 903在高电平驱动信号被输入到栅极端子时接通，并且在低电平驱动信号被输入到栅极端子时关断。当高电平驱动信号被输入到栅极端子并且开关MOSFET 903接通时，变为由电流控制MOSFET 902控制的发光元件602的驱动电流的电流从源极端子朝向漏极端子流动。

接下来，将参考图19来详细地描述数字部800、模拟部801和发光元件602中的每一个的电源配置。

在图19中，具有与图11中的配置相同的配置的部分被相同的参考符号表示，并且省略其描述。另外，在图19中，为了简化描述，省略数字部800内部的块的描述，并且仅描述模拟部801中的一个驱动电路900和一个发光元件602。

+10V的电压从+10V电源线1304被供应到发光元件602的阳极端子A，并且阴极端子连接到电流控制MOSFET 902的源极端子。发光元件602例如是有机EL，并且通常以几μA的驱动电流生成约6V的正向电压。即，发光元件602的阴极端子K的电位变为通过从+10V减去6V而获得的约+4V。

由于电流控制MOSFET 902和开关MOSFET 903的漏极-源极电压约为1.5V，因此通过将1.5V×2＝3V的漏极-源极电压与发光元件602的6V的正向电压相加，获得约9V的电压。因此，为了使发光元件602发射光，发光元件阵列芯片1400-1至1400-20需要约9V或更大的电压。由于发光元件阵列芯片1400-1至1400-20可以在GND(0V)和+10V的10V范围内驱动发光元件602，因此发光元件602可以发射光。

迄今为止，在通过沉积等在电路部上堆叠EL膜的配置中，考虑到MOSFET的漏极-源极电压，需要通过使用9V或更大的半导体工艺来形成发光元件阵列芯片，以便确保发光元件的6V的正向电压。另一方面，在本实施例中，GND和+10V作为电源电压被供应以在10V范围内驱动发光元件602，并且通过从GND起的+5V的半导体工艺来配置数字部800和模拟部801。结果，在本实施例中，可以减小电流控制MOSFET 902和开关MOSFET 903的尺寸，并且可以减小发光元件阵列芯片1400-1至1400-20的芯片尺寸。

<曝光头的操作>

将参考图20至图21来详细地描述根据本发明的第二实施例的曝光头106的操作。

曝光头106在图像形成装置1的主电源被接通的定时开始操作。

首先，CPU 703确定是否存在来自用户的打印作业的请求(S11)。

在不存在来自用户的打印作业的请求的情况下(S11：否)，CPU 703重复步骤S11的操作。

另一方面，在存在来自用户的打印作业的请求的情况下(S11：是)，CPU 703在发光元件阵列芯片1400-1至1400-20的寄存器部803中写入设置值，以执行寄存器设置(S12)。

接下来，CPU 703向开关714输出电源控制信号，以向发光元件阵列芯片1400-1至1400-20的发光元件602的阳极电极供应+10V的电压(+10V接通)(S13)。

接下来，CPU 703以预定的定时开始向发光元件阵列芯片1400-1至1400-20输出图像数据，以曝光感光鼓102(S14)。

接下来，CPU 703确定打印作业是否已结束(S15)。

在打印作业尚未结束的情况下(S15：否)，CPU 703重复步骤S15的操作。

另一方面，在打印作业已结束的情况下(S15：是)，CPU 703停止向开关714发送电源控制信号，由此使发光元件602的阳极电极的电位进入浮置状态，并且结束操作。

接下来，将参考图21更详细地描述曝光头106的操作。

参考图21，在时间t＝t10，图像形成装置1的电源被接通，并且+12V的电源电压被供应到+5V生成电路710和+10V生成电路1303。结果，在时间t＝t10之后，+5V电源线712的电压变为+5V。此时，由于开关714关断，因此+10V电源线1304的电位处于浮置状态(在图21中，0V)。

在时间t＝t11，在从用户接收到作业请求时，CPU 703将电源控制信号输出到开关714，由此+10V电源线1304的电位变为+10V，并且可以驱动发光元件602。

在时间t＝t12，在作业结束时，CPU 703停止向开关714输出电源控制信号并且使开关714关断，由此使+10V电源线1304的电位处于浮置状态(在图21中，0V)。

如上所述，在发光元件602和模拟部801形成在同一芯片上的配置中，比供应到模拟部801的电压(+5V和基准电位(GND))高的电压(+10V)被供应到发光元件602的阳极电极。结果，由于可以通过利用相对低耐压的半导体工艺形成模拟部801，因此可以减小模拟部801的尺寸，并且可以减小芯片尺寸。

另外，在非曝光时，使连接到+10V电源线1304的发光元件602的阳极电极的电位进入浮置状态。结果，可以抑制即使在非曝光时在关断状态下也产生泄漏电流的从电流控制MOSFET 902和开关MOSFET 903到GND的泄漏电流，并且可以抑制电力消耗。

在本实施例中，模拟部801在第一电位+5V和第二电位0V之间操作，并且发光元件602在第三电位+10V和第四电位+4V之间操作。另外，第三电位+10V与第四电位+4V之间的电位差等于或大于第一电位+5V与第二电位0V之间的电位差。结果，在发光元件602和模拟部801被形成为一个芯片的配置中，在确保发光元件602的正向电压的同时，模拟部801可以通过利用低耐压的半导体工艺来形成，并且可以减小芯片尺寸。

另外，在本实施例中，第三电位+10V高于第一电位+5V，并且第四电位+4V高于第二电位0V。第一电位+5V与第三电位+10V之间的电位差等于或大于第一电位+5V与第二电位0V之间的电位差。

另外，在本实施例中，在开关714以不向发光元件602供应电流的方式被切换的情况下，电位变为比第一电位+5V低的至少0V的第五电位。第五电位0V等于第二电位0V。

此外，在本实施例中，第四电位+4V低于第一电位+5V。第二电位0V是地电位。第三电位+10V高于第二电位0V。

在本实施例中，电压不限于+5V和+10V，并且可以是除了5V和10V之外的电压，只要发光元件602可以被驱动即可。

在本实施例中，20个发光元件阵列芯片1400-1至1400-20设置在印刷电路板1302上，但本发明不限于此，并且根据需要，可以在印刷电路板1302上设置任何数量的发光元件阵列芯片。

无需说，本发明不限于以上实施例，并且可以在不脱离本发明的主旨的情况下进行各种修改。

尽管已参考示例性实施例描述了本发明，但本发明不限于所公开的示例性实施例。以下权利要求被赋予最广泛的解释，以涵盖所有的修改形式、等效结构和功能。

本申请要求于基于2020年12月18日提交的日本专利申请No.2020-210272的优先权，该日本专利申请的全部内容以引用方式并入本文中。