(57)【要約】【課題】コントローラ部と露光ヘッド間のインターフェイス部のコストを抑えつつ、画像データの階調を上げて画質を向上させること。【解決手段】制御基板４１５は、第２の解像度で２値の画像データを生成する画像データ生成部４０１と画像データを露光ヘッド１０６に送信するデータ送信部４０５とを有するＣＰＵ４００と、ＣＰＵ４００を実装する制御基板４１５とを有し、露光ヘッド１０６は、制御基板４１５からの画像データを受信するデータ受信部４０７を有し面発光素子の発光を制御する駆動部３０３と、駆動部３０３を実装する駆動基板２０２とを有し、制御基板４１５と駆動基板２０２とはケーブルで接続され、ＣＰＵ４００はケーブルを介して駆動部３０３に画像データをシリアル通信で送信し、駆動部３０３はデータ受信部４０７が受信した２値の画像データを多値の面発光素子アレイチップの解像度の画像データに変換するフィルタ処理部４０８を有する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の方向に回転する感光体と、
前記第１の方向と直交する第２の方向に配列された複数の面発光素子を有し、前記面発光素子により前記感光体を露光する露光部と、
画像データを前記露光部に出力し、画像形成を制御する制御部と、
を備える画像形成装置であって、
前記制御部は、
前記面発光素子の第１の解像度より大きい第２の解像度で、２値の前記画像データを生成する生成手段と、前記生成手段で生成された前記画像データを前記露光部に送信する送信手段と、を有するコントローラと、
前記コントローラを実装する制御基板と、
を有し、
前記露光部は、
前記制御部より送信された前記画像データを受信する受信手段を有し、前記面発光素子の発光を制御するドライバと、
前記ドライバを実装する駆動基板と、
を有し、
前記制御基板と前記駆動基板とはケーブルで接続され、
前記コントローラは、前記ケーブルを介して、前記ドライバに前記画像データをシリアル通信で送信し、
前記ドライバは、前記受信手段により受信された前記画像データの前記第２の方向の解像度を前記第２の解像度から前記第１の解像度に変換する変換手段であって、変換後の画素の濃度を、変換前の画素の濃度と前記変換前の画素に隣接する画素の濃度とに基づいて求める補間処理によって変換するとともに、前記２値の前記画像データを前記２値よりも大きい多値の画像データに変換する変換手段を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記発光素子は、入力信号のパルス幅で発光量が制御されることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記ドライバは、前記変換手段により前記第１の解像度に変換後の前記画像データと露光条件を決定する露光制御情報とに基づいて、前記面発光素子の光量を補正する光量補正手段を有することを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記露光制御情報は、前記面発光素子を駆動する電圧値又は電流値であり、
前記光量補正手段は、前記電圧値又は前記電流値に基づいて、前記入力信号の最小パルス幅を決定することを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記露光部の温度を検知する第１の検知手段を備え、
前記露光制御情報は、前記第１の検知手段により検知された前記露光部の温度であり、
前記光量補正手段は、前記温度に基づいて、前記入力信号の最大パルス幅を決定することを特徴とする請求項４に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記ケーブルは、前記画像データを送信するための複数の通信路を有し、
各々の前記通信路は、予め前記画像データに基づいて前記ドライバが発光を制御する前記発光素子と対応付けられていることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記変換手段は、前記面発光素子の端部の画素の濃度の前記補間処理を行う場合には、前記面発光素子の前記端部側に隣接する面発光素子の端部の画素の濃度に基づいて、前記補間処理を行うことを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項８】
前記変換手段は、前記変換後の前記第１の解像度での画素の画像データを、前記変換前の前記第２の解像度での前記画素の画像データに第１の係数を乗じた値と、前記第２の解像度での前記画素に隣接する画素の画素データに第２の係数を乗じた値と、により求めることを特徴とする請求項７に記載の画像形成装置。
【請求項９】
前記制御部は、前記生成手段で生成した前記第２の解像度の前記画像データの前記第１の方向の色ずれ及び前記第２の方向の色ずれと、前記面発光素子の前記第２の方向の位置ずれと、を補正するずれ補正手段を有することを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項１０】
前記露光部により前記感光体上に形成される画像の前記第１の方向の色ずれ量及び前記第２の方向の色ずれ量を検知する第２の検知手段を備え、
前記ずれ補正手段は、前記第２の検知手段により検知された前記第１の方向の前記色ずれ量及び前記第２の方向の前記色ずれ量に基づいて、前記生成手段で生成した前記画像データの前記第１の方向の色ずれ及び前記第２の方向の色ずれを補正することを特徴とする請求項９に記載の画像形成装置。
【請求項１１】
前記面発光素子の前記感光体に対する前記第２の方向の位置ずれ量を記憶する記憶手段を備え、
前記ずれ補正手段は、前記記憶手段に記憶された前記位置ずれ量に基づいて、前記第１の方向の色ずれ及び前記第２の方向の色ずれを補正した前記画像データを補正することを特徴とする請求項１０に記載の画像形成装置。
【請求項１２】
前記露光部の前記面発光素子は、前記第１の方向に２列に配置され、各列に配置された前記面発光素子の前記第２の方向の間隔は、前記第２の解像度の整数倍であることを特徴とする請求項１から請求項１１のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真方式の画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式の画像形成装置であるプリンタでは、露光ヘッドを使用して感光ドラムを露光し、潜像形成を行う方式が一般的に知られている。なお、露光ヘッドには、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）や有機ＥＬ（Ｏｇａｎｉｃ  Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）などが用いられる。露光ヘッドは、感光ドラムの長手方向に配列された発光素子列と、発光素子列からの光を感光ドラム上に結像させるロッドレンズアレイと、から構成される。ＬＥＤや有機ＥＬは、発光面からの光の照射方向がロッドレンズアレイと同一方向となる面発光形状を有する構成が知られている。ここで、発光素子列の長さは、感光ドラム上における画像領域幅に応じて決まり、プリンタの解像度に応じて発光素子間の間隔が決まる。例えば、１２００ｄｐｉのプリンタの場合、画素の間隔は２１．１６μｍであり、そのため、発光素子間の間隔も２１．１６μｍに対応する間隔となる。このような露光ヘッドを使用したプリンタでは、レーザビームを回転多面鏡によって偏向されたレーザビームによって感光ドラムを走査するレーザ走査方式のプリンタと比べて、使用する部品数が少ないため、装置の小型化、低コスト化が容易である。また、露光ヘッドを使用したプリンタでは回転多面鏡の回転によって生じる音が低減される。
【０００３】
このような露光ヘッドを用いた構成では、露光ヘッド側が多数の発光素子を有するため、露光ヘッドの各発光素子を点灯させるためにコントローラ部と露光ヘッド間のデータ送信を行う信号線の数が膨大となる。このため、画像データを出力するコントローラ部と露光ヘッドとの間のインターフェイス部に、画像データをシリアル化して送受信を行うデータ通信モジュールを用いる方式が一般に知られている。例えば、特許文献１には、複数の発光素子の発光タイミングを制御する画像データを多重化して送信し、受信側で各発光素子の発光パルス幅に対応した信号を生成する方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第４４３２９２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、コントローラ部が画像データを露光ヘッドに送信し、露光ヘッド側で発光素子の発光量に応じたパルス幅に対応したパルス信号を生成する場合、コントローラ部と露光ヘッドとの間の通信速度は、送受信するデータ量に比例して大きくなる。例えば、画像の階調性の向上などの高画質化のために、コントローラ部が１画素の階調数を増加させた場合には、送受信するデータ量が増加するため、前述したような通信速度の増加が発生する。
【０００６】
コントローラ部と露光ヘッドとの間の通信速度である画像データの転送速度（単位：Ｈｚ）は、以下の（式１）により算出することができる。
【０００７】
転送速度＝（面発光素子数×階調数）÷（１ライン周期×データ配線数）・・・（式１）
ここで、面発光素子数とは露光ヘッドが有する発光素子の数であり、階調数は１画素の階調を表現するためのビット数（例えば２値の場合は１ビット）、１ライン周期は感光ドラムの主走査方向の１ラインを露光する時間である。また、データ配線数はコントローラ部と露光ヘッド間の画像データを転送するための信号線の数である。例えば、２値（０、１）で印刷する露光ヘッドの場合で、１ライン周期ＴＬが１００μｓ（マイクロ秒）、面発光素子数が１４，９６４素子（１２００ｄｐｉで画像幅約３１６ｍｍ）、データ配線数が６ラインとする。（式１）を用いて画像データの転送速度を算出すると、転送速度は約２５ＭＨｚとなる。一方、多値（１画素の階調を示す階調数が８ビット）で印刷する露光ヘッドの場合で、１ライン周期ＴＬが１００μｓ、面発光素子数が１４，９６４素子（１２００ｄｐｉで画像幅約３１６ｍｍ）、データ配線数が６ラインとする。（式１）を用いて画像データの転送速度を算出すると、転送速度は約２００ＭＨｚとなる。このように１画素の階調を多値化することにより、転送速度が大きくなる。そこで、転送速度を下げるためにコントローラ部と露光ヘッド間のデータ転送を行うための配線数を増やすと、配線数の増加に伴って部品も増加しコストアップが生じる。また、転送速度が増加することにより、放射ノイズ対策部品の追加が必要となり、コストアップが生じる。
【０００８】
本発明は、このような状況のもとでなされたもので、コントローラ部と露光ヘッド間のインターフェイス部のコストを抑えつつ、画像データの階調を上げて画質を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述した課題を解決するために、本発明では、以下の構成を備える。
【００１０】
（１）第１の方向に回転する感光体と、前記第１の方向と直交する第２の方向に配列された複数の面発光素子を有し、前記面発光素子により前記感光体を露光する露光部と、画像データを前記露光部に出力し、画像形成を制御する制御部と、を備える画像形成装置であって、前記制御部は、前記面発光素子の第１の解像度より大きい第２の解像度で、２値の前記画像データを生成する生成手段と、前記生成手段で生成された前記画像データを前記露光部に送信する送信手段と、を有するコントローラと、前記コントローラを実装する制御基板と、を有し、前記露光部は、前記制御部より送信された前記画像データを受信する受信手段を有し、前記面発光素子の発光を制御するドライバと、前記ドライバを実装する駆動基板と、を有し、前記制御基板と前記駆動基板とはケーブルで接続され、前記コントローラは、前記ケーブルを介して、前記ドライバに前記画像データをシリアル通信で送信し、前記ドライバは、前記受信手段により受信された前記画像データの前記第２の方向の解像度を前記第２の解像度から前記第１の解像度に変換する変換手段であって、変換後の画素の濃度を、変換前の画素の濃度と前記変換前の画素に隣接する画素の濃度とに基づいて求める補間処理によって変換するとともに、前記２値の前記画像データを前記２値よりも大きい多値の画像データに変換する変換手段を有することを特徴とする画像形成装置。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、コントローラ部と露光ヘッド間のインターフェイス部のコストを抑えつつ、画像データの階調を上げて画質を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施例の画像形成装置の構成を示す概略断面図
【図２】実施例の露光ヘッドと感光ドラムの位置関係を説明する図、及び露光ヘッドの構成を説明する図
【図３】実施例の駆動基板の模式図、及び面発光素子アレイチップの構成を説明する図
【図４】実施例の制御基板及び駆動基板の制御ブロック図
【図５】実施例のチップデータ変換部の制御ブロック図、及びタイミングチャート
【図６】実施例の制御基板と駆動基板とのインターフェイス信号を説明する図
【図７】実施例のフィルタ処理を説明する図
【図８】実施例のフィルタ処理を説明する図
【図９】実施例の発光サイリスタのパルス応答特性を説明する図
【図１０】実施例の発光サイリスタの温度特性を説明する図
【図１１】実施例のルックアップテーブルを説明する図
【図１２】実施例のルックアップテーブルの一例を示す変換表
【図１３】実施例の面発光素子アレイチップの回路を説明する図
【図１４】実施例のシフトサイリスタのゲート電位の分布状態を説明する図
【図１５】実施例の面発光素子アレイチップの駆動信号波形を示す図
【図１６】実施例の面発光サイリスタの断面を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に、図面を参照して本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【実施例】
【００１４】
［画像形成装置の構成］
図１は、実施例１における電子写真方式の画像形成装置の構成を示す概略断面図である。図１に示す画像形成装置は、スキャナ機能とプリンタ機能を備える複合機（ＭＦＰ）であり、スキャナ部１００、作像部１０３、定着部１０４、給紙／搬送部１０５、及びこれらを制御するプリンタ制御部（不図示）から構成される。スキャナ部１００は、原稿台に置かれた原稿に照明を当てて原稿画像を光学的に読み取り、読み取った画像を電気信号に変換して画像データを作成する。
【００１５】
作像部１０３は、無端の搬送ベルト１１１の回転方向（反時計回り方向）に沿って、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）、ブラック（Ｋ）の順に並べられた、４連の画像形成ステーションを備える。４つの画像形成ステーションは同じ構成を有し、各画像形成ステーションは、矢印方向（時計回り方向）に回転する感光体である感光ドラム１０２、露光ヘッド１０６、帯電器１０７、現像器１０８を備えている。なお、感光ドラム１０２、露光ヘッド１０６、帯電器１０７、現像器１０８の添え字ａ、ｂ、ｃ、ｄは、それぞれ画像形成ステーションのブラック（Ｋ）イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）に対応する構成であることを示す。なお、以下では、特定の感光ドラム等を指す場合を除き、符号の添え字を省略することとする。
【００１６】
作像部１０３では、感光ドラム１０２を回転駆動し、帯電器１０７によって感光ドラム１０２を帯電させる。露光部である露光ヘッド１０６は、配列されたＬＥＤアレイを画像データに応じて発光し、ＬＥＤアレイのチップ面で発光した光を、ロッドレンズアレイによって感光ドラム１０２上（感光体上）に集光し、静電潜像を形成する。現像器１０８は、感光ドラム１０２に形成された静電潜像をトナーで現像する。そして、現像されたトナー像は、記録紙を搬送する搬送ベルト１１１上の記録紙に転写される。このような一連の電子写真プロセスが各画像形成ステーションで実行される。なお、画像形成時には、シアン（Ｃ）の画像形成ステーションでの画像形成が開始されて所定時間が経過した後に、順次、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）、ブラック（Ｋ）の各画像形成ステーションで、画像形成動作が実行される。
【００１７】
図１に示す画像形成装置は、記録紙を給紙するユニットとして、給紙／搬送部１０５が有する本体内給紙ユニット１０９ａ、１０９ｂ、大容量の給紙ユニットである外部給紙ユニット１０９ｃ、及び手差し給紙ユニット１０９ｄを備えている。画像形成時には、このうち、予め指示された給紙ユニットから記録紙が給紙され、給紙された記録紙はレジストレーションローラ１１０まで搬送される。レジストレーションローラ１１０は、上述した作像部１０３において形成されたトナー像が記録紙に転写されるタイミングで、搬送ベルト１１１に記録紙を搬送する。搬送ベルト１１１により搬送される記録紙には、各画像形成ステーションの感光ドラム１０２上に形成されたトナー像が順次転写される。未定着のトナー像が転写された記録紙は、定着部１０４へと搬送される。定着部１０４は、ハロゲンヒータ等の熱源を内蔵し、記録紙上のトナー像を、２つのローラにより加熱・加圧することによって記録紙に定着させる。定着部１０４によりトナー像が定着された記録紙は、排出ローラ１１２により画像形成装置の外部に排出される。
【００１８】
ブラック（Ｋ）の画像形成ステーションの記録紙搬送方向の下流側には、搬送ベルト１１１に対向する位置に、第２の検知手段である光学センサ１１３が配置されている。光学センサ１１３は、各画像形成ステーション間のトナー像の色ずれ量を導出するため、搬送ベルト１１１上に形成されたテスト画像の位置検出を行う。光学センサ１１３により導出された色ずれ量は、後述する制御基板４１５のＣＰＵ４００（図４参照）に通知され、記録紙上に色ずれのないフルカラートナー像が転写されるように、各色の画像位置が補正される。また、プリンタ制御部（不図示）は、複合機（ＭＦＰ）全体を制御するＭＦＰ制御部（不図示）からの指示に応じて、上述したスキャナ部１００、作像部１０３、定着部１０４、給紙／搬送部１０５等を制御しながら、画像形成動作を実行する。更に、作像部１０３の近傍には、感光ドラム１０２の上部に設けられた、後述する露光ヘッド１０６（図２参照）の周囲温度を測定するために、第１の検知手段であるサーミスタ４２１が設けられている。
【００１９】
ここでは、電子写真方式の画像形成装置の例として、搬送ベルト１１１上の記録紙に各画像形成ステーションの感光ドラム１０２に形成されたトナー像を直接転写する方式の画像形成装置について説明した。本発明は、このような感光ドラム１０２上のトナー像を直接、記録紙に転写する方式のプリンタに限定されるものではない。例えば、感光ドラム１０２上のトナー像を中間転写ベルトに転写する一次転写部と、中間転写ベルト上のトナー像を記録紙に転写する二次転写部を備える画像形成装置についても、本発明は適用することができる。
【００２０】
［露光ヘッドの構成］
次に、感光ドラム１０２に露光を行う露光ヘッド１０６について、図２を参照して説明する。図２（ａ）は、露光ヘッド１０６と感光ドラム１０２との位置関係を示す斜視図であり、図２（ｂ）は、露光ヘッド１０６の内部構成と、露光ヘッド１０６からの光束がロッドレンズアレイ２０３により感光ドラム１０２に集光される様子を説明する図である。図２（ａ）に示すように、露光ヘッド１０６は、矢印方向に回転する感光ドラム１０２の上部の、感光ドラム１０２に対向する位置に、取付け部材（不図示）によって画像形成装置に取り付けられている（図１）。
【００２１】
図２（ｂ）に示すように、露光ヘッド１０６は、駆動基板２０２と、駆動基板２０２に実装された面発光素子アレイ素子群２０１と、ロッドレンズアレイ２０３と、ハウジング２０４から構成されている。ハウジング２０４には、ロッドレンズアレイ２０３と駆動基板２０２が取り付けられる。ロッドレンズアレイ２０３は、面発光素子アレイ素子群２０１からの光束を感光ドラム１０２上に集光させる。工場では、露光ヘッド１０６単体で組立て調整作業が行われ、各スポットのピント調整、光量調整が行われる。ここで、感光ドラム１０２とロッドレンズアレイ２０３との間の距離、及びロッドレンズアレイ２０３と面発光素子アレイ素子群２０１との間の距離が、所定の間隔となるように組立て調整が行われる。これにより、面発光素子アレイ素子群２０１からの光が感光ドラム１０２上に結像される。そのため、工場でのピント調整時においては、ロッドレンズアレイ２０３と面発光素子アレイ素子群２０１との距離が所定の値となるように、ロッドレンズアレイ２０３の取付け位置の調整が行われる。また、工場での光量調整時においては、面発光素子アレイ素子群２０１の各発光素子を順次発光させていき、ロッドレンズアレイ２０３を介して感光ドラム１０２上に集光させた光が所定光量になるように、各発光素子の駆動電流の調整が行われる。
【００２２】
［面発光素子アレイ素子群の構成］
図３は、面発光素子アレイ素子群２０１を説明する図である。図３（ａ）は、駆動基板２０２の面発光素子アレイ素子群２０１が実装された面の構成を示す模式図であり、図３（ｂ）は、駆動基板２０２の面発光素子アレイ素子群２０１が実装された面（第１面）とは反対側の面（第２面）の構成を示す模式図である。
【００２３】
図３（ａ）に示すように、駆動基板２０２に実装された面発光素子アレイ素子群２０１は、２９個の面発光素子アレイチップ１〜２９が、駆動基板２０２の長手方向に沿って、千鳥状に２列に配置された構成を有している。なお、図３（ａ）において、上下方向は第１の方向である副走査方向（感光ドラム１０２の回転方向）を示し、水平方向は、副走査方向と直交する第２の方向である主走査方向（露光ヘッド１０６の長手方向）を示す。各々の面発光素子アレイチップの内部には、計５１６個の発光点を有する面発光素子アレイチップの各素子が、面発光素子アレイチップの長手方向に所定の解像度ピッチで配列されている。本実施例では、面発光素子アレイチップの各素子のピッチは、第１の解像度である１２００ｄｐｉの解像度のピッチである略２１．１６μｍ（≒２．５４ｃｍ／１２００ドット）となっている。その結果、１つの面発光素子アレイチップ内における５１６個の発光点の端から端までの間隔は、約１０．９ｍｍ（≒２１．１６μｍ×５１６）である。面発光素子アレイ素子群２０１は、２９個の面発光素子アレイチップから構成されている。面発光素子アレイ素子群２０１における露光可能な発光素子数は１４，９６４素子（＝５１６素子×２９チップ）となり、約３１６ｍｍ（≒約１０．９ｍｍ×２９チップ）の主走査方向の画像幅に対応した画像形成が可能となる。
【００２４】
図３（ｃ）は、長手方向に２列に配置された面発光素子アレイチップのチップ間の境界部の様子を示す図であり、水平方向は、図３（ａ）の面発光素子アレイ素子群２０１の長手方向である。図３（ｃ）に示すように、面発光素子アレイチップの端部には、制御信号が入力されるワイヤボンディングパッドが配置されており、ワイヤボンディングパッドから入力された信号により、転送部及び発光素子が駆動される。また、面発光素子アレイチップは、複数の発光素子を有している。面発光素子アレイチップ間の境界部においても、発光素子の長手方向のピッチ（２つの発光素子の中心点と中心点の間隔）は、１２００ｄｐｉの解像度のピッチである略２１．１６μｍとなっている。また、上下２列に並んだ面発光素子アレイチップは、上下の面発光素子アレイチップの発光点の間隔（図中、矢印Ｓで示す）が約８４μｍ（１２００ｄｐｉで４画素分、２４００ｄｐｉで８画素分の各解像度の整数倍の距離）となるように配置されている。
【００２５】
また、図３（ｂ）に示すように、面発光素子アレイ素子群２０１が実装された面とは反対側の駆動基板２０２の面には、駆動部３０３ａ、３０３ｂ、及びコネクタ３０５が実装されている。コネクタ３０５の両側に配置された駆動部３０３ａ、３０３ｂは、それぞれ面発光素子アレイチップ１〜１５、面発光素子アレイチップ１６〜２９を駆動するドライバＩＣである。駆動部３０３ａ、３０３ｂは、それぞれパターン３０４ａ、３０４ｂを介して、コネクタ３０５と接続されている。コネクタ３０５には、後述する制御基板４１５（図４参照）からの駆動部３０３ａ、３０３ｂを制御する信号線、電源電圧、グランドが接続されており、駆動部３０３ａ、３０３ｂと接続される。また、駆動部３０３ａ、３０３ｂからは、それぞれ面発光素子アレイ素子群２０１を駆動するための配線が駆動基板２０２の内層を通り、面発光素子アレイチップ１〜１５、面発光素子アレイチップ１６〜２９に接続されている。
【００２６】
［制御基板、駆動基板の制御構成］
図４は、画像データを処理し、露光ヘッド１０６の駆動基板２０２に出力する制御基板４１５と、制御基板４１５から入力された画像データに基づいて、感光ドラム１０２を露光する露光ヘッド１０６の駆動基板２０２の制御ブロック図である。駆動基板２０２については、図４に示す駆動部３０３ａにより制御される面発光素子アレイチップ１〜１５について説明する。なお、駆動部３０３ｂ（図４には不図示）により制御される面発光素子アレイチップ１６〜２９も、駆動部３０３ａにより制御される面発光素子アレイチップ１〜１５と同様の動作を行う。また、説明を簡便にするために、ここでは１つの色の画像処理について説明するが、本実施例の画像形成装置では、同様の処理を４色同時に並列処理される。図４に示す制御基板４１５は、露光ヘッド１０６を制御する信号を駆動基板２０２に送信するためのコネクタ４１６を有している。コネクタ４１６からは、駆動基板２０２のコネクタ３０５に接続されたケーブル４１７、４１８、４１９を介して、それぞれ画像データ、後述するＬｉｎｅ同期信号、制御基板４１５のＣＰＵ４００からの制御信号が送信される。
【００２７】
［制御基板の構成］
制御基板４１５では、コントローラであるＣＰＵ４００により、画像データの処理と印刷タイミングの処理、サーミスタ４２１からの温度データの取得が行われる。制御基板４１５は、画像データ生成部４０１、ラインデータシフト部４０２、チップデータ変換部４０３、チップデータシフト部４０４、データ送信部４０５、同期信号生成部４０６の機能ブロックから構成されている。本実施例では、画像データ生成部４０１は１つの集積回路（ＩＣ）により構成されているものとする。また、ラインデータシフト部４０２、チップデータ変換部４０３、チップデータシフト部４０４、データ送信部４０５、同期信号生成部４０６は、画像データ生成部４０１を有する集積回路とは異なる、１つの集積回路（ＩＣ）により構成されているものとする。なお、画像データ生成部４０１、ラインデータシフト部４０２、チップデータ変換部４０３、チップデータシフト部４０４、データ送信部４０５、同期信号生成部４０６は、集積回路（ＩＣ）内部のモジュールを示している。また、ＣＰＵ４００は、これらの集積回路とは異なる集積回路であり、制御基板４１５にはＣＰＵ４００、画像データ生成部４０１を有する集積回路、ラインデータシフト部４０２等を有する集積回路、コネクタ４１６が実装されている。なお、画像データ生成部４０１、ラインデータシフト部４０２、チップデータ変換部４０３、チップデータシフト部４０４、データ送信部４０５、同期信号生成部４０６が１つの集積回路に含まれていてもよい。更に、画像データ生成部４０１、ラインデータシフト部４０２、チップデータ変換部４０３、チップデータシフト部４０４、データ送信部４０５、同期信号生成部４０６と、ＣＰＵ４００とが１つの集積回路に含まれていてもよい。以下、制御基板４１５での画像データが処理される順に、各機能ブロックでの処理について説明する。
【００２８】
（画像データ生成部）
データ生成手段である画像データ生成部４０１は、スキャナ部１００又は画像形成装置に接続された外部コンピュータから受信した入力画像データに対し、ＣＰＵ４００から指示された解像度でディザリング処理を行い、画像データを生成する。本実施例では、画像データ生成部４０１は、第２の解像度である２４００ｄｐｉの解像度でディザリング処理を行うものとする。すなわち、画像データ生成部４０１が生成する画像データは、２４００ｄｐｉ相当の画素データである。本実施例の２４００ｄｐｉ相当の画素データは１ビットであるものとするが、複数ビットで１画素を表現しても良い。画像データ生成部４０１が生成する画素データは、副走査方向（感光ドラム１０２の回転方向でもあり、記録紙の搬送方向でもある）の２４００ｄｐｉ相当のラインに対応するラインデータである。そして、画像データ生成部４０１は、解像度が２４００ｄｐｉ相当の各画素に対応する画素データを当該画素の主走査方向（露光ヘッド１０６の長手方向）における位置と関連付けて生成される。
【００２９】
（ラインデータシフト部）
ＣＰＵ４００は、光学センサ１１３により検知された色ずれ量に基づいて、主走査方向、副走査方向の画像シフト量を２４００ｄｐｉ単位で各々決定する。画像シフト量は、例えば、光学センサ１１３による色ずれ検出用パターン画像の検知結果に基づいて算出される色間の相対的な色ずれ量に基づいて、ＣＰＵ４００によって決定される。そして、ＣＰＵ４００は、ずれ補正手段であるラインデータシフト部４０２に画像シフト量を指示する。ラインデータシフト部４０２では、ＣＰＵ４００から指示された画像シフト量を基に、記録紙１ページ内の画像領域全域に対して、画像データ生成部４０１から入力された画像データ（ラインデータともいう）を２４００ｄｐｉ単位でシフト処理を行う。シフト処理により、画像の形成位置の補正が行われる。なお、ラインデータシフト部４０２は、記録紙１ページ内の画像領域を複数に分割し、分割された複数の画像領域毎にシフト処理を実行するようにしても良い。
【００３０】
（同期信号生成部）
同期信号生成部４０６は、感光ドラム１０２の回転速度に同期した信号で、感光ドラム１０２の回転方向の１ライン分の周期信号（以下、Ｌｉｎｅ同期信号という）を生成する。ＣＰＵ４００は、同期信号生成部４０６にＬｉｎｅ同期信号の周期、すなわち予め定められた感光ドラム１０２の回転速度に対して、感光ドラム１０２表面が回転方向（副走査方向）に２４００ｄｐｉの画素サイズ（約１０．５μｍ）移動する時間を指示する。例えば、副走査方向に２００ｍｍ／秒の速度で印刷する場合には、ＣＰＵ４００は、Ｌｉｎｅ同期信号の周期（副走査方向１ライン分の周期）を約５２．９μｓ（≒（２５．４ｍｍ／２４００ドット）／２００ｍｍ）として、同期信号生成部４０６に指示する。画像形成装置が感光ドラム１０２の回転速度を検知する検知部を有している場合、ＣＰＵ４００は、検知部の検知結果（エンコーダが出力する信号の発生周期）に基づいて、副走査方向の感光ドラム１０２の回転速度を算出し、当該算出結果に基づいてＬｉｎｅ同期信号の周期を決定する。ここでの検知部は、例えば感光ドラムの回転軸に設置したエンコーダである。一方、画像形成装置が感光ドラム１０２の回転速度を検知する検知部を有していない場合、次のような情報に基づいて、感光ドラム１０２の回転速度を算出する。すなわち、ＣＰＵ４００は、ユーザが操作部から入力するシートの坪量（ｇ／ｃｍ２）やシートサイズなどの紙の種類の情報に基づいて、Ｌｉｎｅ同期信号の周期を決定する。
【００３１】
（チップデータ変換部）
チップデータ変換部４０３は、Ｌｉｎｅ同期信号に同期して、ラインデータシフト部４０２より、感光ドラム１０２の副走査方向の１ライン分ずつ、ラインデータの読み出しを行う。そして、チップデータ変換部４０３は、読み出したラインデータをチップ毎のラインデータに分割するデータ処理を実行する。
【００３２】
図５（ａ）は、チップデータ変換部４０３の構成を示すブロック図である。図５（ａ）において、同期信号生成部４０６から出力されるＬｉｎｅ同期信号は、カウンタ５３０に入力される。カウンタ５３０は、入力されるＬｉｎｅ同期信号を変調してＬｉｎｅ同期信号よりも高周波のＣＬＫ信号を生成する周波数変調回路を備えている。カウンタ５３０は、周波数変調回路の代わりにＬｉｎｅ同期信号よりも高周波のクロック信号（ＣＬＫ）を生成する発振器を内蔵していても良い。以下では、チップデータ変換部４０３がラインデータシフト部４０２からラインデータを読み出す構成を例示するが、実施の形態はこれに限られるものではない。すなわち、ラインデータシフト部４０２にＬｉｎｅ同期信号を供給し、かつクロック信号をラインデータシフト部４０２が内部で生成することで、ラインデータシフト部がチップデータ変換部４０３に対して主体的にラインデータを送信するよう構成しても良い。
【００３３】
カウンタ５３０はＬｉｎｅ同期信号が入力されると、カウント値を０にリセットした後、ＣＬＫ（クロック）信号（図５（ｂ）参照）のパルス数に同期して、カウンタ値をインクリメントする。カウンタ５３０が生成するＣＬＫ信号の周波数は、チップデータ変換部４０３がＬｉｎｅ同期信号の１周期内に読み出すべき画素データの容量（ビット数）と、後述するチップデータ変換部４０３のデータ処理速度と、に基づいて設計段階で決定される。例えば、上述したように、面発光素子アレイ素子群２０１は、副走査方向の１ラインを露光する発光素子を１４，９６４素子（１２００ｄｐｉ換算）有している。一方、画像データ生成部４０１は、２４００ｄｐｉの解像度でディザリング処理を行っている。そのため、ラインデータシフト部４０２から出力される副走査方向の１ライン分の画像データの画素数は、２９，９２８画素（＝１４，９６４×（２４００ｄｐｉ／１２００ｄｐｉ））となる。チップデータ変換部４０３は、Ｌｉｎｅ同期信号の間に、副走査方向１ライン分のラインデータを読み出して後述するラインメモリ５００への書き込みと、後述するメモリ５０１〜５２９への画像データの書き込みを行う。そのため、カウンタ５３０は、１ラインのラインデータに含まれる画素数（２９，９２８）の２倍の数（５９，８５６）のカウント動作を行う。カウンタ５３０のカウント値が１〜２９，９２８までの期間をＴｍ１、カウント値が２９，９２９〜５９，８５６までの期間をＴｍ２とする（図５（ｂ）参照）。ＲＥＡＤ制御部５３１は、カウンタ５３０のカウント値に応じてラインデータをラインデータシフト部４０２から読み出す。すなわち、ＲＥＡＤ制御部５３１は、カウンタ５３０のカウント値が１〜２９，９２８までの期間Ｔｍ１に、主走査方向１ライン分のラインデータ（２９，９２８画素）をラインメモリ５００に格納する。また、ＷＲ制御部５３２は、カウンタ５３０のカウント値が２９，９２９〜５９，８５６の期間Ｔｍ２に、ラインメモリ５００に格納された副走査方向１ライン分のラインデータをメモリ５０１〜５２９に分割して書き込む。メモリ５０１〜５２９はラインメモリ５００よりも記憶容量の少ないメモリであり、チップ毎に分割されたラインデータ（分割ラインデータ）を記憶する。メモリ５０１〜５２９は、面発光素子アレイチップ１〜２９に対応して設けられているＦＩＦＯ（Ｆｉｒｓｔ  Ｉｎ  Ｆｉｒｓｔ  Ｏｕｔ：先入れ先出し）メモリである。即ち、メモリ５０１は面発光素子アレイチップ１に対応するラインデータを記憶し、メモリ５０２は面発光素子アレイチップ２に対応するラインデータを記憶し、・・・メモリ５２９は面発光素子アレイチップ２９に対応するラインデータを記憶する。
【００３４】
続いて、チップデータ変換部４０３が実行するラインデータシフト部４０２から読み出したラインデータのメモリ５０１〜５２９への書き込み、及びメモリ５０１〜５２９に書き込まれた画像データの出力について説明する。図５（ｂ）は、チップデータ変換部４０３におけるラインデータの入出力タイミングを説明するタイムチャートである。図５（ｂ）において、Ｌｉｎｅ同期信号は、同期信号生成部４０６から出力されるパルス信号を示している。また、図中、ＴＬ１、ＴＬ２、・・・ＴＬ１０は、副走査方向１ライン分の周期の番号を示している。また、Ｌｉｎｅ同期信号の１周期は、カウンタ５３０のカウンタ値に応じて、期間Ｔｍ１と期間Ｔｍ２に分割されている。ラインメモリ５００への入力データは、ラインデータシフト部４０２からの画像データを示しており、周期ＴＬ１、ＴＬ２、・・・ＴＬ１０の期間Ｔｍ１にラインデータシフト部４０２から入力される。図５（ｂ）中の１ライン目データとは、副走査方向の１ライン目のラインデータ（主走査方向１ライン分）を指している。同様に、２ライン目データ、・・・１０ライン目データとは、それぞれ、副走査方向の２ライン目のラインデータ、・・・副走査方向の１０ライン目のラインデータ（主走査方向１ライン分）を指している。
【００３５】
また、図５（ｂ）に示す‘メモリ５０１への入力データ’は、ラインメモリ５００に格納された主走査方向１ライン分のラインデータのうち、面発光素子アレイチップ１に対応するラインデータがメモリ５０１に書き込まれるタイミングを示している。同様にメモリ５０２への入力データ、メモリ５０３への入力データ、・・・メモリ５２９への入力データは、各々面発光素子アレイチップ２、３、・・・２９に対応するラインデータがメモリ５０２、５０３、・・・５２９に書き込まれるタイミングを示している。なお、メモリ５０１への入力データの１ライン目データとは、主走査方向１ライン分の全ラインデータではなく、面発光素子アレイチップ１が対応する主走査方向のラインデータ（分割ラインデータ）を指している。メモリ５０２〜メモリ５２９の入力データについても同様である。
【００３６】
図５（ｂ）に示す‘メモリ５０１からの出力データ’は、メモリ５０１に書き込まれたラインデータを面発光素子アレイチップ１に出力するために読み出すタイミングを示している。同様に、図５（ｂ）に示す‘メモリ５０２からの出力データ’、・・・‘メモリ５２９からの出力データ’は、それぞれ面発光素子アレイチップ２、・・・面発光素子アレイチップ２９に出力するために読み出すタイミングを示している。なお、メモリ５０１からの出力データの１ライン目データとは、主走査方向１ライン分の全ラインデータではなく、面発光素子アレイチップ１が対応する主走査方向のラインデータ（分割ラインデータ）を指している。メモリ５０２〜メモリ５２９からの出力データについても同様である。
【００３７】
本実施例では、ラインメモリ５００より、主走査方向１ライン分のラインデータを順次読み出し、まず、面発光素子アレイチップ１のラインデータを格納するメモリ５０１への書き込みが行われる。次に、面発光素子アレイチップ２の画像データを格納するメモリ５０２への書き込みが行われ、以降、面発光素子アレイチップ２９の画像データを格納するメモリ５２９まで順次、書き込みが連続的に行われる。なお、チップデータ変換部４０３の後段のチップデータシフト部４０４では、面発光素子アレイチップ単位での副走査方向のデータシフト処理が行われる。そのため、メモリ５０１〜５２９には、副走査方向１０ライン分のラインデータが格納されるものとする。
【００３８】
更に、メモリ５０１〜５２９に格納されるラインデータは、各面発光素子アレイチップに対応する１チップ分のラインデータに加えて、隣接する面発光素子アレイチップの端部の画素データを複写した画素データも併せて格納される。例えば、メモリ５０２には、面発光素子アレイチップ２に対応するラインデータの両端それぞれに、次のような画素データが格納される。すなわち、面発光素子アレイチップ１の面発光素子アレイチップ２側の最端部の画素データと、面発光素子アレイチップ３の面発光素子アレイチップ２側の最端部の画素データと、が付加されて、メモリ５０２に格納される。その結果、面発光素子アレイチップ２に対応する画像データの数は、面発光素子アレイチップ２の発光素子の数（５１６個）に、隣接する面発光素子アレイチップ１、３の端部の発光素子の画像データを１個ずつ加えた５１８（＝５１６＋１＋１）となる。
【００３９】
なお、メモリ５０１には、面発光素子アレイチップ１に対応するラインデータの端部に面発光素子アレイチップ２の面発光素子アレイチップ１側の最端部の画素データが付加されて格納される。また、メモリ５２９には、面発光素子アレイチップ２９に対応するラインデータの端部に面発光素子アレイチップ２８の面発光素子アレイチップ２９側の最端部の画素データが付加されて格納される。
【００４０】
このように、本実施例では、面発光素子アレイチップ毎に隣接する面発光素子アレイチップの端部の画素データを、該当の面発光素子アレイチップのラインデータの両端に追加して、メモリ５０１〜５２９に格納する。上述したチップデータ変換部４０３の動作により、主走査方向の１ライン分のラインデータは、面発光素子アレイチップ１〜２９に対応して設けられたメモリ５０１〜５２９に、隣接する面発光素子アレイの端部の画素データとともに格納される。なお、隣接する面発光素子アレイチップの端部の画素データは、後述するフィルタ処理部４０８において用いられる。
【００４１】
（チップデータシフト部）
ずれ補正手段であるチップデータシフト部４０４は、次のような制御を行う。すなわち、ＣＰＵ４００から予め指示された面発光素子アレイチップ毎の副走査方向の画像シフト量に関するデータ（２４００ｄｐｉ単位）に基づいて、メモリ５０１〜５２９からのラインデータの相対的な読み出しタイミングを制御する。以下、チップデータシフト部４０４が実行する副走査方向の画像シフト処理について具体的に説明する。
【００４２】
露光ヘッド１０６の長手方向において、偶数番目の各面発光素子アレイチップの実装位置にずれがないことが望ましい。同様に、露光ヘッド１０６の長手方向においても、奇数番目の各面発光素子アレイチップの実装位置にずれがないことが望ましい。また、偶数番目の各面発光素子アレイチップと奇数番目の各面発光素子アレイチップとの副走査方向の実装位置関係は２４００ｄｐｉ相当で所定の画素数（例えば、８画素）であることが設計上好ましい。さらに、各面発光素子アレイチップ内における発光素子列の副走査方向の配置位置が固体差を持たず一定であることが好ましい。しかしながら、面発光素子アレイチップの実装位置や発光素子列の配置位置は誤差を含み、これらの誤差が出力画像の画質の低下を招くおそれがある。
【００４３】
図４に示すメモリ４２０（ＲＯＭ）には、駆動基板２０２に千鳥状に実装された面発光素子アレイチップ１〜２９の各発光素子列の副走査方向の相対的な位置関係から演算された補正データが記憶されている。例えば、メモリ４２０には、次のような測定データに基づく補正データが記憶されている。副走査方向の位置の基準となる面発光素子アレイチップ１の発光素子列に対し、他の面発光素子アレイチップ２〜２９の各発光素子列が副走査方向に２４００ｄｐｉ相当で何画素ずれて駆動基板２０２に実装されているかを示す補正データが記憶されている。測定データは、駆動基板２０２に面発光素子アレイチップ２〜２９を実装した後、測定装置によって各面発光素子アレイチップの発光素子を点灯させ、その受光結果に基づいて計測される。ＣＰＵ４００は、画像形成装置の電源がＯＮされたことに応じてメモリ４２０から読み出した補正データをチップデータシフト部４０４の内部レジスタに設定する。チップデータシフト部４０４は、内部レジスタに設定された補正データに基づいてメモリ５０１〜５２９に記憶された同一ラインを形成するためのラインデータのシフト処理を行う。例えば、面発光素子アレイチップ１の発光素子列に対して面発光素子アレイチップ２の発光素子列が２４００ｄｐｉ相当で副走査方向に８画素ずれて駆動基板に実装されている場合には、チップデータシフト部４０４は、次のような処理を行う。すなわち、チップデータシフト部４０４は、駆動基板２０２への面発光素子アレイチップ１に対応するラインデータの出力タイミングに対して、同一ラインをなす面発光素子アレイチップ２に対応するラインデータの出力タイミングが８画素分遅延させる。そのため、チップデータシフト部４０４は、面発光素子アレイチップ１に対応するラインデータに対して、面発光素子アレイチップ２に対応する全ラインデータをシフトさせる。
【００４４】
（データ送信部）
送信手段であるデータ送信部４０５は、露光ヘッド１０６の駆動基板２０２に対して、上述した一連のラインデータに対するデータ処理を実行した後のラインデータを送信する。前述した図５（ｂ）を参照して、画像データの送信タイミングについて説明する。図３（ａ）に示すように、面発光素子アレイチップのうち、奇数番目の面発光素子アレイチップ１、３、５、・・・２９は、副走査方向の上流側に配置され、偶数番目の面発光素子アレイチップ２、４、６、・・・２８は、副走査方向の下流側に配置されている。図５（ｂ）に示すタイムチャートでは、奇数番目の面発光素子アレイチップ１、・・・２９に対応するメモリ５０１、・・・メモリ５２９への画像データの書き込みは、最初のＬｉｎｅ同期信号の期間（図中、ＴＬ１）で行われる。そして、次のＬｉｎｅ同期信号の期間（図中、ＴＬ２）で、奇数番目の面発光素子アレイチップ１、・・・２９に対応するメモリ５０１、・・・メモリ５２９から、副走査方向１ライン目のデータの読み出しが行われる。同様に、更に次のＬｉｎｅ同期信号の期間では、奇数番目の面発光素子アレイチップ１、・・・２９に対応するメモリ５０１、・・・メモリ５２９から、副走査方向２ライン目のデータの読み出しが行われる。そして、１０番目のＬｉｎｅ同期信号の期間（図中、ＴＬ１０）で、奇数番目の面発光素子アレイチップ１、・・・２９に対応するメモリ５０１、・・・メモリ５２９から、副走査方向９ライン目のデータの読み出しが行われる。また、偶数番目の面発光素子アレイチップ２に対応するメモリ５０２は、メモリ５０２への画像データの書き込みが行われた期間ＴＬ１から、Ｌｉｎｅ同期信号９パルス後の期間（図中、ＴＬ１０）で、メモリ５０２から画像データの読み出しが行われる。
【００４５】
データ送信部４０５は、チップデータシフト部４０４によって処理されたラインデータを駆動基板２０２に送信する。データ送信部４０５は、発振器の代わりに、入力されるＬｉｎｅ同期信号を変調してＬｉｎｅ同期信号よりも高周波のクロック信号を生成する周波数変調回路を備えている。また、データ送信部４０５は、周波数変調回路の代わりにＬｉｎｅ同期信号よりも高周波のクロック信号を生成する発振器を内蔵していても良い。本実施例では、Ｌｉｎｅ同期信号の１周期内でカウント値が５９，８５６（１ラインの画素データ数の２倍の数）以上になるように、クロック信号（図５（ｂ）のＣＬＫ）の周波数を定めている。これにより、Ｌｉｎｅ同期信号の１周期内で、ラインメモリ５００への画像データの入力（書き込み）、及びラインメモリ５００からメモリ５０１〜５２９への画像データの出力（書き込み）が可能となる。
【００４６】
一方、メモリ５０１〜５２９からのデータの読み出しは、Ｌｉｎｅ同期信号の１周期の期間内に、２９個のメモリ５０１〜５２９から各面発光素子アレイチップに対応する、主走査方向１ライン分の画像データをパラレルに出力する。そのため、メモリ５０１〜５２９からの画像データの読み出し速度は、メモリへの書き込み速度に対して、低速で読み出してもよい。例えば、本実施例では、メモリ５０１〜５２９への画像データの書き込み時のクロック信号の周期の５８倍の長い周期で、メモリ５０１〜５２９から画像データを読み出すものとする。
【００４７】
［制御基板と駆動基板とのインターフェイス］
図６は、制御基板４１５のデータ送信部４０５への入力信号と、制御基板４１５と駆動基板２０２間で送受信されるシリアル信号であるインターフェイス信号を説明するタイミングチャートである。図６は、主走査方向の１ライン分の走査期間を示すＬｉｎｅ同期信号の１周期の間に、データ送信部４０５には、メモリ５０１〜５２９に格納された５１８個の画像データが入力される。本実施例では、インターフェイス信号は、画像データ２４００ｄｐｉの１ビット（０，１の２値を表示可能）で、２９チップ分の面発光素子アレイチップの画像データを転送するものとする。また、省スペース化及び低コスト化を実現するためには、インターフェイス信号を送信するための、制御基板４１５と駆動基板２０２間の配線数を可能な限り少なくする必要がある。そこで、データ送信部４０５では、２９チップ分の画像データをパラレル−シリアル変換し、６つの信号ライン（通信路）に重畳して送信する。ここで、６つの信号ラインとは、面発光素子アレイチップ１〜５、６〜１０、１１〜１５、１６〜２０、２１〜２５、２６〜２９の画像データを送信するように対応付けされた信号ラインである。図６において、駆動基板２０２の駆動部３０３ａに送信されるデータ送信部４０５からの出力信号は、上から順に面発光素子アレイチップ１〜５、６〜１０、１１〜１５に送信される画像データを示す。同様に、駆動基板２０２の駆動部３０３ｂに送信されるデータ送信部４０５からの出力信号は、上から順に面発光素子アレイチップ１６〜２０、２１〜２５、２６〜２９に送信される画像データを示す。そして、露光ヘッド１０６側の駆動基板２０２の駆動部３０３ａのデータ受信部４０７では、６つの信号ラインを介して受信した画像データをシリアル−パラレル変換することで、各面発光素子アレイチップに対応した元の画像データを復元する構成としている。
【００４８】
図６中の各チップに対応した信号データ名は、Ｍ＿Ｎで表している。Ｍは面発光素子アレイチップのチップ番号（１〜２９）を示しており、Ｎは面発光素子アレイチップ１チップ内の画像データ数（１〜５１８）を示している。なお、信号データ名がｅｍｐは、該当する面発光素子アレイチップが未使用（未実装）を表している。データ送信部４０５では、１チップ内の面発光素子数５１６に対して、前述したチップデータ変換部４０３での処理により隣接する面発光素子アレイチップの端部の発光素子の画像データを加えた５１８画素分のデータを１チップ分として送信する。画像データの送信は、同期信号生成部４０６で生成されたＬｉｎｅ同期信号に同期して、各面発光素子アレイの１画素目から順に、データ送信を行う。データ送信部４０５は、２９個の面発光素子アレイチップに対応した画像データを６つの信号ラインに振り分けるため、パラレル−シリアル変換回路を有している。パラレル−シリアル変換回路は、５個分の面発光素子アレイチップの画像データ（パラレルデータ）を同じ信号ラインを介して送信されるシリアル信号に変換する。パラレル−シリアル変換回路により、データ送信部４０５とデータ受信部４０７との間では、６本の信号ラインで画像データの通信が可能となる。画像データをパラレル−シリアル変換し、シリアル通信を行うことにより、データ送信部４０５とデータ受信部４０７との間の配線数を少なくすることができる一方、画像データを送信するインターフェイス信号の転送速度が高速化する。
【００４９】
本実施例では、各画素の階調数１ビット、１ライン周期ＴＬが１００μｓ、面発光素子アレイチップ１〜２９の面発光素子数が１４，９６４素子（１２００ｄｐｉで画像幅約３１６ｍｍ）、チップ数が２９チップである。前述した（式１）を用いて、データ送信部４０５への入力信号の周波数を算出すると、算出される周波数は約５ＭＨｚとなる。更に、データ送信部４０５とデータ受信部４０７との間の画像データを送信する配線数が６ラインだとすると、（式１）より、データ送信部４０５へのインターフェイス信号の周波数は約２５ＭＨｚとなる。また、階調度を向上させるため、各画素の階調数を示すビット数を増加していくと、出力信号の周波数は階調数が１ビットの場合の周波数に、階調数を示すビット数を掛けた周波数となり、更に高速化する。そのため、本実施例では、階調性を向上させるために、画像データの多ビット化の処理は、データ受信部４０７以降、すなわち露光ヘッド１０６の駆動基板２０２内部で行うものとする。なお、本実施例でのデータ送信部４０５へのインターフェイス信号の周波数は約２５ＭＨｚであり、前述した放射ノイズ対策のための部品が必要な周波数ではない。そのため、制御基板４１５と駆動基板２０２間で、データ送受信のための配線数を削減するために、パラレル−シリアル変換を行うことによるコストアップは生じない。
【００５０】
［露光ヘッドの駆動基板の構成］
次に、露光ヘッド１０６の駆動基板２０２に実装された駆動部３０３ａ内部の処理について説明する。駆動部３０３ａは、データ受信部４０７、フィルタ処理部４０８、ＬＵＴ４１０、ＰＷＭ信号生成部４１１、タイミング制御部４１２、制御信号生成部４１３、駆動電圧生成部４１４の機能ブロックから構成されている。以下、駆動部３０３ａでの画像データが処理される順に各機能ブロックの処理について説明する。
【００５１】
（データ受信部）
受信手段である駆動部３０３ａのデータ受信部４０７は、５個分の面発光素子アレイチップの画像データ（シリアルデータ）を５つの面発光素子アレイチップ毎のパラレル信号に変換するシリアル−パラレル変換回路を有している。データ受信部４０７は、データ送信部４０５から送信されたシリアル信号で構成されるインターフェイス信号を受信する。そして、データ受信部４０７は、シリアル−パラレル変換回路により、受信したインターフェイス信号（シリアルデータ）を面発光素子アレイチップ（１〜１５）毎の画像データ列にパラレル変換する。なお、駆動部３０３ａの以降の処理ブロックは、面発光素子アレイチップ１〜１５の１５チップ分の画像データを並列処理する構成となっている。
【００５２】
（フィルタ処理部）
変換手段であるフィルタ処理部４０８では、面発光素子アレイチップ毎の画像データに対して、主走査方向のフィルタ処理による補間処理を行い、主走査方向の解像度を２４００ｄｐｉから１２００ｄｐｉに変換する。図７は、フィルタ処理部４０８でのフィルタ処理の様子を説明する図である。図７において、Ｄ１〜Ｄ９は、面発光素子アレイチップの画像データ（２４００ｄｐｉの入力データ）を示す。ここで、画像データＤ１〜Ｄ８は、該当の面発光素子アレイチップの画像データであり、画像データＤ９は、前述した隣接する面発光素子アレイチップの最端部の画素データである。Ｄ１’〜Ｄ４’は、フィルタ処理部４０８のフィルタ処理を行った後の画像データ（１２００ｄｐｉの出力データ）を示している。出力データの解像度（１２００ｄｐｉ）は、入力データの解像度（２４００ｄｐｉ）の２分の１であり、各画素の画像データの算出式は、以下の（式１）で表される。
Ｄｎ’＝Ｄ（２×ｎ−１）×Ｋ２＋Ｄ（２×ｎ）×Ｋ１＋Ｄ（２×ｎ＋１）×Ｋ２・・・（式２）
ここで、ｎは、各面発光素子アレイチップ内部の面発光素子数５１６に対応し、発光素子の点灯順番に基づき、ｎ＝１〜５１６の順で逐次、各発光素子での画像データの演算が行われる。第１の係数であるＫ１は、出力データと、主走査方向の同じ座標位置となる入力データに対する重み係数である。第２の係数であるＫ２は、出力データに対して主走査方向に２分の１画素分ずれた座標の入力データに対する重み係数である。本実施例では、Ｋ１＝０．５、Ｋ２＝０．２５の値で補間演算（フィルタ処理）を行うこととしているが、本実施例と異なる重み係数を用いてもよい。本実施例では、重み係数Ｋ２を０より大きい値とすることで、出力データの解像度（１２００ｄｐｉ）よりも高い解像度（２４００ｄｐｉ）で生成された画像データの情報を出力データに反映することができる。具体的には、制御基板４１５の画像データ生成部４０１から露光ヘッド１０６のデータ受信部４０７までの処理は、主走査方向の画像位置移動を２４００ｄｐｉで行い、後段のフィルタ処理部４０８では画像データの解像度を１２００ｄｐｉに変換する。これにより、２４００ｄｐｉ単位での画像移動精度を維持した状態で、１２００ｄｐｉの画像を生成することが可能となる。
【００５３】
図８は、フィルタ処理前後での画像データのシフト、及びフィルタ処理による画像データの変化について説明する図である。図８（ａ）は、制御基板４１５の画像データ生成部４０１で、面発光素子アレイチップ１、２、３のディザリング処理をした後の２４００ｄｐｉの画像データを示す図である。図８（ａ）において、画像データは黒・白の２階調で示している。また、図８（ａ）の縦軸は副走査方向を示し、ｍ〜ｍ＋３は副走査方向のラインを示す。また、図８（ａ）の横軸は主走査方向を示し、１、２〜ｎ−１、ｎは、面発光素子アレイチップ中の発光素子の２４００ｄｐｉでの配列順番を示す。図８（ｂ）は、図８（ａ）に示す画像データを制御基板４１５のラインデータシフト部４０２、チップデータシフト部４０４により、２４００ｄｐｉ単位で画像データをシフトさせた後の画像データを示す図である。図８（ｂ）は説明を簡便にするために、図８（ａ）に示す画像データを主走査方向の左方向に１画素分、画像をシフトし、面発光素子アレイチップ１に対応する画像データをアレイチップ単位で副走査方向の下方向に１画素分、画像をシフトさせた例を示している。
【００５４】
図８（ｃ）は、図８（ｂ）で主走査方向、副走査方向にシフトさせた画像に対して、駆動基板２０２の駆動部３０３ａのフィルタ処理部４０８により、主走査方向の画像データを２４００ｄｐｉから１２００ｄｐｉに解像度変換した後の画像データを示す。なお、横軸方向の１’、２’、・・・、ｎ／２−１、ｎは、１２００ｄｐｉに解像度変換した後の面発光素子アレイチップの発光素子の配列順番を示す。また、図８（ｃ）の解像度変換後の各画素（１２００ｄｐｉ）の主走査方向の大きさは、図８（ｂ）に示す１画素（２４００ｄｐｉ）の２倍の大きさとなる。更に、各画素の位置は、図８（ｂ）の半画素分、右側にずれた位置（主走査方向に半画素分進んだ位置）となるが、解像度変換の前後で、画像の重心位置は変わらない。例えば、図８（ｃ）の解像度変換後の面発光素子アレイチップ１の画素１’の大きさ及び位置は、図８（ｂ）の解像度変換前の面発光素子アレイチップ１の画素位置１の画素の半分と、画素位置２の画素と、画素位置３の画素の半分を加えた大きさ及び位置となる。同様に、図８（ｃ）の解像度変換後の面発光素子アレイチップ１の画素２’の大きさ及び位置は、図８（ｂ）の解像度変換前の面発光素子アレイチップ１の画素位置３の画素の半分と画素位置４の画素と画素位置５の画素の半分を加えた大きさ及び位置となる。
【００５５】
また、図８（ｃ）の解像度変換後の面発光素子アレイチップ１の画素（ｎ／２−１）の大きさ及び位置は、次のようになる。すなわち、図８（ｂ）の解像度変換前の面発光素子アレイチップ１の画素位置（ｎ−３）の画素の半分と、画素位置（ｎ−２）の画素と、画素位置（ｎ−１）の画素の半分を加えた大きさ及び位置となる。同様に、図８（ｃ）の解像度変換後の面発光素子アレイチップ１の画素（ｎ／２）の大きさ及び位置は、次のようになる。すなわち、図８（ｂ）の解像度変換前の面発光素子アレイチップ１の画素位置（ｎ−１）の画素の半分と、画素位置（ｎ）の画素と、隣接する面発光素子アレイチップ２の画素位置１の画素の半分を加えた大きさ及び位置となる。なお、図８（ｃ）の各画素中の数字は、各画素の濃度値を示している。本実施例では、解像度変換後は階調数８ｂｉｔで処理されるものとする。図中、黒部分の濃度値を１００％、白部分（図中に表示されていない枠部も含む）の濃度値を０％とすると、各画素の濃度値を上述した（式１）より算出すると、濃度値は０％、２５％、５０％、７５％、１００％の５つの値で表現される。１つの画素の濃度値を５つの値で表現するためには、階調度は、３ビット必要となる。解像度変換後の１画素の階調数を３ビット以上で処理することで、濃度段差が生じない滑らかな処理が可能となる。解像度変換の処理では、制御基板４１５から送信される、解像度２４００ｄｐｉの１ビットで主走査方向２画素分のデータ（合計２ビット）が、解像度１２００ｄｐｉの３ビットデータに変換される。そのため、フィルタ処理部４０８以降の画像データのバス幅（ビット数）は１．５倍（＝３ビット／２ビット）となる。
【００５６】
例えば、図８（ｃ）の（ｍ＋３）行の面発光素子アレイチップ１の画素１’の濃度値は、（式１）と図８（ｂ）における画素の濃度を用いて、次のように算出される。すなわち、画素１’の濃度値＝画素１の濃度（１）×Ｋ２（０．２５）＋画素２の濃度（１）×Ｋ１（０．５）＋画素３の濃度（０）×Ｋ２（０．２５）＝０．７５（７５％）となる。同様に、図８（ｃ）の（ｍ＋３）行の面発光素子アレイチップ１の画素２’の濃度値は、（式１）と図８（ｂ）における画素の濃度を用いて、次のようになる。すなわち、画素２’の濃度値＝画素３の濃度（０）×Ｋ２（０．２５）＋画素４の濃度（０）×Ｋ１（０．５）＋画素５の濃度（０）×Ｋ２（０．２５）＝０（０％）となる。また、図８（ｃ）の（ｍ＋３）行の面発光素子アレイチップ１の画素（ｎ／２）の濃度値は、（式１）と図８（ｂ）における画素の濃度を用いて、次のようになる。すなわち、画素（ｎ／２）の濃度値＝画素（ｎ−１）の濃度（１）×Ｋ１（０．２５）＋画素（ｎ）の濃度（１）×Ｋ１（０．５）＋面発光素子アレイチップ２の画素１の濃度（０）×Ｋ２（０．２５）＝０．７５１（７５％）となる。
【００５７】
また、フィルタ処理を行う際に、面発光素子アレイチップの端部の画素の処理を行う場合、隣接する面発光素子アレイチップの画素データがないと、画像が欠落し画像不良を発生させる。そのため、前述したように制御基板４１５のチップデータ変換部４０３で、隣接する面発光素子アレイチップの端部側の画素データを加えて、画像データを配列しておくことで、画像の欠落のないフィルタ処理を行うことができる。
【００５８】
（ＬＵＴ）
光量補正手段であるＬＵＴ４１０は、画素毎のデータ値（濃度データ値）をルックアップテーブル（Ｌｏｏｋ  Ｕｐ  Ｔａｂｌｅ）を用いて、光量値データへの変換を行う。前述したように、フィルタ処理部４０８による解像度変換処理後のデータは、１画素内で、０％、２５％、５０％、７５％、１００％の光量で切替えを行う１画素３ビットで構成される画像データ（濃度データ）である。そのため、ＬＵＴ４１０には１画素が３ビットの画像データが入力される。３ビットの画像データに対して、ＬＵＴ４１０では発光時間の調整を行うためのデータ変換を行う。面発光素子のパルス応答特性は、駆動条件によりバラツキが生じることがあり、生じたバラツキにより画像不良を引き起こすことがある。そこで、ＬＵＴ４１０の処理では、１画素内を多値でパルス幅制御する際に、面発光素子を発光させたときの積算光量（露光条件）が所定の値となるように画像データ値（濃度データ値）の変換を行う。例えば、面発光素子のパルス応答が遅く積算光量が目標値より小さい場合は、ＬＵＴ４１０は濃度データ値が増えるように変換を行い、目標の露光量（発光量）となるように調整する。
【００５９】
更に本実施例においては、ルックアップテーブルに設定される変換テーブルの値は、面発光素子（発光サイリスタ）の駆動電圧の設定値と、面発光素子の近傍に設置されたサーミスタ４２１の温度検知結果とに基づいて切り換えられる構成を有している。また、変換テーブルの値の切り換えは、画像形成が開始される前のタイミングで行われる。ここで、発光サイリスタの駆動電圧と温度の特性について説明する。一般に、発光サイリスタは、アノード端子−カソード端子間に電圧が印加されてから、サイリスタがオンし発光が開始されるまでに遅延時間が生じる。この遅延時間は、アノード端子−カソード端子間に印加される駆動電圧により、バラツキがあることが知られている。一般に、画像形成装置では、感光ドラム１０２やトナーの使用時間の経過による劣化に対して、形成される画像の濃度を一定に保つため、露光量を切り換える光量制御を実施する。本実施例では、光量制御をするために制御電圧を切り換える方式を採っているため、制御電圧の切替えにより前述した遅延時間の変動が発生する。
【００６０】
図９に、本実施例における発光サイリスタの応答特性を説明する図であり、縦軸は積算光量を示し、横軸は後述するＰＷＭ信号生成部４１１で生成するパルス幅信号（以下、ＰＷＭ信号という）のパルス幅（入力ＰＷＭ）を示す。図９中のグラフは、駆動電圧の制御値である制御電圧１、２の場合の発光サイリスタの入力パルスに対するパルス応答特性を示している。高光量の出力に制御する制御電圧１の場合では、発光サイリスタが発光を開始する入力パルスの最小パルス幅の閾値（閾値１）が低い。そのため、よりパルス幅の狭い入力パルスに対して、応答が早い。一方、比較的低光量の出力に制御する制御電圧２の場合では、発光サイリスタが発光を開始する最小パルス幅の閾値（閾値２）が閾値１に比べて、高くなっている（大きくなっている）。そのため、制御電圧１の場合に比べて、入力パルスに対して、応答が遅い。このため、最小パルス幅を所定の露光量とするには、制御電圧値に対して最小パルス幅の発光時間を調整する必要がある。本実施例においては、ＣＰＵ４００は、駆動電圧生成部４１４に制御電圧を設定するとともに、ＬＵＴ４１０に制御電圧を通知するものとする。
【００６１】
一方、発光サイリスタは、素子の温度上昇により露光量が低下する特性を有する。図１０は、発光サイリスタの常温時と昇温時における入力パルスに対する露光量の違いを説明する図であり、縦軸は積算光量を示し、横軸はＰＷＭ信号のパルス幅（入力ＰＷＭ）を示す。図１０より、常温時の場合も昇温時の場合も、発光サイリスタをオンする入力ＰＷＭパルスの最小パルス幅（閾値１）は変わらない。しかし、１画素内において入力ＰＷＭパルスが最大パルス幅のときの発光サイリスタの露光量が、昇温時では常温時に比較して大きく低下する。このような温度特性を有する場合、画像形成装置内部の自己昇温や周囲の温度環境の変化があると、発光サイリスタの露光量が変動し、その結果、濃度変動が発生してしまう。以上説明した露光制御情報である制御電圧と温度変化による露光量の変動に対して、ＬＵＴ４１０では、制御電圧に応じて最小パルス幅の調整値を決定し、サーミスタ４２１の温度検知結果に応じて最大パルス幅の調整値を決定する。そして、ＬＵＴ４１０では、最小パルス幅と最大パルス幅との間を線形補間したデータにより、ＬＵＴ４１０の変換テーブルのデータ値を決定する。
【００６２】
図１１は、ルックアップテーブルにより変換される入力データと出力データの関係を説明する図である。横軸は、０％、２５％、５０％、７５％、１００％の５つの値で表される入力データ（濃度値）を示し、縦軸は、８ビットの２５６段階で光量が表される出力データ（ＰＷＭ信号のパルス幅）を示す。図９に示すように、制御電圧１の場合は、閾値１のパルス幅から発光サイリスタの発光が開始するため、最小パルス幅に対しては、入力データに対して所定のオフセットを加えたデータを出力する。一方、最大パルス幅は、画像形成装置の機内温度の最大値に対して所定の光量が出力されるパルス幅となるように、常温時における最大パルス幅は狭く（小さく）設定され、温度上昇時にパルス幅が太く（大きく）なるように設定される。以上説明したＰＷＭ信号のパルス幅による細やかな露光量の調整を行うため、ＬＵＴ４１０の出力データ幅（ビット数）は８ビット（２５６段階）の調整精度でパルス幅調整を行う。本実施例では、面発光素子（発光サイリスタ）は電圧で駆動する方式を例に説明したが、面発光素子（発光サイリスタ）が電流で駆動する方式を用いる構成では、駆動する電流値に応じてＬＵＴ４１０の変換テーブルを決定するようにすればよい。
【００６３】
図１２は、ルックアップテーブルの一例を示す表を示したものであり、ＬＵＴ４１０は図１２（ａ）〜（ｃ）のいずれかの変換表を用いて、１２００ｄｐｉ相当の画素データをＰＷＭ信号に変換する。図１２に示すルックアップテーブルは、フィルタ処理部４０８にて変換された１２００ｄｐｉ相当の画素データである画素の濃度値（０％、２５％、５０％、７５％、１００％の５つの値）を８ビットのＰＷＭデータに対応付けて、変換する変換表である。図１２（ａ）〜（ｃ）に示す変換表の左側の欄の２進数表示の「０００」、「００１」、「０１０」、「０１１」、「１００」は、それぞれ画素の濃度値０％、２５％、５０％、７５％、１００％に対応する１２００ｄｐｉ相当の画素データである。また、図１２（ａ）〜（ｃ）に示す変換表のＰＷＭデータは、画素の濃度値に対応する８ビットのデータを示している。ＰＷＭデータの「１」は、ＬＥＤのオンデータ（発光データ）であり、「０」はオフデータ（非発光データ）である。ＰＷＭデータは、後述するΦＷ１〜ΦＷ４に相当する。例えば、画素の濃度値０％に対応する「０００」に対応するＰＷＭデータは、図１２（ａ）〜（ｃ）のいずれの変換表でも「００００００００」となっている。また、画素の濃度値１００％に対応する「１００」に対応するＰＷＭデータは、図１２（ａ）〜（ｃ）のいずれの変換表でも「１１１１１１１１」となっている。一方、画素の濃度値２５％、５０％、７５％に対応する「００１」、「０１０」、「０１１」に対応するＰＷＭデータは、図１２（ａ）〜（ｃ）において、それぞれ異なる８ビットデータとなっている。例えば、画素の濃度値５０％の「０１０」に対応するＰＷＭデータは、図１２（ａ）では「００００１１１１」であり、図１２（ｂ）では「１１１１００００」であり、図１２（ｃ）では「００１１１１００」となっている。
【００６４】
（ＰＷＭ信号生成部、タイミング制御部、制御信号生成部、駆動電圧生成部）
続くＰＷＭ信号生成部４１１では、画素毎のデータ値に応じて面発光素子アレイチップが１画素区間内で発光する発光時間に対応したパルス幅信号（以下、ＰＷＭ信号という）を生成する。ＰＷＭ信号を出力するタイミングは、タイミング制御部４１２により制御される。タイミング制御部４１２は、制御基板４１５の同期信号生成部４０６で生成されたＬｉｎｅ同期信号より、各画素の画素区間に対応した同期信号を生成し、ＰＷＭ信号生成部４１１に出力する。駆動電圧生成部４１４は、ＰＷＭ信号に同期して、面発光素子アレイチップを駆動する駆動電圧を生成する。なお、駆動電圧生成部４１４は、ＣＰＵ４００によって所定の光量となるように出力信号の電圧レベルを５Ｖ中心に調整可能な構成とする。本実施例では、各面発光素子アレイチップは、同時に４つの発光素子を独立して駆動できる構成となっている。駆動電圧生成部４１４は、面発光素子アレイチップ毎に駆動信号４ライン、露光ヘッド１０６全体では、千鳥状構成の１ライン（１５チップ）×４＝６０ラインに駆動信号を供給する。各面発光素子アレイチップに供給される駆動信号は、ΦＷ１〜ΦＷ４とする（図１５参照）。ΦＷ１〜ΦＷ４は各画素内での発光時間を制御するパルス信号であり、前述したＬＵＴ４１０におけるデータ値の調整によりパルス幅が構成される（詳細は後述する）。一方、後述するシフトサイリスタ（図１５参照）の動作により、順次、面発光素子チップアレイが駆動される。制御信号生成部４１３は、タイミング制御部４１２で生成された画素区間に対応する同期信号より、画素毎にシフトサイリスタを転送するための制御信号Φｓ、Φ１、Φ２を生成する（図１５参照）。
【００６５】
［ＳＬＥＤ回路の説明］
図１３は、本実施例の自己走査型発光素子（Ｓｅｌｆ−Ｓｃａｎｎｉｎｇ  ＬＥＤ：ＳＬＥＤ）チップアレイの一部分を抜き出した等価回路である。図１３において、Ｒａ、Ｒｇはそれぞれアノード抵抗、ゲート抵抗であり、Ｔｎはシフトサイリスタ、Ｄｎは転送ダイオード、Ｌｎは発光サイリスタを示す。また、Ｇｎは、対応するシフトサイリスタＴｎ、及びシフトサイリスタＴｎに接続されている発光サイリスタＬｎの共通ゲートを表している。ここで、ｎは２以上の整数とする。Φ１は奇数番目のシフトサイリスタＴの転送ライン、Φ２は偶数番目のシフトサイリスタＴの転送ラインである。ΦＷ１〜ΦＷ４は発光サイリスタＬの点灯信号ラインであり、それぞれ抵抗ＲＷ１〜ＲＷ４と接続されている。ＶＧＫはゲートラインであり、Φｓはスタートパルスラインである。図１３に示すように、１個のシフトサイリスタＴｎに対し、発光サイリスタはＬ４ｎ−３〜Ｌ４ｎまでの４個が接続されており、同時に４個の発光サイリスタＬ４ｎ−３〜Ｌ４ｎが点灯可能な構成となっている。
【００６６】
［ＳＬＥＤ回路の動作］
次に、図１３に示すＳＬＥＤ回路の動作について説明する。なお、図１３の回路図において、ゲートラインＶＧＫには５Ｖが印加されているものとし、転送ラインΦ１、Φ２、及び点灯信号ラインΦＷ１〜ΦＷ４に入力される電圧も、同じく５Ｖとする。図１３において、シフトサイリスタＴｎがオン状態にあるとき、シフトサイリスタＴｎ、及びシフトサイリスタＴｎに接続されている発光サイリスタＬｎの共通ゲートＧｎの電位は約０．２Ｖまで引き下げられる。発光サイリスタＬｎの共通ゲートＧｎと発光サイリスタＬｎ＋１の共通ゲートＧｎ＋１との間は、結合ダイオードＤｎで接続されているため、結合ダイオードＤｎの拡散電位にほぼ等しい電位差が発生する。本実施例では、結合ダイオードＤｎの拡散電位は約１．５Ｖであるので、発光サイリスタＬｎ＋１の共通ゲートＧｎ＋１の電位は、発光サイリスタＬｎの共通ゲートＧｎの電位の０．２Ｖに、拡散電位の１．５Ｖを加えた１．７Ｖ（＝０．２Ｖ＋１．５Ｖ）となる。以下、同様に、発光サイリスタＬｎ＋２の共通ゲートＧｎ＋２の電位は３．２Ｖ（＝１．７Ｖ＋１．５Ｖ）、発光サイリスタＬｎ＋３（不図示）の共通ゲートＧｎ＋３（不図示）の電位は４．７Ｖ（＝３．２Ｖ＋１．５Ｖ）となる。ただし、発光サイリスタＬｎ＋４の共通ゲートＧｎ＋４以降の電位は、ゲートラインＶＧＫの電圧が５Ｖであり、これ以上の高い電圧にはならないので、５Ｖとなる。また、発光サイリスタＬｎの共通ゲートＧｎより前（図１３の共通ゲートＧｎよりも左側）の共通ゲートＧｎ−１の電位については、結合ダイオードＤｎ−１が逆バイアス状態になっているため、ゲートラインＶＧＫの電圧がそのまま印加され、５Ｖとなっている。
【００６７】
図１４（ａ）は、上述したシフトサイリスタＴｎがオン状態のときの各発光サイリスタＬｎの共通ゲートＧｎのゲート電位の分布を示す図であり、共通ゲートＧｎ−１、Ｇｎ、Ｇｎ＋１・・・は、図１３中の発光サイリスタＬの共通ゲートを指している。また、図１４（ａ）の縦軸は、ゲート電位を示す。各シフトサイリスタＴｎがオンするために必要な電圧（以下、しきい値電圧と表記）は、各々の発光サイリスタＬｎの共通ゲートＧｎのゲート電位に拡散電位（１．５Ｖ）を加えたものと、ほぼ同じ電位である。シフトサイリスタＴｎがオンしているとき、同じシフトサイリスタＴｎの転送ラインΦ２のラインに接続されているシフトサイリスタの中で、共通ゲートのゲート電位が最も低いのはシフトサイリスタＴｎ＋２である。シフトサイリスタＴｎ＋２に接続されている発光サイリスタＬｎ＋２の共通ゲートＧｎ＋２の電位は、先に説明したように３．２Ｖ（＝１．７Ｖ＋１．５Ｖ）（図１４（ａ））である。したがって、シフトサイリスタＴｎ＋２のしきい値電圧は４．７Ｖ（＝３．２Ｖ＋１．５Ｖ）となる。しかしながら、シフトサイリスタＴｎがオンしているため、転送ラインΦ２の電位は約１．５Ｖ（拡散電位）に引き込まれており、シフトサイリスタＴｎ＋２のしきい値電圧より低いために、シフトサイリスタＴｎ＋２はオンすることができない。同じ転送ラインΦ２に接続されている他のシフトサイリスタは、シフトサイリスタＴｎ＋２よりもしきい値電圧が高いため、同様にオンすることができず、シフトサイリスタＴｎのみがオン状態を保つことができる。
【００６８】
また、転送ラインΦ１に接続されているシフトサイリスタについては、しきい値電圧が最も低い状態であるシフトサイリスタＴｎ＋１のしきい値電圧は３．２Ｖ（＝１．７Ｖ＋１．５Ｖ）である。そして、次にしきい値電圧の低いシフトサイリスタＴｎ＋３（図１３では不図示）は６．２Ｖ（＝４．７Ｖ＋１．５Ｖ）である。この状態で、転送ラインΦ１に５Ｖが入力されると、シフトサイリスタＴｎ＋１のみがオン状態に遷移できる。この状態では、シフトサイリスタＴｎとシフトサイリスタＴｎ＋１が同時にオンした状態である。そのため、シフトサイリスタＴｎ＋１から図１３の回路図中、右側に設けられたシフトサイリスタＴｎ＋２、Ｔｎ＋３等のゲート電位は、各々、拡散電位（１．５Ｖ）分、引き下げられる。ただし、ゲートラインＶＧＫの電圧が５Ｖであり、発光サイリスタＬの共通ゲートの電圧はゲートラインＶＧＫの電圧で制限されるため、シフトサイリスタＴｎ＋５より右側のゲート電位は５Ｖとなる。図１４（ｂ）は、このときの各共通ゲートＧｎ−１〜Ｇｎ＋４のゲート電圧分布を示す図であり、縦軸はゲート電位を示す。この状態で、転送ラインΦ２の電位を０Ｖに下げると、シフトサイリスタＴｎがオフし、シフトサイリスタＴｎの共通ゲートＧｎの電位がＶＧＫ電位まで上昇する。図１４（ｃ）は、このときのゲート電圧分布を示す図であり、縦軸はゲート電位を示す。こうして、シフトサイリスタＴｎからシフトサイリスタＴｎ＋１へのオン状態の転送が完了する。
【００６９】
［発光サイリスタの発光動作］
次に、発光サイリスタの発光動作に関して説明する。シフトサイリスタＴｎのみがオンしているとき、発光サイリスタＬ４ｎ−３〜Ｌ４ｎまでの４個の発光サイリスタのゲートはシフトサイリスタＴｎの共通ゲートＧｎに共通に接続されている。そのため、発光サイリスタＬ４ｎ−３〜Ｌ４ｎのゲート電位は、共通ゲートＧｎと同じ０．２Ｖである。したがって、各々の発光サイリスタのしきい値は１．７Ｖ（＝０．２Ｖ＋１．５Ｖ）であり、発光サイリスタの点灯信号ラインΦＷ１〜ΦＷ４から、１．７Ｖ以上の電圧が入力されれば、発光サイリスタＬ４ｎ−３〜Ｌ４ｎは点灯可能である。したがって、シフトサイリスタＴｎがオンしているときに、点灯信号ラインΦＷ１〜ΦＷ４に点灯信号を入力することにより、発光サイリスタＬ４ｎ−３〜Ｌ４ｎまでの４個の発光サイリスタを選択的に発光させることが可能である。このとき、シフトサイリスタＴｎの隣のシフトサイリスタＴｎ＋１の共通ゲートＧｎ＋１の電位は１．７Ｖであり、共通ゲートＧｎ＋１にゲート接続している発光サイリスタＬ４ｎ＋１〜４ｎ＋４のしきい値電圧は３．２Ｖ（＝１．７Ｖ＋１．５Ｖ）となる。点灯信号ラインΦＷ１〜ΦＷ４から入力される点灯信号は５Ｖであるので、発光サイリスタＬ４ｎ−３〜４ｎの点灯パターンと同じ点灯パターンで、発光サイリスタＬ４ｎ＋１〜Ｌ４ｎ＋４も点灯しそうである。ところが、発光サイリスタＬ４ｎ−３〜Ｌ４ｎまでの方がしきい値電圧が低いため、点灯信号ラインΦＷ１〜ΦＷ４から点灯信号が入力された場合には、発光サイリスタＬ４ｎ＋１〜Ｌ４ｎ＋４よりも早くオンする。一旦、発光サイリスタＬ４ｎ−３〜Ｌ４ｎがオンすると、接続されている点灯信号ラインΦＷ１〜ΦＷ４が約１．５Ｖ（拡散電位）に引き下げられる。そのため、点灯信号ラインΦＷ１〜ΦＷ４の電位が、発光サイリスタＬ４ｎ＋１〜Ｌ４ｎ＋４のしきい値電圧よりも低くなるため、発光サイリスタＬ４ｎ＋１〜Ｌ４ｎ＋４はオンすることができない。このように、１個のシフトサイリスタＴに複数の発光サイリスタＬを接続することで、複数個の発光サイリスタＬを同時点灯させることができる。
【００７０】
図１５は、図１３に示すＳＬＥＤ回路の駆動信号のタイミングチャートである。図１５では、上から順に、ゲートラインＶＧＫ、スタートパルスラインΦｓ、奇数番目、偶数番目のシフトサイリスタの転送ラインΦ１、Φ２、発光サイリスタの点灯信号ラインΦＷ１〜ΦＷ４の駆動信号の電圧波形を表している。なお、各駆動信号は、オン時の電圧は５Ｖ、オフ時の電圧は０Ｖである。また、図１５の横軸は時間を示す。また、Ｔｃは、クロック信号Φ１の周期を示し、Ｔｃ／２は、周期Ｔｃの半分（＝１／２）の周期を示す。
【００７１】
ゲートラインＶＧＫには常に５Ｖが供給される。また、奇数番目のシフトサイリスタ用のクロック信号Φ１、偶数番目のシフトサイリスタ用のクロック信号Φ２が同じ周期Ｔｃにて入力され、スタートパルスラインの信号Φｓは５Ｖが供給されている。奇数番目のシフトサイリスタ用のクロック信号Φ１が最初に５Ｖになる少し前に、ゲートラインＶＧＫに電位差をつけるために、スタートパルスラインの信号Φｓは０Ｖに落とされる。これにより、最初のシフトサイリスタＴｎ−１のゲート電位が５Ｖから１．７Ｖに引き込まれ、しきい値電圧が３．２Ｖになって、転送ラインΦ１による信号でオンできる状態になる。転送ラインΦ１に５Ｖが印加され、最初のシフトサイリスタＴｎ−１がオン状態に遷移してから少し遅れて、スタートパルスラインΦｓに５Ｖが供給され、以降、スタートパルスラインΦｓには５Ｖが供給され続ける。
【００７２】
転送ラインΦ１と転送ラインΦ２は互いのオン状態（ここでは５Ｖ）が重なる時間Ｔｏｖを持ち、略相補的な関係になるように構成される。発光サイリスタ点灯用信号ラインΦＷ１〜ΦＷ４は、転送ラインΦ１、Φ２の周期の半分の周期で送信され、対応するシフトサイリスタがオン状態のときに、５Ｖが印加されると点灯する。例えば期間ａでは同一のシフトサイリスタに接続されている４つの発光サイリスタが全て点灯している状態であり、期間ｂでは３つの発光サイリスタが同時点灯している。また、期間ｃでは全ての発光サイリスタは消灯状態であり、期間ｄでは２つの発光サイリスタが同時点灯している。期間ｅでは点灯する発光サイリスタは１つのみである。
【００７３】
本実施例では１個のシフトサイリスタに接続する発光サイリスタの数は４個としているがこれに限ったものではなく、用途に応じて４個より少なくても多くてもよい。なお、上述した回路では各サイリスタのカソードを共通とする回路について説明したが、アノード共通回路でも適宜極性を反転することで適用可能である。
【００７４】
［面発光サイリスタの構造］
図１６は、本実施例の面発光サイリスタ部の概略図である。図１６（ａ）は、メサ（台形）構造９２２に形成された発光素子が複数配列されている発光素子アレイの平面図（模式図）である。図１６（ｂ）は、図１６（ａ）に示すＢ−Ｂ線で、メサ構造９２２に形成された発光素子を切断したときの断面概略図である。発光素子が形成されたメサ構造９２２は、所定のピッチ（発光素子間の間隔）（例えば１２００ｄｐｉの解像度の場合には略２１．１６μｍ）で配置されており、各メサ構造９２２は、素子分離溝９２４により互いに分離されている。
【００７５】
図１６（ｂ）において、９００は第一伝導型の化合物半導体基板、９０２は基板９００と同じ第一伝導型のバッファ層、９０４は第一伝導型の二種類の半導体層の積層で構成される分布ブラッグ反射（ＤＢＲ）層である。また、９０６は第１の第一伝導型の半導体層、９０８は第一伝導型とは異なる第１の第二伝導型の半導体層、９１０は第２の第一伝導型の半導体層、９１２は第２の第二伝導型の半導体層である。図１６（ｂ）に示すように、半導体層９０６、９０８、９１０、９１２の、伝導型の異なる半導体を交互に積層することで、ｐｎｐｎ型（又はｎｐｎｐ型）のサイリスタ構造を形成している。本実施例では、基板９００にはｎ型のＧａＡｓ基板を用い、バッファ層９０２にはｎ型のＧａＡｓ又はｎ型のＡｌＧａＡｓ層、ＤＢＲ層９０４にはｎ型の高Ａｌ組成のＡｌＧａＡｓと低Ａｌ組成のＡｌＧａＡｓの積層構造を用いている。ＤＢＲ層の上の第１の第一伝導型の半導体層９０６にはｎ型のＡｌＧａＡｓ、第１の第二伝導型の半導体層９０８にはｐ型のＡｌＧａＡｓを用いている。また、第２の第一伝導型の半導体層９１０にはｎ型のＡｌＧａＡｓ、第２の第二伝導型の半導体層９１２にはｐ型のＡｌＧａＡｓを用いている。
【００７６】
また、メサ構造型の面発光素子では、電流狭窄機構を用い、電流をメサ構造９２２側面に流さないようにすることで発光効率を向上させている。ここで、本実施例における電流狭窄機構について説明する。図１６（ｂ）に示すように、本実施例では第２の第二伝導型の半導体層９１２であるｐ型のＡｌＧａＡｓの上に、ｐ型のＧａＰ層９１４を形成し、更にその上にｎ型の透明導電体であるＩＴＯ層９１８を形成している。ｐ型のＧａＰ層９１４は、透明導電体であるＩＴＯ層９１８と接触する部分の不純物濃度を十分高く形成しておく。発光サイリスタに対して順バイアスを加えたとき（例えば裏面電極９２６を接地し、表面電極９２０に正電圧を加えたとき）、ｐ型のＧａＰ層９１４は透明導電体のＩＴＯ層９１８と接触する部分の不純物濃度を十分高く形成されているため、トンネル接合となる。その結果、電流が流れる。このような構造により、ｐ型のＧａＰ層９１４は、ｎ型の透明導電体であるＩＴＯ層９１８と接触する部分に電流を集中させ、電流狭窄機構を形成している。なお、本実施例においては、ＩＴＯ層９１８とｐ型のＡｌＧａＡｓ層９１２との間に層間絶縁層９１６を設けている。ところが、ｎ型のＩＴＯ層９１８とｐ型のＡｌＧａＡｓ層９１２で形成される付設ダイオードは、発光サイリスタの順方向バイアスに対して逆バイアスになっており、順バイアスしたときに、トンネル接合部以外は基本的に電流が流れない。そのため、ｎ型のＩＴＯ層９１８とｐ型のＡｌＧａＡｓ層９１２で形成される付設ダイオードの逆方向耐圧が必要な用途に対して十分であれば、省略することも可能である。このような構成により、ｐ型のＧａＰ層９１４とｎ型の透明導電体であるＩＴＯ層９１８とが接触する部分と略同等な部分の下部の半導体積層部が発光し、ＤＢＲ層９０４によってそのほとんどの発光が基板９００と反対側に反射される。
【００７７】
本実施例における露光ヘッド１０６は、解像度に応じて発光点の密度（発光素子間の間隔）が決定される。面発光素子アレイチップ内部の各発光素子は、素子分離溝９２４によってメサ構造９２２に分離され、例えば１２００ｄｐｉの解像度で画像形成を行う場合は、隣接する発光素子（発光点）の素子中心間の間隔は２１．１６μｍとなるように配列される。
【００７８】
以上説明したように、本実施例では、露光ヘッド１０６において、２４００ｄｐｉの解像度の２値の画像データを、フィルタ処理部４０８により多値化した１２００ｄｐｉの画像データ（濃度データ）に解像度変換を行う。更に、ＬＵＴ４１０の処理において、制御電圧及び温度に応じて面発光素子の光量を制御するＰＷＭ信号のパルス幅をルックアップテーブルにより調整することにより、画質の向上を実現することができる。また、画像データを多値化した場合、データ転送量が多くなることで制御基板４１５と駆動基板２０２間のインターフェイス部の通信速度が高速化し、放射ノイズ対策コストが増大するという課題がある。本実施例では、制御基板４１５から駆動基板２０２に送信される画像データは２値とし、画像データの多値化は露光ヘッド１０６内で行うことにより、通信速度を高速化させることなく、多値処理することができる。
【００７９】
以上説明したように、本実施例によれば、コントローラ部と露光ヘッド間のインターフェイス部のコストを抑えつつ、画像データの階調を上げて画質を向上させることができる。
【符号の説明】
【００８０】
１〜２９    面発光素子アレイチップ
１０２      感光ドラム
１０６      露光ヘッド
２０２      駆動基板
３０３      駆動部
４００      ＣＰＵ
４１５      制御基板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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