JP2004195790A

JP2004195790A - 露光装置及び画像形成装置

Info

Publication number: JP2004195790A
Application number: JP2002366565A
Authority: JP
Inventors: Takashi Hamano; 敬史濱野; Akira Gyotoku; 明行徳; Hideki Maruyama; 英樹丸山; Yuji Toyomura; 祐士豊村; Tetsuro Nakamura; 哲朗中村; Kenichi Masumoto; 賢一益本
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2002-12-18
Filing date: 2002-12-18
Publication date: 2004-07-15

Abstract

【課題】素子寿命を短くすることなく露光に必要な発光光量が得られれる有機エレクトロルミネッセンス素子を用いた露光装置を提供することを目的とする。
【解決手段】基板３１上に、少なくとも正孔を注入する陽極３２、発光領域を有する発光層３４、および電子を注入する陰極３３を備えた有機エレクトロルミネッセンス素子６ｄ〜９ｄを光源とする露光装置であって、導波路としての基板３１の副走査方向の端面が光り取り出し面３５とされ、発光層３４から放射されて基板３１に入射し、光取り出し面３５から出射される光を露光光として用いるようにする。
【選択図】図６

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、有機エレクトロルミネッセンス素子を用いた露光装置及び画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
エレクトロルミネッセンス素子とは、固体蛍光性物質の電界発光を利用した発光デバイスであり、現在無機系材料を発光体として用いた無機エレクトロルミネッセンス素子が実用化され、液晶ディスプレイのバックライトやフラットディスプレイ等への応用展開が一部で図られている。しかし、無機エレクトロルミネッセンス素子は発光させるために必要な電圧が１００Ｖ以上と高く、しかも青色発光が難しいため、ＲＧＢの三原色によるフルカラー化が困難である。また、無機エレクトロルミネッセンス素子は、発光体として用いる材料の屈折率が非常に大きいため、界面での全反射等の影響を強く受け、実際の発光に対する空気中への光の取り出し効率が１０〜２０％程度と低く高効率化が困難である。
【０００３】
一方、有機材料を用いたエレクトロルミネッセンス素子に関する研究も古くから注目され、様々な検討が行われてきたが、発光効率が非常に悪いことから本格的な実用化研究へは進展しなかった。
【０００４】
しかし、１９８７年にコダック社のＣ．Ｗ．Ｔａｎｇらにより、有機材料を正孔輸送層と発光層の２層に分けた機能分離型の積層構造を有する有機エレクトロルミネッセンス素子が提案され、１０Ｖ以下の低電圧にもかかわらず１０００ｃｄ／ｍ２以上の高い発光輝度が得られることが明らかとなった〔Ｃ．Ｗ．ＴａｎｇａｎｄＳ．Ａ．Ｖａｎｓｌｙｋｅ：Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ、５１（１９８７）９１３等参照〕。これ以降、有機エレクトロルミネッセンス素子が俄然注目され始め、現在も同様な機能分離型の積層構造を有する有機エレクトロルミネッセンス素子についての研究が盛んに行われており、特に有機エレクトロルミネッセンス素子の実用化のためには不可欠である高効率化・長寿命化についても十分検討がなされており、近年、有機エレクトロルミネッセンス素子を用いたディスプレイ等が実現されている。
【０００５】
ここで、電子写真技術による画像形成装置には、一様に所定の電位に帯電した感光体に画像データに応じた露光光を照射してこの感光体上に静電潜像を書き込むための露光装置が設けられている。そして、露光装置における従来の露光方式としては、レーザビーム方式やＬＥＤアレイ方式が中心となっている。
【０００６】
露光方式がレーザビームの場合には、ポリゴンミラーやレンズ等の光学部品の占有スペースが大きく、装置の小型化を図ることが難しい。また、ＬＥＤアレイの場合には、基板が高価なために、装置のコストダウンを図ることが難しい。
【０００７】
そして、前述した有機エレクトロルミネッセンス素子をプリンタの光源とし用いれば、これらの問題を解決することができる。
【０００８】
なお、有機エレクトロルミネッセンス素子の素子構造については、米国特許第５９１７２８０号明細書や米国特許第５９３２８９５号明細書などで開示されているものがある。
【０００９】
【特許文献１】
米国特許第５９１７２８０号明細書
【特許文献２】
米国特許第５９３２８９５号明細書
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、有機エレクトロルミネッセンス素子から放射された光は拡散光であるために、従来の当該素子をそのままプリンタの露光光源として用いたのでは、拡散した光により所望の静電潜像を得られないため、光を集光または照射するための光学系が必要となり、露光装置全体では十分に装置の小型化がおこなわれない。さらに従来の当該素子においては、光量の少ない露光光で感光体上に潜像が形成されるようになる。すると、得られた画像が不鮮明になるなど、画質が悪化してしまう。
【００１１】
ここで、このような問題を回避するためには、複雑な光学系を用いることなく、有機エレクトロルミネッセンス素子の電極に印加する電流を大きくし、拡散する無駄な光を遮光すればよい。こうすれば静電潜像形成に必要な光量の露光光が得られるが、今度は有機エレクトロルミネッセンス素子の負荷が増大して素子寿命が短くなり部品交換の頻度が多くなるので、望ましくない。
【００１２】
そこで、本発明は、素子寿命を短くすることなく露光に必要な発光光量を得ることのできる小型の有機エレクトロルミネッセンス素子を用いた露光装置及び画像形成装置を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
この課題を解決するために、本発明の露光装置は、基板上に、少なくとも正孔を注入する陽極、発光領域を有する発光層、および電子を注入する陰極を備えた有機エレクトロルミネッセンス素子を光源とする露光装置であって、副走査方向の端面が光取り出し面とされた導波路を備え、発光層から放射されて前記導波路に入射し、光取り出し面から出射される光を露光光として用いるようにしたものである。
【００１４】
このように、有機エレクトロルミネッセンス素子の発光層から放射されて導波路の副走査方向の端面である光取り出し面から出射された光を露光光としているので、発光層の面積を大きくするだけで発光光量が増加するようになる。さらに、発光層に対し端面側から光を取り出すことができるため、露光装置全体の小型化および薄型化を図ることができる。これにより、印加電流を大きくして素子寿命を短くすることなく、露光に必要な発光光量を得ることができ、配置自由度の高い小型化、薄型化を図ることができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１に記載の発明は、基板上に、少なくとも正孔を注入する陽極、発光領域を有する発光層、および電子を注入する陰極を備えた有機エレクトロルミネッセンス素子を光源とする露光装置であって、副走査方向の端面が光取り出し面とされた導波路を備え、発光層から放射されて前記導波路に入射し、光取り出し面から出射される光を露光光として用いる露光装置であり、導波路の副走査方向の端面である光取り出し面から出射された光を露光光とすることにより、容易に露光装置の小型化、薄型化を図ることができ、さらに導波路により発光面の端面方向から光を出射するため容易に副走査方向に発光面積を大きくすることができるため、発光層の面積を大きくするだけで発光光量が増加するので、印加電流を大きくして素子寿命を短くすることなく、露光に必要な発光光量を得ることが可能になるという作用を有する。
【００１６】
本発明の請求項２に記載の発明は、請求項１記載の発明において、導波路が基板と一体化されている露光装置であり、容易に露光装置の小型化、薄型化を図ることができ、さらに導波路により発光面の端面方向から光を出射するため容易に副走査方向に発光面積を大きくすることができるため、発光層の面積を大きくするだけで発光光量が増加するので、印加電流を大きくして素子寿命を短くすることなく、露光に必要な発光光量を得ることが可能になるという作用を有する。また、導波路と基板とが一体化されているため露光装置をさらに小さくすることができるとともに、導波路を貼り付ける工程が不要になり、さらに導波路の位置合わせが不要となるため、安定した光量を得ることのできる露光装置を安価に実現することができるという作用を有する。
【００１７】
本発明の請求項３に記載の発明は、請求項１または２記載の発明において、導波路は、それぞれの画素毎に主走査方向に光学的に分離された複数本が相互に平行に配列されている露光装置であり、容易に露光装置の小型化、薄型化を図ることができ、さらに導波路により発光面の端面方向から光を出射するため容易に副走査方向に発光面積を大きくすることができるため、発光層の面積を大きくするだけで発光光量が増加するので、印加電流を大きくして素子寿命を短くすることなく、露光に必要な発光光量を得ることが可能になるという作用を有する。また、導波路は、それぞれの画素毎に光学的に分離され、画素毎に光を伝播することができるため、画素単位で発光光量が増加し、解像度の高い高画質を実現することができるという作用を有する。
【００１８】
本発明の請求項４に記載の発明は、請求項１〜３の何れか一項に記載の発明において、導波路は、所定の屈折率を有するコア、およびコアの外周に形成されて当該コアよりも小さな屈折率を有するクラッドから構成されている露光装置であり、容易に露光装置の小型化、薄型化を図ることができ、さらに導波路により発光面の端面方向から光を出射するため容易に副走査方向に発光面積を大きくすることができるため、発光層から放射された光がより効率的に光取り出し面に導かれるので、発光光量の一層の増加を図ることが可能になるという作用を有する。また、導波路を伝播する光は、コアとクラッドの界面の全反射により光取り出し面方向に伝播することができるため、損失の小さな光の伝播できるとともに、クラッド表面のごみ付着や傷発生などが生じても安定した光伝播することができるという作用を有する。
【００１９】
本発明の請求項５に記載の発明は、請求項４記載の発明において、コアは、発光層よりも小さな屈折率を有する露光装置であり、容易に露光装置の小型化、薄型化を図ることができ、さらに導波路により発光面の端面方向から光を出射するため容易に副走査方向に発光面積を大きくすることができるため、発光層から放射され導波路内に入射した光がより効率的に光取り出し面に導かれるので、発光光量の一層の増加を図ることが可能になるという作用を有する。また、発光層から放射された光は導波路の屈折率が小さいため、光の屈折により導波路内で副走査方向の光が多くなるため、効率的に光取り出し面に導かれるので、発光光量の一層の増加を図ることが可能になるという作用を有する。
【００２０】
本発明の請求項６に記載の発明は、請求項４記載の発明において、コアの屈折率は、発光層の屈折率から０．３引いた値よりも大きい露光装置であり、容易に露光装置の小型化、薄型化を図ることができ、さらに導波路により発光面の端面方向から光を出射するため容易に副走査方向に発光面積を大きくすることができるため、発光層から放射され導波路内に入射した光がより効率的に光取り出し面に導かれるので、発光光量の一層の増加を図ることが可能になるという作用を有する。また、発光層から放射された光が導波路界面での全反射を抑制されることにより効率的に光取り出し面に導かれるので、発光光量の一層の増加を図ることが可能になるという作用を有する。
【００２１】
本発明の請求項７に記載の発明は、請求項３〜６の何れか一項に記載の発明において、相互に隣接する導波路の間には遮光層または反射層が設けられている露光装置であり、他の導波路から光が入射することがなくなるので、光取り出し面から取り出される光量の導波路間におけるバラツキがなくなるという作用を有する。特に反射層を設けた場合は、他の導波路に入射して無効な光として伝播する光が有効な光として伝播するため、より効率的に光取り出し面に導かれるので、発光光量の一層の増加を図ることが可能になるという作用を有する。
【００２２】
本発明の請求項８に記載の発明は、請求項１〜７の何れか一項に記載の発明において、光取り出し面は画素形状に対応した形状である露光装置であり、容易に露光装置の小型化、薄型化を図ることができ、さらに導波路により発光面の端面方向から光を出射するため容易に副走査方向に発光面積を大きくすることができるため、発光層の面積を大きくするだけで発光光量が増加するので、印加電流を大きくして素子寿命を短くすることなく、露光に必要な発光光量を得ることが可能になるという作用を有する。また、光取り出し面は画素形状に対応した形状であるため、容易に高精細な潜像を形成することができるという作用を有する。
【００２３】
本発明の請求項９に記載の発明は、請求項１〜８の何れか一項に記載の発明において、導波路には、発光層から導波路に入射した光の角度を変換して光取り出し面に導く角度変換部が形成されている露光装置であり、光取り出し面から取り出される光量のより一層の増加を図ることが可能になるという作用を有する。
【００２４】
本発明の請求項１０に記載の発明は、請求項９記載の発明において、角度変換部は、副走査方向以外の方向の光を光取り出し面に導く露光装置であり、もともと有効に取り出される光に対する影響が小さく、無効な光に対して有効な光の角度変換を行うことができるため、光取り出し面から取り出される光量のより一層の増加を図ることが可能になるという作用を有する。
【００２５】
本発明の請求項１１に記載の発明は、請求項９または１０記載の発明において、角度変換部は、主走査および副走査のいずれにも直交する方向に対する角度変換を行い、光取り出し面に導く露光装置であり、もともと有効に取り出される光に対する影響が小さく、無効な光に対して有効な光の角度変換を行うことができるため、光取り出し面から取り出される光量のより一層の増加を図ることが可能になるという作用を有する。
【００２６】
本発明の請求項１２に記載の発明は、請求項１０または１１記載の発明において、角度変換部は発光層と反対側に位置するコアとクラッドとの界面に形成されている露光装置であり、もともと有効に取り出される光に対する影響が小さく、無効な光に対して有効な光の角度変換を行うことができ、角度変換された光はコア内を伝播し、損失の小さな光伝播を実現できるため、光取り出し面から取り出される光量のより一層の増加を図ることが可能になるという作用を有する。
【００２７】
本発明の請求項１３に記載の発明は、請求項１〜１２の何れか一項に記載の発明において、光取り出し面に対向する面および発光層と反対側に位置する導波路の面の少なくとも何れかの面には反射層が形成されている露光装置であり、発光層から導波路に入射した光がより多く反射し、無効な光が有効な光として光取り出し面に到達するので、光量増加を図ることが可能になるという作用を有する。
【００２８】
本発明の請求項１４に記載の発明は、請求項１〜１３の何れか一項に記載の発明において、光取り出し面には、光取り出し面から出射される光の拡散を抑制する拡散抑制手段が形成されている露光装置であり、容易に露光装置の小型化、薄型化を図ることができ、さらに導波路により発光面の端面方向から光を出射するため容易に副走査方向に発光面積を大きくすることができるため、発光層の面積を大きくするだけで発光光量が増加するので、印加電流を大きくして素子寿命を短くすることなく、露光に必要な発光光量を得ることが可能になるという作用を有する。さらに、光の拡散抑制手段により、光取り出し面から出射される光は正面方向に強く進行するため、光取り出し面から出射される光をより効率良く露光に利用することができるため、効率の良い露光装置を実現することができるという作用を有する。
【００２９】
本発明の請求項１５に記載の発明は、請求項１〜１４の何れか一項に記載の発明において、光取り出し面から出射された光は正立等倍で感光体に結像する露光装置であり、容易に露光装置の小型化、薄型化を図ることができ、さらに導波路により発光面の端面方向から光を出射するため容易に副走査方向に発光面積を大きくすることができるため、発光層の面積を大きくするだけで発光光量が増加するので、印加電流を大きくして素子寿命を短くすることなく、露光に必要な発光光量を得ることが可能になるという作用を有する。また、簡単な構成により光取り出し面から出射される光をより効率良く露光に利用することができるため、安価に効率の良い露光装置を実現することができるという作用を有する。
【００３０】
本発明の請求項１６に記載の発明は、請求項１〜１５の何れか一項に記載の露光装置と、露光装置により静電潜像が形成される感光体とを有する画像形成装置であり、感光体上に静電潜像が適正に形成されるので、高品質の画像を形成することができるという作用を有する。
【００３１】
以下、本発明の実施の形態について、図１から図８を用いて説明する。なお、これらの図面において同一の部材には同一の符号を付しており、また、重複した説明は省略されている。
【００３２】
図１は本発明の実施の形態１におけるカラー画像形成装置の構成を示す概略図、図２は図１のカラー画像形成装置における露光部を詳しく示す説明図、図３は図１のカラー画像形成装置における感光部を詳しく示す説明図、図４は図１のカラー画像形成装置における現像部を詳しく示す説明図、図５は図２の露光部の光源として用いられた有機エレクトロルミネッセンス素子の要部を示す斜視図、図６は図２の露光部の光源として用いられた有機エレクトロルミネッセンス素子を示す断面図、図７は図２の露光部の光源として用いられた有機エレクトロルミネッセンス素子を示す平面図、図８は図２の露光部の光源として用いられた変形例としての有機エレクトロルミネッセンス素子を示す断面図、図９は図２の露光部の光源として用いられた他の変形例としての有機エレクトロルミネッセンス素子を示す断面図である。
【００３３】
図１において、カラー画像形成装置１には、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色のトナー像をそれぞれ形成するための現像部２，３，４，５が順に配置され、これらの現像部２〜５のそれぞれに対応して露光部（露光装置）６，７，８，９、および感光部１０，１１，１２，１３を備えている。
【００３４】
図２に示すように、露光部６〜９は、ヘッド支持部材６ａ，７ａ，８ａ，９ａと、基材６ｂ，７ｂ，８ｂ，９ｂに実装されてヘッド支持部材６ａ〜９ａ上に設けられた封止材６ｃ，７ｃ，８ｃ，９ｃで気密封止された光源としての有機エレクトロルミネッセンス素子６ｄ，７ｄ，８ｄ，９ｄと、基材６ｂ，７ｂ，８ｂ，９ｂ上に設けられて画像データに対応した電圧を有機エレクトロルミネッセンス素子６ｄ〜９ｄに給電してこれを発光させるドライバ６ｅ，７ｅ，８ｅ，９ｅとを備えている。さらに、基材６ｂ，７ｂ，８ｂ，９ｂ上には、有機エレクトロルミネッセンス素子からの光を集める基板（導波路）３１が搭載されており、基板３１の光取り出し面の外部には、ファイバアレイ６ｇ，７ｇ，８ｇ，９ｇが配置されている。
【００３５】
図３に詳しく示すように、感光部１０〜１３は、回転可能に設けられた像担持体としての感光ドラム（感光体）１０ａ，１１ａ，１２ａ，１３ａと、この感光ドラム１０ａ〜１３ａに圧接されて感光ドラム１０ａ〜１３ａの表面を一様な電位に帯電する帯電器（帯電手段）１０ｂ，１１ｂ，１２ｂ，１３ｂと、画像転写後の感光ドラム１０ａ〜１３ａに残留しているトナーを除去するクリーナ１０ｃ，１１ｃ，１２ｃ，１３ｃとを備えている。
【００３６】
周方向に回転する感光ドラム１０ａ〜１３ａは、その回転中心軸が相互に平行になるように一列に配置されている。また、感光ドラム１０ａ〜１３ａに圧接された帯電器１０ｂ〜１３ｂは、感光ドラム１０ａ〜１３ａの回転に伴って回転する。
【００３７】
また、図４に詳しく示すように、現像部２〜５は、露光部６〜９からの照射光によって周面に静電潜像の形成された感光ドラム１０ａ〜１３ａにトナーを付着させて静電潜像をトナー像として顕像化する現像ローラ（現像手段）２ａ，３ａ，４ａ，５ａと、タンク内のトナー１４を撹拌する撹拌部材２ｂ，３ｂ，４ｂ，５ｂと、トナー１４を撹拌しつつこれを現像ローラ２ａ〜５ａへ供給するサプライローラ２ｃ，３ｃ，４ｃ，５ｃと、現像ローラ２ａ〜５ａへ供給されたトナー１４を所定の厚みに整えるとともに摩擦により当該トナー１４を帯電するドクターブレード２ｄ，３ｄ，４ｄ，５ｄとを備えている。
【００３８】
図１に示すように、これら露光部６〜９、感光部１０〜１３および現像部２〜５に対向する位置には、感光ドラム１０ａ〜１３ａ上に顕像化された各色トナー像を用紙（記録媒体）Ｐ上に相互に重ね転写してカラートナー像を形成する転写部１５が配置されている。
【００３９】
転写部１５には、各感光ドラム１０ａ〜１３ａに対応して配置された転写ローラ１６，１７，１８，１９と、各転写ローラ１６〜１９を感光ドラム１０ａ〜１３ａにそれぞれ圧接するスプリング２０，２１，２２，２３とを備えている。
【００４０】
転写部１５の反対側には、用紙Ｐが収納された給紙部２４が設けられている。そして、用紙Ｐは、給紙ローラ２５により給紙部２４から１枚ずつ取り出される。
【００４１】
給紙部２４から転写部１５に至る用紙搬送路上には、所定のタイミングで用紙Ｐを転写部１５に送るレジストローラ２６が設けられている。また、転写部１５でカラートナー像が形成された用紙Ｐが走行する用紙搬送路上には定着部２７が配置されている。定着部２７は、加熱ローラ２７ａおよびこの加熱ローラ２７ａと圧接した押圧ローラ２７ｂが設けられ、用紙Ｐ上に転写されたカラー画像はこれらのローラ２７ａ，２７ｂの狭持回転に伴う圧力と熱とによって用紙Ｐに定着される。
【００４２】
このような構成の画像形成装置において、先ず感光ドラム１０ａ上に画像情報のイエロー成分色の潜像が形成される。この潜像はイエロートナーを有する現像ローラ２ａによりイエロートナー像として感光ドラム１０ａ上に可視像化される。その間、給紙ローラ２５により給紙部２４から取り出された用紙Ｐは、レジストローラ２６によりタイミングがとられて転写部１５に送り込まれる。そして、感光ドラム１０ａと転写ローラ１６とで挟持搬送され、このときに前述したイエロートナー像が感光ドラム１０ａから転写される。
【００４３】
イエロートナー像が用紙Ｐに転写されている間に、続いてマゼンタ成分色の潜像が形成され、現像ローラ３ａでマゼンタトナーによるマゼンタトナー像が顕像化される。そして、イエロートナー像が転写された用紙Ｐに対して、マゼンタトナー像がイエロートナー像と重ね転写される。
【００４４】
以下、シアントナー像、ブラックトナー像についても同様にして画像形成および転写が行われ、用紙Ｐ上に４色のトナー像の重ね合わせが終了する。
【００４５】
その後、カラー画像の形成された用紙Ｐは定着部２７へと搬送される。定着部２７では、転写されたトナー像が用紙Ｐに加熱定着されて、用紙Ｐ上にフルカラー画像が形成される。
【００４６】
このようにして一連のカラー画像形成が終了した用紙Ｐは、その後、排紙トレイ２８上に排出される。
【００４７】
ここで、露光部６〜９に設けられた光源である有機エレクトロルミネッセンス素子６ｄ，７ｄ，８ｄ，９ｄは、図５および図６において、基板（導波路）３１上に、スパッタリング法や抵抗加熱蒸着法等により形成された透明な導電性膜からなり正孔を注入する電極である陽極３２と、抵抗加熱蒸着法等により形成されて電子を注入する電極である陰極３３とが形成されている。また、陽極３２と陰極３３との間には、発光領域を有する発光層３４が形成されている。
【００４８】
上記構成を有する有機エレクトロルミネッセンス素子６ｄ〜９ｄの陽極３２をプラス極として、また陰極３３をマイナス極として直流電圧又は直流電流を印加すると、発光層３４には、陽極３２から正孔が注入されるとともに陰極３３からは電子が注入される。発光層３４では、このようにして注入された正孔と電子とが再結合し、これに伴って生成される励起子が励起状態から基底状態へ移行する際に発光現象が起こる。
【００４９】
このような有機エレクトロルミネッセンス素子６ｄ〜９ｄにおいて、発光層３４中の発光領域である蛍光体から放射される光は、全方位に出射され、基板３１を経由して放射される。あるいは、一旦、光取り出し方向（基板３１方向）とは逆方向へ向かって陰極３３で反射され、基板３１を経由して放射される。
【００５０】
次に、有機エレクトロルミネッセンス素子６ｄ〜９ｄを構成する各部材について説明する。
【００５１】
本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子６ｄ〜９ｄの基板３１としては、透明あるいは半透明のものを用いることができ、有機エレクトロルミネッセンス素子を保持できる強度があればよい。なお、本発明において、透明または半透明なる定義は、有機エレクトロルミネッセンス素子による発光の視認を妨げない程度の透明性を示すものである。
【００５２】
基板３１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、或いは、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、フッ素系樹脂等の高分子フィルム等、或いは、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、Ｎｂ２Ｏ５、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、顔料等を含んだ前述の透明基板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。
【００５３】
また、この基板表面、あるいは、基板内部には、有機エレクトロルミネッセンス素子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形成していても良い。
【００５４】
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好ましいが、特に限定されるものではなく、有機エレクトロルミネッセンス表示素子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。あるいは、基板はそれぞれの画素毎に主走査方向に光学的に分離された複数本が相互に平行に配列されている導波路から形成されていても良く、さらに基板のコア部分が導電性を有し、クラッドが絶縁性を有す構造であって、電気的に分離された複数本のコア部分を陽極として用いることもできる。
【００５５】
本実施の形態においては、基板３１は、それぞれの画素毎に主走査方向に光学的に分離された複数本が相互に平行に配列された導波路を形成している。そして、基板３１は、所定の屈折率を有するコア３１ａと、コア３１ａの外周に形成されてコア３１ａよりも小さな屈折率を有するクラッド３１ｂとから構成されている。なお、クラッド３１ｂはコア３１ａの外周全面に形成されていてもよく、外周の一部の面に形成されていてもよい。
【００５６】
また、コア３１ａの屈折率は、発光層よりも小さな屈折率を有するようにすること、あるいは発光層の屈折率から０．３引いた値よりも大きく設定することができる。
【００５７】
なお、本実施の形態において、基板３１は、その断面が１辺８μｍの正方形で、ピッチが１０．５μｍの導波路となっており２４００ｄｐｉの解像度に対応した構成となっているが、断面形状は感光体上に所定の潜像を形成することができれば任意の形状を取ることができ、解像度や感光体の回転数等の印字条件に応じて適宜そのピッチや形状を取ることができる。
【００５８】
また、ここでは、導波路を基板として用いた構造について説明したが、有機エレクトロルミネッセンス素子と導波路とは別々に作製する構成であってもよく、この場合、有機エレクトロルミネッセンス素子と導波路とを光学接着剤等で接続される。このとき、有機エレクトロルミネッセンス素子と導波路との間に空気層が存在する場合、全反射により導波路中に伝播する光が減るため、効率の良い光の伝播は行われない。したがって、有機エレクトロルミネッセンス素子と導波路とを別々に作製する場合、間に空気層が入らないように接続するほうが好ましい。
【００５９】
有機エレクトロルミネッセンス素子６ｄ〜９ｄの陽極３２としては、ＩＴＯ（インジウムスズ酸化物）、ＡＴＯ（ＳｂをドープしたＳｎＯ２）、ＡＺＯ（ＡｌをドープしたＺｎＯ）等が用いられる。
【００６０】
ここで、本実施の形態では、発光層３４のみで有機薄膜層が構成されているが、このような構造の他に、発光層と正孔輸送層の２層構造、発光層と電子輸送層の２層構造、正孔輸送層と発光層と電子輸送層の３層構造のいずれの構造でもよい。
【００６１】
有機エレクトロルミネッセンス素子６ｄ〜９ｄの発光層３４としては、可視領域で蛍光または燐光特性を有し、かつ成膜性の良いものが好ましく、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。なお、第１の発光層３４および第２の発光層は相互に同一の部材で構成されていてもよく、異なる部材で構成されていてもよい。
【００６２】
また、有機エレクトロルミネッセンス素子６ｄ〜９ｄの陰極３３としては、仕事関数の低い金属もしくは合金が用いられ、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。
【００６３】
ここで、前述のように、有機エレクトロルミネッセンス素子６ｄ〜９ｄにおいて、発光層３４から放射される光は基板３１の対向面を経由して放射されるが、光が各媒質の境界面を通過する際、入射側の媒質の屈折率が出射側の屈折率より大きい場合には、屈折波の出射角が９０°となる角度である臨界角よりも大きな角度で入射する光は、境界面を透過することができず、媒質間の境界面において全反射される。
【００６４】
したがって、等方的に光の放射される有機エレクトロルミネッセンス素子６ｄ〜９ｄにおいて、この臨界角よりも大きな角度で放射される光は、基板３１の境界面で全反射を繰り返すことにより、基板３１の中を、特に本実施の形態では、図７に示すように、基板３１のクラッド３１ｂに囲まれたコア３１ａの中を全反射を繰り返しながら進み、副走査方向の端面に至る。
【００６５】
そこで、本実施の形態では、この点に着目して、基板３１の副走査方向の端面を光取り出し面３５とし、この光取り出し面３５から出射される光を露光光として用いている。
【００６６】
すなわち、発光層３４の面積を大きくすればする程、基板３１内を進む光が多くなるので、基板３１の副走査方向の端面である光取り出し面３５に至る光の光量が増加することになる。ということは、基板３１の副走査方向の端面である光取り出し面３５からの光を露光光とすれば、発光層３４の面積を大きくするだけで発光光量が増加するので、印加電流を大きくして有機エレクトロルミネッセンス素子６ｄ〜９ｄの素子寿命を短くすることなく、露光に必要な発光光量を得ることができるというものである。
【００６７】
つまり、本発明は基板３１を導波路とし、その端面である光取り出し面３５からの光を露光光としたものである。このように、本実施の形態では、基板と導波路とが一体化されているが、導波路を基板とは独立して別に形成してもよい。
【００６８】
そして、このような露光装置を用いた画像形成装置によれば、感光ドラム１０ａ〜１３ａ上に静電潜像が適正に形成されるので、高品質の画像を形成することができる。
【００６９】
特に、本実施の形態では、導波路である基板３１をコア３１ａとクラッド３１ｂとで構成しているので、発光層３４から放射された光がより効率的に光取り出し面３５に導かれるようになり、発光光量の一層の増加を図ることができる。但し、このようなコア３１ａとクラッド３１ｂとの２層構造ではなくてもよい。
【００７０】
ここで、相互に隣接する基板３１の間には、遮光層または反射層を設けることができる。遮光層や反射層を設ければ、ある基板３１について他の基板３１から光が入射することがなくなるので、光取り出し面３５から取り出される光量の基板間におけるバラツキがなくなる。また、特に反射層を設けた場合には、発光層３４から基板３１に入射した光がより多く反射して光取り出し面３５に到達するので、光量増加を図ることができる。
【００７１】
また、光取り出し面３５の形状はたとえば矩形や六角形などにすることができるが、画素形状に対応した形状にするのがよい。なお、基板３１をコア３１ａとクラッド３１ｂとで構成したときには、光取り出し面３５はコア３１ａとクラッド３１ｂとで構成される面となる。
【００７２】
図８に示すように、導波路である基板３１には、発光層３４から基板３１に入射した光の角度を変換してこれを光取り出し面３５に導く角度変換部３６を形成することができる。このような角度変換部３６を形成すれば、光取り出し面３５から取り出される光量のより一層の増加を図ることができる。ここで、図示する場合には、角度変換部３６は基板３１の発光層３４と反対側の面に多数の球状体が形成された散乱面となっているが、凹凸面あるいは、主走査方向に一様なかまぼこ状あるいは鋸刃状の凹凸面など種々の形状とすることができ、一次元形状を複数平行に配列した角度変換部を設けることにより、特定の角度に対する角度変換することができる。なお、角度変換部３６は、副走査方向以外の方向の光を光取り出し面３５に導くようにするために、主走査方向への角度変換は伴わないようにするのがよい。特に、主走査および副走査のいずれにも直交する方向（発光層の法線方向）に対する角度変換を行う角度変換部３６を設けた場合、副走査方向への光の進行を阻害することなく角度変換部３６を設けなかった場合に無駄になっていた光を光取り出し面３５に導くことができるため効果的である。また、基板３１がコア３１ａとクラッド３１ｂとで構成されている場合、角度変換部３６は発光層３４と反対側に位置するコア３１ａとクラッド３１ｂとの界面に形成することでコア３１ａとクラッド３１ｂ界面における全反射の効果を有効に利用しながら角度変換部３６による角度変換を行うことができる。
【００７３】
さらに、基板３１において、光取り出し面３５に対向する面や発光層３４と反対側に位置する面には反射層を形成することができる。反射層を設ければ、発光層３４から基板３１に入射した光がより多く反射して光取り出し面３５に到達するので、光量増加を図ることができる。なお、反射層は光取り出し面３５に対向する面または発光層３４と反対側に位置する面の何れか一方の面のみに形成してもよい。
【００７４】
さらに、基板３１の光取り出し面３５には、この光取り出し面３５から出射される光の拡散角を狭くしたり平行光にする、つまり光の拡散を抑制するレンズ（拡散抑制手段）を形成することができる。なお、形成される拡散抑制手段には、凸レンズや凹レンズといった曲面レンズの他に、イオンドープ型やスリット状のＵＶ変質型のレンズ、あるいは図９に示すような全反射を利用したメサ構造、あるいは、メサ構造の全反射面と同等な位置にミラー面を配置したテーパ反射構造などがある。また、レンズは個々の光取り出し面３５に対して１つずつ形成される構造、あるいは１つの光取り出し面３５に対して複数のレンズが形成される構造、あるいは複数の光取り出し面３５に対して１つのレンズが形成される構造、あるいは全ての光取り出し面に対して１つのシリンドリカルレンズや１次元メサ構造のような、一体化したレンズで光の拡散を抑制することができる。
【００７５】
なお、基板３１の光取り出し面３５と感光ドラム１０ａ〜１３ａとは極めて接近した位置、たとえば画素の対角線以下の距離に配置されている場合、光取り出し面３５から出射された光は、ファイバレンズアレイ６ｇ〜９ｇを介すことなく感光ドラムに照射される。あるいは、光取り出し面３５と感光ドラム１０ａ〜１３ａとが離れた位置に配置されている場合、ファイバアレイ６ｇ〜９ｇを通って正立等倍で感光ドラム１０ａ〜１３ａに結像される。
【００７６】
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。
【００７７】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、有機エレクトロルミネッセンス素子の発光層から放射されて導波路の副走査方向の端面である光取り出し面から出射された光を露光光としているので、光取り出し面の面積を変えることなく発光層の面積を大きくするだけで発光光量が増加することになり、印加電流を大きくして素子寿命を短くすることなく、露光に必要な発光光量を得ることが可能になるという有効な効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１におけるカラー画像形成装置の構成を示す概略図
【図２】図１のカラー画像形成装置における露光部を詳しく示す説明図
【図３】図１のカラー画像形成装置における感光部を詳しく示す説明図
【図４】図１のカラー画像形成装置における現像部を詳しく示す説明図
【図５】図２の露光部の光源として用いられた有機エレクトロルミネッセンス素子の要部を示す斜視図
【図６】図２の露光部の光源として用いられた有機エレクトロルミネッセンス素子を示す断面図
【図７】図２の露光部の光源として用いられた有機エレクトロルミネッセンス素子を示す平面図
【図８】図２の露光部の光源として用いられた変形例としての有機エレクトロルミネッセンス素子を示す断面図
【図９】図２の露光部の光源として用いられた他の変形例としての有機エレクトロルミネッセンス素子を示す断面図
【符号の説明】
６，７，８，９露光部（露光装置）
６ｄ，７ｄ，８ｄ，９ｄ有機エレクトロルミネッセンス素子
３１基板（導波路）
３２陽極
３３陰極
３４発光層
３５光取り出し面
３６角度変換部

Claims

基板上に、少なくとも正孔を注入する陽極、発光領域を有する発光層、および電子を注入する陰極を備えた有機エレクトロルミネッセンス素子を光源とする露光装置であって、
副走査方向の端面が光取り出し面とされた導波路を備え、
前記発光層から放射されて前記導波路に入射し、前記光取り出し面から出射される光を露光光として用いることを特徴とする露光装置。
前記導波路は前記基板と一体化されていることを特徴とする請求項１記載の露光装置。
前記導波路は、それぞれの画素毎に主走査方向に光学的に分離された複数本が相互に平行に配列されていることを特徴とする請求項１または２記載の露光装置。
前記導波路は、所定の屈折率を有するコア、および前記コアの外周に形成されて当該コアよりも小さな屈折率を有するクラッドから構成されていることを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の露光装置。
前記コアは、前記発光層よりも小さな屈折率を有することを特徴とする請求項４記載の露光装置。
前記コアの屈折率は、前記発光層の屈折率から０．３引いた値よりも大きいことを特徴とする請求項４記載の露光装置。
相互に隣接する前記導波路の間には遮光層または反射層が設けられていることを特徴とする請求項３〜６の何れか一項に記載の露光装置。
前記光取り出し面は画素形状に対応した形状であることを特徴とする請求項１〜７の何れか一項に記載の露光装置。
前記導波路には、前記発光層から前記導波路に入射した光の角度を変換して前記光取り出し面に導く角度変換部が形成されていることを特徴とする請求項１〜８の何れか一項に記載の露光装置。
前記角度変換部は、副走査以外の方向の光を前記光取り出し面に導くことを特徴とする請求項９記載の露光装置。
前記角度変換部は、主走査および副走査のいずれにも直交する方向に対する角度変換を行い、前記光取り出し面に導くことを特徴とする請求項９または１０記載の露光装置。
前記角度変換部は前記発光層と反対側に位置する前記コアと前記クラッドとの界面に形成されていることを特徴とする請求項１０または１１記載の露光装置。
前記光取り出し面に対向する面および前記発光層と反対側に位置する前記導波路の面の少なくとも何れかの面には反射層が形成されていることを特徴とする請求項１〜１２の何れか一項に記載の露光装置。
前記光取り出し面には、前記光取り出し面から出射される光の拡散を抑制する拡散抑制手段が形成されていることを特徴とする請求項１〜１３の何れか一項に記載の露光装置。
前記光取り出し面から出射された光は正立等倍で感光体に結像することを特徴とする請求項１〜１４の何れか一項に記載の露光装置。
請求項１〜１５の何れか一項に記載の露光装置と、
前記露光装置により静電潜像が形成される感光体とを有することを特徴とする画像形成装置。