JP2004327217A

JP2004327217A - 露光装置ならびに露光装置を用いた画像形成装置

Info

Publication number: JP2004327217A
Application number: JP2003119882A
Authority: JP
Inventors: Kenji Muto; 健二武藤
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2003-04-24
Filing date: 2003-04-24
Publication date: 2004-11-18

Abstract

【課題】上面発光タイプの有機ＥＬを露光装置に用いた場合の光量増大。
【解決手段】発光素子列を同一の基材上に形成した発光素子基板と，発光素子から発散される光束を少なくとも一つの結像手段を備え，発光素子基板は基材，陽極，有機層，および発光素子の発光波長に対して透明な陰極からなる有機エレクトロルミネッセンス素子を発光素子として備えており，上記結像手段の少なくとも１つが陰極よりも像担持体側に発光素子基板と一体化されたマイクロレンズアレイであることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はモノクロ画像およびカラー画像を形成するプリンタ，ファクシミリ，複写機等の露光系として用いられる露光装置およびその露光装置が搭載される画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来，プリンタ，ファクシミリ，デジタル複写機等の画像形成装置の多数は，電子写真方式が用いられており，その中には，外部コンピュータ，あるいは画像読み取り系から出力された画像信号に応じた潜像を感光体上に形成する露光系として発光ダイオード等の発光素子をアレイ化した光源を用いた露光装置が使用されているものがある。露光装置は，小型であり，静粛な画像形成装置を簡単に構成することが可能である。
【０００３】
ここで，発光素子は発光ダイオードなどで構成されるが，これらは或る点，あるいは或る面から拡散光を放射するものであり，感光体上に潜像を形成するためには発光素子から発せられた拡散光を各々微小なスポットに結像する必要がある。そこで，露光装置にはロッドレンズアレイに代表される結像素子列を設けるようにして，良好なスポットを形成するようにしており，このために発光素子と結像素子との相対的な位置関係を高い位置精度となるように構成している。
【０００４】
例えば特開平０７−０２２６４９号公報に開示されるように，プリンター用の露光装置のアレイ状の光源として有機ＥＬ素子を用いたものも考案されている。
【０００５】
その一方で，より高速な画像形成が求められている。そのため，一般的にロッドレンズアレイによる光量伝達率は低いこともあって，露光装置が感光体に結像する光量の増大が求められている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
そこで本発明は，発光素子をアレイ化した露光装置の光量増大を目的とする。
【０００７】
また，本発明の露光装置を用いた画像形成装置の画像形成の増速を目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記課題に鑑みて，本発明の露光装置は，複数の発光素子を並べた発光素子列を同一の基材上に形成した発光素子基板と，発光素子から発散される光束を少なくとも一つの結像手段により像担持体上に露光する露光装置において，発光素子基板は基材，陽極，有機層，および発光素子の発光波長に対して透明な陰極からなる有機エレクトロルミネッセンス素子を発光素子として備えており，上記結像手段の少なくとも１つが陰極よりも像担持体側に発光素子基板と一体化されたマイクロレンズアレイであることを特徴とする。
【０００９】
また，上記マイクロレンズアレイ内の各マイクロレンズが発光素子と１：１に対応するよう構成してもよい。
【００１０】
さらに，上記マイクロレンズアレイは，各発光素子に対応する部分の透明絶縁性基材をイオン交換することにより形成してもよい。
【００１１】
また，上記マイクロレンズアレイは，各発光素子に対応して凸レンズ形状を有するマイクロレンズであってもよい。
【００１２】
また，上記結像手段としてロッドレンズアレイを付加してもよい。
【００１３】
また，上記発光素子を駆動させるための駆動手段を発光素子基板内に形成してもよい。
【００１４】
また，本発明の画像形成装置においては，
光源から射出された光束を像担持体上に露光することによって顕像化する電子写真式の画像形成装置であって，上記記載の露光装置を前記光源として設け，発光素子列の配列方向が前記像担持体の回転方向に直交する方向となるように当該露光装置を配置する。
【００１５】
（作用）
本発明の露光装置においては，光量増大が可能となる。
また，本発明の露光装置を用いた画像形成装置においては，画像形成の増速が可能となる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下，図面に沿って，本発明の実施例について説明する。
【００１７】
＜実施例１＞
本発明の第一の実施例を図１〜図４を用いて説明する。
【００１８】
まず，本発明の露光装置の全体構成の概略を図１および図２に基づいて説明する。図１は露光装置２３０と露光装置２３０が露光する像担持体である感光ドラム２０２の断面図である。図２はロッドレンズアレイを説明する図である。
【００１９】
図１において有機ＬＥＤアレイ部２０４には複数の発光部を紙面垂直方向に略直線状に並べた発光素子列部２０４ａが備えられている。また，発光素子列部２０４ａの列方向は円柱状の感光ドラム２０２の回転軸と平行であり，発光素子列部２０４ａと感光ドラム２０２との間には多数のロッドレンズを有機ＬＥＤアレイ部２０４上の発光素子列部２０４ａの列方向と略平行に並べたロッドレンズアレイ２０３がある。ここで，発光素子列部２０４ａから発散させられる光束は，ロッドレンズアレイ２０３側に出射されるよう構成されている。また，有機ＬＥＤアレイ部２０４のロッドレンズアレイ２０３方向の表面にはレプリカ法によるマイクロレンズ群２７０が発光素子に１対１で対応する数だけある。
【００２０】
また露光装置２３０において，各発光素子を駆動させる図示されない駆動手段が備えられている。そして，ロッドレンズアレイ２０３は，洩れ光を防止するカバー２０６に接着させられており，ロッドレンズアレイ２０３と基板側保持部材２５２とが有機ＬＥＤアレイ部２０４を挟みつつ板バネ部材２５３で狭持させられる。これで有機ＬＥＤアレイ部２０４とロッドレンズアレイ２０３が密着して固定される。
【００２１】
ここで，発光素子列部２０４ａから出射された光はまずマイクロレンズ群２７０で集光され，マイクロレンズ群２７０からロッドレンズアレイ２０３側に出射される。そしてロッドレンズアレイ２０３によって感光ドラム２０２上に結像される。
【００２２】
また，露光装置３０は，図３に示すように，画像形成装置に露光装置として組み込まれている。
【００２３】
ここでは，図３を用いて，本実施例の露光装置が組み込まれる画像形成装置として複写機を例に挙げて動作を説明する。
【００２４】
原稿台２４におかれた原稿が，読み取り系９５によって読み取られ，画像データに変換される。その一方で，記録材８０が本体内の給送ローラ１３，１４あるいは本体外部からは給送ローラ１５を介して給送され，レジストローラ１６ａ，１６ｂの位置に達した際に不図示のセンサによって記録材８０の先端位置が検知され，あるタイミングでレジストローラ１６ａ，１６ｂによって給送される。一方，露光装置２３０から前記画像データに応じて，帯電が前もって帯電器１７によって行われ，図中矢印方向に回転させられる像担持体２に露光され，静電潜像を形成する。この静電潜像に応じて，現像器１８から不図示の現像材が像担持体２に付与される。そして，転写器１９上の位置までに現像材が付与された像担持体２が回転すると同時に，記録材８０も転写器１９上に到達して，現像材が記録材８０上に転写器１９によって転写される。これにより，記録材８０は，搬送路２１を通り定着器２２ａ，２２ｂまで到達し，転写された現像材が記録材８０に定着され，トレイ２３に排出させられて画像形成を完了する。
【００２５】
ここで，本発明の発光部である有機ＬＥＤアレイ部について図４を用いて説明する。図４は本実施例の有機ＬＥＤアレイ部の断面図である。
【００２６】
２１０１はガラス基板，その上には図１において説明した発光素子列部２０４ａがある。
【００２７】
発光素子列部２０４ａは，ガラス基板２１０１上に各画素に対するクロムなどの金属で構成される陽極２１０２ａ，２１０２ｂ，２１０２ｃ，２１０２ｄが配置され，その各々の陽極を絶縁するための絶縁層２１０３が配置される。その陽極２１０２，絶縁層２１０３上に順に正孔輸送層２１０４，電子輸送層２１０５，発光波長より十分に薄い電子注入金属層２１０５，そして透明導電層２１０５が積層されている。
【００２８】
この電子注入層２１０５および透明導電層２１０５がこの発光素子列部２０４ａにおいて陰極２１１１の働きをする。
【００２９】
また陰極２１１１のさらに上部に発光素子１対１に対応したマイクロレンズ２７０ａ，２７０ｂ，２７０ｃ，２７０ｄが形成されている。このマイクロレンズ群２７０は陰極２１１１側から出射された光束を集光して不図示のロッドレンズアレイに集光した光束を入射させる。
【００３０】
このような構成で電圧を陽極２１０２と陰極２１１１間に印加すると，電子輸送層２１０５より発光が得られ，陰極２１１１側に進む光はそのまま陰極を透過して発光し，陽極側２１０２側に進んだ光は大半が陽極２１０２に反射されて図４上で上側に発光を得る。
【００３１】
このような構成により，ガラス基板２１０１方向に光束が進むよりもガラス基板の厚みと屈折率により拡散していた光量分を効率的に光を取り出す構成とすることができ，さらにマイクロレンズ群２７０によりロッドレンズアレイに効率よく光量を伝達する。
【００３２】
ここで，マイクロレンズ群２７０の製法について記述する。
【００３３】
レンズを形成するための材料としては，通常の紫外，遠紫外用レジストがあり，特にポリメチルメタクリレート系，ＰＭＩＰＫ系，ポリグリシルメチルアクリレート系，フェノールノボラック系等のポジ型遠紫外用が，比較的低温で軟化して，集光レンズ形状を形成しやすいので望ましい。
【００３４】
まず，陰極２１１１にフォトレジストを塗布等の方法により積層し，フォトリソ法により直径７０μｍで中心間隔が８０μｍになるように，フォトレジスト層をリフトオフ法やドライエッチング法等のパターン形成法を用いてパターニングする。
【００３５】
このパターニングされたフォトレジストをアニーリングによって，軟化，流動化させ，円弧状のマイクロレンズ群２７０を形成する。
【００３６】
このマイクロレンズにより，陰極から出た光を効率的にロッドレンズアレイに伝達できる。
【００３７】
このように上面発光型の有機ＬＥＤアレイにマイクロレンズ構造を持たせることにより，露光量の大きい露光装置が実現できた。
【００３８】
＜実施例２＞
以下より本発明の第二の実施例を図５に基づいて説明する。
【００３９】
本実施例の露光装置は，第一の実施例に比して，マイクロレンズ群をイオン交換法にて形成したものであり，有機ＬＥＤアレイ部の構成および露光装置が用いられる画像形成装置については第一の実施例と同様であり，説明を省略する。
【００４０】
図５は本実施例の有機ＬＥＤアレイ部の断面図である。
【００４１】
３１０１はガラス基板，その上には発光素子列部３０４ａがある。
【００４２】
発光素子列部３０４ａは，ガラス基板３１０１上に各画素に対するクロムなどの金属で構成される陽極３１０２ａ，３１０２ｂ，３１０２ｃ，３１０２ｄが配置され，その各々の陽極を絶縁するための絶縁層３１０３が配置される。その陽極３１０２，絶縁層３１０３上に順に正孔輸送層３１０４，電子輸送層３１０５，発光波長より十分に薄い電子注入金属層３１０５，そして透明導電層３１０５が積層されている。
【００４３】
この電子注入層３１０５および透明導電層３１０５がこの発光素子列部３０４ａにおいて陰極３１１１を構成する。
【００４４】
また陰極３１１１のさらに上部に発光素子１対１に対応したマイクロレンズ３７０ａ，３７０ｂ，３７０ｃ，３７０ｄが形成されている。この各マイクロレンズは透明ガラスあるいは透明樹脂からなる透明基材３７０に形成されるイオン交換法により屈折率分布を持たせた部位からなる。このマイクロレンズ３７０ａ，３７０ｂ，３７０ｃ，３７０ｄにより陰極３１１１側から出射された光束を集光して不図示のロッドレンズアレイに集光された光束を入射させる。
【００４５】
このマイクロレンズアレイの作成方法について以下に述べる。
【００４６】
本実施例では，透明基材としてソーダライムガラス基板を用いた。この透明基材３７０の両面を十分に洗浄する。
【００４７】
次に，ガラス基板全体をＴｉなどのイオン非透過性の膜によってマスクする。イオン拡散面のＴｉにフォトリソエッチング法により直径３０μｍで中心間隔が８０μｍの開口部列を形成する。
【００４８】
この基板をイオン交換を行うためＴｌＮＯ_３とＫＮＯ_３の混合溶融塩に浸し，直径がほぼ７０μｍの半球状の屈折率領域すなわちマイクロレンズ３７０ａ，３７０ｂ，３７０ｃ，３７０ｄを形成する。
【００４９】
ここで，屈折率を上げるイオン交換処理に用いられる溶融塩としては，Ａｇ^＋，Ｔｌ^＋などの硝酸塩，硫酸塩などがある。
【００５０】
また，マイクロレンズ３７０ａ，３７０ｂ，３７０ｃ，３７０ｄの屈折率分布を何段階かに分けて形成してもよい。
【００５１】
このような構成で電圧を陽極３１０２と陰極３１１１間に印加すると，電子輸送層３１０５より発光が得られ，陰極３１１１側に進む光はそのまま陰極を透過して発光し，陽極側３１０２側に進んだ光は大半が陽極３１０２に反射されて図５上で上側に発光を得る。
【００５２】
このような構成により，ガラス基板３１０１方向に光束が進むよりもガラス基板の厚みと屈折率により拡散していた光量分を効率的に光を取り出す構成とすることができることは第一の実施例と同様である。
【００５３】
さらにマイクロレンズ３７０ａ，３７０ｂ，３７０ｃ，３７０ｄによりロッドレンズアレイに効率よく光量を伝達する。
【００５４】
このように有機ＬＥＤアレイにマイクロレンズ構造を持たせることにより，簡便な構成で露光量の大きい露光装置が実現できた。
【００５５】
【発明の効果】
以上述べてきたように，本発明の露光装置では，光量増大が可能となる。
【００５６】
また，本発明の露光装置を画像形成装置に用いることで，画像形成の増速を可能とする。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一の実施例の露光装置と像担持体の断面である。
【図２】本発明の第一の実施例に用いるロッドレンズアレイを説明する図である。
【図３】本発明の第一の実施例の露光装置を組み込んだ画像形成装置の例を示す図である。
【図４】本発明の第一の実施例の有機ＬＥＤアレイの断面図である。
【図５】本発明の第二の実施例の有機ＬＥＤアレイの断面図である。
【符号の説明】
２０２像坦持体
２０３ロッドレンズアレイ
２０４，３０４有機ＬＥＤアレイ部
２０４ａ，３０４ａ発光素子列部
２７０ａ，２７０ｂ，２７０ｃ，２７０ｄ，３７０ａ，３７０ｂ，３７０ｃ，３７０ｄマイクロレンズ
２１０１，３１０１ガラス基板
２１０２，３１０２陽極
２１０３，３１０３絶縁層
２１０４，３１０４正孔輸送層
２１０５，３１０５子輸送層
２１０６，３１０６金属膜
２１０７，２１０８透明電極
２１１１，３１１１陰極

Claims

複数の発光素子を並べた発光素子列を同一の基材上に形成した発光素子基板と，発光素子から発散される光束を少なくとも一つの結像手段により像担持体上に露光する露光装置において，
発光素子基板は基材，陽極，有機層，および発光素子の発光波長に対して透明な陰極からなる有機エレクトロルミネッセンス素子を発光素子として備えており，
上記結像手段の少なくとも１つが陰極よりも像担持体側に発光素子基板と一体化されたマイクロレンズアレイであることを特徴とする露光装置。
上記マイクロレンズアレイ内の各マイクロレンズが発光素子と１：１に対応することを特徴とする請求項１記載の露光装置。
上記マイクロレンズアレイは，各発光素子に対応する部分の透明絶縁性基材をイオン交換することにより形成することを特徴とする請求項２記載の露光装置。
上記マイクロレンズアレイは，各発光素子に対応して凸レンズ形状を有するマイクロレンズであることを特徴とする請求項２記載の露光装置。
上記結像手段としてロッドレンズアレイを付加したことを特徴とする請求項１，２，３，４記載の露光装置。
上記発光素子を駆動させるための駆動手段が発光素子基板内に形成されることを特徴とする請求項１，２，３，４，５記載の露光装置。
光源から射出された光束を像担持体上に露光することによって顕像化する電子写真式の画像形成装置であって，請求項１から６のいずれかに記載の露光装置を前記光源として設け，発光素子列の配列方向が前記像担持体の回転方向に直交する方向となるように当該露光装置を配置したことを特徴とする画像形成装置。