JP2004349100A - 有機エレクトロルミネッセンス素子、露光装置およびそれを用いた画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】有機エレクトロルミネッセンス素子において、露光に必要な発光光量を得る。
【解決手段】発光領域を有し、分子が規則正しく配列されて相互に独立した画素の集合からなる発光層３４と、発光層３４に正孔を注入する陽極３２と、発光層３４をはさんで陽極３２と反対側に形成され、発光層３４に電子を注入する陰極３３と、陽極３２をはさんで発光層３４と反対側に形成され、発光層３４から照射された光を陰極３３との間で反射する誘電体層３５と、を基板３１上に備えた構成の有機エレクトロルミネッセンス素子とする。
【選択図】 図７

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、露光装置およびそれを用いた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／ｍ^２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．Ｔａｎｇ ａｎｄ Ｓ．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光源に用いれば、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、特開平１０−１６６４号や特開２００１−６３１３６号などで開示されているものがある。
【０００９】
【特許文献１】
特開平１０−１６６４号公報
【特許文献２】
特開２００１−６３１３６号公報
【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、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、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、露光に必要な発光光量を得ることのできる有機エレクトロルミネッセンス素子に関する技術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、本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子は、発光領域を有し、分子が規則正しく配列された発光層と、発光層に正孔を注入する透明な陽極と、発光層をはさんで陽極と反対側に形成され、発光層に電子を注入する陰極と、陽極をはさんで発光層と反対側に形成され、または陰極をはさんで発光層と反対側に形成され、発光層から照射された光を発光層を挟んで反対側に位置する陰極または陽極との間で反射する誘電体層と、を基板上に備えたものである。
【００１４】
また、この課題を解決するために、本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子は、発光領域を有し、相互に独立した複数の画素の集合からなる発光層と、発光層に正孔を注入する透明な陽極と、発光層をはさんで陽極と反対側に形成され、発光層に電子を注入する陰極と、陽極をはさんで発光層と反対側に形成され、または陰極をはさんで発光層と反対側に形成され、発光層から照射された光を発光層を挟んで反対側に位置する陰極または陽極との間で反射する誘電体層と、を基板上に備えたものである。
【００１５】
さらに、この課題を解決するために、本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子は、発光領域を有し、分子が規則正しく配列されて相互に独立した画素の集合からなる発光層と、発光層に正孔を注入する透明な陽極と、発光層をはさんで陽極と反対側に形成され、発光層に電子を注入する陰極と、陽極をはさんで発光層と反対側に形成され、または陰極をはさんで発光層と反対側に形成され、発光層から照射された光を発光層を挟んで反対側に位置する陰極または陽極との間で反射する誘電体層と、を基板上に備えたものである。
【００１６】
このように、有機エレクトロルミネッセンス素子に微小共振器構造が採用され、さらに発光層の構成分子が規則正しく配列され、あるいは発光層が画素の集合で構成されているので、エレクトロルミネッセンス素子からはコヒーレントな光が照射されるようになり、露光に必要な発光光量を得ることが可能になる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１に記載の発明は、発光領域を有し、分子が規則正しく配列された発光層と、発光層に正孔を注入する透明な陽極と、発光層をはさんで陽極と反対側に形成され、発光層に電子を注入する陰極と、陽極をはさんで発光層と反対側に形成され、または陰極をはさんで発光層と反対側に形成され、発光層から照射された光を発光層を挟んで反対側に位置する陰極または陽極との間で反射する誘電体層と、を基板上に備えた有機エレクトロルミネッセンス素子であり、微小共振器構造が採用され、さらに発光層の構成分子が規則正しく配列されているので、エレクトロルミネッセンス素子からはコヒーレントな光が照射されるようになり、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。
【００１８】
本発明の請求項２に記載の発明は、発光領域を有し、相互に独立した複数の画素の集合からなる発光層と、発光層に正孔を注入する透明な陽極と、発光層をはさんで陽極と反対側に形成され、発光層に電子を注入する陰極と、陽極をはさんで発光層と反対側に形成され、または陰極をはさんで発光層と反対側に形成され、発光層から照射された光を発光層を挟んで反対側に位置する陰極または陽極との間で反射する誘電体層と、を基板上に備えた有機エレクトロルミネッセンス素子であり、微小共振器構造が採用され、さらに発光層が画素の集合で構成されているので、エレクトロルミネッセンス素子からはコヒーレントな光が照射されるようになり、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。
【００１９】
本発明の請求項３に記載の発明は、発光領域を有し、分子が規則正しく配列されて相互に独立した画素の集合からなる発光層と、発光層に正孔を注入する透明な陽極と、発光層をはさんで陽極と反対側に形成され、発光層に電子を注入する陰極と、陽極をはさんで発光層と反対側に形成され、または陰極をはさんで発光層と反対側に形成され、発光層から照射された光を発光層を挟んで反対側に位置する陰極または陽極との間で反射する誘電体層と、を基板上に備えた有機エレクトロルミネッセンス素子であり、微小共振器構造が採用され、発光層の構成分子が規則正しく配列され、さらに発光層が画素の集合で構成されているので、エレクトロルミネッセンス素子からはコヒーレントな光が照射されるようになり、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。
【００２０】
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、発光層は、発光層から誘電体層までの長さに合った波長の光を放射する有機エレクトロルミネッセンス素子であり、共振器長にマッチングした発光波長の光が多く放射されるようになるので、効率の良い発光を得ることができるという作用を有する。
【００２１】
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、発光層は、発光材料を金属を発光中心とする有機蛍光体の発光材料またはドープ構造で構成されている有機エレクトロルミネッセンス素子であり、共振器長にマッチングした発光波長の光が多く放射されるようになるので、効率の良い発光を得ることができるという作用を有する。
【００２２】
本発明の請求項６に記載の発明は、発光領域を有し、分子が規則正しく配列された発光層と、発光層に正孔を注入する透明な陽極と、発光層をはさんで陽極と反対側に形成され、発光層に電子を注入する陰極と、発光層、陽極および陰極で構成される積層体の一側面に形成され、当該積層体の積層方向と直交する積層方向を有して発光層から照射された光を反射する誘電体層と、を基板上に備えた有機エレクトロルミネッセンス素子であり、発光層１回反射あたりの利得が増大されて十分な光増幅を行うことができるという作用を有する。
【００２３】
本発明の請求項７に記載の発明は、発光領域を有し、相互に独立した複数の画素の集合からなる発光層と、発光層に正孔を注入する透明な陽極と、発光層をはさんで陽極と反対側に形成され、発光層に電子を注入する陰極と、発光層、陽極および陰極で構成される積層体の一側面に形成され、当該積層体の積層方向と直交する積層方向を有して発光層から照射された光を反射する誘電体層と、を基板上に備えた有機エレクトロルミネッセンス素子であり、発光層１回反射あたりの利得が増大されて十分な光増幅を行うことができるという作用を有する。
【００２４】
本発明の請求項８に記載の発明は、発光領域を有し、分子が規則正しく配列されて相互に独立した画素の集合からなる発光層と、発光層に正孔を注入する透明な陽極と、発光層をはさんで陽極と反対側に形成され、発光層に電子を注入する陰極と、発光層、陽極および陰極で構成される積層体の一側面に形成され、当該積層体の積層方向と直交する積層方向を有して発光層から照射された光を反射する誘電体層と、を基板上に備えた有機エレクトロルミネッセンス素子であり、発光層１回反射あたりの利得が増大されて十分な光増幅を行うことができるという作用を有する。
【００２５】
本発明の請求項９に記載の発明は、請求項６〜８の何れか一項に記載の発明において、陰極と発光層との間には、透明な第２陰極が形成されている有機エレクトロルミネッセンス素子であり、発光層からの光が金属製の陰極と直接接することがなくなるので、損失を抑制することができるという作用を有する。
【００２６】
本発明の請求項１０に記載の発明は、請求項６〜８の何れか一項に記載の発明において、陰極は透明な材料で形成されている有機エレクトロルミネッセンス素子であり、発光層からの光が金属製の陰極と直接接することがなくなるので、損失を抑制することができるという作用を有する。
【００２７】
本発明の請求項１１に記載の発明は、請求項６〜８の何れか一項に記載の発明において、発光層の厚は、発光波長あるいは発光波長の整数倍である有機エレクトロルミネッセンス素子であり、光の通り道である発光層と陰極との距離が長くなり、また反射確率が低下するので、損失を抑制することができるという作用を有する。
【００２８】
本発明の請求項１２に記載の発明は、請求項１〜１１の何れか一項に記載の発明において、発光層は塗布法により形成されている有機エレクトロルミネッセンス素子であり、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。
【００２９】
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、発光層は高分子により形成されている有機エレクトロルミネッセンス素子であり、発光層の分子を規則正しく配列しやすくなるという作用を有する。
【００３０】
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、外側に位置する陰極または陽極には凹凸が形成されている有機エレクトロルミネッセンス素子であり、放熱性が向上するため、熱によるダメージが受けにくくなるという作用を有する。
【００３１】
本発明の請求項１５に記載の発明は、発光層が主走査方向に配列された請求項１〜１４の何れか一項に記載の露光装置であり、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。
【００３２】
本発明の請求項１６に記載の発明は、請求項１５に記載の露光装置と、露光装置の露光光により静電潜像が形成される感光体と、静電潜像にトナーを供給して感光体上にトナー像を形成する現像手段とを有する画像形成装置であり、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。
【００３３】
以下、本発明の実施の形態について、図１から図１０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。
【００３４】
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を示す断面図、図６は図５の有機エレクトロルミネッセンス素子における発光層の分子配列を示す説明図、図７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８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、図９は図２の露光部の光源として用いられたさらに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、図１０は図２の露光部の光源として用いられたさらに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。
【００３５】
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。
【００３６】
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、機材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で気密封止されて露光ヘッドを構成する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。そして、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６ｄ〜９ｄからの照射光を屈折させるプリズム６ｆ，７ｆ，８ｆ，９ｆ、プリズム６ｆ〜９ｆからの光を集めるファイバアレイ６ｇ，７ｇ，８ｇ，９ｇ、ファイバアレイ６ｇ〜９ｇからの光を副走査方向に絞り込むシリンドリカルレンズ６ｈ，７ｈ，８ｈ，９ｈが搭載されている。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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とで狭持搬送され、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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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に過熱定着されて、用紙Ｐ上にフルカラー画像が形成される。
【００４８】
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。
【００４９】
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において、基板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、抵抗過熱蒸着法等により形成されて電子を注入する金属電極である陰極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が主走査方向に延びて形成されている。
【００５０】
さらに、陽極３２をはさんで発光層３４と反対側には誘電体層３５が形成されている。誘電体層３５は、ＳｉＯ_２層３５ａとＴｉＯ_２層３５ｂとが交互に積層された構造を有している。そして、このように発光層３４を誘電体層３５と陰極３３とで挟んだ構造（以下、「微小共振器構造」という。）により、発光層３４から照射された光は誘電体層３５と前述した陰極３３との間で反射し、誘電体層３５と陰極３３との距離に応じた波長の光が取り出される。
【００５１】
なお、誘電体層３５は陰極３３をはさんで発光層３４と反対側に形成することができる。この場合には、発光層３４から照射された光は、誘電体層３５と陽極３２との間で反射し、誘電体層３５と陽極３２との距離に応じた波長の光が取り出せるようになる。
【００５２】
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成功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。
【００５３】
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、蛍光体を中心とした全方位に出射され、前述のように、微小共振器構造をなす誘電体層３５と陰極３３との間で反射し、誘電体層３５と陰極３３との距離に応じた波長で、且つ照明方向に強い光が基板３１を経由して放射される。
【００５４】
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。
【００５５】
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、光の取り出し面として用いない場合には不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６ｄ〜９ｄ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６ｄ〜９ｄ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。
【００５６】
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Ａｓ_２Ｓ_３、Ａｓ_４０Ｓ_１０、Ｓ_４０Ｇｅ_１０等のカルコゲノイドガラス、ＺｎＯ、Ｎｂ_２Ｏ_５、Ｔａ_２Ｏ_５、ＳｉＯ、Ｓｉ_３Ｎ_４、ＨｆＯ_２、ＴｉＯ_２等の金属酸化物および窒化物等の材料、或いは、不透明のシリコン、ゲルマニウム、炭化シリコン、ガリウム砒素、窒化ガリウム等の半導体材料、或いは、顔料等を含んだ前述の透明基板材料、表面に絶縁処理を施した金属材料、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。
【００５７】
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６ｄ〜９ｄ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。
【００５８】
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。
【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ＳｎＯ_２）、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のみで有機物からなる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】
発光層としては、蛍光物質だけで無く燐項物質を用いても良く、さらに、正孔をブロックして効率を高めるために、発光層と電子輸送層との界面に正孔ブロッキング層を配しても構わない。本発明における効果は、有機エレクトロルミネッセンスの素子構成に特に左右されるものではない。
【００６２】
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、Ａｌｑ_３やＢｅ−ベンゾキノリノール（ＢｅＢｑ_２）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−ベンジオキサゾリル〕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。
【００６３】
ここで、発光層３４はたとえば塗布法により形成されており、配向膜とすることで、あるいは引っ掻き法を用いることで、図６に示すように、構成分子が規則正しく配列されている。これは、分子がランダムな状態で並んでいると、発光層３４からはインコヒーレントな光が照射されるからである。そして、このように分子を規則正しく配列することによりコヒーレントな光が照射され、前述した微小共振器構造と相まって、たとえば波長５３０ｎｍのレーザライクな光が得らることになる。
【００６４】
なお、発光層３４は高分子で構成するのがよい。これは、高分子であれば分子を規則正しく配列しやすくなるからであり、また塗布法による発光層形成に向いているからである。
【００６５】
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、ｌｎ、Ｍｇ、Ｔｉ等の金属や、Ｍｇ−Ａｇ合金、Ｍｇ−ｌｎ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。さらに、Ｌｉ／Ａｌ、Ｌｉ_２Ｏ／Ａｌ，ＬｉＦ／Ａｌ等の積層膜を用いても良い。
【００６６】
なお、誘電体層３５は交互に積層されたＳｉＯ_２とＴｉＯ_２とから構成されている。但し、誘電体層３５は本実施の形態に示すＳｉＯ_２およびＴｉＯ_２以外の誘電体で形成することもできる。
【００６７】
そして、以上の構成を有する画像形成装置において、前述のように、微小共振器構造が採用され、さらに発光層３４の構成分子が規則正しく配列されているので、エレクトロルミネッセンス素子からはコヒーレントな光が照射されるようになり、露光に必要な発光光量を得ることができる。
【００６８】
ここで、これまでの説明では、発光層３４の構成分子が規則正しく配列して、微小共振器構造と相まってコヒーレント光を得るようにしたが、図７に示すように、主走査方向に長く配列された発光層３４を、相互に独立した例えば１００μｍ角以下の複数の画素の集合で構成するようにしても、同様の作用効果が得られる。
【００６９】
これは、発光層３４を画素の集合体とすれば、図５に示すように発光層の長さと比較して画素の一辺の長さは圧倒的に短くなり、これによって、発光角度が狭く光量の大きな発光が得られるからである。
【００７０】
なお、発光層３４を画素の集合とした場合においては微小共振器構造が採用されていればよく、発光層３４の構成分子は規則正しく配列されていても、いなくてもよい。
【００７１】
さて、本実施の形態の微小共振器構造では、発光層３４から誘電体層３５までの共振器長に対応する波長の光だけが増幅されて利用されるが、その他の波長の光が放射されると発振（増幅）されにくい状態となる。そこで、発光層３４には、共振器長にマッチングした発光波長の光が多く放射される単色性の高い（発光スペクトルの狭い）発光材料を用いることにより、効率の良い発光を得ることができる。なお、発光層３４から放射される光を共振器長にマッチングした発光波長の光とするには、発光層３４の発光材料を金属を発光中心とする有機蛍光体とすること、発光層３４をドープ構造にすること、同色系のドープを行うことなどがある。
【００７２】
ここで、本実施の形態では、発光層１回反射あたりの利得が小さいために、必要なだけの光増幅が行われない場合がある。そこで、図８に示すように、陰極３３、発光層３４、陽極３２で構成される積層体に対して、その一側面に当該積層体の積層方向と直交する積層方向となるように誘電体層３５を形成し、当該側面に対向する側面に反射層３６を形成した構造とすることで、１回あたりの利得が増大されて十分な光増幅を行うことができる。また、本実施の形態を画像形成装置の露光ヘッドに用いることを考えた場合、このような構造の方が配置自由度の高いヘッドを実現することができる。
【００７３】
この場合、発光層３４中を光が伝播するときの金属製の陰極３３で損失（反射損失、伝播損失）が大きくなる。そこで、図９に示すように、陰極３３と発光層３４との間に透明な第２陰極３７を形成するか、陰極３３自体を透明な材料で形成する。これにより、発光層３４からの光が金属製の陰極３３と直接接することがなくなるので、損失を抑制することができる。あるいは、発光層３４の厚さを、発光波長程度あるいは発光波長の整数倍に厚くすることにより、光の通り道である発光層３４と陰極３３との距離が長くなり、また反射確率が低下するので、損失を抑制することができる。
【００７４】
ここで、本実施の形態では発光層３４が有機物からなるため熱によるダメージを受けやすくなるという特徴がある。そして、レーザ構造では大電流を流して発光させるため、発光層３４における熱が大きな問題となる。
【００７５】
そこで、放熱性を高めるために、図１０に示すように、外側に位置する陰極３３（陽極３２が外側の場合には陽極３２）に凹凸を形成して表面積を広くしたり熱伝導性の良い材料を電極を用いるのがよい。
【００７６】
なお、以上説明した本実施の形態を画像形成装置の露光ヘッドに用いることにより、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、光源から感光体に至るまでの光路上にはレンズが不要になる。また、光源を一体で形成できてアライメントが不要になるとともに、隣接ドット間のばらつきが小さくなる。
【００７７】
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。
【００７８】
【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に微小共振器構造が採用され、さらに発光層の構成分子が規則正しく配列され、あるいは発光層が画素の集合で構成されているので、エレクトロルミネッセンス素子からはコヒーレントな光が照射されるようになり、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を示す断面図
【図６】図５の有機エレクトロルミネッセンス素子における発光層の分子配列を示す説明図
【図７】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８】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
【図９】図２の露光部の光源として用いられたさらに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
【図１０】図２の露光部の光源として用いられたさらに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】
２ａ，３ａ，４ａ，５ａ 現像ローラ（現像手段）
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
１０ａ、１１ａ，１２ａ，１３ａ 感光ドラム（感光体）
２９ 画素
２９ａ 単位画素
３１ 基板
３２ 陽極
３３ 陰極
３４ 発光層
３５ 誘電体層

Claims (16)

1. 発光領域を有し、分子が規則正しく配列された発光層と、
   前記発光層に正孔を注入する透明な陽極と、
   前記発光層をはさんで前記陽極と反対側に形成され、前記発光層に電子を注入する陰極と、
   前記陽極をはさんで前記発光層と反対側に形成され、または前記陰極をはさんで前記発光層と反対側に形成され、前記発光層から照射された光を前記発光層を挟んで反対側に位置する前記陰極または前記陽極との間で反射する誘電体層と、
   を基板上に備えたことを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。
2. 発光領域を有し、相互に独立した複数の画素の集合からなる発光層と、
   前記発光層に正孔を注入する透明な陽極と、
   前記発光層をはさんで前記陽極と反対側に形成され、前記発光層に電子を注入する陰極と、
   前記陽極をはさんで前記発光層と反対側に形成され、または前記陰極をはさんで前記発光層と反対側に形成され、前記発光層から照射された光を前記発光層を挟んで反対側に位置する前記陰極または前記陽極との間で反射する誘電体層と、
   を基板上に備えたことを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。
3. 発光領域を有し、分子が規則正しく配列されて相互に独立した画素の集合からなる発光層と、
   前記発光層に正孔を注入する透明な陽極と、
   前記発光層をはさんで前記陽極と反対側に形成され、前記発光層に電子を注入する陰極と、
   前記陽極をはさんで前記発光層と反対側に形成され、または前記陰極をはさんで前記発光層と反対側に形成され、前記発光層から照射された光を前記発光層を挟んで反対側に位置する前記陰極または前記陽極との間で反射する誘電体層と、
   を基板上に備えたことを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。
4. 前記発光層は、前記発光層から前記誘電体層までの長さに合った波長の光を放射することを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
5. 前記発光層は、発光材料を金属を発光中心とする有機蛍光体の発光材料またはドープ構造で構成されていることを特徴とする請求項４記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
6. 発光領域を有し、分子が規則正しく配列された発光層と、
   前記発光層に正孔を注入する透明な陽極と、
   前記発光層をはさんで前記陽極と反対側に形成され、前記発光層に電子を注入する陰極と、
   前記発光層、前記陽極および前記陰極で構成される積層体の一側面に形成され、当該積層体の積層方向と直交する積層方向を有して前記発光層から照射された光を反射する誘電体層と、
   を基板上に備えたことを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。
7. 発光領域を有し、相互に独立した複数の画素の集合からなる発光層と、
   前記発光層に正孔を注入する透明な陽極と、
   前記発光層をはさんで前記陽極と反対側に形成され、前記発光層に電子を注入する陰極と、
   前記発光層、前記陽極および前記陰極で構成される積層体の一側面に形成され、当該積層体の積層方向と直交する積層方向を有して前記発光層から照射された光を反射する誘電体層と、
   を基板上に備えたことを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。
8. 発光領域を有し、分子が規則正しく配列されて相互に独立した画素の集合からなる発光層と、
   前記発光層に正孔を注入する透明な陽極と、
   前記発光層をはさんで前記陽極と反対側に形成され、前記発光層に電子を注入する陰極と、
   前記発光層、前記陽極および前記陰極で構成される積層体の一側面に形成され、当該積層体の積層方向と直交する積層方向を有して前記発光層から照射された光を反射する誘電体層と、
   を基板上に備えたことを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。
9. 前記陰極と前記発光層との間には、透明な第２陰極が形成されていることを特徴とする請求項６〜８の何れか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
10. 前記陰極は透明な材料で形成されていることを特徴とする請求項６〜８の何れか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
11. 前記発光層の厚は、発光波長あるいは発光波長の整数倍であることを特徴とする請求項６〜８の何れか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
12. 前記発光層は塗布法により形成されていることを特徴とする請求項１〜１１の何れか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
13. 前記発光層は高分子により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有機エレクトロルミネッセンス素子。
14. 外側に位置する陰極または陽極には凹凸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有機エレクトロルミネッセンス素子。
15. 前記発光層が主走査方向に配列された請求項１〜１４の何れか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子を備えたことを特徴とする露光装置。
16. 請求項１５記載の露光装置と、
    前記露光装置の露光光により静電潜像が形成される感光体と、
    前記静電潜像にトナーを供給して前記感光体上にトナー像を形成する現像手段とを有することを特徴とする画像形成装置。

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