JP2006051703A - ラインヘッド及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 特に光量むらの補正を必要とすることなく、ＳＬアレイを用いて露光し印刷したときに、その印刷むらが目立たなくなるようにしたラインヘッドモジュールと、このラインヘッドモジュールを備えた画像形成装置を提供する。
【解決手段】 複数のＥＬ素子を整列配置したラインヘッド１と、ラインヘッド１からの光を結像させるレンズ素子を配列してなるレンズアレイ３１とを備えたラインヘッドモジュール１０１である。レンズアレイ３１の光量むらの周期が、０．１５ｍｍ以下である。
【選択図】 図１

Description

本発明は、画像形成装置において露光手段として用いられるラインヘッドモジュール、及びこのラインヘッドモジュールを備えた画像形成装置に関する。

電子写真方式を利用したプリンタとして、ラインプリンタ（画像形成装置）が知られている。このラインプリンタは、被露光部となる感光体ドラムの周面上に、帯電器、ライン状のプリンタヘッド（ラインヘッド）、現像器、転写器などの装置を近接配置したものである。すなわち、帯電器によって帯電された感光体ドラムの周面上に、プリンタヘッドに設けられた発光素子の選択的な発光動作で露光を行なうことにより、静電潜像を形成し、この潜像を現像器から供給されるトナーで現像して、そのトナー像を転写器で用紙に転写するようにしたものである。

ところで、前記のようなプリンタヘッドの発光素子としては、一般に発光ダイオードなどが用いられている。しかし、これは数千個の発光点を精度良く配列することが極めて困難であるという課題がある。そこで、近年では、発光点を精度良く作り込める有機エレクトロルミネセンス素子（有機ＥＬ素子）を発光素子とする発光素子アレイを、露光手段として備えた画像形成装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

また、前述したような電子写真方式のラインプリンタでは、通常、プリンタヘッド（ラインヘッド）からの放射光を、セルフォック（登録商標）レンズアレイ（日本板硝子社の商品名；以下、セルフォック（登録商標）レンズをＳＬ、セルフォック（登録商標）レンズアレイをＳＬアレイと記す）を通過させることで感光体ドラム上に結像し、露光する方式が採られている。ＳＬアレイは、円柱状のレンズ素子であり、正立等倍像させるＳＬ素子を多数配列したことにより、広範囲の画像の結像を可能にしたものである。

ところで、ＳＬアレイの作る像は、１本１本のＳＬ素子の作る像が重なりあってできており、ＳＬ素子は、フットボールを半分にしたような光量分布を有している。したがって、ＳＬアレイの透過光では、各ＳＬ素子の配列ピッチに伴ない、周期的な光量むらが生じてしまっている。
しかし、このような透過光の周期的な光量むらがあると、前記のプリンタヘッド（ラインヘッド）とＳＬアレイとを組合わせた場合に、ＳＬアレイの光量むらに起因して主走査方向の光強度の均一性が悪化し、露光精度が低下して露光むらやさらには印刷むらが生じることにより、得られるプリントの品質が損なわれてしまう。

このような背景のもとに、従来、前記のＳＬアレイの結像原理に起因する光量周期ムラを取り除く方法として、拡散板を挿入する技術（例えば、特許文献２参照）が知られている。また、駆動方法によるむら補正としては、予めプリンタヘッドの光量むらを測定し、その補正データをメモリーに持ち、信号データをその補正データで補正する方法が提案されている（例えば、特許文献３参照）。
さらに、特に端面発光素子とＳＬアレイとを組み合わせた場合に、ＳＬアレイの透過光の光量周期ムラをうち消すように、端面発光素子の発光層の厚みを変える技術が提案されている（例えば、特許文献４参照）。
特開平１１−１９８４３３号公報 特開平８−１９７７７６号公報 特開平９−３１４８９７号公報 特開平５−３３０１３５号公報

しかしながら、前記の拡散板を用いる技術では、解像度が低下するといった問題があり、また駆動方法によって回路的に補正する技術では、大幅なコストアップになるといった問題がある。さらに、端面発光素子の発光層の厚みを補正する技術では、各画素での寿命や特性がばらつくなどの問題があった。

本発明は前記事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、特に光量むらの補正を必要とすることなく、ＳＬアレイを用いて露光し印刷したときに、その印刷むらが目立たなくなるようにしたラインヘッドモジュールと、このラインヘッドモジュールを備えた画像形成装置を提供することにある。

本発明のラインヘッドモジュールは、複数のＥＬ素子を整列配置したラインヘッドと、前記ラインヘッドからの光を結像させるレンズ素子を配列してなるレンズアレイとを備えたラインヘッドモジュールであって、前記レンズアレイの光量むらの周期が、０．１５ｍｍ以下であることを特徴としている。
このラインヘッドモジュールによれば、レンズアレイの光量むらの周期が人の目の分解能（後ほど記載）程度であるため、周期むらを殆ど認識できなくなり、均一性の高い印刷を行うことができる。

また、前記レンズ素子を少なくとも千鳥状に２列配置することを特徴とする。
１列のレンズアレイを用いる場合、レンズ素子の直径を０．１５ｍｍ以下にしなければならないが、このラインヘッドモジュールによれば、レンズ素子を少なくとも千鳥状に２列配置することで、１列のみ配置した場合に比べ光量むらの周期を半分しており、さらにレンズ素子の径を０．３ｍｍ以下とすることで、レンズアレイの光量むらの周期を０．１５ｍｍ以下としている。したがって、このレンズアレイの光量むらの周期が、露光後、印刷されたものから肉眼で視認できなくなり、結果としてレンズアレイの光量むらの補正を必要とすることなく、レンズアレイを用いて露光し印刷したときに、その印刷むらを目立たなくすることができる。

また、前記ラインヘッドモジュールにおいては、前記ラインヘッドの発光部ラインとレンズアレイの中心ラインとが、互いに一致するようにアライメントされた状態でヘッドケースに保持されているのが好ましい。
このようにすれば、ラインヘッドとレンズアレイとが互いにアライメントされているので、使用に際しては、このラインヘッドモジュールを感光体にアライメントするだけでよく、したがって感光体に対するアライメントが容易になり、アライメント不良に起因する露光むらが防止される。

本発明の画像形成装置は、露光手段として、前記ラインヘッドモジュールを備えたことを特徴としている。
この画像形成装置によれば、前述したようにラインヘッドモジュールが、レンズアレイの光量むらの補正を必要とすることなく、レンズアレイを用いて露光し印刷したときに、その印刷むらを目立たなくすることができるようになっているので、得られるプリントの品質を向上することができる。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。なお、以下で参照する各図面においては、図面を見易くするために、各構成要素の寸法等を適宜変更して表示している。

（ラインヘッドモジュール）
最初に、ラインヘッドモジュールについて説明する。
図１は、実施形態に係るラインヘッドモジュールの斜視断面図である。本実施形態のラインヘッドモジュール１０１は、複数の有機ＥＬ素子を整列配置したラインヘッド１と、ラインヘッド１からの光を正立等倍結像させるレンズ素子を整列配置したＳＬアレイ（レンズアレイ）３１と、ラインヘッド１およびＳＬアレイ３１の外周部を保持するヘッドケース５２と、を備えて構成されたものである。ラインヘッド１とＳＬアレイアレイ３１とは、互いにアライメントされた状態でヘッドケース５２に保持されており、これによってＳＬアレイ３１は、ラインヘッド１からの光を後述する感光体ドラムに正立等倍結像させるようになっている。

（ラインヘッド）
図２は、ラインヘッドを模式的に示した図である。このラインヘッド１は、長細い矩形の素子基板２上に、複数の有機ＥＬ（エレクトロルミネセンス）素子３を配列してなる発光素子列（発光部ライン）３Ａと、有機ＥＬ素子３を駆動させる駆動素子４からなる駆動素子群と、これら駆動素子４（駆動素子群）の駆動を制御する制御回路群５とを一体形成したものである。なお、図２では発光素子列３Ａを１列の有機ＥＬ素子３で形成したが、例えば有機ＥＬ素子３を２列にしてこれらを千鳥状に配してもよい。その場合には、ラインヘッド１の長手方向における有機ＥＬ素子３のピッチを小さくすることができ、したがって後述する画像形成装置の解像度を向上させることができる。

有機ＥＬ素子３は、一対の電極間に少なくとも有機発光層を備えたもので、その一対の電極から発光層に電流を供給することにより、発光するようになっている。有機ＥＬ素子３における一方の電極には電源線８が接続され、他方の電極には駆動素子４を介して電源線７が接続されている。この駆動素子４は、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）や薄膜ダイオード（ＴＦＤ）等のスイッチング素子で構成されている。駆動素子４にＴＦＴを採用した場合には、そのソース領域に電源線８が接続され、ゲート電極に制御回路群５が接続される。そして、制御回路群５により駆動素子４の動作が制御され、駆動素子４により有機ＥＬ素子３への通電が制御されるようになっている。
なお、有機ＥＬ素子３および駆動素子４の詳細な構造および製造方法については後述する。また、このラインヘッド１では、ＥＬ素子として、有機ＥＬ素子３を用いているが、これに代えて無機ＥＬ素子を用いてもよいのはもちろんである。

（ＳＬアレイ）
図３は、ＳＬアレイの斜視図である。このＳＬアレイ３１は、日本板硝子株式会社製のセルフォック（登録商標）レンズ素子と同様の構成からなるＳＬ素子３１ａを、千鳥状に２列配列（配置）したものである。ＳＬ素子３１ａは、前記のセルフォック（登録商標）レンズ素子が最低でも０．５６ｍｍ程度の直径のファイバー状に形成されているのに対し、本実施形態のＳＬ素子３１ａでは、直径が０．３ｍｍ以下、好ましくは０．２８ｍｍ以下に形成されている。また、千鳥状に配置された各ＳＬ素子３１ａの隙間には黒色のシリコーン樹脂３２が充填されており、さらにその周囲にはフレーム３４が配置されている。

前記ＳＬ素子３１ａは、その中心から周辺にかけて放物線上の屈折率分布を有している。そのため、ＳＬ素子３１ａに入射した光は、その内部を一定周期で蛇行しながら進む。よって、このＳＬ素子３１ａの長さを調整すれば、画像を正立等倍結像させることができる。そして、このように正立等倍結像するＳＬ素子３１ａにあっては、隣接するＳＬ素子３１ａどうしが作る像を重ね合わせることが可能になり、広範囲の画像を得ることができる。したがって、図３に示したＳＬアレイ３１は、ラインヘッド１全体からの光を精度よく結像させることができるようになっている。

しかし、ＳＬアレイ３１は、前述したようにその結像原理に起因して、周期的な光量むらを生じる。この透過光の周期的な光量むらをＳＬアレイ３１が生じる機構について、図４を参照して説明する。ただし、機構の説明を簡略化するため、ＳＬアレイ３１は、図４（ａ）に示すような円柱状のレンズ素子（ＳＬ素子）３１ａを、図４（ｂ）に示すように一列に配列したものとして説明する。

１本１本のＳＬ素子（結像素子）３１ａは、図４（ａ）に示したようにフットボールを半分にしたような光量分布を有していることから、これを多数配列したＳＬアレイ３１は、図４（ｂ）に示したように、ＳＬ素子（結像素子）３１ａの配列ピッチに伴う周期的な光量むらを生じているのである。ここで、ＳＬアレイ３１の光量むらΔＥは、以下の式で表される。
ΔＥ＝｛（ｉｍａｘ−ｉｍｉｎ）／ｉｍｉｎ｝×１００（％）
（ｉｍａｘ、ｉｍｉｎは図４（ｂ）参照）

この光量むらΔＥは、隣り合うＳＬ素子３１ａ、３１ａ間での像の重なり度、およびＳＬアレイ３１が何列構成になっているかで異なるが、図４（ａ）中に示した数式により、その構成から光量むらのピッチを表わすことができる。また、図的には、ＳＬアレイ３１の列方向の位置に対してその透過光量は、図５（ａ）に示すような分布（むら）を有することになる。

なお、例えばＳＬアレイが、日本板硝子製のＳＬアレイ２０である場合、このＳＬアレイのレンズ周期、すなわち光量むらの周期は０．５６ｍｍとなる。また、ＳＬアレイが、千鳥状に２列構成として配置されている場合には、レンズ周期（光量むらの周期）は半分、すなわち、図５（ａ）中に示すように０．２８ｍｍとなる。
しかしながら、このように光量むらの周期が０．２８ｍｍ以上となると、前述したようにこれに起因して主走査方向の光強度の均一性が悪化し、露光精度が低下して露光むらやさらには印刷むらを生じ、印刷されたものから印刷むらが例えば筋として肉眼で視認されてしまう。

そこで、本発明のＳＬアレイ３１においては、ＳＬ素子３１ａ（レンズ素子）を少なくとも千鳥状に２列配置することで、１列のみ配置した場合に比べ、前述したように光量むらの周期を半分にしている。さらに、ＳＬ素子３１ａ（レンズ素子）の直径を十分に小さく、具体的には０．３ｍｍ以下、好ましくは０．２８ｍｍとすることで、レンズアレイの光量むらの周期を半分の０．１５ｍｍ以下、好ましくは０．１４ｍｍとしている。すなわち、図５（ｂ）に示すようにレンズ周期（光量むらの周期）を、例えば０．１４ｍｍとしているのである。なお、レンズアレイを一列で用いる場合には、一つのレンズ直径を０．１５ｍｍ以下とすることにより、同様の効果を生むことができる。

したがって、このようにＳＬアレイ３１の光量むらの周期が例えば０．１４ｍｍと十分に小さくなっていることから、後述するようにこのＳＬアレイ３１を用いて露光すると、印刷されたものからは前記の光量むらの周期に起因する印刷むらが肉眼で視認できなくなる。よって、前記ＳＬアレイ３１を用いた本実施形態のラインヘッドモジュール１０１では、特にＳＬアレイ３１の光量むらの補正を必要とすることなく、露光後に得られる印刷物について、その印刷むらを目立たなくすることができる。

ここで、肉眼の視力の実測値より、視力１．５の人が２５０ｍｍの距離にある物体を見るときの解像力は、５０８ｄｐｉに換算されるとの報告がある。（第１４回 九州電子顕微鏡技術研究会 市民公開講演 「デジタル写真は銀塩を超えたか？−光顕および電顕写真の入力から出力まで−」福岡大学 理学部 地球圏科学科 生物学分野 岩崎雅行）
したがって、前記条件での肉眼での解像力は、１ｍｍの幅において２０ドットとなり、これから１ドットに対する解像力は０．０５ｍｍの幅（長さ）を要することになる。ただし、これはドットの有無に対する解像力であり、光量むらの周期に起因する印刷むらは印刷の濃淡で現れる。したがって、このような光量むらの周期に起因する印刷むらについては、ドットの有無に対する解像力の例えば１／３程度、すなわち０．１５ｍｍ程度の幅を要すると推察される。

よって、前述したように本発明のラインヘッドモジュール１０１は、ＳＬアレイ３１の光量むらの周期を０．１５ｍｍ以下としているので、特に光量むらについての補正を行わないにもかかわらず、露光後に得られる印刷物については、その印刷むらがほとんど肉眼での解像力の限界以下となる。したがって、印刷むらが視認されず、すなわち、印刷むらが目立たなくなるのである。
なお、ＳＬアレイ３１としてその光量むらの周期を０．１４ｍｍにしたものを組み込んだラインヘッドモジュール１０１を用い、後述するように感光体ドラム上に露光を行い、紙面上に印刷を行ったところ、得られた印刷物からは印刷むらが視認されなかった。一方、ＳＬアレイとしてその光量むらの周期が０．２８ｍｍであるものを組み込んだラインヘッドモジュールを用い、同様にして印刷を行ったところ、得られた印刷物からは印刷むらが容易に視認された。

（ヘッドケース）
図１に戻り、本実施形態のラインヘッドモジュール１０１は、ラインヘッド１およびレンズアレイ３１の外周部を支持するヘッドケース５２を備えている。このヘッドケース５２は、Ａｌ等の剛性材料によってスリット状に形成されている。ヘッドケース５２の長手方向に垂直な断面は、上下両端部が開口した形状となっており、その上半部の側壁５２ａ，５２ａは相互に平行に配置され、下半部の側壁５２ｂ，５２ｂはそれぞれ下端中央部に向かって傾斜配置されている。なお図示しないが、ヘッドケース５２の長手方向における両端部の側壁も、相互に平行に配置されている。

そして、ヘッドケース５２の上半部側壁５２ａの内側には、上述したラインヘッド１が配置されている。
図６は、ラインヘッドの結合部分（図１のＡ部）における拡大図である。図４に示すように、ヘッドケース５２の側壁５２ａの内面には、全周にわたって階段状の台座５３が形成されている。その台座５３の上面にラインヘッド１の下面を当接させて、ラインヘッド１が水平に配置されている。詳細は後述するが、ラインヘッド１はボトムエミッション方式であり、素子基板２を下側に向け、封止基板３０を上側に向けて配置されている。

また、ヘッドケース５２の側壁５２ａとラインヘッド１とによって形成される角部には、全周にわたって封止材５４ａ、５４ｂが配設されている。なお、ヘッドケース５２の側壁５２ａの内面とラインヘッド１の側面との隙間にも、封止材が配設されている。これにより、ヘッドケース５２に対してラインヘッド１が気密接合されている。そのうち、ラインヘッド１の上側に配設された封止材５４ｂは、アクリル等の紫外線硬化性樹脂で構成されている。また、ラインヘッド１の下側に配設された封止材５４ａは、エポキシ等の熱硬化性樹脂で構成されている。

なお、これらの封止材５４ａ、５４ｂには、ゲッター剤が含有されていてもよい。ゲッター剤とは、乾燥剤や脱酸素剤を意味しており、水分や酸素を吸着するものである。この構成によれば、封止材５４ａ、５４ｂによって水分や酸素の透過を確実に遮断することができる。したがって、ラインヘッドに形成された有機ＥＬ素子の吸湿や酸化を抑制することが可能になり、有機ＥＬ素子の耐久性の低下および寿命の短命化を阻止することができる。

図１に戻り、ヘッドケース５２の下端部に形成されたスリット状の開口部には、レンズアレイ３１が配置されている。そして、ヘッドケース５２の側壁５２ｂとレンズアレイ３１とによって形成される角部には、全周にわたって封止材５５ａ、５５ｂが配設されている。なお、ヘッドケース５２の側壁５２ａの内面とラインヘッド１の側面との隙間にも、封止材が配設されている。これにより、ヘッドケース５２に対してレンズアレイ３１が気密接合されている。そのうち、レンズアレイ３１の上側に配設された封止材５５ａは、エポキシ等の熱硬化性樹脂で構成されている。また、レンズアレイ３１の下側に配設された封止材５５ｂは、アクリル等の紫外線硬化性樹脂で構成されている。さらに、これらの封止材５５ａ，５５ｂには、ゲッター剤が含有されていてもよい。

そして、ヘッドケース５２の内側におけるラインヘッド１とレンズアレイ３１との間には、チャンバ５６が形成されている。前述したように、ヘッドケース５２に対してラインヘッド１およびレンズアレイ３１が気密接合されているので、チャンバ５６は密閉封止されている。そして、チャンバ５６の内部は、窒素ガス等の不活性ガスによって満たされるか、または真空に保持されている。

（ラインヘッドモジュールの製造方法）
次に、本実施形態のラインヘッドモジュールの製造方法について、図１を用いて説明する。まず、ヘッドケース５２の上半部側壁５２ａの内面に形成された台座５３に沿って、ヘッドケース５２の内面全周に、熱硬化性樹脂からなる封止材５４ａを塗布する。次に、ヘッドケース５２の内側にラインヘッド１を挿入して、台座５３の上面に配置する。その際、台座５３に沿って塗布された封止材５４ａが流動して、ヘッドケース５２の内面とラインヘッド１の下面との角部に再配置される。

なお、ラインヘッド１は長細い矩形状に形成され、湾曲しやすくなっているので、必要に応じてラインヘッド１の平面度を確保する。次に、ヘッドケース５２の内面とラインヘッド１の下面との角部に沿って、ラインヘッド１の全周に、紫外線硬化性樹脂からなる封止材５４ｂを塗布する。次に、塗布された封止材５４ｂに対して所定間隔毎にスポットＵＶ照射を行い、封止材５４ｂを部分的に硬化させて、ラインヘッド１を仮止めする。

次に、ヘッドケース５２を窒素ガス雰囲気の処理室内に入れ、以下の工程はこの処理室内で行う。次に、ヘッドケース５２の下端開口部に沿って、ヘッドケース５２の内面全周に、熱硬化性樹脂からなる封止材５５ａを塗布する。なお、台座５３に沿って封止材５４ａを塗布するのと同時に、下端開口部に沿って封止材５５ａを塗布してもよい。次に、ヘッドケース５２の下端開口部にレンズアレイ３１を挿入する。その際、下端開口部に沿って塗布された封止材５５ａが流動して、ヘッドケース５２の内面とレンズアレイ３１の下面との角部に再配置される。

ここで、ラインヘッド１に対するレンズアレイ３１の相対的な位置合わせ、すなわちアライメントを行う。このアライメントの方法については特に限定されないものの、例えばラインヘッド１の有機ＥＬ素子３を点灯させ、レンズアレイ３１による結像状態を確認しつつ、両者を位置合わせするといった方法が採用可能である。このとき、ラインヘッドの発光ライン、すなわち有機ＥＬ素子３を配列してなる発光素子列３Ａの中心ラインを、レンズアレイ３１の中心ラインと一致させることにより、透過光の周期的な光量むらを最少とすることができる。
次に、ヘッドケース５２の外面とレンズアレイ３１の側面との角部に沿って、レンズアレイ３１の全周に、紫外線硬化性樹脂からなる封止材５５ｂを塗布する。次に、塗布された封止材５５ｂに対して所定間隔毎にスポットＵＶ照射を行い、封止材５５ｂを部分的に硬化させて、レンズアレイ３１を仮止めする。

次に、ラインヘッドモジュール１０１の全体を加熱炉内で５０℃程度に加熱する。これにより、熱硬化性樹脂からなる封止材５４ａ、５５ａの全体が硬化する。次に、ラインヘッドモジュール１０１の全体に紫外線を照射する。これにより、紫外線硬化性樹脂からなる封止材５４ｂ、５５ｂの全体が硬化する。なお、熱硬化性樹脂からなる封止材５４ａ、５５ａの硬化と、紫外線硬化性樹脂からなる封止材５４ｂ、５５ｂの硬化とを、逆の順序で行ってもよい。

以上により、ヘッドケース５２に対してラインヘッド１が封止材５４ａ，５４ｂにより気密接合されるとともに、ヘッドケース５２に対してレンズアレイ３１が封止材５５ａ，５５ｂにより気密接合される。そして、ラインヘッド１とレンズアレイ３１との間に形成されたチャンバ５６が密閉封止され、その内部に窒素ガスが充填される。
これにより、本実施形態のラインヘッドモジュール１０１では、レンズアレイ３１側からラインヘッド１への水分や酸素の接近を防止することができ、これにより有機ＥＬ素子３の吸湿や酸化を抑制して耐久性の低下および寿命の短命化を防止することができる。もちろん、本実施例に示したような不活性雰囲気での環境において作業せずとも、初期的には同様の特性を有するラインヘッドモジュールを組み立てることは可能である。

（有機ＥＬ素子および駆動素子）
次に、ラインヘッドにおける有機ＥＬ素子や駆動素子等の詳細な構成について、図７（ａ）、（ｂ）を参照して説明する。
発光層６０で発光した光を画素電極２３側から出射する、いわゆるボトムエミッション型である場合には、素子基板２側から発光光を取り出す構成であるので、素子基板２としては透明あるいは半透明のものが採用される。例えば、ガラス、石英、樹脂（プラスチック、プラスチックフィルム）等が挙げられ、特にガラス基板が好適に用いられる。

また、発光層６０で発光した光を陰極（対向電極）５０側から出射する、いわゆるトップエミッション型である場合には、この素子基板２の対向側である封止基板側から発光光を取り出す構成となるので、透明基板及び不透明基板のいずれも用いることができる。不透明基板としては、例えば、アルミナ等のセラミックス、ステンレススチール等の金属シートに表面酸化などの絶縁処理を施したものの他に、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂などが挙げられる。
本実施形態では、ボトムエミッション型が採用され、したがって素子基板２には透明なガラスが用いられるものとする。

素子基板２上には、画素電極２３に接続する駆動用ＴＦＴ１２３（駆動素子４）などを含む回路部１１が形成されており、その上に有機ＥＬ素子３が設けられている。有機ＥＬ素子３は、陽極として機能する画素電極２３と、この画素電極２３からの正孔を注入／輸送する正孔輸送層７０と、有機ＥＬ物質からなる発光層６０と、陰極５０とが順に形成されたことによって構成されている。

ここで、有機ＥＬ素子３および駆動用ＴＦＴ１２３（駆動素子４）を図２に対応した模式図で示すと、図７（ｂ）に示すようになる。図７（ｂ）において、電源線７は駆動素子４のソース／ドレイン電極に接続し、電源線８は有機ＥＬ素子３の陰極５０に接続している。
そして、このような構成のもとに有機ＥＬ素子３は、図７（ａ）に示すように、正孔輸送層７０から注入された正孔と陰極５０からの電子とが発光層６０で結合することにより、発光をなすようになっている。

陽極として機能する画素電極２３は、ボトムエミッション型である本実施形態では、透明導電材料によって形成され、具体的にはＩＴＯが好適に用いられている。
正孔輸送層７０の形成材料としては、特に３，４−ポリエチレンジオシチオフェン／ポリスチレンスルフォン酸（ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ）の分散液、すなわち、分散媒としてのポリスチレンスルフォン酸に３，４−ポリエチレンジオキシチオフェンを分散させ、さらにこれを水に分散させた分散液が好適に用いられる。
なお、正孔輸送層７０の形成材料としては、前記のものに限定されることなく種々のものが使用可能である。例えば、ポリスチレン、ポリピロール、ポリアニリン、ポリアセチレンやその誘導体などを、適宜な分散媒、例えば前記のポリスチレンスルフォン酸に分散させたものなどが使用可能である。

発光層６０を形成するための材料としては、蛍光あるいは燐光を発光することが可能な公知の発光材料が用いられる。なお、本実施形態では、例えば発光波長帯域が赤色に対応した発光層が採用されるが、もちろん、発光波長帯域が緑色や青色に対応した発光層を採用するようにしてもよい。この場合、用いる感光体は、その発光領域に感度を持つものを採用する。

発光層６０の形成材料として具体的には、（ポリ）フルオレン誘導体（ＰＦ）、（ポリ）パラフェニレンビニレン誘導体（ＰＰＶ）、ポリフェニレン誘導体（ＰＰ）、ポリパラフェニレン誘導体（ＰＰＰ）、ポリビニルカルバゾール（ＰＶＫ）、ポリチオフェン誘導体、ポリメチルフェニルシラン（ＰＭＰＳ）などのポリシラン系などが好適に用いられる。また、これらの高分子材料に、ペリレン系色素、クマリン系色素、ローダミン系色素などの高分子系材料や、ルブレン、ペリレン、９，１０−ジフェニルアントラセン、テトラフェニルブタジエン、ナイルレッド、クマリン６、キナクリドン等の低分子材料をドープして用いることもできる。

陰極５０は、前記発光層６０を覆って形成されたもので、例えばＣａを厚さ２０ｎｍ程度に形成し、その上にＡｌを厚さ２００ｎｍ程度に形成して積層構造の電極とし、Ａｌを反射層としても機能させたものである。
また、この陰極５０上には接着層を介して封止基板（図示せず）が貼着されている。

また、このような有機ＥＬ素子３の下方には、前述したように回路部１１が設けられている。この回路部１１は素子基板２上に形成されたものである。すなわち、素子基板２の表面にはＳｉＯ_２を主体とする下地保護層２８１が下地として形成され、その上にはシリコン層２４１が形成されている。このシリコン層２４１の表面には、ＳｉＯ_２及び／又はＳｉＮを主体とするゲート絶縁層２８２が形成されている。

また、前記シリコン層２４１のうち、ゲート絶縁層２８２を挟んでゲート電極２４２と重なる領域がチャネル領域２４１ａとされている。なお、このゲート電極２４２は、図示しない走査線の一部である。一方、シリコン層２４１を覆い、ゲート電極２４２を形成したゲート絶縁層２８２の表面には、ＳｉＯ２を主体とする第１層間絶縁層２８３が形成されている。

また、シリコン層２４１のうち、チャネル領域２４１ａのソース側には、低濃度ソース領域２４１ｂおよび高濃度ソース領域２４１Ｓが設けられる一方、チャネル領域２４１ａのドレイン側には低濃度ドレイン領域２４１ｃおよび高濃度ドレイン領域２４１Ｄが設けられて、いわゆるＬＤＤ（Light Doped Drain ）構造となっている。これらのうち、高濃度ソース領域２４１Ｓは、ゲート絶縁層２８２と第１層間絶縁層２８３とにわたって開孔するコンタクトホール２４３ａを介して、ソース電極２４３に接続されている。このソース電極２４３は、電源線（図示せず）の一部として構成されている。一方、高濃度ドレイン領域２４１Ｄは、ゲート絶縁層２８２と第１層間絶縁層２８３とにわたって開孔するコンタクトホール２４４ａを介して、ソース電極２４３と同一層からなるドレイン電極２４４に接続されている。

ソース電極２４３およびドレイン電極２４４が形成された第１層間絶縁層２８３の上層には、例えばアクリル系の樹脂成分を主体とする平坦化膜２８４が形成されている。この平坦化膜２８４は、アクリル系やポリイミド系等の、耐熱性絶縁性樹脂などによって形成されたもので、駆動用ＴＦＴ１２３（駆動素子４）やソース電極２４３、ドレイン電極２４４などによる表面の凹凸をなくすために形成された公知のものである。

そして、ＩＴＯ等からなる画素電極２３が、この平坦化膜２８４の表面上に形成されるとともに、該平坦化膜２８４に設けられたコンタクトホール２３ａを介してドレイン電極２４４に接続されている。すなわち、画素電極２３は、ドレイン電極２４４を介して、シリコン層２４１の高濃度ドレイン領域２４１Ｄに接続されている。

画素電極２３が形成された平坦化膜２８４の表面には、画素電極２３と、前述した無機隔壁２５とが形成されており、さらに無機隔壁２５上には、有機隔壁２２１が形成されている。そして、画素電極２３上には、無機隔壁２５に形成された前記開口２５ａと、有機隔壁２２１に形成された開口２２１ａとの内部、すなわち画素領域に、前記の正孔輸送層７０と発光層６０とが画素電極２３側からこの順で積層され、これによって機能層が形成されている。
なお、この例では、ＥＬ素子を駆動する素子として、素子基板２上にＴＦＴなどの駆動素子４を作り込んだ例を挙げたが、駆動素子４を素子基板２上に作り込まず、駆動素子４を外付けにする、具体的にはＥＬ素子基板の端子領域にドライバＩＣをＣＯＧ実装する、またはドライバＩＣを実装したフレキシブル回路基板をＥＬ素子基板に実装するようにしても良い。

次に、ラインヘッドモジュール１０１の使用形態について説明する。
図８は、後述する画像形成装置における、ラインヘッドモジュール１０１の使用形態を示す図である。図８に示すようにラインヘッドモジュール１０１は、被露光部となる感光体ドラム９に光を照射し結像して、露光するようになっている。ここで、前述したようにラインヘッド１とＳＬアレイ３１とは互いにアライメントされた状態でヘッドケース５２に一体的に保持されているので、使用に際しては、単にラインヘッドモジュール１０１を感光体ドラム９にアライメントするだけでよい。
したがって、このラインヘッドモジュール１０１にあっては、ラインヘッド１とＳＬアレイ３１とを別に用意する場合に比べ、感光体ドラム９に対するアライメントが容易になり、アライメント不良に起因する露光むらが確実に防止されるようになる。

次に、本発明のラインヘッド１が設けられる画像形成装置について説明する。
（タンデム方式の画像形成装置）
図９は本発明の画像形成装置の第１の実施形態を示す図であり、図９中符号８０はタンデム方式の画像形成装置である。この画像形成装置８０は、本発明に係るラインヘッドの一例となる有機ＥＬアレイラインヘッド１０１Ｋ、１０１Ｃ、１０１Ｍ、１０１Ｙを、対応する同様な構成である４個の感光体ドラム（像担持体）４１Ｋ、４１Ｃ、４１Ｍ、４１Ｙの露光装置にそれぞれ配置したもので、タンデム方式のものとして構成されたものである。

この画像形成装置８０は、駆動ローラ９１と従動ローラ９２とテンションローラ９３とを備え、これら各ローラに中間転写ベルト９０を、図９中矢印方向（反時計方向）に循環駆動するよう張架したものである。この中間転写ベルト９０に対して、感光体ドラム４１Ｋ、４１Ｃ、４１Ｍ、４１Ｙが所定間隔で配置されている。これら感光体ドラム４１Ｋ、４１Ｃ、４１Ｍ、４１Ｙは、その外周面が像担持体としての感光層となっている。

ここで、前記符号中のＫ、Ｃ、Ｍ、Ｙは、それぞれ黒、シアン、マゼンタ、イエローを意味し、それぞれ黒、シアン、マゼンタ、イエロー用の感光体であることを示している。なお、これら符号（Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙ）の意味は、他の部材についても同様である。感光体ドラム４１Ｋ、４１Ｃ、４１Ｍ、４１Ｙは、中間転写ベルト９０の駆動と同期して、図９中矢印方向（時計方向）に回転駆動するようになっている。

各感光体ドラム４１（Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙ）の周囲には、それぞれ感光体ドラム４１（Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙ）の外周面を一様に帯電させる帯電手段（コロナ帯電器）４２（Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙ）と、この帯電手段４２（Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙ）によって一様に帯電させられた外周面を感光体ドラム４１（Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙ）の回転に同期して順次ライン走査する有機ＥＬアレイラインヘッド１０１（Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙ）とが設けられている。
ここで、有機ＥＬアレイラインヘッド１０１（Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙ）は、前述したようにヘッドケースによってＳＬアレイ（図示せず）とともに互いにアライメントされた状態で一体的に保持され、ラインヘッドモジュールとして用いられている。

また、この有機ＥＬアレイラインヘッド１０１（Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙ）（ラインヘッドモジュール）で形成された静電潜像に現像剤であるトナーを付与して可視像（トナー像）とする現像装置４４（Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙ）と、この現像装置４４（Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙ）で現像されたトナー像を一次転写対象である中間転写ベルト９０に順次転写する転写手段としての一次転写ローラ４５（Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙ）と、転写された後に感光体ドラム４１（Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙ）の表面に残留しているトナーを除去するクリーニング手段としてのクリーニング装置４６（Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙ）とが設けられている。

ここで、各有機ＥＬアレイラインヘッド１０１（Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙ）は、それぞれのアレイ方向が感光体ドラム４１（Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙ）の母線に沿うように設置されている。そして、各有機ＥＬアレイラインヘッド１０１（Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙ）の発光エネルギーピーク波長と、感光体ドラム４１（Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙ）の感度ピーク波長とが略一致するように設定されている。

現像装置４４（Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙ）は、例えば、現像剤として非磁性一成分トナーを用いるもので、その一成分現像剤を例えば供給ローラで現像ローラへ搬送し、現像ローラ表面に付着した現像剤の膜厚を規制ブレードで規制し、その現像ローラを感光体ドラム４１（Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙ）に接触させあるいは押圧せしめることにより、感光体ドラム４１（Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙ）の電位レベルに応じて現像剤を付着させ、トナー像として現像するものである。

このような４色の単色トナー像形成ステーションにより形成された黒、シアン、マゼンタ、イエローの各トナー像は、一次転写ローラ４５（Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙ）に印加される一次転写バイアスによって中間転写ベルト９０上に順次一次転写される。そして、中間転写ベルト９０上で順次重ね合わされてフルカラーとなったトナー像は、二次転写ローラ６６において用紙等の記録媒体Ｐに二次転写され、さらに定着部である定着ローラ対６１を通ることで記録媒体Ｐ上に定着され、その後、排紙ローラ対６２によって装置上部に形成された排紙トレイ６８上に排出される。

なお、図９中の符号６３は多数枚の記録媒体Ｐが積層保持されている給紙カセット、６４は給紙カセット６３から記録媒体Ｐを一枚ずつ給送するピックアップローラ、６５は二次転写ローラ６６の二次転写部への記録媒体Ｐの供給タイミングを規定するゲートローラ対、６６は中間転写ベルト９０との間で二次転写部を形成する二次転写手段としての二次転写ローラ、６７は二次転写後に中間転写ベルト９０の表面に残留しているトナーを除去するクリーニング手段としてのクリーニングブレードである。

（４サイクル方式の画像形成装置）
次に、本発明に係る画像形成装置の第２の実施の形態について説明する。図１０は４サイクル方式の画像形成装置の縦断側面図である。図１０において、画像形成装置１６０には主要構成部材として、ロータリ構成の現像装置１６１、像担持体として機能する感光体ドラム１６５、前記ラインヘッドモジュールからなる像書込手段（露光手段）１６７、中間転写ベルト１６９、用紙搬送路１７４、定着器の加熱ローラ１７２、給紙トレイ１７８が設けられている。

現像装置１６１は、現像ロータリ１６１ａが軸１６１ｂを中心として矢印Ａ方向に回転するよう構成されたものである。現像ロータリ１６１ａの内部は４分割されており、それぞれイエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｋ）の４色の像形成ユニットが設けられている。１６２ａ〜１６２ｄは、前記４色の各像形成ユニットに配置されており、矢印Ｂ方向に回転する現像ローラ、１６３ａ〜１６３ｄは、矢印Ｃ方向に回転するトナー供給ローラである。また、１６４ａ〜１６４ｄはトナーを所定の厚さに規制する規制ブレードである。

図１０中符号１６５は、前記のように像担持体として機能する感光体ドラム、１６６は一次転写部材、１６８は帯電器である。また、１６７は本発明における露光手段となる像書込手段であり、前記のラインヘッドモジュールからなるものである。感光体ドラム１６５は、図示を省略した駆動モータ、例えばステップモータにより、現像ローラ１６２ａとは逆の方向となる矢印Ｄ方向に回転駆動されるようになっている。なお、像書込手段１６７を構成するラインヘッドモジュールは、これと感光ドラム１６５との間で位置合わせ（光軸合わせ）がなされた状態に配設されている。

中間転写ベルト１６９は、駆動ローラ１７０ａと従動ローラ１７０ｂとの間に張架されたものである。駆動ローラ１７０ａは、前記感光体ドラム１６５の駆動モータに連結されたもので、中間転写ベルト１６９に動力を伝達するようになっている。すなわち、該駆動モータの駆動により、中間転写ベルト１６９の駆動ローラ１７０ａは感光体ドラム１６５とは逆の方向となる矢印Ｅ方向に回動するようになっている。

用紙搬送路１７４には、複数の搬送ローラと排紙ローラ対１７６などが設けられており、用紙が搬送されるようになっている。中間転写ベルト１６９に担持されている片面の画像（トナー像）が、二次転写ローラ１７１の位置で用紙の片面に転写されるようになっている。二次転写ローラ１７１は、クラッチによって中間転写ベルト１６９に離当接されるようになっており、クラッチオンで中間転写ベルト１６９に当接され、用紙に画像が転写されるようになっている。

前記のようにして画像が転写された用紙は、次に、定着ヒータＨを有する定着器で定着処理がなされる。定着器には、加熱ローラ１７２、加圧ローラ１７３が設けられている。定着処理後の用紙は、排紙ローラ対１７６に引き込まれて矢印Ｆ方向に進行する。この状態から排紙ローラ対１７６が逆方向に回転すると、用紙は方向を反転して両面プリント用搬送路１７５を矢印Ｇ方向に進行する。１７７は電装品ボックス、１７８は用紙を収納する給紙トレイ、１７９は給紙トレイ１７８の出口に設けられているピックアップローラである。

用紙搬送路において、搬送ローラを駆動する駆動モータとしては、例えば低速のブラシレスモータが用いられている。また、中間転写ベルト１６９については、色ずれ補正などが必要となるためステップモータが用いられている。これらの各モータは、図示を省略した制御手段からの信号によって制御されるようになっている。

図１０に示した状態で、イエロー（Ｙ）の静電潜像が感光体ドラム１６５に形成され、現像ローラ１６２ａに高電圧が印加されることにより、感光体ドラム１６５にはイエローの画像が形成される。イエローの裏側および表側の画像がすべて中間転写ベルト１６９に担持されると、現像ロータリ１６１ａが矢印Ａ方向に９０度回転する。

中間転写ベルト１６９は１回転して感光体ドラム１６５の位置に戻る。次に、シアン（Ｃ）の２面の画像が感光体ドラム１６５に形成され、この画像が中間転写ベルト１６９に担持されているイエローの画像に重ねて担持される。以下、同様にして現像ロータリ１６１の９０度回転、中間転写ベルト１６９への画像担持後の１回転処理が繰り返される。

４色のカラー画像担持には中間転写ベルト１６９は４回転して、その後さらに回転位置が制御されて二次転写ローラ１７１の位置で用紙に画像を転写する。給紙トレー１７８から給紙された用紙を搬送路１７４で搬送し、二次転写ローラ１７１の位置で用紙の片面に前記カラー画像を転写する。片面に画像が転写された用紙は前記のように排紙ローラ対１７６で反転されて、搬送径路で待機している。その後、用紙は適宜のタイミングで二次転写ローラ１７１の位置に搬送されて、他面に前記カラー画像が転写される。ハウジング１８０には、排気ファン１８１が設けられている。

このような図９、図１０に示した画像形成装置８０、１６０においては、図１に示したような本発明のラインヘッドモジュールが露光手段として備えられている。
したがって、これら画像形成装置８０、１６０にあっては、前述したようにＳＬアレイの光量むらの周期に起因する露光むら、さらに印刷むらを防止し、得られるプリントの品質を向上することができる。
なお、本発明のラインヘッドを備えた画像形成装置は前記実施形態に限定されることなく、種々の変形が可能である。

実施形態に係るラインヘッドモジュールの斜視断面図である。 ラインヘッドを模式的に示した図である。 ＳＬアレイの斜視図である。 （ａ）、（ｂ）はＳＬアレイとその光量むらの説明図である。 （ａ）、（ｂ）はＳＬアレイの光量むらを示すグラフである。 ラインヘッドの結合部分における拡大図である。 （ａ）はラインヘッドの要部側断面図、（ｂ）は模式図である。 ラインヘッドモジュールの使用形態を説明するための模式図である。 本発明の画像形成装置の第１の実施形態を示す概略構成図である。 本発明の画像形成装置の第２の実施形態を示す概略構成図である。

符号の説明

１…ラインヘッド、２…素子基板（基板）、３…有機ＥＬ素子（ＥＬ素子）、
３Ａ…発光素子列、４…駆動素子（１２３…駆動用ＴＦＴ）、９…感光体ドラム、
３１…ＳＬアレイ（レンズアレイ）、３１ａ…ＳＬ素子（レンズ素子）、
５２…ヘッドケース、６０…発光層、７０…正孔輸送層、
８０、１６０…画像形成装置、１０１…ラインヘッドモジュール

Claims (4)

1. 複数のＥＬ素子を整列配置したラインヘッドと、前記ラインヘッドからの光を結像させるレンズ素子を配列してなるレンズアレイとを備えたラインヘッドモジュールであって、
   前記レンズアレイの光量むらの周期が、０．１５ｍｍ以下であることを特徴とするラインヘッドモジュール。
2. 前記レンズアレイは、前記レンズ素子を少なくとも千鳥状に２列配置してなり、各レンズ素子の直径が０．３ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１記載のラインヘッドモジュール。
3. 前記ラインヘッドとレンズアレイとは、ラインヘッドの発光部ラインがレンズアレイの中心ラインと一致するように、互いにアライメントされた状態でヘッドケースに保持されていることを特徴とする請求項１又は２記載のラインヘッドモジュール。
4. 露光手段として、請求項１〜３のいずれか一項に記載のラインヘッドモジュールを備えたことを特徴とする画像形成装置。
   

Images