JP2006110729A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 簡単な構成で、有機ＥＬ発光素子の波長分布により生じるスポット径の増大化を防止し、画質の良い有機ＥＬ発光素子ラインヘッドを用いた画像形成装置を提供することを目的とする。
【解決手段】 画像形成装置において、透明基板上に複数の有機ＥＬ発光素子をライン状に少なくとも１列配置し、前記有機ＥＬ発光素子のラインにより感光体上に結像光学系を通して露光を行い、前記有機ＥＬ発光素子を形成した透明基板に色収差補正を行う色収差補正レンズを一体に形成することを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、有機ＥＬ発光素子アレイからの発光を結像光学系により感光体上に露光する画像形成装置に関する。

従来、電子写真法を用いた複写機、プリンター、ファックス等の画像形成装置においては、書込手段としてレーザ光源から照射されたレーザ光線を、回転多面鏡（ポリゴンミラー）を用いて走査し、感光体上に静電潜像を形成する画像形成装置や、複数のＬＥＤ素子を直線状に配置したＬＥＤアレイを用いて感光体に静電潜像を形成する画像形成装置が知られている。また、有機ＥＬ発光素子を直線状に配置した画像形成装置も知られている。
特開平２−２７３２５８号公報 特開平１１−１９８４３３号公報 特開２０００−５０８１６号公報 特開２０００−１０３１１４号公報

しかしながら、レーザ光線による露光方式の場合、ポリゴンミラーやレンズ等の光学部品が必要となり、装置の小型化が難しく、また超高速化も難しいという問題がある。また、タンデム配置のカラー画像形成装置においては、４本の走査ビームの走査位置精度を高めることが困難で、色ずれが発生し、画質が劣化する問題が発生する。

多数の微小なＬＥＤ素子を直線状に配列したＬＥＤアレイによる露光方式の場合、ＬＥＤ素子は、一般的に高輝度を得ることができるが、ＬＥＤ素子は基本的に半導体プロセスを用いて製造するため、基板が高価であり、製造歩留まりの関係から長尺化ができず、多数のチップを一列に並べる必要がある。その時、チップ間の段差、間隔の誤差が輝度のバラツキを生じ、濃度ムラが画像に顕著に表れるという問題がある。

有機物質を発光層に用いた有機ＥＬ発光素子は、他の発光素子に比べて製造が容易であり、発熱量が小さいために、冷却用の放熱フィン等を廃止することができ、露光手段を薄型かつ軽量のものとすることができる。しかし、有機ＥＬ発光素子の発光波長は、半値幅が約１００ｎｍと広いため、実効波長分布（感光体からみた発光波長分布）も半値幅が約１００ｎｍと広い。図６は、有機ＥＬ発光素子の発光部８からの書込光のロッドレンズ３を通しての感光体２への結像状態を示すものである。有機ＥＬ発光素子は、発光波長分布が広いため、点線で示す長波長の光線がロッドレンズ３の色収差により、感光体２上で大きなスポット径で結像してしまう。図７は単波長の場合と有機ＥＬ発光素子のように波長分布が広い書込光との発光強度とスポット径を比較した図である。波長分布が広い有機ＥＬ発光素子の書込光のスポット径（点線）が単波長の書込光のスポット径（実線）より大きなスポット径となってしまい、鮮明な画像が形成されにくいという問題が発生する。スポット径が増大すると画像の輪郭が明確にならず画質に影響する。
特開２０００−５０８１６号公報及び特開２０００−１０３１１４号公報において開示されている、有機ＥＬ発光素子を感光体の主走査方向に複数個配置したラインを、感光体の副走査方向に複数列配置し、感光体上の同一画素を前記複走査方向の複数列のラインで多重露光する方式の画像形成装置で、ＰＷＭ（パルス幅変調方式）制御により階調表現する場合、複数列の有機ＥＬ発光素子のスポットを感光体上の同一画素に重ねて露光するため、感光体のスポットの形状の精度が画質に大きく影響する。

本発明は、前記従来技術のもつ課題を解決した、簡単な構成で、有機ＥＬ発光素子の波長分布により生じるスポット径の増大化を防止し、画質の良い有機ＥＬ発光素子ラインヘッドを用いた画像形成装置を提供することを目的とする。

本第１発明は、前記課題を解決するために、透明基板上に複数の有機ＥＬ発光素子をライン状に少なくとも１列配置し、前記有機ＥＬ発光素子のラインにより感光体上に結像光学系を通して露光を行う画像形成装置において、前記有機ＥＬ発光素子を形成した透明基板に色収差補正を行う色収差補正レンズを一体に形成することを特徴とする。

本第２発明は、本第１発明の画像形成装置において、前記透明基板の有機ＥＬ発光素子形成面と反対面に穴部を形成し、前記穴部に色収差補正レンズを一体に形成することを特徴とする。

本第３発明は、本第１発明の画像形成装置において、前記透明基板上に有機ＥＬ発光素子を形成し、その上面のみに撥水処理を行ったバンクを設け、バンク穴内に色収差補正レンズを一体に形成することを特徴とする。

透明基板上に複数の有機ＥＬ発光素子をライン状に少なくとも１列配置し、前記有機ＥＬ発光素子のラインにより感光体上に結像光学系を通して露光を行う画像形成装置において、前記有機ＥＬ発光素子を形成した透明基板に色収差補正を行う色収差補正レンズを一体に形成する構成により、有機ＥＬ発光素子の波長分布により生じるスポット径の増大化を防止し、画質を向上させる。また、透明基板に色収差補正レンズを一体に形成するため、装置をコンパクト化することができ、さらに、発光部の発光中心位置と色収差補正レンズの中心位置を製造工程で一致させることができる。
透明基板の有機ＥＬ発光素子形成面と反対面に穴部を形成し、前記穴部に色収差補正レンズを一体に形成する構成により、インクジェット法等により簡単に色収差補正レンズを透明基板に一体に形成することができる。
透明基板上に有機ＥＬ発光素子を形成し、その上面のみに撥水処理を行ったバンクを設け、バンク穴内に色収差補正レンズを形成する構成により、インクジェット法等により簡単に色収差補正レンズを透明基板に一体に形成することができる。

本発明の実施の形態を図により説明する。図１は、本発明の有機ＥＬ発光素子６を用いた感光体２上への露光手段１の一実施形態を示すものである。露光手段１は、感光体２に面して内外に通じるように中央部に屈折率分布型ロッドレンズ３を俵積みして取り付けている不透明なハウジング４を備える。複数のロッドレンズ３は直線状に配列されたロッドレンズアレイ３’を構成する。不透明なハウジング４中の屈折率分布型のロッドレンズアレイ３’の後面に面して取り付けられた透明基板５に、有機ＥＬ発光素子６が形成される。複数の有機ＥＬ発光素子６が直線状に配列され有機ＥＬ発光素子アレイ６’を構成する。有機ＥＬ発光素子アレイ６’は、感光体２の副走査方向に少なくとも１列配置される。前記ロッドレンズアレイ３’と有機ＥＬ発光素子アレイ６’はそれぞれ対応するように位置決めされる。有機ＥＬ発光素子６の形成された透明基板５の反対面に色収差を補正する色収差補正レンズ２５が一体に形成される。不透明なハウジング４の背面からその中の有機ＥＬ発光素子アレイ６’を遮蔽する不透明なカバー７とからなり、固定板バネ２４によりハウジング４背面に対して不透明なカバー７を押圧してハウジング４を光密に密閉するようになっている。

図２は、図１に示される色収差補正レンズ２５の拡大図である。色収差補正レンズ２５は、透明基板５の有機ＥＬ発光素子６の発光部８の形成面と反対側の面に一体に形成される。色収差補正レンズ２５は、透明基板に形成された穴２６にインクジェット法等により形成される凹レンズである第１レンズ２７と、その上に同様な方法で形成される凸レンズである第２レンズ２８により構成される。

図３は、本発明の有機ＥＬ発光素子６を用いた感光体２上への露光手段１の他の実施形態を示すものである。透明基板５上にまずＴＦＴ３０を作製する。ＴＦＴ３０の作製方法を種々知られているが。例えば、透明基板５上に最初にシリコン酸化膜を堆積し、さらにアモルファスシリコン膜を堆積する。次に、このアモルファスシリコン膜に対してエキシマレーザ光を照射して結晶化を行い、チャネルとなるポリシリコン膜を形成する。このポリシリコン膜をパタニング後、ゲート絶縁膜を堆積し、さらに窒化タンタルからなるゲート電極を形成する。続いて、ＮチャンネルＴＦＴのソース・ドレイン部をリンのイオン注入により、ＰチャンネルＴＦＴのソース・ドレイン部をボロンのイオン注入によりそれぞれ形成する。イオン注入した不純物を活性化後、第１層間絶縁膜の堆積、第１コンタクトホールの開口、ソース線の形成、第２層間絶縁膜の堆積、第２コンタクトホールの開口、金属画素電極の形成を順次行い、ＴＦＴ３０のアレイが完成する。ここで、この金属画素電極は、有機ＥＬ発光素子の発光部８の陰極３１となるもので、有機ＥＬ発光素子の発光部８の反射層を兼用するものであり、Ｍｇ、Ａｇ、Ａｌ、Ｌｉ等の金属薄膜電極で形成される。

次いで、有機ＥＬ発光素子６の発光部８に対応する穴３２を有し所定の高さの隔壁（バンク）３３を形成する。この隔壁３３は、フォトリソグラフィ法や印刷法等、任意の方法で作成することができる。例えば、リソグラフィ法を使用する場合は、スピンコート、スプレーコート、ロールコート、ダイコート、ディップコート等所定の方法でバンクの高さに合わせて有機材料を塗布し、その上にレジスト層を塗布する。そして、隔壁３３形状に合わせてマスクを施し、レジストを露光・現像することにより隔壁３３形状に合わせたレジストを残す。最後に隔壁材料をエッチングしてマスク以外の部分の隔壁材料を除去する。また、下層が無機物で上層が有機物で構成された２層以上でバンク（凸部）を形成してもよい。また、隔壁３３を構成する材料としては、ＥＬ材料の溶媒に対し耐久性を有するものえあれば特に限定されないが、フロロカーボンガスプラズマ処理によりテフロン（登録商標）化できることから、例えばアクリル樹脂、エポキシ樹脂、感光性ポリイミド等の有機材料が好ましい。液状ガラス等の無機材料を下層にした積層隔壁であってもよい。また、隔壁３３は、上記材料にカーボンブラック等を混入してブラックあるいは不透明にすることが望ましい。

次いで、有機ＥＬの発光層用インク組成物を塗布する直前に、隔壁３３を設けた基板を酸素ガスとフロロカーボンガスプラズマの連続プラズマ処理を行う。これにより例えば隔壁３３を構成するポリイミド表面は撥水化、陰極３１表面は親水化され、インクジェット液滴を微細にパターニングするための基板側の濡れ性の制御ができる。プラズマを発生する装置としては、真空中でプラズマを発生する装置でも、大気中でプラズマを発生する装置でも同様に用いることができる。

次に、隔壁３３の穴３２内に発光層用のインク組成物をインクジェット方式プリント装置３４のヘッド３５から吐き出し、各画素の陰極３１上にパターニング塗布を行う。塗布後、溶媒を除去し、熱処理して発光層３６を形成する。

ここで、本発明で言うインクジェット方式とは、圧電素子等の機械的エネルギーを利用してインク組成物を吐き出すピエゾジェット方式、ヒータの熱エネルギーを利用して気泡を発生させ、その気泡の生成に基づいてインク組成物を吐き出すサーマル方式の何れでもよい。

穴３２内に発光層３６を形成した後、正孔注入層用インク組成物を穴３２内の発光層３６上にインクジェットプリント装置３４のヘッド３５から吐き出し、各画素の発光層３６上にパターニング塗布を行う。塗布後、溶媒を除去し、熱処理して正孔注入層３７を形成する。

なお、以上の発光層３６と正孔注入層３７の順番は反対であってもよい。水分に対してより耐性のある層を表面側（透明基板５からより離れた側）に配置するようにすることが望ましい。

また、発光層３６と正孔注入層３７は、上記のようにインクジェット方式でインク組成物を塗布することにより作成する代わりに、公知のスピンコート法、ディップ法あるいは蒸着法で作成することもできる。

また、発光層３６に用いる材料、正孔注入層３７に用いる材料については、例えば、特開平１０−１２３７７号、特開２０００−３２３２７６等デ公知の種々のものが利用でき、詳細は省く。

隔壁３３の穴３２内に発光層３６と正孔注入層３７を順に形成した後、基板の表面全面に真空蒸着法により有機ＥＬの陽極となる透明電極３８を被着させる。この透明電極３８の材料としては、酸化すず膜、ＩＴＯ膜、酸化インジウムと酸化亜鉛との複合酸化物膜等があり、真空蒸着法以外に、フォトリソグラフィ法やスパッタ法、パイロゾル法等が採用できる。このような方法により、隔壁３３の上面と穴３２の内面全面に透明電極３８が形成される。

次いで、透明電極３８表面を撥水処理し、隔壁３３の穴３２内にマイクロレンズ用の透明インク組成物をインクジェット方式プリント装置３４のヘッド３５から吐き出し、パターニング塗布を行い、塗布後硬化させて、各画素の有機ＥＬ発光部４上に色収差補正レンズ２５の第１レンズ２７である凹マイクロレンズを形成する。凹マイクロレンズの第１レンズ２７上に、色収差補正レンズ２５の第２レンズ２８である凸マイクロレンズを、透明インク組成物をインクジェット方式プリント装置３４のヘッド３５から吐き出し、パターニング塗布を行い、塗布後硬化させて形成する。色収差補正レンズ２５を構成する第１、第２レンズ２７，２８の表面の曲率半径は、インク組成物の吐き出し量、穴３２の径、マイクロレンズ用透明インク組成物の表面張力、透明電極３８に対する撥水性の度合い、インク組成物の硬化の際の収縮量等で決まる。

図４は、感光体ユニットに取り付けられた感光体２に対して位置決め配置される露光手段１を示す斜視図である。有機ＥＬ発光素子６が、透明基板５上に複数個直線状に配置されたラインを、感光体２の副走査方向に複数列設ける。感光体２上の画素に対して１ラインの有機ＥＬ発光素子アレイ６’で露光してから感光体２を移動させ、前記画素に対して次列の１ラインの有機ＥＬ発光素子アレイ６’で重ねて多重露光を行う。ロッドレンズアレイ３’は、複数列に配置された有機ＥＬ発光素子アレイ６’に対応するように複数列配置される。透明基板５に図２及び図３に示される色収差補正レンズ２５を一体に形成する。露光手段１は、長尺の不透明なハウジング４中に保持されている。長尺の不透明なハウジング４の両端に設けた位置決めピン２１を感光体ユニットのケースの対向する位置決め穴に嵌入させると共に、長尺の不透明なハウジング４の両端に設けた固定ねじ孔２２を通して固定ねじをケースのねじ孔にねじ込んで固定し、露光手段１を所定位置に固定する。２３は駆動回路である。

図５は、本発明の同様な４個の有機ＥＬ発光素子アレイ露光ヘッド１Ｋ、１Ｃ、１Ｍ、１Ｙを対応する同様の４個の感光体としての感光体ドラム４１Ｋ、４１Ｃ、４１Ｍ、４１Ｙの露光位置にそれぞれ配置したタンデム方式のカラー画像形成装置の１例の全体の概略構成を示す正面図である。図６に示すように、この画像形成装置は、駆動ローラ５１と従動ローラ５２とテンションローラ５３とでテンションを加えて張架されて、図示矢印方向（反時計方向）へ循環駆動される中間転写ベルト５０を備え、この中間転写ベルト５０に対して所定間隔で配置された４個の感光体としての外周面に感光層を有する感光体４１Ｋ、４１Ｃ、４１Ｍ、４１Ｙが配置される。符号の後に付加された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す。他の部材についても同様である。感光体４１Ｋ、４１Ｃ、４１Ｍ、４１Ｙは中間転写ベルト５０の駆動と同期して図示矢印方向（時計方向）へ回転駆動されるが、各感光体４１（Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙ）の周囲には、それぞれ感光体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）により一様に帯電させられた外周面を感光体４１（Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙ）の回転に同期して順次ライン走査する本発明の上記のような有機ＥＬアレイ露光ヘッド１（Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙ）と、この有機ＥＬアレイ露光ヘッド１（Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙ）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５０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）とを有している。

ここで、各有機ＥＬアレイ露光ヘッド１（Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙ）は、図２及び図３に示すように、各有機ＥＬ発光部８が形成された透明基板５にインクジェット方式で色収差補正レンズ２５が一体に形成されてなるもので、対応する感光体４１（Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙ）に対して結像光学系であるロッドレンズ３をはさんで、有機ＥＬ発光素子アレイ露光ヘッド１（Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙ）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る。そして、各有機ＥＬアレイ露光ヘッド１（Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙ）の発光エナルギーピーク波長と感光体４１（Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙ）の感度ピーク波長とは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４１（Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙ）に接触あるいは押厚させて感光体４１（Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙ）の電位レベルに応じて現像剤を付着させることにより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り中間転写ベルト５０上に順次一次転写され、中間転写ベルト５０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、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、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上へ排出される。

なお、図５中、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５０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５０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。

以上、本発明の有機ＥＬアレイ露光ヘッドとその作製方法及びそれを用いた画像形成装置を実施例に基づいて説明したが、本発明はこれら実施例に限定されず種々の変形が可能である。

本発明の画像形成装置の実施形態を示す図である。 本発明の画像形成装置の実施形態を示す図である。 本発明の画像形成装置の実施形態を示す図である。 本発明の画像形成装置の実施形態を示す図である。 本発明の画像形成装置の実施形態を示す図である。 従来技術を示す図である。 従来技術を示す図である。

符号の説明

１：露光手段
１（Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙ）：有機ＥＬアレイ露光ヘッド
２：感光体
３：ロッドレンズ
３’：ロッドレンズアレイ
４：ハウジング
５：透明基板
６：有機ＥＬ発光素子
６’：有機ＥＬ発光素子アレイ
７：不透明カバー
８：発光部
２０：カバーガラス
２１：位置決めピン
２２：固定ねじ穴
２３：駆動回路
２４：固定板バネ
２５：色収差補正レンズ
２６：穴
２７：色収差補正レンズの第１レンズ
２８：色収差補正レンズの第２レンズ
３０：ＴＦＴ
３１：陰極
３２：穴
３３：隔壁
３４：インクジェット方式プリント装置
３５：ヘッド
３６：発光層
３７：正孔注入層
３８：透明電極
４２（Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙ）：感光体ドラム
４４（Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙ）：帯電手段（コロナ帯電器）
４５（Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙ）：現像器
４６（Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙ）：一次転写ローラ
５０：クリーニング装置
５１：中間転写ベルト
５２：駆動ローラ
５３：従動ローラ
６１：テンションローラ
６２：定着ローラ対
６３：排紙ローラ対
６４：給紙カセット
６５：ピックアップローラ
６６：ゲートローラ対
６７：二次転写ローラ
６８：クリーニングブレード
Ｓ：排紙トレイ
Ｐ：記録媒体

Claims (3)

1. 透明基板上に複数の有機ＥＬ発光素子をライン状に少なくとも１列配置し、前記有機ＥＬ発光素子のラインにより感光体上に結像光学系を通して露光を行う画像形成装置において、前記有機ＥＬ発光素子を形成した透明基板に色収差補正を行う色収差補正レンズを一体に形成することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記透明基板の有機ＥＬ発光素子形成面と反対面に穴部を形成し、前記穴部に色収差補正レンズを一体に形成することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 透明基板上に有機ＥＬ発光素子を形成し、その上面のみに撥水処理を行ったバンクを設け、バンク穴内に色収差補正レンズを一体に形成することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   

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