JP2006192643A - ラインヘッド、及び画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 整列配置した複数の発光素子3が形成された素子基板2を有し、複数の発光素子3が感光体ドラムに対して露光をなすラインヘッド1であって、発光素子3を挟持する第1電極23及び第2電極50と、当該第1電極23に導通する第1端子4Aと、第2電極50に導通する第2端子4Bと、を具備することを特徴とする。
【選択図】 図2
Description
EL基板の構成について説明すると、メタル層によって形成された配線や端子、透明導電膜によって形成された画素電極、正孔輸送層やLEP(発光ポリマー)層からなる発光機能層、Ca/Al金属からなる陰極、絶縁層やバンク等からなる樹脂膜、平坦化膜等を形成するための平坦化膜等、多くの層によってEL基板は成り立っている。従って、本発明者らは、材料の種類、プロセス(工程)の数が多く、複数のラインヘッドが切り出されるマザーガラスの1枚当りの製造コストが高いことに着目した。
更に、従来のように、EL基板上にTFT等の駆動回路積層体を薄膜で形成すると、基板上にTFTを設けるために、チャネル層(Si層)やゲート絶縁膜、ゲート電極などが必要となり、更にマザーガラス1枚あたりのコスト高を招いてしまう。また、歩留まりの低下にもつながる。
そして、本発明者らは、マザーガラス1枚に対するコストは、取れるEL基板の数によらず略一定であるため、ラインヘッドのEL基板の幅を狭くすることで、マザーガラス1枚から取れるEL基板の数を増し、コストダウンを実現できることを見出した。
そこで、本発明者らは、上記に基づいて以下の手段を有する本発明を想到した。
更に、本発明のラインヘッドにおいては、前記第1端子及び前記第2端子は、前記素子基板の外部に設けられた回路基板と、電気的接続可能に露出していること、が好ましい。
更に、本発明のラインヘッドにおいては、前記第1電極、前記第2電極、及び前記発光素子を封止する封止部材を更に有し、当該封止部材は、前記第1端子及び前記第2端子を露出して形成されていること、が好ましい。
また、回路基板とは、発光素子を発光させるための電力を供給する配線や駆動回路が形成された基板である。当該回路基板には第1端子及び第2端子に対応する接続端子が設けられており、当該接続端子が第1端子及び第2端子に電気的に接続されることによって、回路基板から素子基板に、発光素子を発光駆動させるための電力が供給可能となる。
また、従来のように同一の素子基板上に発光素子、電源線、及び駆動回路等を形成する場合と比較して、素子基板の面積を小さくできる。そして、素子基板は、ラインヘッドを構成する部材として最もコストを占める部材であるため、基板面積を小さくすることで、1枚のマザーガラスから取れるラインヘッドの個数を多くすることができる。従って、ラインヘッドの1個当りのコストを低減することができ、即ち、ラインヘッドの製造コストのコストダウンを実現できる。
また、第1端子及び第2端子が露出することにより、素子基板と、外付け基板とが独立した構成を採用することができるので、電源線や駆動回路を素子基板上に形成する必要がなく、素子基板自体の面積を小さくすることができる。
また、素子基板と、外付けの基板とが、第1端子及び第2端子を介して接続されるので、外付け基板が具備する駆動回路から第1端子及び第2端子を介して発光素子に電圧を印加することができる。
また、第1端子及び第2端子を露出させながら、封止部材は第1電極、第2電極、及び発光素子を封止するので、水分や酸素が発光素子の側に侵入するのを抑制でき、発光素子の長寿命化を実現できる。
このようにすれば、上記の効果が得られるだけでなく、第1端子と第1電極とを同一工程によって形成することができる。
このようにすれば、上記の効果が得られるだけでなく、第2端子と第2電極とを同一工程によって形成することができる。
ここで、EL素子としては、無機EL素子や有機EL素子等を採用することができる。
本発明によれば、上記の上記の効果が得られるだけでなく、EL素子特有の効果をえることができる。具体的には、EL素子の製造工程においては、発光点を精度良く作り込めるという利点を有することから、当該EL素子を利用した発光素子アレイを容易に製造することができる。従って、実用性が十分に高いラインヘッドを実現できる。
このようにすれば、露光手段として低コストのラインヘッドを備えるので、従来よりも低コストの画像形成装置を実現できる。
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記載している。
また、各実施形態の説明において、同一構成には同一符号を付して重複した説明を省略している。
また、以下に示す図2、図6、図8〜11の紙面左右方向をX軸方向として定義し、また、紙面上下方向をY軸方向として定義して説明する。
まず、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、発光素子としての有機EL素子3を整列配置したラインヘッド1と、このラインヘッド1からの光を結像させるレンズ素子が整列されたレンズアレイ31と、ラインヘッド1を駆動させるドライバ基板10と、ラインヘッド1とドライバ基板10とを接続させるFPC(Flexible Printed Circuit、回路基板)20と、ラインヘッド1、ドライバ基板(回路基板)10、及びレンズアレイ31の外周部を保持するヘッドケース52とを備えたものである。
図2は、本発明の第1実施形態に係るラインヘッドの一部を示した平面拡大図である。
このラインヘッド1は、X軸方向に延在する長細い矩形の素子基板2上に形成されたものであり、複数の有機EL素子(発光素子)3を整列してなる有機EL素子列3Aと、当該有機EL素子列3Aの各々を発光させるための電力が供給される素子端子列4とを一体形成したものである。
ここで、有機EL素子3においては、画素電極(第1電極)23と陰極(第2電極)50とが対向するように形成されており、当該画素電極23と陰極50の間に少なくとも発光層60を備えたものである。そして、画素電極23から注入された正孔と、陰極50から注入された電子とが、発光層60において再結合することにより、発光するようになっている。
このラインヘッド1は、後述するようにその光出射側の面が感光体ドラムに対向して配置されるようになっており、その際、前記の有機EL素子列3Aの列方向(X軸方向)が、感光体ドラムの回転軸と平行に配置されるようになっている。
また、図2は、画素電極端子4A及び陰極端子4bからFPC20を取り外した状態を示しており、同図ではFPC20を非接続状態では画素電極端子4A及び陰極端子4bは素子基板2上に露出したものとなっている。即ち、画素電極端子4A及び陰極端子4bは、FPC20と着脱可能となっている。これにより、画素電極端子4A及び陰極端子4bとFPC20の端子とが接続されることで、FPC20の端子と、画素電極23及び陰極50とが導通するようになっている。
そして、画素電極導通部4A’及び陰極導通部4B’は、素子端子列4の延在方向に直交する方向、即ち、Y軸方向に延在している。
本実施形態においては、有機EL素子3の直径dは0.05mm、有機EL素子3のピッチpは0.05mm、陰極50の幅w1は0.5mm程度、陰極50の端から封止基板30の端までの距離w2は1〜2mm程度、画素電極端子4A及び陰極端子4Bの長さw3は0.7mm、ヘッドの幅w4は3.2mm、となっている。
ヘッドケース52は、ラインヘッドモジュール101において、ラインヘッド1、レンズアレイ31、及びドライバ基板10の外周部を支持するものとなっている。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。そして、ヘッドケース52には、前述したラインヘッド1が配置されている。また、ヘッドケース52には、その内部と外部とを連通させるスリット部52aが形成されている。当該スリット部52aは、有機EL素子列3Aが整列する同一方向に設けられている。
レンズアレイ31は、例えばセルフォック(登録商標)レンズアレイ(日本板硝子社の商品名)からなるもので、セルフォック(登録商標)レンズ素子またはこれと同様の構成からなるSL素子31aを、有機EL素子列3Aと同一方向に配置したものである。また、レンズアレイ31とスリット部52aとの隙間には黒色のシリコーン樹脂が充填されており、当該レンズアレイ31は、ヘッドケース52に固定されている。ここで、SL素子31aは、円柱状のレンズ素子であって、正立等倍結像させるものである。このようなSL素子31aを千鳥状に2列配列(配置)したことにより、レンズアレイ31は、広範囲の画像の結像を可能にしたものとなっている。なお、レンズアレイ31としては、前記のセルフォック(登録商標)レンズアレイに限定されることなく、有機EL素子3からの光を結像させるレンズ素子を整列してなるレンズアレイであれば、各種のものが使用可能である。
次に、ラインヘッド1における有機EL素子3の詳細な構成について、図2〜図5を参照して説明する。
図3は図2のA−A’線における断面図、図4は図2のB−B’線における断面図、図5は図2のC−C’線における断面図を示している。
本実施形態では、ボトムエミッション型が採用され、従って素子基板2には透明なガラスが用いられるものとする。
そして、正孔輸送層70から注入された正孔と陰極50から注入された電子とが発光層60で結合することにより、発光をなすようになっている。
ここで、従来のラインヘッドにおいては、素子基板2上に画素電極23に接続されたTFT等の回路部が設けられた構成となっているが、本実施形態においてはこのような回路部が設けられていない構造となっている。従って、従来と比較して、本実施形態のラインヘッドは、簡素な構造によって構成されている。
正孔輸送層70の形成材料としては、特に3,4−ポリエチレンジオキシチオフェン/ポリスチレンスルフォン酸(PEDOT/PSS)の分散液、即ち、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。
本実施形態においては、発光層60上に陰極50を形成しているが、当該構成を限定することなく、発光層60と陰極50の間に電子注入層を形成してもよい。
無機隔壁25は、例えば、SiO2等の透明性に優れた材料によって形成されている。更に、無機隔壁25上には、ポリイミド樹脂等からなる有機隔壁26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26に形成された開口26aとの内部、即ち画素領域に、上記の正孔輸送層70と発光層60とが画素電極23側からこの順で積層され、発光機能層が形成されている。
次に、FPC及びドライバ基板について説明すると共に、画素電極端子4A及び陰極端子4Bに接続されるFPC20の端子、及びドライバ基板10の回路構成について説明する。図6は、ラインヘッドモジュール101におけるラインヘッド1、FPC20、及びドライバ基板10に形成された回路を説明するための模式図である。
ここで、FPC20は、ポリイミド等の可撓性基板を主体として構成されており、素子端子列4の全端子数と同数の金属配線21を備えている。そして、金属配線21の両端には、素子基板2と接続される側に素子基板側端子(接続端子)22A、22Bが形成され、ドライバ基板10と接続される側にドライバ基板側端子(接続端子)22A’、22B’が形成されている。ここで、素子基板側端子22A、22Bの数、及びドライバ基板側端子22A’、22B’の数は、画素電極端子4A及び陰極端子4Bの数と同数となっている。更に、素子基板側端子22A、22B及びドライバ基板側端子22A’、22B’は、FPC20のX軸方向に向けて交互に配列して形成されている。
また、ドライバ基板10上には、ドライバIC13に付設してチップコンデンサ14が設けられている。当該チップコンデンサ14は、ドライバIC13の電源が安定化させるものである。
そして、このように接続される各端子は、異方性導電膜(Anisotoropic Conductive Film、以下ACFと称する。)を介して導通している。当該ACFは、その内部に複数の導電性微粒子を有する薄膜であり、両面に押圧力が付与されることによって、導電性微粒子が潰れ、当該両面間を導通させるものである。
このように、素子基板2、FPC20、及びドライバ基板10が各端子や配線を介して導通することにより、ドライバ基板10から画素電極端子4A及び陰極端子4Bに対して電力を供給するようになっている。
図7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7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、特にラインヘッド1は、その有機EL素子3の整列方向が、感光体ドラム9の回転軸に平行となるようにアライメントされている。
また、ラインヘッド1及びSLアレイ31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。
なお、図7においては、SLアレイ31を透過した光を感光体ドラム9に露光する構成となっているが、これに限定することなく、SLアレイ31と感光体ドラム9との間に集光レンズを設けてもよい。この場合においては、集光レンズによって集光した像を露光することができ、従って、位面積当りの光量を増加させて感光体ドラム9に露光することができる。
また、従来のように同一の素子基板2上に有機EL素子3、電源線、及び駆動回路等を形成する場合と比較して、素子基板2の面積を小さくできる。そして、素子基板2は、ラインヘッド1を構成する部材として最もコストを占める部材であるため、基板面積を小さくすることで、1枚のマザーガラスから取れるラインヘッド1の個数を多くすることができる。従って、ラインヘッド1の1個当りのコストを低減することができ、即ち、ラインヘッド1の製造コストのコストダウンを実現できる。
また、画素電極端子4A及び陰極端子4Bが露出することにより、素子基板2と、ドライバ基板10及びFPC20とが独立した構成を採用することができるので、電源線や駆動回路を素子基板2上に形成する必要がなく、素子基板自体の面積を小さくすることができる。
また、FPC20を介して素子基板2とドライバ基板10とが接続され、そして、画素電極端子4A及び陰極端子4Bを介してFPC20と素子基板2とが接続されるので、ドライバ基板10のドライバIC13から画素電極端子4A及び陰極端子4Bを介して有機EL素子3に電圧を印加することができる。
また、画素電極端子4A及び陰極端子4Bを露出させながら、封止樹脂27及び封止基板30が有機EL素子3を被覆するので、当該有機EL素子3の側に水分や酸素が侵入するのを抑制でき、有機EL素子3の長寿命化を実現できる。
次に、本発明の第2実施形態に係るラインヘッドについて説明する。
図8は、本実施形態に係るラインヘッドの一部を示した平面拡大図である。
図8に示すように、本実施形態のラインヘッド1は、素子基板2上のX軸方向に向けて画素電極端子4A及び陰極端子4Bが配列し、素子端子列4を構成している。そして、素子端子列4においては、画素電極端子4A、画素電極端子4A、陰極端子4B、画素電極端子4A、画素電極端子4A、陰極端子4B、…というように、画素電極端子4Aが隣接して配置されていると共に、素子基板2上のX軸方向において陰極端子4Bがとびとびに配置されたものとなっている。
また、このように配置された画素電極端子4A及び陰極端子4Bに対応して、FPC20には素子基板側端子22A、22Bが設けられており、FPC20と素子基板2とを接続した際には、画素電極端子4Aと素子基板側端子22A、陰極端子4Bと素子基板側端子22B、の各々が確実に導通接続するようになっている。
次に、本発明の第3実施形態に係るラインヘッドについて説明する。
図9は、本実施形態に係るラインヘッドの一部を示した平面拡大図である。
図9に示すように、本実施形態のラインヘッド1においては、素子基板2上のX軸方向に向けて画素電極端子4Aが配列し、当該画素電極端子4Aのみからなる素子端子列4Dが設けられている。当該素子端子列4Dにおいては、有機EL素子3と同一ピッチで画素電極端子4Aが配置している。更に、素子端子列4Dとは異なる部分に、陰極端子4Bが設けられており、陰極50は当該陰極端子4Bのみと導通している。具体的には、素子端子列4Dの端部の画素電極端子4Aに隣接して、陰極端子4Bが設けられている。
本実施形態において、陰極端子4B及び陰極導通部4B’は、共通端子として機能するものであるため、電圧降下が生じない程度に、端子幅や線幅が充分に広くなるように形成されている。
また、このように配置された画素電極端子4A及び陰極端子4Bに対応して、FPC20には素子基板側端子22A、22Bが設けられており、FPC20と素子基板2とを接続した際には、画素電極端子4Aと素子基板側端子22A、陰極端子4Bと素子基板側端子22B、の各々が確実に導通接続するようになっている。
更に、隣接する画素電極端子4Aの間に陰極端子4Bが設けられていないので、当該隣接する画素電極端子4Aの間に空きスペースSを形成することができる。更に、このようなスペースSにおいて、上記実施形態に示した屈曲部4Cを画素電極導通部4A’に設けたり、画素電極導通部4A’をY軸方向よりも所定の角度で傾けたりすることで、画素電極端子4Aのピッチを小さくすることができる。
次に、本発明の第4実施形態に係るラインヘッドについて説明する。
図10は、本実施形態に係るラインヘッドの一部を示した平面拡大図である。
図10に示すように、本実施形態のラインヘッド1においては、素子基板2上のX軸方向に向けて画素電極端子4Aが配列し、当該画素電極端子4Aのみからなる素子端子列4Dが設けられている。当該画素電極端子4Aは素子基板2の下側2Aに形成されている。一方、素子基板2の上側2Bには、X軸方向に向けて陰極端子4Bが配列し、当該陰極端子4Bのみからなる素子端子列4Eが設けられている。従って、素子基板2においては、素子端子列4Dが形成されている部分とは反対側に、素子端子列4Eが形成された構成となっている。
また、このように配置された画素電極端子4A及び陰極端子4Bに対応して、FPC20には素子基板側端子22A、22Bが設けられており、FPC20と素子基板2とを接続した際には、画素電極端子4Aと素子基板側端子22A、陰極端子4Bと素子基板側端子22B、の各々が確実に導通接続するようになっている。
次に、本発明の第5実施形態に係るラインヘッドについて説明する。
図11は、本実施形態に係るラインヘッドの一部を示した平面拡大図である。
図11に示すように、本実施形態のラインヘッド1においては、2列の有機EL素子列3Aが設けられている。具体的には、列軸3B、3Cに沿って、有機EL素子3が配置され、かつ、当該有機EL素子3は千鳥状に配置されている。
本実施形態においては、上記の実施形態と同様の効果が得られるだけでなく、X軸方向における有機EL素子3間の見掛け上のピッチが小さくなり、従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。
(タンデム方式の画像形成装置)
図12は本発明の画像形成装置の第1実施形態を示す図であり、図12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モジュール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。
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12中矢印方向(時計方向)に回転駆動するようになっている。
ここで、ラインヘッドモジュール101(K、C、M、Y)は、前述したようにヘッドケースによってラインヘッド1とレンズアレイ31と集光レンズ58とが互いにアライメントされた状態で一体化されたものである。
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13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13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。
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。
従って、これら画像形成装置80、160にあっては、前述したようにラインヘッドの製造コストのコストダウンが実現されているので、当該ラインヘッドを有する画像形成装置80、160の製造コストが低減されたものとなる。即ち、安価の画像形成装置を実現できる。更に、ラインヘッドと、ドライバ基板10及びFPC20とが、着脱可能となっていることから、ラインヘッドのみを交換することができる。従って、ドライバ基板10やFPC20を再利用することができる。
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。
Claims (7)
- 整列配置した複数の発光素子が形成された素子基板を有し、前記複数の発光素子が感光体ドラムに対して露光をなすラインヘッドであって、
前記発光素子を挟持する第1電極及び第2電極と、
当該第1電極に導通する第1端子と、
前記第2電極に導通する第2端子と、
を具備すること、
を特徴とするラインヘッド。 - 前記第1端子及び前記第2端子は、前記素子基板の外部に設けられた回路基板と、電気的接続可能に露出していること、
を特徴とする請求項1に記載のラインヘッド。 - 前記第1電極、前記第2電極、及び前記発光素子を封止する封止部材を更に有し、
当該封止部材は、前記第1端子及び前記第2端子を露出して形成されていること、
を特徴とする請求項1又は請求項2に記載のラインヘッド。 - 前記第1端子は前記第1電極と一体に形成されていること、
を特徴とする請求項1から請求項3のいずれか一項に記載のラインヘッド。 - 前記第2端子は前記第2電極と一体に形成されていること、
を特徴とする請求項1から請求項4のいずれか一項に記載のラインヘッド。 - 前記発光素子は、エレクトロルミネッセンス素子であること、
を特徴とする請求項1から請求項5のいずれか一項に記載のラインヘッド。 - 請求項1から請求項6のいずれか一項に記載のラインヘッドを露光手段として備えたこと、
を特徴とする画像形成装置。
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