JP2006281733A - ラインヘッドとその製造方法、及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 ＳＬアレイを用いずに露光精度の高いラインヘッドを提供するとともに、このラインヘッドを備えた画像形成装置を提供する。
【解決手段】 本発明のラインヘッド１は、発光素子の発光光を被露光部に照射して露光するようにしたラインヘッドであり、ファイバアレイ基板２の一方の表面上に、ボトムエミッション型の発光素子３を形成するとともに、ファイバアレイ基板２の他方の表面上には、マイクロレンズ２００を形成してなる。発光素子３の素子基板としてファイバアレイ基板２を用い、この射出側にマイクロレンズ２００を形成することにより、良好な平行光が得られるようにした。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ラインヘッドとその製造方法、及び画像形成装置に関するものである。

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。このような画像形成装置として、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、プリンタヘッドとして備えた画像形成装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

また、このような有機ＥＬ素子からなる発光素子アレイをプリンタヘッドとして用いたものでは、有機ＥＬ素子に微小共振器を設け、有機ＥＬ素子で発光される光における発光スペクトルの半値幅を狭めることにより、発光した光を効率良く利用できるようにしたものも知られている（例えば、特許文献２参照）。

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）からの出力光を、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ＳＬアレイと称する。）等の等倍結像レンズアレイからなる光学結像系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。ここで、ＳＬアレイは、円柱状のレンズ素子であり、正立等倍結像させるレンズ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。

また、特許文献３には、ＳＬアレイ等の等倍結像レンズを用いない構成のプリンタヘッドとして、ＥＬ素子の光射出側に微小共振器と光ファイバアレイプレートとが設けられたプリンタヘッドが開示されている。
特開平１１−１９８４３３号公報 特開２０００−７７１８４号公報 特開２００１−７１５５８号公報

しかしながら、特許文献１，２に記載の等倍結像レンズを備えたプリンタヘッドでは、光源に比して大きくかさばる等倍結像レンズが小型化、低コスト化の阻害要因となり、また光学系の調整が難しく、光利用効率も低いという問題がある。また、特許文献３には、微小共振器と光ファイバアレイプレートを設けることで等倍結像レンズを不要にできる旨記載されているが、実際にはプリンタヘッドと感光体とを５０μｍ程度離すと画像がぼやけてしまい、十分な露光精度を得るには等倍結像レンズを用いる必要があった。

本発明は、上記従来技術の問題点に鑑み成されたものであって、等倍結像レンズ等の大型の光学素子を用いることなく十分な露光精度を得ることができるラインヘッドとその製造方法を提供することを目的としている。

本発明のラインヘッドは、上記課題を解決するために、ファイバアレイ基板の一方の表面上に、該ファイバアレイ基板に向けて光を射出するＥＬ素子が形成され、前記ファイバアレイ基板の他方の表面上に、該ファイバアレイ基板を透過した光を集光するマイクロレンズが形成されてなることを特徴とする。

ラインヘッドに比して嵩高いＳＬアレイを不要としたので、薄型小型化が可能となる。
ＥＬ素子はファイバアレイ基板上に形成されており、その発光光は直接ファイバアレイ基板に導光されるので、拡散することがなく、平行光としてファイバアレイ基板から射出される。そしてこの平行光をマイクロレンズで集光するので、鮮明な結像が可能となり、露光精度の高いラインヘッドとなる。また、ＥＬ素子とマイクロレンズとがファイバアレイ基板に直接形成されており、これらの間に空気の層が介在しないので、屈折率差による全反射をなくせる上に、ファイバアレイ基板およびマイクロレンズでの光の減衰が少ないので、発光光の利用効率の高いラインヘッドとなる。

本発明のラインヘッドにあっては、前記マイクロレンズに対して前記ＥＬ素子が、前記ファイバアレイ基板を介した平面視で重なり合う位置に形成されていることが好ましい。
このようにすると、マイクロレンズとＥＬ素子とが、それぞれファイバアレイ基板を介して１対１に対峙することとなる。よって、各ＥＬ素子毎の発光光をファイバアレイ基板で平行光として導光した後、それぞれの平行光毎にマイクロレンズで集光でき、ＥＬ素子からの射出光を拡散させることなく、高い直進性をもった光として照射できる。よって、光量ムラのない均一な光を得ることができる。

本発明のラインヘッドにあっては、前記マイクロレンズの平面積と前記ＥＬ素子の発光面積とがほぼ同じであることが好ましい。
ＥＬ素子の発光光は、ファイバアレイ基板で導光されて平行光として射出されるので、ＥＬ素子の発光面積に応じてマイクロレンズの平面積を設定することで、ファイバアレイ基板から射出される平行光を洩れなく集光できる。よって、ＥＬ素子の発光光をより一層、効率よく利用できる。

本発明のラインヘッドにあっては、前記マイクロレンズが側面視半球型であることが好ましい。
このような形状とすれば、ＥＬ素子からの発光光を有効に集光できるばかりでなく、その曲率半径を変化させるだけで射出光の焦点距離を所望に調整でき、薄型小型化に好適である。さらに、側面視半球型をなすマイクロレンズは形成し易いので、低コストでラインヘッドを提供できる。

本発明のラインヘッドにあっては、マイクロレンズの曲率半径がレンズ直径の５０〜６５％であることが好ましい。
このようなマイクロレンズで集光された光は高い直進性を有するものとなり、より一層、露光精度を高くすることができる。

本発明のラインヘッドにあっては、前記マイクロレンズに対して複数の前記ＥＬ素子が、前記ファイバアレイ基板を介した平面視で重なり合う位置に形成されていることが好ましい
複数個のＥＬ素子の発光光は、ファイバアレイ基板内で導光される際に拡散することなく平行光として射出される。よって、この平行光を１つのマイクロレンズでまとめて集光しても、平行光の直進性が低下することがなく、かつその利用効率も低下しないので、マイクロレンズの配設個数を低減することが可能である。これによりレンズアレイとがその位置合わせを気にすることなく、ラインヘッドの構成が若干、簡略化されるので、より一層の薄型小型化と製造コストの低減とを図ることができる。ただし、複数のレンズを用いるとそのつなぎ目で必ずレンズを通らない画素が出てくるためにこの部分で像がぼけるので、印字品質が低下する可能性がある。

本発明のラインヘッドの製造方法は、ファイバアレイ基板の一方の表面上に、該ファイバアレイ基板に向けて光を射出するＥＬ素子が形成され、前記ファイバアレイ基板の他方の表面上に、該ファイバアレイ基板を透過した光を集光するマイクロレンズが形成されてなるラインヘッドの製造方法であって、前記ファイバアレイ基板の他方の表面上に未硬化樹脂液を液滴吐出法で付着させる工程と、この付着した未硬化樹脂液を硬化してマイクロレンズとする工程とを有することを特徴とする。
本発明の製造方法にあっては、樹脂液をファイバアレイ基板上の任意の複数の位置に効率的に付着させることができ、この付着した液滴を硬化することで、複数個のマイクロレンズをファイバアレイ基板の所望位置に確実かつ簡便に形成できる。よって薄型小型化された高性能のラインヘッドを低コストで提供可能となる。

本発明のラインヘッドの製造方法は、ファイバアレイ基板の一方の表面上に、該ファイバアレイ基板に向けて光を射出するＥＬ素子が形成され、前記ファイバアレイ基板の他方の表面上に、該ファイバアレイ基板を透過した光を集光するマイクロレンズが形成されてなるラインヘッドの製造方法であって、複数のマイクロレンズが形成されたレンズシートをファイバアレイ基板の他方の表面側に貼着する工程を有することを特徴とする。
予め所望の光学特性を有するマイクロレンズをフィルムシート上に形成しておき、このレンズシートをファイバアレイに貼着するので、非常に簡便な方法でラインヘッドが提供できる。

本発明のラインヘッドの製造方法は、ファイバアレイ基板の一方の表面上に、該ファイバアレイ基板に向けて光を射出するＥＬ素子が形成され、前記ファイバアレイ基板の他方の表面上に、該ファイバアレイ基板を透過した光を集光するマイクロレンズが形成されてなるラインヘッドの製造方法であって、ファイバアレイ基板の他方の表面上に液体樹脂材料を塗布して樹脂膜を形成する工程と、この樹脂膜に成形型を押圧してマイクロレンズを形成する工程とを有することを特徴とする。
まず、ファイバアレイ基板上に樹脂膜を形成しておき、これに成形型を押圧して、成形型の曲面形状を樹脂膜に転写してマイクロレンズとするので、所望形状のマイクロレンズをファイバアレイ基板上に直接形成できる。成形型は繰り返し使用可能であるので、低コストにてラインヘッドが提供可能となる。

本発明の画像形成装置は、前記のラインヘッドか、あるいは前記の製造方法によって得られたラインヘッドを備えたことを特徴とする。
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からＳＬアレイを不要としたので、薄型小型化が可能となる。また、ファイバアレイ基板で導光された光は均一な平行光であり、かつこの平行光をマイクロレンズで集光して、露光するので、感光体上に鮮明な結像が可能となり、高品位の画像を印刷することができる。また、ラインヘッドにおける光の減衰が少ないので、光の利用効率が高い画像形成装置となる。

以下、本発明を詳しく説明する。
まず、本発明のラインヘッドについて説明する。図１（ａ）、（ｂ）は、いずれも本発明のラインヘッドの一実施形態を模式的に示す図である。
本発明のラインヘッド１は、図１（ａ）に示したように、後述する画像形成装置の露光手段として用いられるものであって、感光体ドラム３２に対向配置されている。ラインヘッド１はファイバアレイ基板２を基体としてなり、ファイバアレイ基板２を介して複数個の有機ＥＬ素子３と複数個のマイクロレンズ２００とが互いに対向して形成されている。

ファイバアレイ基板２の一方の表面（（ａ）図上面）には、図１（ｂ）に示したように、有機ＥＬ素子３を配列してなる発光素子列３Ａと、前記有機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とが一体形成されている。駆動素子４には電源線７、８が接続されており、これら電源線７、８を介して電源（図示せず）から駆動素子４に電圧が印加されるようになっている。そして、これら駆動素子４（駆動素子群）、制御回路群５、電源線７、８により、駆動制御手段が構成されている。このような構成のもとに有機ＥＬ素子３は、駆動制御手段によってその発光動作が制御されるようになっている。

本発明のラインヘッド１は、有機ＥＬ素子３で発光した光を素子基板側から射出する、いわゆるボトムエミッション型のものであり、有機ＥＬ素子の素子基板としてファイバアレイ基板２を用い、かつその射出面側に複数個のマイクロレンズ２００を設けたものである。

各有機ＥＬ素子３と各マイクロレンズ２００とは、ファイバアレイ基板２を介して、１対１に対峙するように同数個が形成されている。換言すれば、同数個の有機ＥＬ素子３とマイクロレンズ２００とが対とされ、この対になった有機ＥＬ素子３とマイクロレンズ２００とは、ファイバアレイ基板２の表裏で平面的に重なり合う位置に形成されている。

各有機ＥＬ素子３で発光した光は、それに対応するマイクロレンズ２００で集光されて感光体ドラム３２の周面上に照射される。有機ＥＬ素子３とマイクロレンズ２００とを１対１で対応させて対にすると、マイクロレンズ２００は、対になった有機ＥＬ素子３の発光光を無駄なく集光できるので、発光光の利用効率を高くすることができる。加えて、各マイクロレンズ２００は、それぞれ対となった各有機ＥＬ素子３の発光光を選択的に集光することとなるので、隣接した有機ＥＬ素子３からの拡散光を集光することがなくなり、光量ムラのない均一な光を得ることができる。

マイクロレンズ２００の底面部は、有機ＥＬ素子３の発光光をより効率良く集光できるように、有機ＥＬ素子３の発光面領域の全面に亙るように形成されることが好ましい。実質的には、マイクロレンズ２００の平面積と有機ＥＬ素子３の発光面積とが略同一であれば良い。

マイクロレンズ２００の形状は有機ＥＬ素子３の発光光を効率よく集光できれば特に限定されるものではないが、形成し易さと光学特性とを鑑みて、側面視半球型であることが好ましい。側面視半球型とすれば、その曲率半径を変化させるだけで射出光の焦点距離を所望の大きさに調整でき、画像形成装置の薄型小型化に好適である。さらに、球面形状のレンズであれば未硬化樹脂液をファイバアレイ基板２に液滴吐出法で付着させた後に硬化させる方法によって、微細な複数個のマイクロレンズ２００を簡便にかつ正確に形成可能であるので、好適である。

本実施形態においては、発光素子列３Ａは単一列で一直線に配列しているが、この配列は特に限定されるものではなく、複数の素子列を同じピッチあるいは異なるピッチで並列させてもよく、さらには、有機ＥＬ素子３がそれぞれ千鳥状になるように複数の素子列を配列させてもよい。

ラインヘッド１における有機ＥＬ素子３や駆動素子４等の構成について、図２（ａ）、（ｂ）を参照して詳述する。
本発明のラインヘッド１においては、図２（ａ）に示したように、有機ＥＬ素子３は発光層６０で発光した光を画素電極２３側から射出するボトムエミッション型であり、その素子基板としてファイバアレイ基板２を用い、かつファイバアレイ基板２の射出面にマイクロレンズ２００が形成されていることを特徴とする。

ファイバアレイ基板２は複数の導光路２０１を集束してなるものであって、この導光路２０１の光軸に対して垂直方向に平板状に広がるものである。具体的には、多数本の光ファイバを集束して平板状にして基板としたものや、ウレキサイト（通称テレビ石：ＮａＣａＢ_５Ｏ_６（ＯＨ）_６・５Ｈ_２Ｏ）を平板状にしたものなどであり、導光路２０１の入射側の表面に有機ＥＬ素子３が形成される。

このようなファイバアレイ基板２にあっては、有機ＥＬ素子３からの発光光は、ファイバアレイ基板２の各導光路２０１内を導光されるので、拡散することがなく、ファイバアレイ基板２の他面から射出される。

ファイバアレイ基板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／輸送する正孔注入層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。なお、本実施形態では、正孔注入層７０と発光層６０とにより機能層が形成されている。

ここで、有機ＥＬ素子３および駆動用ＴＦＴ１２３（駆動素子４）を図１（ａ）に対応した模式図で示すと、図２（ｂ）に示すようになる。図２（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。もちろん、これらＴＦＴなどの薄膜素子を形成せず、ファイバアレイ基板上にパシベーション層、そして透明電極形成から始めてもよく、この場合、駆動素子として外付けのＩＣドライバーを用いればよい。
そして、このような構成のもとに有機ＥＬ素子３は、図２（ａ）に示すように、正孔注入層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。
正孔注入層７０の形成材料としては、液相法を用いて製膜する場合、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、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、正孔注入層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。また、蒸着法にて正孔注入層を形成する場合には、通常用いられる、ＴＰＤ、銅フタロシアニン、αＮＰＤ、ｍ―ＭＴＤＡＴＡなどを用いることができる。

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、液相法で製膜する場合、（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。蒸着法で発光層を形成する場合、例えばＡｌｑ３などのホストにナイルレッド、ＤＣＭ、ローダミンなどの色素をドーピングしてもよい。液相法、蒸着法を問わず、発光層上に電子注入層、電子輸送層を形成してもよい。

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上には封止基板４０（図１参照）が配設されている。

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。ファイバアレイ基板２の表面にはＳｉＯ_２等の絶縁材料からなる下地保護層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。この有機ＥＬ素子を駆動する回路を同一基板上に形成してもよいし、外付けのドライバーとしても良い。ファイバアレイ基板は高価で耐熱性も無く、イオン性の不純物が溶け出す可能性もあるため、ＴＦＴなどの駆動回路を同一基板上に形成しないほうがよい。同一基板上に作りこむ場合には、以下のような構成となる。

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、ＳｉＯ_２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、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、前記の正孔注入層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。

このような構成のラインヘッド１を製造するには、まず、有機ＥＬ素子３の素子基板としてのファイバアレイ基板２を用意する。このファイバアレイ基板２の一面側に有機ＥＬ素子３を形成する一方で、他表面側にマイクロレンズ２００を形成する。ファイバアレイ基板２への有機ＥＬ素子３とマイクロレンズ２００の形成順は特に限定されるものではない。
有機ＥＬ素子３の形成工程は、以下に述べる公知の工程による。すなわち、ファイバアレイ基板２の表面に下地保護層２８１を形成した後、この下地保護層２８１上にポリシリコン層等を形成して、このポリシリコン層等から回路部１１を形成する。この回路部１１は必ずしも必要なく、むしろ外付けすることが望ましい。そして、この基板上に、画素電極２３、機能層としての正孔注入層７０及び発光層６０、陰極５０をこの順に形成し、さらに封止基板（図示せず）を用いて封止を行うことにより、ボトムエミッション型の有機ＥＬ素子３を得る。

マイクロレンズ２００の形成方法は、特に限定されるものではなく、たとえば各種のエッチング法、液滴塗布法、レプリカ法などにより直接ファイバアレイ基板２上に形成するほか、予めマイクロレンズ２００を別途形成しておき、これを貼着する方法などがある。以下、マイクロレンズ２００の形成方法について説明する。

液滴塗布法によってマイクロレンズ２００を形成するには、まず、未硬化樹脂液を液滴吐出ヘッドを用いて吐出させて、液滴をファイバアレイ基板２に付着させる。この液滴は、ファイバアレイ基板の濡れ性や表面張力によって、凸曲面状に盛り上がった形状をなすので、これを紫外線あるいは熱によって硬化させて、所望形状のマイクロレンズ２００とすることができる。たとえば、本願出願人による特開２０００−２９０３６７号公報に記載の方法および材料などを好適に利用することができる。
この製造方法を用いてマイクロレンズ２００を形成すれば、少ない製造工程で複数個のマイクロレンズをファイバアレイ基板２の所望位置に確実かつ簡便に形成でき、生産性の向上と製造コストの低減が可能となる。

レプリカ法によってマイクロレンズ２００を形成するには、ファイバアレイ基板２の、マイクロレンズ２００を形成する側の表面に液体樹脂材料を塗布して樹脂膜を形成する一方で、その表面に凹形状などの曲面を複数個有する成形型を用意する。ついで、この成形型の曲面がファイバアレイ基板２に向き合うようにして成形型を樹脂膜に押圧すると、樹脂層に曲面形状が転写されてマイクロレンズ２００が形成されるので、この後、金型を剥離する。たとえば、本願出願人による特開２０００−３５５０４号公報に記載の方法および材料などを好適に利用することができる。
このレプリカ法を用いてマイクロレンズ２００を形成すれば、成形型の曲面形状がマイクロレンズ２００の形状として転写されるので、その曲率半径を自在に調整できるうえに、非球面形状のマイクロレンズ２００も容易に形成できる。加えて、成形型はその耐久性の許す限り繰り返し利用することができるので、生産性の向上と製造コストの低減もできる。

予めマイクロレンズ２００を別途形成しておき、これをファイバアレイ基板２の射出側の表面に貼着する方法あっては、透明なフィルムシートなどの上にマイクロレンズを形成しておき、このレンズシートを貼着する。フィルムシート上にマイクロレンズを形成する方法としては、上記液滴塗布法やレプリカ法以外に、エッチングなどによって直接フィルムシートに溝を形成する方法などがある。

次に本実施形態のラインヘッド１の使用形態について説明する。
図３は、後述する画像形成装置におけるラインヘッド１の使用形態を示すものである。図３に示すように、本発明のラインヘッド１は被露光部となる感光体ドラム３２の周面上に光を照射し結像して、露光するものである。

このように、本発明のラインヘッド１によれば、ＳＬレンズを不要としたので、画像形成装置の薄型小型化が可能となる。また、有機ＥＬ素子３の発光光はファイバアレイ基板２から平行光として射出され、さらにマイクロレンズ２００で集光されるので、ラインヘッド１と感光体ドラム３２との距離が小さくても、感光体ドラム３２の周面上に鮮明な潜像を形成することができ、露光精度の高いものなる。また、ファイバアレイ基板２およびマイクロレンズ２００内での光の損失が少ないので、有機ＥＬ素子３の発光光の利用効率が高くなる。

なお、上記形態では、本発明のラインヘッド１に形成されるＥＬ素子として、有機ＥＬ素子を用いた例を示したが、これに代えて無機ＥＬ素子を用いてもよい。
また、本実施形態の中では、ＥＬ素子を駆動する素子として、ファイバアレイ基板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をファイバアレイ基板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。

さらに、本発明のラインヘッドにおいては、誘電体層膜を用いた共振器構造を備えていてもよい。この共振器構造は、ファイバアレイ基板２と有機ＥＬ素子３の画素電極２３との間に設けられた誘電体積層膜からなるものであって、ファイバアレイ基板２側から、屈折率の異なる２種の誘電体層を交互に繰り返して積層して構成される。具体的には、素子基板側からＳｉＮ膜とＳｉＯ_２膜とを交互に繰り返して積層することで、これら積層膜間での屈折率差によって、発光層６０での発光スペクトルのピーク値を共振して強め、その発光スペクトルの半値幅を示す波長領域を狭めるようにしたものである。このような共振器構造を備えることにより、波長分散による結像のぼけを無くすことができるので、より一層、露光精度を高くすることができる。

（実験例１）
本発明のラインヘッドの前記実施態様におけるファイバアレイ基板とマイクロレンズとの集光形態を示した実験例について説明する。図４は、図１および図２にて説明した実施態様におけるラインヘッド１の要部拡大図である。

本実験例にあっては、ファイバアレイ基板２と感光体ドラム３２の結像面との距離を５０μｍ、有機ＥＬ素子３（図示せず。）の発光面の直径を５０μｍ、マイクロレンズ２００の直径を５０μ、曲率半径を３２．５μｍ（レンズ直径の６５％）とした。そして有機ＥＬ素子から赤色光を発光させて、この光がファイバアレイ基板２およびマイクロレンズ２００を介して感光体ドラム３２の周面上に集光する様子をシミュレートしたものである。
図４に示したように、発光素子からの赤色発光光は、ファイバアレイ基板２の各導光路２０１内に入射された後、導光されて平行光とされる。この後、マイクロレンズ２００で集光されるので、レンズ直径とほぼ等しい広がりをもつ光束として感光体ドラム３２の周面に照射されることが確認できた。

（実験例２）
さらに、図５は、図４に示したラインヘッドにおいて、マイクロレンズ２００の曲率を大きくした場合をシミュレートしたものである。マイクロレンズ２００の曲率半径を２５μｍ（レンズ直径の５０％）とした以外は、上記実験例１と全く同様に構成して、赤色発光でシミュレートしたものである。この実験例２においても、図４に示した形態と同様にマイクロレンズ２００から平行光が射出され、感光体ドラム３２の結像面を照射できることが確認できた。また実験例１に比較して、マイクロレンズ２００の曲率を大きくすると、射出される平行光の光束の径がレンズ径に応じて小さくなり、集光の度合いが高まることが確認できた。

（画像形成装置）
次に、本発明のラインヘッド１を用いた画像形成装置について説明する。
図６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６中符号８０は画像形成装置である。この画像形成装置８０は、本発明の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６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６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本発明の有機ＥＬアレイラインヘッド１０１（Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙ）とが設けられている。

また、この有機ＥＬアレイラインヘッド１０１（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６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。

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７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７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、本発明のラインヘッドが設けられてなる像書込手段（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−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７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、本発明のラインヘッドを備えてなるものである。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は、これとレンズ素子（図示せず）や感光ドラム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７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１６１ａ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６、図７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１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、露光手段たるラインヘッドにおいてＳＬアレイを不要としたので、省スペース化を図ることができ、装置の小型化が可能となる。また、前述したように、集光度の高い平行光を照射できる本発明のラインヘッド１を露光手段として備えているので、露光精度を高くすることができ、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。

本発明の一実施形態を示す概略側面図（ａ）、概略平面図（ｂ）。 ラインヘッドの要部側断面図（ａ）、及び要部平面図（ｂ）。 ラインヘッドの使用形態を説明するための模式図。 実験例１における射出光の分布を表す概略図。 実験例２における射出光の分布を表す概略図。 画像形成装置の第１実施形態を示す概略構成図。 画像形成装置の第２実施形態を示す概略構成図。

符号の説明

１…ラインヘッド、２…ファイバアレイ基板、３…有機ＥＬ素子（ＥＬ素子）、２００…マイクロレンズ、８０、１６０…画像形成装置。

Claims (10)

1. ファイバアレイ基板の一方の表面上に、該ファイバアレイ基板に向けて光を射出するＥＬ素子が形成され、
   前記ファイバアレイ基板の他方の表面上に、該ファイバアレイ基板を透過した光を集光するマイクロレンズが形成されてなることを特徴とするラインヘッド。
2. 前記マイクロレンズに対して前記ＥＬ素子が、前記ファイバアレイ基板を介した平面視で重なり合う位置に形成されていることを特徴とする請求項１記載のラインヘッド。
3. 前記マイクロレンズの平面積と前記ＥＬ素子の発光面積とがほぼ同じであることを特徴とする請求項１または請求項２記載のラインヘッド。
4. 前記マイクロレンズが側面視半球型であることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載のラインヘッド。
5. 前記マイクロレンズの曲率半径がレンズ直径の５０〜６５％であることを特徴とする請求項４記載のラインヘッド。
6. 前記マイクロレンズに対して複数の前記ＥＬ素子が、前記ファイバアレイ基板を介した平面視で重なり合う位置に形成されていることを特徴とする請求項１記載のラインヘッド。
7. ファイバアレイ基板の一方の表面上に、該ファイバアレイ基板に向けて光を射出するＥＬ素子が形成され、前記ファイバアレイ基板の他方の表面上に、該ファイバアレイ基板を透過した光を集光するマイクロレンズが形成されてなるラインヘッドの製造方法であって、
   前記ファイバアレイ基板の他方の表面上に未硬化樹脂液を液滴吐出法で付着させる工程と、この付着した未硬化樹脂液を硬化してマイクロレンズとする工程とを有することを特徴とするラインヘッドの製造方法。
8. ファイバアレイ基板一方の表面上に、該ファイバアレイ基板に向けて光を射出するＥＬ素子が形成され、前記ファイバアレイ基板の他方の表面上に、該ファイバアレイ基板を透過した光を集光するマイクロレンズが形成されてなるラインヘッドの製造方法であって、
   複数のマイクロレンズが形成されたレンズシートを前記ファイバアレイ基板の他方の表面側に貼着する工程を有することを特徴とするラインヘッドの製造方法。
9. ファイバアレイ基板の一方の表面上に、該ファイバアレイ基板に向けて光を射出するＥＬ素子が形成され、前記ファイバアレイ基板の他方の表面上に、該ファイバアレイ基板を透過した光を集光するマイクロレンズが形成されてなるラインヘッドの製造方法であって、
   前記ファイバアレイ基板の他方の表面上に液体樹脂材料を塗布して樹脂膜を形成する工程と、この樹脂膜に成形型を押圧してマイクロレンズを形成する工程とを有することを特徴とするラインヘッドの製造方法。
10. 露光手段として、請求項１ないし請求項６のいずれか一項に記載のラインヘッド、または請求項７ないし請求項９のいずれか一項に記載の製造方法によって得られたラインヘッドを具備したことを特徴とする画像形成装置。

Images