JP2007080604A - 発光装置、および、それを用いた画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 有機ＥＬを用いたラインプリンタヘッドは、小型、高精細のヘッドとして期待が高い。しかし、印字スピードを上げると発光輝度の半減寿命が落ち、実用耐久時間が短くなるという欠点を有している。発光輝度、光量が充分な発光装置を提供し、画像形成装置に対応可能とする。
【解決手段】 互いに独立に形成された２つの発光素子基板を相対配置、または重畳配置し、前記２つの発光素子基板上の複数の発光素子同士を重ねることによって、一方の発光素子基板から発光した一点の光を、他方の対応する一点の光と重ね合わせ、各素子の負担を軽減しながらトータルの輝度を上げる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、発光装置、および、それを用いた画像形成装置に関する。より具体的にはエレクトロルミネッセンス（以後ＥＬと略す）発光装置、特に有機材料を用いたＥＬ発光装置と、それを光源に用いた画像形成装置に関する。

ＥＬ発光装置は、ディスプレイ、照明等の用途の他に、プリンターなどの画像形成装置への応用が検討されている。特に有機ＥＬ発光装置は、基材上に形成された１対の電極間に発光材料を挟み込むだけの簡単な構造であり、製造上も蒸着、印刷等の技術を用い複雑な工程がないため、上記種々の分野での応用への期待が高い。しかし、有機ＥＬ材料の可能性が無限であるにも関わらず、発光輝度の不足、短命であること等の問題が解決されていない。そのため輝度向上、寿命向上に関する改良が様々な観点から成されている。（特許文献１参照）

一方プリンター分野では、光学部品の縮小限界からレーザープリンターに次ぐ軽量、小型、高速のプリンターとして光プリンターが開発されている。光プリンタ-の光源としては、現在固体の発光ダイオード（ＬＥＤ）アレイがあるが、単結晶を用いるため高価なこと、アレイ化のための位置出しに時間がかかる事などから、固体のＬＥＤに変わる発光素子が求められている。（特許文献２参照）

図８は、このような背景の中で開発された有機ＥＬ発光装置を用いたプリンタヘッドの図である。図８（ａ）は平面図であり、図８（ｂ）はその側面図である。プリンタヘッド１は、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、図のように細長い矩形形状の素子基板７上に、複数の有機ＥＬ素子３を配列した単一色の発光素子列３Ｌと、これらの有機ＥＬ素子３を駆動する駆動素子４からなる。また、これらの駆動素子４は薄膜トランジスタの技術を用い制御回路５と一体形成されている。

また図８（ｂ）の側面図に示すように、素子基板７上には、有機ＥＬ素子３および駆動素子４等の素子層２を外界から遮断する封止基板６が、透明性の接着剤(図示せず）によって接着されている。ここでこのプリンタヘッド１は、有機ＥＬ素子３で発光した光を素子基板７側から射出するボトムエミッション型でも良く、また封止基板６側から出射するトップエミッション型のものであっても良い。しかし後者の場合は、封止基板６をガラス等の透光性基板にする必要がある。なお、図中の番号８，９は電源線である。

図９は、上記プリンタヘッドを用いた画像形成装置の概略図である。画像形成装置は、画像データを出力する装置１１、上記発光装置を用いたラインプリンタヘッド１２、集束性ロッドレンズアレイ１３、感光ドラム１４、帯電器１５、現像器１６、転写器１７、用紙１８の各部から構成される。この装置を用いた印刷は、以下の工程に従い行なわれる。まず、感光ドラム１４上に形成された感光体の表面を、帯電器１５によって一様に帯電させる（帯電）。そして、帯電させた感光ドラム１４上に画像パターンに応じた光を、ラインヘッド１２から照射すると、光の当たった部分が除電され、感光ドラム１４上に静電荷による潜像が書き込まれる（露光）。次に、感光ドラム１４上に静電荷を帯びたトナーと呼ばれる着色微粒子を現像器１６を用い散布することによって、静電荷による潜像をトナーによる画像に顕在化する（現像）。次いで、この感光ドラム１４上に用紙１８を押し当てて、例えば電界を印加してトナーを用紙１８に転写し（転写）、そして転写器１７で、例えば熱を与える等の手段でトナーを用紙１８に融着させる（定着）。転写後の感光ドラム１４表面は、例えば交流電圧や全面光照射を加えることによって電荷を消す（除電）。そして、転写後に残ったトナーを取り除く（クリーニング）。以後このプロセスを繰り返すことによって新しい印刷を行なう。

特開平６−３１０２７５ 特開平８−４８０５２

このように有機ＥＬは、薄型平板の発光アレイを簡単に製造し提供できるので、次世代の画像形成装置の小型化、低コスト化、高精細化に最適なプリンタヘッドといえる。しかし、印刷スピードの高速化に対しては高い発光輝度で、充分なエネルギーを感光ドラムに与え露光することが要求されるが、輝度不足のため充分な対応ができていないのが現状である。ちなみに、ＬＥＤを用いたラインプリンタヘッドでは、発光点密度６００ドット／インチで最高１０００ｍｍ／秒の印字スピードを有しているが、有機ＥＬを用いたラインプリンタヘッドでは、同じ発光点密度では数１００ｍｍ／秒の印字スピードしか出ていない。また、これ以上に印字スピードを上げると発光輝度の半減寿命が落ち、実用耐久時間には達しないという欠点を有している。

上記課題を解決するため本発明による発光装置は、基板上に形成された複数の発光素子を有する発光装置において、互いに独立に形成された２つの発光素子基板を相対配置、または重畳配置し、前記２つの発光素子基板上の複数の発光素子同士を重ねることによって、一方の発光素子基板から発光した一点の光を、他方の対応する一点の光と重ね合わせる構成を有する。従って、本発明による発光装置は１個の発光点では不足する光エネルギー（光量、輝度）を簡単に倍化することができ、既存のＬＥＤに匹敵する光エネルギーを達成できる。また、それぞれの発光素子基板は独立に製造されるので、一方の発光素子を製造した後、引き続き重ねてもう一方の発光素子を製造する構成に比較し、製造の際の汚染、熱による劣化、破壊などの現象を抑圧することができ、歩留まりが高く信頼性の高い発光装置を提供できる。

また本発明による発光装置は、前記複数の発光素子の発光点を、一列以上の直線上に整列させることを特徴としている。従って、本発明による発光装置はラインプリンタ用ヘッドに最適である。特に、発光点列を半導体プロセスを用いて単一の基板上に製造する際には、その直線性は従来のＬＥＤに比べて極めて高精度に構成することが可能となる。さらに、一括して複数の素子を製造するので発光素子自身の光量ムラが小さく、光量補正がなくとも光量を均一にすることができる。また、上記発明と組み合わされることによって、光量も倍化されているだけでなく、光学系を通した後もスポット径は均一となり、高画質な高速ラインヘッドを構成することができる。

また、上記課題を解決するために本発明による発光装置は、重ねられた２つの発光素子の電極配列が、光透過性−光透過性−光透過性−光反射性の順番となることを特徴とする。即ち、このような電極構成にすると、互いに重ねられた発光素子の上部の光は一部下部の発光素子に到達し、その後下部の発光素子の反射電極で反射され、再び上部の発光素子を透過して外部に出射されるので無駄のない光の利用ができる。また、下部の発光素子で発光した光も内部で反射した光と、直接上部の発光素子を透過する光が合流して外部に出射されるので、発光光の損失が少なく輝度の高い発光装置となる。

また、本発明による発光装置は、発光素子に半導体プロセスが可能な有機エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）素子を用いる。例えば、ラインヘッドの発光部にこの有機ＥＬ素子を用いた場合には、その発光素子列の直線性は、従来のＬＥＤに比べて極めて高精度に構成することが可能となる。さらに、発光素子自身の光量ムラもプリンターに用いるレンズアレイの透過光量ムラに比べて小さく、レンズアレイの中心線と発光素子列を高精度に位置決めできれば、光量補正がなくとも光量を均一にすることができる。また、そのスポット径も均一となるので、高画質なラインヘッドを提供することができる。

さらに、本発明による発光装置では、発光素子が光透過性の２つの電極を有するボトムエミッション型の有機ＥＬ素子と、一方が光透過性で、他方が光反射性の電極を有するトップエミッション型の有機ＥＬ素子を相対するように配置した構成とすることができる。また、前記発光素子が、光透過性の２つの電極を有するボトムエミッション型の有機ＥＬ素子と、一方が光透過性で、他方が光反射性の電極を有するボトムエミッション型の有機ＥＬ素子同士を重畳するように配置した構成であっても良い。また、前記発光素子は、光透過性の２つの電極を有するトップエミッション型の有機ＥＬ素子と、一方が光透過性で、他方が光反射性の電極を有するトップエミッション型の有機ＥＬ素子同士を重畳するように配置した構成であっても良い。更には、前記発光素子が光透過性の２つの電極を有するトップエミッション型の有機ＥＬ素子と、一方が光透過性で、他方が光反射性の電極を有するボトムエミッション型の有機ＥＬ素子を背中合わせに配置した構成であっても良い。このように本発明では、上下発光素子基板の組合せを自由に変更が可能であり、要は光量と信頼性、製造のし易さから有機ＥＬ素子の組合せを考えることができる。特に、発光素子が、光透過性の２つの電極を有するボトムエミッション型の有機ＥＬ素子と、一方が光透過性で、他方が光反射性の電極を有するトップエミッション型の有機ＥＬ素子を相対するように配置した構成では、２枚の素子基板が外側になるため、特に信頼性向上のための封止基板を必要としない。

本発明による発光装置では、２つの発光素子基板にアライメントマークを有することを特徴とする。このようにアライメントマークを上下２つの基板に形成しておけば、上下基板上にある複数の発光点を一度に位置決めすることができる。特に、前述した直線状に半導体プロセスを用いて製造された発光素子においては、アライメントマークの合わせだけで多数の発光点を正確に位置合わせすることができ、高輝度、高精度のラインプリンタヘッドへの応用が可能となる。また、アライメント後は上下の素子基板を接着剤によって全面固定、あるいは、周囲を固定することによって上下の発光点のずれを防止することができる。更には貼りあわせ精度向上のために、上下基板間の間隔を正確に保つよう、接着剤にガラスファイバー、ガラスボール、プラスチックボールなどを混入し固定を行なうこともできる。

また、本発明による発光装置では、前記発光素子のドライバー、または、制御回路を発光素子基板上、または、外付けの回路として有することを特徴とする。即ち、発光装置の一部であるドライバー、制御回路を内臓または外付けとし、輝度の向上だけでなく、さらに発光装置の薄型化、小型化を一層図ったものである。その結果、後述するタンデム型等の画像形成装置において、従来のレーザープリンターに比較して容量の小さいフルカラープリンターの実現が可能となる。

また、上記発明を具体化するために本発明では、ドライバー、または、制御回路に、発光素子基板上に形成された薄膜トランジスタを含むこと、発光素子基板上に実装されたチップ部品を含むこと、フレキシブル基板に実装されたチップ部品を含むことなどを特徴とする。これらの手段を用いることによって、発光装置の薄型化、小型化が図れる。また、前記制御回路は、前記２つの発光素子基板の制御を独立、あるいは、組み合わせた制御が可能な機能を有することを特徴としている。これは本発光装置を画像形成装置に応用した際、特に高解像度の階調表現をするときに役立つ。即ち、２つの素子基板でそれぞれ１６階調の輝度変調を行い、これを独立に制御し、かつ、組み合わせると２５６階調の輝度制御が簡単に行なえることになる。また、この他発光の立ち上がり、立下り特性などに合わせ、上下の素子制御を行なえばより正確な潜像形成が可能となる。

また、本発明による発光装置は、互いに独立に形成された２つの発光素子基板に、互いに発光色の異なる発光素子を形成したことを特徴とする。このように本発明は、同色の発光を重ね光を強くするだけでなく、２色の発光を混合することによって発光装置を様々な応用機器に最適な発光色とすることができる。例えば、本発光装置を画像形成装置のアレイ発光光源に用いた場合には、画像の潜像を形成する感光体の感度に最適な波長に発光のスペクトルを合わせることができる。その結果、装置自体の発光エネルギの低減、消費電力の低下などの効果が見込める。また、単色で発光スペクトルの調整を行なう場合に比べ手軽に波長調整が行なえるため、単純なピーク波長のシフトから広帯域の白色化まで発光スペクトルを変換することが可能である。

さらに前述の課題を解決するために本発明は、以上述べた発光装置を用い画像形成装置を構成する。例えば、ラインヘッドの発光部に本発明による有機ＥＬ発光装置を用いる場合には、発光素子列は単一の基板上に半導体プロセスで製造されているので、その直線性は従来のＬＥＤに比べて極めて高精度であり、かつ輝度は倍化され従来のＬＥＤに匹敵する。また、発光素子自身の光量ムラも小さく、光量補正がなくとも光量を均一にすることができる。従って、スポット径も均一となり、高画質、高速な画像形成装置を提供することができる。また、本発明の発光装置は、上下に配置した２つの有機ＥＬ発光素子を独立に制御できるので、階調表示がきめ細かにできる。例えば、それぞれの基板で１６階調の輝度変調を行なえば、合計２５６階調の発光となるので、写真等の高階調濃度の印刷にも対応できる光源となる。しかも、それぞれの階調制御は１６階調でよいので発光の制御そのものは簡単である。以上述べた他に、本発明に寄ればラインヘッドの小型化も叶うので、画像形成装置全体の小型・軽量化にも貢献できる。

以下、本発明の実施例について図を参照しながら詳細を説明する。なお、以下に述べる構成、寸法、使用材料、成膜法、膜厚、その他の条件については一例を示したに過ぎず、本発明がこの条件のみに限定されるものではない。また、図中の縦横の比率等は実際に即していない場合もあり、本発明の理解を助けるためのものとして描いてある。
＜発光装置＞

本発明による有機ＥＬ発光装置の構成を図１に示す。図１（ａ）は平面図であり、図１（ｂ）は側面図である。本実施形態の発光装置１は、前述した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、図１（ａ）に示すように、２枚の細長い矩形状の素子基板７ａおよび７ｂ上に、それぞれ複数の有機ＥＬ素子３を直線状に配列してなる発光素子群と、有機ＥＬ素子３を駆動する駆動素子４からなる駆動素子群と、これら駆動素子を制御する制御回路群５とを一体形成したものである。また、２枚の素子基板７ａ、７ｂは図１（ｂ）に示すように、互いの素子層２ａ、２ｂを重ねるように配置され、かつ素子層２ａ、２ｂ上に形成された発光素子群は互いに発光点が重なるように位置合わせがしてある。即ち、本発明のプリンタヘッドは、素子基板７ａ，７ｂの発光素子３同士が上下で重ね合って１個の発光点となる。また、有機ＥＬ素子群の点灯を制御する制御回路５、および駆動素子４の信号線、電源配線８、９等は、素子基板の両端で外部回路（図示しない）と接続される。

図２は、上記重ね合わせの状態をさらに詳しく見た図であり、図２（ａ）はその平面図である。有機ＥＬ素子３は一直線状に並んでおり、その両側にはアライメントマークＡＭが設けられている。従って、これを基準に上下の発光点を重ねることが可能となる。また、この例では有機ＥＬが一列となっているが、複数列であっても良く、さらには千鳥配置であっても良い。

図２（ｂ）、（ｃ）は上下の素子基板７ａ、７ｂを重ねる際の２つの方法を示した側面図である。図２（ｂ）は接着層１０によって直接２枚の素子基板７ａ、７ｂを貼りあわせた場合であり、接着層には光透過性が必要となる。図２（ｃ）は周辺部のみを接着層１０によって貼り合わせたものであり、接着層に光透過性は必要ない。また、貼り合わせのギャップを正確に出したい場合には、接着層１０にガラスファイバーあるいはガラスボール等のスペーサー材を混入させて貼りあわせると良い。さらには、中央部でのへこみ、膨らみ等が生ずる際には、中央部分その他適所に部分的な接着層を設け、ギャップの変化を防止することもできる。

図３は、本発明の発光素子部分の貼りあわせ状態を模式的に示した図である。素子基板７ａの下部に設けられた有機ＥＬ素子３ａと、素子基板７ｂの上部に設けられた有機ＥＬ素子３ｂは、接着層１０によって固定、積層されている。上層の有機ＥＬ素子３ａは、上下の電極５１、５２が共に下層の有機ＥＬ素子の発光色に対して透明、ないしは半透過の電極からなる。例えば、酸化インジウム錫（ＩＴＯ）の薄膜であれば、可視光を充分透過する。また、発光層５５自身も発光した光を透すことが望まれる。下層の有機ＥＬ素子３ｂは、上の電極５３が発光した光に透明ないしは半透過の性質を有し、下の電極５４は発光した光を反射する材質が選択される。例えば、金属のアルミニウムなどが選択される。そして、接着層１０も光透過性を有する。あるいは、接着層部分は図２（ｃ）の実施例のように何もない空間である場合もある。従って、図のように上下の有機ＥＬ素子３ａ、３ｂ内で発生した光は、直接基板外に飛び出す光と、最下層の電極５４によって反射されてから外部に出射する光が合わさって輝度の高い発光源となる。また、発光層２層、電極４層、および接着層（または空間）１層の屈折率と厚みを調整することによって、発光した光のマイクロ共振器を形成することも可能であるので、光の純度、輝度をさらに光学的に増すことができる。

また、図３において上層の有機ＥＬ素子３ａは素子基板７ａ側に射出発光する所謂ボトムエミッション型のＥＬ素子であり、下層の有機ＥＬ素子３ｂは素子基板７ｂの反対側へ光を射出するトップエミッション型のＥＬ素子である。従ってこの実施形態では、外界に対して２枚の素子基板が直接触れる形になるので、図８の封止基板６を必要としない。なお、上記説明では発光層５５、５６を一層のように扱ったが、発光層には正孔注入層、正孔輸送層、電子注入層、電子輸送層、さらには、これらのブロック層などを適宜含むことを付け加える。

＜実施例１の変形＞
他にＥＬ素子同士を貼り合わせる実施の変形としては、図４（ａ）のボトムエミッションとボトムエミッションの組合せ、図４（ｂ）のトップエミッションとトップエミッションの組合せ、さらには図４（ｃ）のトップエミッションとボトムエミッションの組合せなどが考えられる。しかし、この場合には外界に対する信頼性向上の観点から、更なる封止キャップ６１を設ける必要がある。あるいは、図４（ｃ）に例示したような薄膜の封止層６２ａ、６２ｂを最外部の電極上に形成する必要がある。もちろんこの際には光の射出側は封止層６２ａが透明であるように薄膜を形成しなければならない。以上述べたいくつかの構成の取捨選択は、上下２枚の素子基板の製造の容易さから選択すべき項目である。なお光学的には、前述した実施例１の発光層が最近接する配置がベストであることは言うまでも無く、この構成では封止基板が不要になることも大きな長所の一つである。しかし、有機のフィルム基板上に安定した有機ＥＬ素子が形成できるようになれば、基板の厚さは大きな障害とはならないので、上記構成の選択はさらに自由となる。

次に、プリンタヘッド１における有機ＥＬ素子３と駆動素子４の詳細構成について説明する。図５は、プリンタヘッド１の下部素子基板７ｂ上に形成された要部を示す断面図である。なお上部基板７ａの詳細構成は、この図のミラー対称となるため省略した。本実施形態における下部の有機ＥＬ素子はトップエミッション型であり、素子基板７ａの反対側から発光光を取り出すため、素子基板７ａは透明基板及び不透明基板の何れも用いることができる。例えば、素子基板７ａに透明な基板を用いる場合には、ガラス、プラスチック樹脂、不透明基板を用いる場合には、アルミナ等のセラミック、ステンレススチール等の金属シートに表面酸化等の絶縁処理を施したもの、さらには、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂等を用いることもできる。以下の説明では、透明なガラスの基板を用いるものとする。

図５において、素子基板７ｂ上には駆動用ＴＦＴ４０（前記駆動素子４に対応）からなる回路部と、その上に平坦化膜４７を介して形成された有機ＥＬ素子３がある。有機ＥＬ素子３は、第１隔壁３５および第２隔壁３６によって囲まれ、他の画素と分離され、陽極２１上には正孔注入層３１、発光層３２を積層した有機層３３を備えている。また、最上部には陰極３４があり、この電極は他の画素と共通化されている。なお、図面上は最小限の層構成のみを示したが、陰極、陽極、さらには有機層をそれぞれ多層構造とし、発光効率の向上を行なうのが常である。上記構成によって有機ＥＬ素子３は、正孔輸送層３１から注入された正孔と陰極３４からの電子とが、発光層３２で結合することにより光を発する。

陽極となる電極２１は、通常ＩＴＯ（Indium Tin Oxide：インジウムスズ酸化物）によって形成されるが、トップエミッション型の場合は、チタン、タングステン、アルミ等の単体の金属、またはこれらの合金を形成して反射層とするか、さらにこの反射層上にＩＴＯを積層してもよい。

正孔注入層３１は、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）の液を水に分散させた分散液が用いられる。尚、正孔注入層３１の形成材料としては、これ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、その誘導体等を適宜な分散媒、例えば上記のポリスチレンスルフォン酸に分散させたものが使用可能である。

正孔注入層３１上に形成する発光層３２は、蛍光あるいは燐光を発する公知の発光材料が用いられる。尚、本発明のプリンタヘッド用途では、発光波長帯域が赤色に対応した単一色の発光色が好適に採用されるが、発光波長帯域が緑や青に対応した発光色を採用するようにしてもよい。要は、後述する画像形成装置の感光体の最良感度波長域に適合させた発光色にすればよい。具体的な発光材料としては、（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）等のポリシラン系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、ローダミン系色素等の高分子材料や、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。

発光層を覆って形成される陰極３４は、特にトップエミッション型である本実施形態の場合には、仕事関数の小さな透明導電材料によって形成されることが望まれる。例えば、バソクプロインとセシウムの共蒸着膜を用い、更に導電性を付与するためにＩＴＯを積層する構造が採用される。この他アルカリ金属、またはアルカリ土類金属の薄膜、例えばＣａを５ｎｍ程度に形成して、透明性を有する補助電極を積層してもよい。

一方、有機ＥＬ素子３の下方には、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）４０を用いた回路部があり、その構成は以下の通りである。素子基板７ｂの表面にはＳｉＯ₂を主体とする下地保護膜２０があり、その上にシリコン層４１がある。このシリコン層４１の表面には、ＳｉＯ₂及び／又はＳｉＮを主体とするゲート絶縁膜４５が形成されている。また、上記のシリコン層４１のうち、ゲート絶縁膜４５を挟んでゲート電極４２と重なる領域がチャネル領域４１ａとなり、他のシリコン領域は、不純物注入により導電性のソース領域４１ｓおよびドレイン領域４１ｄに変換される。尚、このゲート電極４２は、図示しない走査線の一部ともなる。さらにゲート電極４２およびゲート絶縁層４５の表面には、ＳｉＯ₂を主体とする第１層間絶縁膜４６が形成されている。第１層間絶縁膜４６には、コンタクトホール４３ａ、４４ａが開孔され、その先は電源線（図示せず）とつながるソース電極４３となり、また、前述した有機ＥＬの陽極とつながるドレイン電極４４となる。

ソース電極４３及びドレイン電極４４が形成された第１層間絶縁膜４６の上層には、第２層間絶縁膜４７が形成されている。この第２層間絶縁膜４７は、窒化珪素、酸化珪素、酸窒化珪素の厚膜、もしくはアクリル系やポリイミド系の耐熱性絶縁樹脂によって形成され、回路部の凹凸吸収と、その上に形成される画素電極２１との短絡を防止するべく形成されたものである。この第２層間絶縁膜４７の表面には、前述したＩＴＯ等からなる陽極の電極２１が形成され、第２層間絶縁膜４７に貫設されたコンタクトホール２２を介してドレイン電極４４と接続される。

さて、本発明では前述した構成の下部素子基板７ｂと、これとほぼミラー対称の関係にある上部素子基板７ａを、図６（ａ）のように重ね合わせ一体化することによって発光輝度の倍化を図るものである。但し、上部素子基板７ａの陽極、陰極は共に光透過性を要することは前述した通りである。従って、最も簡単には上記説明の下部基板７ｂの陽極にＩＴＯを用いればよい。しかし、これに限られるものではなく種々の陽極、陰極の組合せによって発光輝度の向上を図ることがよい。また、上下基板の重ね合わせも完全対称とする必要は無いので、発光点の位置を合わせる以外は自由な設計ができることは言うまでもない。

以上述べたように、ラインプリンタヘッドの発光部に本発明による有機ＥＬ発光装置を用いた場合には、現状の実力であっても簡単に輝度を倍化することができ、ＬＥＤに匹敵するプリンタヘッドを提供できる。また、本発明の発光素子列は単一の基板上に半導体プロセスを用いて製造されるため、その直線性は、従来のＬＥＤに比べて極めて高精度に構成することが可能となる。さらには、発光素子自身の光量ムラも小さく、上下基板の発光素子列を高精度に位置決めすることもできる。また、上下基板の構成は殆ど同じであるので、プリンタヘッドの製造が複雑になることも無く、歩留まりの高い組立が可能である。この他、独立の制御回路を有しているので、上下の発光を独立に制御することも、組み合わせて制御することも可能である。即ち、より精細な階調印刷を行なう際には各々１６階調の制御を行い、組合せで２５６階調の輝度制御を行なうなどの高度の制御が可能となる。

本発明の他の実施例を説明する。図６は実施例１と実施例２の断面図を比較したものである。即ち、実施例１は図６（ａ）のように素子基板７ａ、７ｂの各々と一体化されるように薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）４０によって有機ＥＬドライバーと制御回路を形成している。これに対し実施例２では、図６（ｂ）のように素子基板７ａ、７ｂ上に直接回路素子７０、例えば有機ＥＬのドライバ、スイッチング素子、あるいはこれらの制御回路、更には付加容量素子などをチップ実装するものである。また、当然このような構成にあっては、回路素子７０は樹脂モールドなどによって１ｍｍ前後の個々の厚みが存在するため、発光点を近接させた状態でミラー対称に２枚の素子基板を重ねるには不利である。従って、図６（ｂ）のように発光部のみを上下で重ね、チップ実装部が互い違いになるように組み立てる。

本実施例では、回路部分と有機ＥＬによる発光部分の製造を全く別個の工程によって作成することができるので、実施例１の場合と比較し発光素子の製造工程でＴＦＴに与えるダメージは無く、安定した回路系を形成できる。また、シリコン基板を使った通常のＩＣが使えるので、電流素子である有機ＥＬに対して充分電流容量のあるドライバーを提供できる。従って、回路上の問題は殆ど発生しない。

また、図６（ｃ）のように本実施例をさらに変形させ、上記チップ部品７１をフレキシブル基板７２上に実装し、これを有機ＥＬ素子基板側の端子と接続、フレキシブル基板７２をたたんで実装してもよい。この場合には、回路基板が別となるのでチップボンディングの際に発生する熱の影響がさらに軽減でき、また、ＩＣ実装の信頼性も高い有機ＥＬ装置を提供できる。

本実施例では、前記実施例１、２で用いる有機ＥＬ素子の発光層３２、５５、５６に互いに発光色の違う発光材料を用いる。使用する具体的な発光材料の例は、実施例１で既に述べた蛍光、燐光、あるいはこれらの発光材料に色素を混ぜたものを用いる。本実施例のポイントは、上下の発光点で２色の色を混合することによって、プリンター側の感光材料の最も感度の高い波長域に発光色を調節、適合させることと、２発光点からの光エネルギーの重畳を行い充分な光エネルギー照射を感光体に行なうものである。従って、本発明の実施は発光材料の選択と組合せのみで簡単に達成できる。例えば、赤の発光に緑系の発光を重ね短波長側に発光スペクトルをシフトさせたり、黄色の発光に青を重ね白色の発光とすることも可能である。通常用いられるＳｅ系、a-Siなど短波長側に感光感度の高い感光材、あるいは様々な感度域を持つ有機感光導電材料（ＯＰＣ）など、本実施例は原理的にどのような波長にも対応が可能であり、単色の発光材料を用いる場合より適応がし易く、かつ、照射エネルギーの増化が図れる。また、このような感光材と光源の波長を最適化することによって、発光エネルギの低減と駆動電流の低減が見込めるので、装置自体の低消費電力化にも効果が現れる。

＜画像形成装置＞
次に、本発明のプリンタヘッド１が設けられた画像形成装置について説明する。図７は、本発明に係る画像形成装置の構成を示す図である。画像形成装置８０において、上記有機ＥＬプリンタヘッド８１Ｋ、８１Ｃ、８１Ｍ、８１Ｙは、同構成の４個の感光体ドラム（像担持体）８２Ｋ、８２Ｃ、８２Ｍ、８２Ｙにそれぞれ配備してあり、一般的にはこれをタンデム方式と呼ぶ。なお、上記符号の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、以後他の部材についても同様に用いる。

各感光体ドラム８２（Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙ）は外周面に感光層を有し、駆動ローラ８３、従動ローラ８４、テンションローラ８５を備えた中間転写ベルト８６と所定間隔で配置されている。中間転写ベルト８６は、図中の矢印方向（反時計方向）に循環駆動し、各感光体８２は中間転写ベルト８６と同期して、時計方向に回転する。また、各感光体ドラム８２（Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙ）の周囲には、それぞれの感光層を一様に帯電させるコロナ帯電器８７（Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙ）と、この回転に同期して順次ライン走査する有機ＥＬプリンタヘッド８１（Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙ）とが設けられている。

各有機ＥＬプリンタヘッド８１（Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙ）は４色の静電潜像を形成し、現像装置８８（Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙ）はこれをトナー像として現像する。各トナー像は、一次転写ローラ８９（Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙ）に印加されたバイアスによって中間転写ベルト８６上に順次一次転写される。順次重ね合わされたカラーのトナー像は、二次転写ローラ９１において用紙等の記録媒体Ｐに二次転写され、さらに定着ローラ対９２を通ることで記録媒体Ｐ上に定着される。その後、排紙ローラ対９３によって装置上部に形成された排紙トレイ９４上に排出される。一方、感光体８２の表面に残留しているトナーはクリーニング装置９０（Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙ）によって除去される。尚上記構成において、各有機ＥＬプリンタヘッド８１（Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙ）は、それぞれのアレイ方向が感光体ドラム８２（Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙ）の母線に沿うように設置されている。また、各有機ＥＬプリンタヘッド８１（Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙ）の発光エネルギーピーク波長は、感光体８２（Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙ）の感度ピーク波長と略一致するように設定されている。

図７中の他の符号について説明する。符号９５は記録媒体Ｐが保持されている給紙カセット、９６は記録媒体Ｐを一枚ずつ給送するピックアップローラ、９７は記録媒体Ｐの供給タイミングを規定するゲートローラ対、９１は中間転写ベルト８６との間で二次転写部を形成する二次転写ローラ、９８は二次転写後に中間転写ベルト８６の表面に残留しているトナーを除去するクリーニングブレードである。

以上のように図７の画像形成装置は、露光手段に有機ＥＬプリンタヘッド８１（Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙ）を用いているので、例えばレーザ走査光学系を用いた画像形成装置に比べ、装置の小型化を図ることができる。また、２つの素子基板を重ねた発光装置となっているので、発光源を独立に制御可能であり、特に高階調の印刷を行なう時には、発光輝度の倍化のみならず、階調の二乗化も簡単に実現され印刷が高品質となる。

（ａ）本発明による発光装置の平面図。（ｂ）本発明による発光装置の側面図。 （ａ）本発明による発光装置のアライメントの平面図。（ｂ）本発明による発光装置の貼りあわせ断面図。（ｃ）本発明による発光装置の他の貼りあわせ断面図。 本発明の発光素子構成断面図。 （ａ）本発明の他の発光素子構成断面図。（ｂ）本発明の他の発光素子構成断面図。（ｃ）本発明の他の発光素子構成断面図。 本発明の発光素子基板の断面図。 （ａ）本発明による発光素子基板の貼りあわせ方法を示す断面図。（ｂ）本発明による他の発光素子基板の貼りあわせ方法を示す断面図。（ｃ）本発明による他の発光素子基板の貼りあわせ方法を示す断面図。 本発明に係る画像形成装置例の概略図。 （ａ）従来の発光装置（有機ＥＬプリンタヘッド）の平面図。（ｂ）従来の発光装置（有機ＥＬプリンタヘッド）の側面図。 画像形成装置の概略図。

符号の説明

１．発光装置（プリンタヘッド） ２．素子層 ３．発光素子（有機ＥＬ素子） ４．駆動素子（ドライバー） ５．制御回路 ７ａ．上部素子基板 ７ｂ．下部素子基板 １０．接着材 ２１．陽極 ３１．正孔輸送層 ３２．発光層（有機ＥＬ） ３３．有機層 ３４．陰極 ４０．ＴＦＴ ５１、５２、５３．透光性電極 ５４．反射性電極 ５５、５６．発光層 ７０．回路素子 ７１．チップ部品 ７２．フレキシブル基板 ８１．有機ＥＬプリンタヘッド ８２．感光体ドラム

Claims (17)

1. 基板上に形成された複数の発光素子を有する発光装置において、互いに独立に形成された２つの発光素子基板を相対配置、または重畳配置し、前記２つの発光素子基板上の複数の発光素子同士を重ねることによって、一方の発光素子基板から発光した一点の光を、他方の対応する一点の光と重ね合わせることを特徴とする発光装置。
2. 請求項１において、前記複数の発光素子の発光点は、一列以上の直線上に整列していることを特徴とする発光装置。
3. 請求項１において、重ねられた前記２つの発光素子の電極配列は、光透過性−光透過性−光透過性−光反射性の順番となることを特徴とする発光装置。
4. 請求項３において、前記発光素子は有機エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）素子であることを特徴とする発光装置。
5. 請求項４において、前記発光素子は、光透過性の２つの電極を有するボトムエミッション型の有機ＥＬ素子と、一方が光透過性で、他方が光反射性の電極を有するトップエミッション型の有機ＥＬ素子を相対するように配置したことを特徴とする発光装置。
6. 請求項４において、前記発光素子は、光透過性の２つの電極を有するボトムエミッション型の有機ＥＬ素子と、一方が光透過性で、他方が光反射性の電極を有するボトムエミッション型の有機ＥＬ素子同士を重畳するように配置したことを特徴とする発光装置。
7. 請求項４において、前記発光素子は、光透過性の２つの電極を有するトップエミッション型の有機ＥＬ素子と、一方が光透過性で、他方が光反射性の電極を有するトップエミッション型の有機ＥＬ素子同士を重畳するように配置したことを特徴とする発光装置。
8. 請求項４において、前記発光素子は、光透過性の２つの電極を有するトップエミッション型の有機ＥＬ素子と、一方が光透過性で、他方が光反射性の電極を有するボトムエミッション型の有機ＥＬ素子を背中合わせに配置したことを特徴とする発光装置。
9. 請求項１において、前記２つの発光素子基板はアライメントマークを有することを特徴とする発光装置。
10. 請求項１において、前記２つの発光素子基板は、その全面または一部が接着材によって固定されていることを特徴とする発光装置。
11. 請求項１において、前記発光装置は、前記発光素子のドライバー、または、制御回路を前記発光素子基板上、または、外付けの回路として有することを特徴とする発光装置。
12. 請求項１１において、前記ドライバー、または、制御回路は、前記発光素子基板上に形成された薄膜トランジスタを含むことを特徴とする発光装置。
13. 請求項１１において、前記ドライバー、または、制御回路は、前記発光素子基板上に実装されたチップ部品を含むことを特徴とする発光装置。
14. 請求項１１において、前記ドライバー、または、制御回路は、前記発光素子基板外のフレキシブル基板に実装されたチップ部品を含むことを特徴とする発光装置。
15. 請求項１１において、前記制御回路は、前記２つの発光素子基板の制御を独立、あるいは、組み合わせた制御が可能な機能を有することを特徴とする発光装置。
16. 請求項１において、前記互いに独立に形成された２つの発光素子基板は、互いに発光色の異なる発光素子を有することを特徴とする発光装置。
17. 請求項２に記載された発光装置を用いた画像形成装置。