JP2007210105A - 光書き込み装置及び光書き込み装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ロッドレンズによる光量のばらつきを抑えることが可能な光書き込み装置及び光書き込み装置の製造方法を提供する
【解決手段】基板Ｓの光出射面である上側面Ｓａ上であって各有機ＥＬ素子３３に対向する位置に、基板Ｓの屈折率よりも小さい屈折率を有する材料で構成され、且つ素子形成面Ｓａ側からみて下に凸状を成す光学素子ＬＺａを設けた。従って、有機ＥＬ素子３３から発せられた光は、光学素子ＬＺａを透過することによってＺＸ平面上に広がって出射されるので、各有機ＥＬ素子３３の正面（領域Ｚ）に配置されるロッドレンズに比べて周囲に配置されるロッドレンズに対してより大きな光量の光が入射する。
【選択図】図３

Description

本発明は、光書き込み装置及び光書き込み装置の製造方法に関する。

電子写真方式を用いたプリンタには、像担持体としての感光ドラムを露光して同感光ドラム上に潜像を形成する光書き込み装置としての露光ヘッドが使用される。近年、この種の露光ヘッドにおいて、その発光素子として複数個の有機エレクトロルミネッセンス素子（以下、単に、「有機ＥＬ素子」という）で構成された発光素子アレイを使用することで、露光ヘッドの小型化や軽量化等を図ること試みられている（例えば、特許文献１及び特許文献２参照）。

一般にこの様な発光素子アレイを用いて感光ドラム上に光による書き込み（潜像の形成）を行うには、複数の集束性ロッドレンズアレイ（屈折率分布型レンズアレイ）を使用した等倍型の結像系が用いられる。
特開２００４−９０５５３号公報 特開２００３−９４７２９号公報

この様な、集束性ロッドレンズアレイを使用した光書き込み装置では、発光素子と各ロッドレンズの位置関係に依存した、結像した像の光量のばらつきが問題となる。これは、主には発光素子から出射する光の指向性と個々の0レンズ位置の関係により発生する。一
般的に発光素子から出射する光のうち、発光素子が設けられた面から垂直に近い方向の成分の比率が大きい。このため、発光素子の正面にロッドレンズが配置された場合には比率の大きい垂直に近い方向に出射した光が、結像に寄与できるため、像が明るくなる。これに対し、発光素子の正面にロッドレンズが存在しない（ロッドレンズの境界が配置された）場合には、比率大きい垂直に誓い方向に出射した光が、結像に寄与できない。このため、比率の小さい、垂直方向から角度を持って出射する光のみが結像に寄与することになり、像が暗くなる。

本発明は、上記の問題点に鑑みなされたもので、発光素子とロッドレンズの位置関係に依存した、結像した像の光量のばらつきを抑えることが可能な光書き込み装置及び光書き込み装置の製造方法を提供する。

本発明の光書き込み装置は、基板上に複数の発光素子を配置した発光素子アレイと、前記発光素子対向して配置され、前記発光素子から出射した光を感光体上に結像する複数のロッドレンズとを備えた光書き込み装置において、前記各発光素子と前記ロッドレンズの間に、前記発光素子から発せられた光の基板に垂直な成分を、前記基板に垂直な方向以外に屈折させる光学素子設けた。

これによれば、発光素子から出射した光の成分のうち、基板に垂直な方向に出射する成分を減らし、基板に垂直な方向以外の方向に出射する成分を増加させることができる。このため、各発光素子の正面に配置されたロッドレンズに比べて周囲に配置されたロッドレンズに入射する光の比率が高くなり、発光素子の正面に位置するロッドレンズの結像への寄与が低減される。この結果、発光素子とロッドレンズの位置の関係に依らず常に複数のロッドレンズが平均的に結像に寄与する様になり、各発光素子に対するロッドレンズの配
置位置によって生じる結像した像の光量のばらつきが抑制される。

この光書き込み装置において、前記屈折させる角度は、１０度〜４５度であってもよい。
これによれば、各発光素子の正面に配置されたロッドレンズよりも、たとえば、その周囲２本分の範囲内にあるロッドレンズに入射する光の光量が多くなる。この結果、各ロッドレンズに入射する光の光量は平均化されるので、各発光素子に対するロッドレンズの配置位置によって生じる光量のばらつきが抑制される。

この光書き込み装置において、前記光学素子が、前記発光素子の夫々に対応して設けられ、周囲の材質よりも低い屈折率を有する材料で形成された、発光素子側から見て凸形状を有する光学素子であってもよい。

これによれば、所謂、発光素子を形成した基板の側から光を出射するボトムエミッション型の発光素子アレイにおいて、発光素子から出射した光を効果的に屈折させ、基板面に垂直な方向以外への成分の比率を高めることができる。また、発光素子アレイに発光素子を形成するのと同様な工程を用いて集積することが可能であり、また、装置の複雑化を招く事無く適用することができる。

この光書き込み装置において、前記光学素子が、前記発光素子の夫々に対応して設けられ、周囲の材質よりも高い屈折率を有する材料で形成され、発光素子側から見て凹形状を有する光学素子であってもよい。

これによれば、所謂、発光素子を形成した基板の側から光を出射するボトムエミッション型の発光素子アレイにおいて、発光素子から出射した光を効果的に屈折させ、基板面に垂直な方向以外への成分の比率を高めることができる。また、発光素子アレイに発光素子を形成するのと同様な工程を用いて集積することが可能であり、また、装置の複雑化を招く事無く適用することができる。

この光書き込み装置において、前記発光素子から出射した光が、前記基板を通過してロッドレンズアレイに入射してもよい。
これによれば、ロッドレンズアレイによって発光素子から出射した光を感光体上に結像させる光書き込み装置で、各発光素子の正面に配置されたロッドレンズよりもその周囲にあるロッドレンズに入射する光の光量が多くなる。この結果、各ロッドレンズに入射する光の光量は平均化されるので、各発光素子に対するロッドレンズの配置位置によって生じる光量のばらつきが抑制される。

この光書き込み装置において、前記発光素子は、その中央部に非発光領域を有していてもよい。
これによれば、発光素子の中央部から基板に対して法線方向には光が出射しないので、発光素子の正面に位置するロッドレンズの結像への寄与を低減することができる。この結果、各ロッドレンズに入射する光の光量は、さらに平均化されるので、各発光素子に対するロッドレンズの配置位置によって生じる光量のばらつきが抑制される。

発光素子とロッドレンズとの間に上述した様な光学素子を設けた場合でも、発光素子の中心付近から出射される光を効果的に屈折させることは難しい。この様に発光素子の中心部付近に非発光領域を設けることで、上記の様な光学素子により屈折させることの出来ない光の成分を減少させ、発光素子から出射される光のうち、基板に垂直以外の方向の成分の比率をより高くすることができる。このため、発光素子とロッドレンズの位置関係に依存した、結像した像の明るさ場ばらつきを効果的に抑えることができる。

この光書き込み装置において、前記発光素子の中央部には、遮光層が設けられ、前記非発光領域は、前記遮光層によって形成されていてもよい。
これによれば、遮光層によって発光素子の中央部から基板に対して法線方向には光が遮光される。この結果、発光素子の正面に位置するロッドレンズの結像への寄与を低減することができることから、各ロッドレンズに入射する光の光量は、さらに平均化されるので、各発光素子に対するロッドレンズの配置位置によって生じる光量のばらつきが抑制される。

遮光層を設けることで、容易に発光素子の中心部付近からの光の出射を減らすことができる。また、遮光層に金属等の光を反射する性質を有するものを用いた場合には、遮光層で反射された光が再度発光素子の背面電極で反射されて、出射されるため、遮光層を設けることによる発光素子の光量の減少を抑えることができる。

この光書き込み装置において、前記発光素子は、有機エレクトロルミネッセンス素子であってもよい。
これによれば、発光素子は有機エレクトロルミネッセンス素子であるので、発光素子／画素を精度良く配置し長尺で作成できるので、高精細な像を形成できる。従って、像担持体上には高精細な像を形成することができる。

本発明の光書き込み装置の製造方法は、基板上に複数の発光素子を配置した発光素子アレイと、前記発光素子に対向して配置され、前記発光素子から出射した光を感光体上に結像する複数のロッドレンズとを備えた光書き込み装置の製造方法において、前記基板上の前記発光素子が形成される位置に対応した領域に前記発光素子が形成される側から見て周辺部より中心部が高い窪みを形成する工程と、前記窪みに周囲の材料よりも大きい屈折率を有する材料を埋め込む工程と前記窪みを埋め込んだ領域上に発光素子を形成する工程とを備えた。

上記の様な工程を用いることにより、所謂、ボトムエミッション型の発光素子を用いる場合に、効率良く発光素子から出射した光を屈折させる光学素子を基板内に集積することができる。また、発光素子を形成する工程と同様な精度の形成工程を用いることができるため、高い精度で、発光素子と光学素子の位置を重ね合わせることができる。また、通常発光素子の基板側には発光素子を駆動する素子や、配線等を形成するため、それらの工程の一部或いは全部と窪みを形成する工程や窪みを埋め込む工程を共用しても良い。

これによれば、光学系によって発光素子から発せられた光が光出射面に沿って平面上に広がって出射される光書き込み装置を製造することができる。従って、各発光素子の正面に配置されるロッドレンズに比べて周囲に配置されるロッドレンズに対してより大きな光量の光が入射するので、発光素子の正面に位置するロッドレンズの結像への寄与が低減される。この結果、各ロッドレンズに入射する光の光量は平均化されるので、各発光素子に対するロッドレンズの配置位置によって生じる光量のばらつきが抑制される。

この光書き込み装置の製造方法において、前記窪みを形成する工程にて、リング状の開口部を用いてエッチングを行ってもよい。
これによれば、所謂、ボトムエミッション型の発光素子アレイを備えた光書き込み装置において、発光素子から発せられた光を光出射面に沿って平面状に広がって出射させることができる。従って、各発光素子の正面に配置されるロッドレンズに比べて周囲に配置されるロッドレンズに対してより大きな光量の光が入射するので、発光素子の正面に位置するロッドレンズの結像への寄与が低減される。この結果、各ロッドレンズに入射する光の光量は平均化されるので、各発光素子に対するロッドレンズの配置位置によって生じる光
量のばらつきが抑制される。

この光書き込み装置の製造方法において、前記窪みは、ウェットエッチングによって形成するようにしてもよい。
これによれば、ウェットエッチングを等方的に施すようにすることで光学系を形成する窪みを簡単に形成することができる。

本発明の光書き込み装置の製造方法は、基板上に複数の発光素子を配置した発光素子アレイと、前記発光素子に対向して配置され、前記発光素子から出射した光を感光体上に決像する複数のロッドレンズを備えた光書き込み装置の製造方法において、前記基板上に前記複数の発光素子間に隔壁を形成する工程と、前記隔壁及び前記発光素子を覆い、前記隔壁による段差を緩和する形状を有する光学素子を形成する工程を備えた。

上記の様な工程を用いることにより、所謂、トップエミッション型の発光素子を用いる場合に、効率良く発光素子から出射した光を屈折させる光学素子を基板内に集積することができる。また、発光素子を形成する工程と同様な精度の形成工程を用いることができるため、高い精度で、発光素子と光学素子の位置を重ね合わせることができる。また、通常発光素子の基板側には発光素子を駆動する素子や、配線等を形成するため、それらの工程の一部或いは全部と窪みを形成する工程や窪みを埋め込む工程を共用しても良い。

（第１実施形態）
以下、本発明を具体化した第１実施形態を図１〜図８に従って説明する。まず、本発明の光書き込み装置を搭載した電子写真方式プリンタについて以下に説明する。

図１において、電子写真方式プリンタ（以下単に、プリンタという。）１０は、その筐体１１の内部に、駆動ローラ１２、従動ローラ１３及びテンションローラ１４を備えるとともに、各ローラ１２，１３，１４に対して転写ベルト１５を張設している。そして、駆動ローラ１２を回転すると、転写ベルト１５が図１中反時計回り方向に循環駆動するようになっている。

転写ベルト１５の上方（図１中Ｙ矢印方向）には、４体の感光ドラム１６が、図１中Ｚ矢印方向（紙面手前方向）を回転軸方向として図１中時計回り方向に回転可能に併設されている。各感光ドラム１６の外周面には、光導電性を有する図示しない感光層が形成されている。この感光層に、所定の波長領域の光を照射することにより、照射した領域の感光層の表面に配置された電荷が消失するようになっている。

各感光ドラム１６の外周には、その感光層に摺接するように帯電ローラ１７が配設されており、帯電ローラ１７によって感光ドラム１６の感光層全周面に所定の帯電電位が供給されるようになっている。また、各感光ドラム１６の外周には、光書き込み装置としての露光ヘッド２０がそれぞれ配設されている。

露光ヘッド２０は直方体形状のもので、その長辺方向が、対応する感光ドラム１６の回転軸方向（図１中Ｚ矢印方向）に沿う様に配置されている。露光ヘッド２０は、対応する各感光ドラム１６に印刷データに基づいた所定の波長領域の光Ｌを出射するようになっている。そして、光Ｌが入射すると、光Ｌが入射した部位感光層が導電性となり、その部位の電荷が消失する。この結果、各感光ドラム１６の感光層上には、静電荷による画像（静電潜像）が形成される。

また、各感光ドラム１６の外周には、画像形成ユニット２１ａ〜２１ｄがそれぞれ配設
されている。各画像形成ユニット２１ａ〜２１ｄのうち、図１中最左側に配設された画像形成ユニット２１ａには黒の着色粒子（トナー）Ｔａが収容されている。また、その右側に配設された画像形成ユニット２１ｂにはシアンの着色粒子（トナー）Ｔｂが、また、その右側に配設された画像形成ユニット２１ｃにはマゼンタの着色粒子（トナー）Ｔｃが、さらに最右側に配設された画像形成ユニット２１ｄにはイエロの着色粒子（トナー）Ｔｄがそれぞれ収容されている。各画像形成ユニット２１ａ〜２１ｄは、帯電させた各色の着色粒子（トナー）Ｔａ〜Ｔｄを対応する感光ドラム１６の感光層にそれぞれ供給するようになっている。

そして、各感光ドラム１６に帯電電位と略等しいバイアス電位を印加して、対応する画像形成ユニット２１ａ〜２１ｄからトナーＴａ〜Ｔｄを供給すると、供給されたトナーＴａ〜Ｔｄが感光ドラム１６の感光層の露光された領域にのみ付着する。この結果、各感光ドラム１６の感光層には、それぞれ前記静電潜像に対応した単色の可視像（顕像）が形成される（現像される）。

そして、４体の感光ドラム１６に形成された各色の顕像が転写ベルト１５上で重ねられてフルカラーの画像（トナー像）を形成する。転写ベルト１５に形成されたフルカラーのトナー像は、各種ローラによって記録紙Ｐに順次転写され、筐体１１の排出口２９から筐体１１の外側に排出するようになっている。

次に、各露光ヘッド２０について図２及び図３に従って詳述する。尚、各露光ヘッドは、全て同じ構成であるので、以下、説明の便宜上、そのうちの一つの露光ヘッド２０についてのみ説明することとし、他の３つの露光ヘッドについては、その詳細な説明を省略する。

図２に示すように、露光ヘッド２０は、感光ドラム１６の回転軸方向（Ｚ矢印方向）に沿って配置された発光素子アレイ３２が配設されている。発光素子アレイ３２は、その長手方向（Ｚ矢印方向）に沿って配置された複数個の発光素子としての有機ＥＬ素子３３を備えている（図３（ｂ）参照）。各有機ＥＬ素子３３は、図示しない駆動回路に電気的に接続されており、該駆動回路から供給される駆動信号に基づいた輝度の光Ｌを出射するようになっている。また、発光素子アレイ３２に対向して収束性ロッドレンズアレイ３４が配置されている。

収束性ロッドレンズアレイ３４は、個々に正立した等倍を結像する収束性ロッドレンズを１次元或いは２次元状に複数配列したものである。図２に示す例では、感光ドラム１６の回転軸に沿った方向に千鳥状に２列配列したものを用いており、発光素子アレイ３２から出射した光を感光ドラム１６上で結像する様に配置している。

図３（ａ）は、発光素子アレイ３２を反Ｙ矢印方向から見た平面図であり、図３（ｂ）は、そのａ−ａ線断面図である。
図３（ａ），（ｂ）に示すように、発光素子アレイ３２は、光透過性を有する基板Ｓを有し、該基板Ｓの素子形成面Ｓａ上には有機ＥＬ素子３３を形成する領域Ｚに開口部Ｈを有する絶縁膜からなる形成層３６（有機ＥＬ素子３３間の隔壁）が設けられている。基板Ｓには、たとえば無アルカリガラスを用いることができる。

形成層３６の開口部Ｈには、有機ＥＬ素子３３が形成されている。有機ＥＬ素子３３と基板Ｓとの間には、有機ＥＬ素子３３側から見て凸形状を有する光学素子ＬＺａが設けられている。さらに、有機ＥＬ素子３３と光学素子ＬＺａの間には有機ＥＬ素子３３を配置する位置に対応してリング状の開口部Ｈａを有する遮光層３８が設けられている。有機ＥＬ素子３３は、基板Ｓ側から画素電極３７、正孔注入層４０ａ、正孔輸送層４０ｂ、発光
層４０ｃ、電子輸送層４０ｄ、電子注入層４０ｅを含む機能層３９及び共通電極４１が順次積層されることで構成されている。画素電極３７には周知の様々な透明導電材料を用いることが可能で、本実施形態ではインジウム錫酸化物（ＩＴＯ）を用いている。また、共通電極４１には様々な金属材料を用いることが可能で、本実施形態ではアルミニウムを用いている。画素電極３７と共通電極４１の間に、書き込み信号に応じた電流を流すことで、書き込み信号に応じた強度の光Ｌが出射される。また、共通電極４１上全面には保護層４２が形成されている。

前記光学素子ＬＺａは、周囲の材料よりも屈折率の低い透明材料で形成されており、例えばフッ素を含有する低屈折率の樹脂材料を用いることができる。有機ＥＬ素子３３から出射した光は、遮光層３８に設けられたリング状の開口部Ｈａを通過して光学素子ＬＺａに入射する。光学素子ＬＺａは有機ＥＬ素子３３側から見て基板側に凸形状をしており、周囲の材質よりも屈折率が低いことから、光学素子ＬＺａに入射した有機ＥＬ素子３３からの光Ｌは光学素子ＬＺａの外周方向に向かって屈折し、基板Ｓの有機ＥＬ素子３３が形成されたのと反対側（即ち、収束性ロッドレンズアレイ３４が配置される側）の面Ｓｂから出射する。光学素子ＬＺａの中心付近を通過する光は殆ど屈折しないが、遮光層３８により光学素子ＬＺａの中心付近に入射する光の殆どは遮光されている。つまり、遮光層３８によって非発光領域が形成される。尚、有機ＥＬ素子３３の中心付近に配置された遮光層３８に遮られた光の一部は遮光層３８で反射し、更に共通電極４１で反射されることにより、遮光層３８の開口部Ｈａより出射することができる。このため、有機ＥＬ素子３３の中央部付近に遮光層３８を設けても、発光素子アレイ３２より出射する光の強度は大きく低下することは無い。

次に、有機ＥＬ素子３３から出射した光の、発光素子アレイ３２から出射するときの配光特性の一例を図４に従って説明する。図４（ａ），（ｂ）中の破線は、その方向の成分の光の強度を示す。

図４（ａ）に示すように、光学素子ＬＺａ及び遮光層３８を設けることにより、基板Ｓに垂直な方向の成分の光の強度よりも、一定の角度を持った成分の光の強度の方が大きくなっている。一方、光学素子ＬＺａ及び遮光層３８を設けない場合は、図４（ｂ）に示す様に基板Ｓに垂直な方向の成分の光の強度が最も大きくなる。

このように、有機ＥＬ素子３３が図４（ａ）に示す様な配向特性を有することにより、有機ＥＬ素子３３から出射した光のうち、ロッドレンズアレイ３４の中のその有機ＥＬ素子３３の正面に配置されたロッドレンズ３５に入射する光の成分の強度の比率が小さくなる。即ち、有機ＥＬ素子３３から出射した光は、常にその正面のロッドレンズ３５の他にその周辺のロッドレンズ３５に対してもかなり比率で入射することになる。従って、各有機ＥＬ素子３３から出射した光の結像に関して、ロッドレンズ３５の位置関係によらず常に複数のロッドレンズ３５が寄与することになる。このため、各有機ＥＬ素子３３とロッドレンズアレイ３４中の各ロッドレンズ３５の相対的位置関係により結像した像の明るさの変動を抑えることができる。

光学素子ＬＺａによる配光特性の制御は、配光領域を広げる範囲が狭ければ結像した像の明るさの変動を充分に抑えることができない。また、あまり広い範囲に広げると結像した像そのものの明るさが暗くなってしまう。使用するロッドレンズアレイ３４の特性や、有機ＥＬ素子３３の精細度にも依存するが、光の方向成分の強度が最も大きくなるのが基板Ｓに垂直な方向に対して１５度〜３０度程度が望ましい。また、１つの有機ＥＬ素子３３から出射した光のうち、その正面よりもロッドレンズ３５の太さの１から２本分程度離れた位置のロッドレンズ３５に入射する光の成分の強度が最も大きくなる様にすることが望ましい。この様な配光特性は、光学素子ＬＺａにより光を曲げる角度を１０度〜４５度
程度とすることにより得ることができる。

次に、発光素子アレイ３２の製造方法について図５〜図８に従って説明する。
先ず、図５（ａ），（ｂ）に示すように、基板Ｓの素子形成面Ｓａ上に複数の円形状の開口部Ｒａを設けたレジストマスクＭ１を形成する。続いて、等方性のエッチング手段で一定の深さまで基板Ｓをエッチングする。ここでは、フッ酸系のエッチング液を用いたウェットエッチングを行うものとするが、等方性のエッチング条件であれば、ドライエッチング法を用いても良い。この結果、図６（ａ）に示すように、等方性のエッチングを行うことにより基板Ｓには素子形成面Ｓａ側から見て下に凸（周辺部より中心部が深い形状となる）窪みが形成される。

その後、レジストマスクＭ１を除去した後、フッ素を含む低屈折率樹脂材料Ｑを窪みの深さよりも厚い膜厚で基板Ｓの素子形成面Ｓａ上全面に成膜する（図６（ｂ）参照）。この様な低屈折率の樹脂材料は、半導体素子の配線間の層間絶縁膜として用いられる低誘電率絶縁材料を用いることができる。そして、化学機械研磨（ＣＭＰ）等の手段を用いて表面を研磨し平坦化する（図６（ｃ）参照）。これにより基板Ｓの素子形成面Ｓａ側から見て下に凸な形状を有する光学素子ＬＺａを形成することができる。

次に、図７（ａ）、（ｂ）に示すように、素子形成面Ｓａ上に開口部Ｈａを備えた遮光層３８を形成する。遮光層３８には着色した樹脂や金属酸化物等、周知の遮光性を有する絶縁材料を用いることができる。本実施形態では、スパッタ法で形成した酸化クロムを用いている。そして、形成した遮光層３８を周知のフォトリソグラフィー技術を用いてパターニングし、光学素子ＬＺａが形成された領域にリング状の開口部Ｈａを形成する。

更に、図８（ａ）に示すように、遮光層３８上に画素電極３７を形成する。これは、遮光層３８上に透明電極層を形成し、その形成した透明導電層を周知のフォトリソグラフィー技術を用いてパターニングして、遮光層３８の開口部Ｈａを覆う位置に透明導電層を残すことで画素電極３７を形成する。透明導電層には酸化錫、酸インジウム−亜鉛等周知の透明な導電材料を用いることができる。本実施例ではインジウム−スズ酸化物（ＩＴＯ）を用いている。続いて、図８（ｂ）に示すように、感光性樹脂を周知のフォトリソグラフィー技術を用いて画素電極３７に開口部Ｈを有する形成層３６を形成する。形成層３６は、たとえば、アクリル樹脂やポリイミド樹脂、フッ素系樹脂等の樹脂材料を用いて形成し、１〜２μｍ程度の厚さとするのが好ましい。

次に、図８（ｃ）に示すように、公知の液滴吐出装置Ｄを使用して前記各開口部Ｈに各種液状体Ｌｐを塗布し、乾燥処理をそれぞれ施す。この結果、図８（ｄ）に示すように、画素電極３７及び遮光層３８上に、正孔注入層４０ａ、正孔輸送層４０ｂ、発光層４０ｃ、電子輸送層４０ｄ、電子注入層４０ｅを順次構成する。

その後、電子注入層４０ｅに接触するように形成層３６上全面にマグネシウム（Ｍｇ）-銀（Ａｇ）を共蒸着して共通電極４１を形成する。続いて、共通電極４１上全面に樹脂
等を塗布して保護層４２を形成する。必要に応じ、保護層４２を接着剤としてガラス基板などを接着してもよい。これにより、発光素子アレイ３２が完成する。

上記したように、本実施形態によれば、以下の効果を有する。
（１）本実施形態によれば、素子形成面Ｓａ上に形成された有機ＥＬ素子３３の夫々に対応して、基板Ｓの材質よりも低い屈折率を有する材料で形成された、有機ＥＬ素子３３側から見て凸形状を有する光学素子ＬＺａを設けた。従って、有機ＥＬ素子３３から発せられた光Ｌは、光学素子ＬＺａを透過することによってＺＸ平面上に広がって出射されるので、各ロッドレンズ３５に入射する光Ｌの光量は平均化されることから、各有機ＥＬ素
子３３と各ロッドレンズ３５の相対的な位置関係に依存した結像した像の光量（明るさ）のばらつきを低減することができる。

（２）さらに、本実施形態によれば、通常、有機ＥＬ素子３３から出射される光の光量の補正は、最も暗くなった部分を基準に明るい部分の光量を合わせる形で行うが、結像した像の光量（明るさ）のばらつきが低減されているので、均一化のための補正が少なくて済む。この結果、あわせこむ基準となる光量が大きくすることが出来、その階調を制御する範囲（ダイナミックレンジ）を大きくすることができる。

（３）本実施形態によれば、発光素子として有機ＥＬ素子３３を使用した。従って、発光素子／画素を精度良く配置し長尺で作成できるので、高精細な像を形成できることから、感光ドラム１６上には高精細な潜像を形成することができる。この結果、電子写真方式プリンタ１０は高解像度の画像を印刷することが可能となる。
（第２実施形態）
次に、本発明を具体化した第２実施形態を図９〜図１３に従って説明する。本実施形態においては、第１実施形態に係る光書き込みヘッドとしての露光ヘッド２０における発光素子アレイの構成が異なっている以外は上記第１実施形態と同様である。従って、同じ構成の部材については同じ符号を付し、その詳細な説明を省略する。

図９（ａ）は、本実施形態に係る発光素子アレイ５１を反Ｙ矢印方向に向かって観たときの上面図であり、図９（ｂ）は、そのａ−ａ線断面図である。
図９（ａ），（ｂ）に示すように、発光素子アレイ５１は、その基板Ｓの素子形成面Ｓａ上であって、有機ＥＬ素子３３が形成された位置に対向した各領域Ｚに光学素子ＬＺｂが配設されている。光学素子ＬＺｂは、周囲の基板Ｓよりも大きい屈折率を有する光透過性材料で構成されおり、例えば、アクリル樹脂の様な高屈折率の樹脂材料を用いることができる。光学素子ＬＺｂは、有機ＥＬ素子３３からみて凹状をしており、周囲よりも屈折率が高いことから、ＬＺｂに入射した有機ＥＬ素子３３からの光Ｌは光学素子ＬＺｂの外周方向に向かって屈折し、素子形成面Ｓａと反対側の面Ｓｂより出射する。

従って、遮光層３８を形成することなく上記第１実施形態と同様に、有機ＥＬ素子３３から出射した光のうち、ロッドレンズアレイ３４の中のその有機ＥＬ素子３３の正面に配置されたロッドレンズ３５に入射する光の成分の強度の比率を小さくすることができる。

次に、発光素子アレイ５１の製造方法について図１０〜図１３に従って説明する。
先ず、図１０（ａ），（ｂ）に示すように、基板Ｓの素子形成面Ｓａ上に有機ＥＬ素子３３を配置する領域よりもやや大きなリング状の開口部Ｒｂが形成されたレジストマスクＭ２を形成する。続いて、実施形態１と同様の等方性のエッチング手段を用いて、一定の深さまで基板Ｓをエッチングする。そして、図１１（ａ）に示すように、有機ＥＬ素子３３を設ける側からみて周辺部より中央部の高いリング状窪みＷが形成される。

続いて、レジストマスクＭ２を除去し、図１１（ｂ）に示すように、アクリル樹脂材料Ｑａを窪みの深さよりも厚い膜厚で基板Ｓの素子形成面Ｓａ上の全面に成膜する。そして、ＣＭＰ等の手段を用いて表面を研磨し平坦化する。これにより基板Ｓ中に有機ＥＬ素子３３を形成する面側からみて、中央部に凹面形状を有する光学素子ＬＺｂが形成する（図１１（ｃ）参照）。

次に、画素電極３７を形成する。これは、図１２（ａ）、（ｂ）に示すように、光学素子ＬＺｂが形成された領域上に、スパッタ法や蒸着法等、公知の成膜方法を使用して透明導電層を形成する。そして形成した透明導電層を、公知のフォトリソグラフィー技術を用いてパターニングし、光学素子ＬＺｂの中央部分を覆う位置に画素電極３７を形成する。

続いて、上記第１実施形態と同様に、前記画素電極３７上に開口部Ｈを有する形成層３６を形成する（図１３（ａ）参照）。次に、上記第１実施形態と同様にして、図１３（ｂ）に示すように、公知の液滴吐出装置Ｄを使用して形成層３６に形成された各開口部Ｈに正孔注入層４０ａ、正孔輸送層４０ｂ、発光層４０ｃ、電子輸送層４０ｄ及び電子注入層４０ｅを順次形成する（図１３（ｃ）参照）。その後、電子注入層４０ｅに接触するように形成層３６上にマグネシウム（Ｍｇ）-銀（Ａｇ）を共蒸着して第２電極としての共通
電極４１を形成する。続いて、共通電極４１上全面に樹脂等を塗布して保護層４２を形成する。必要に応じ、保護層４２を接着剤としてガラス基板などを接着してもよい。これにより、発光素子アレイ５１が完成する。

上記したように、本実施形態によれば、以下の効果を有する。
（１）本実施形態によれば、素子形成面Ｓａ上に形成された有機ＥＬ素子３３の夫々に対応して、基板Ｓの材質よりも高い屈折率を有する材料で形成された、有機ＥＬ素子３３側から見て凹状を有する光学素子ＬＺｂを設けた。従って、遮光層３８を形成することなく各有機ＥＬ素子３３と各ロッドレンズ３５の相対的な位置関係に依存した結像した像の光量（明るさ）のばらつきを低減することができる。
（第３実施形態）
次に、本発明を具体化した第３実施形態を図１４〜図１７に従って説明する。本実施形態においては、第１実施形態に係る光書き込みヘッドとしての露光ヘッド２０における発光素子アレイの構成が異なっている以外は上記第１実施形態と同様である。従って、同じ構成の部材については同じ符号を付し、その詳細な説明を省略する。

図１４（ａ）は、本実施形態に係る発光素子アレイ６１を反Ｙ矢印方向に向かって観たときの上面図であり、図１４（ｂ）は、そのａ−ａ線断面図である。
図１４（ａ），（ｂ）に示すように、発光素子アレイ６１は、基板Ｓ上形成された有機ＥＬ素子３３及びそれを覆う保護層４２を備えている。本実施形態では、共通電極４１及び保護層４２は、光透過性を有した材料で構成されており、さらには画素電極３７と基板Ｓとの間には反射層６２を有している。有機ＥＬ素子３３（発光層４０ｃ）にて発せられた光Ｌのうち、共通電極４１方向へ向かう成分はそのまま共通電極４１を通過して出射する。反射層６２の側に向かう成分は反射層６２により反射されて、共通電極４１側より出射することになる。つまり、本実施形態の発光素子アレイ６１は、光Ｌを有機ＥＬ素子３３を形成した側の面より出射する所謂トップエミッション型の発光素子アレイとなる。

また、共通電極４１上の有機ＥＬ素子３３が形成された位置に対応した各領域Ｚには光学素子ＬＺｃが配設されている。この光学素子ＬＺｃは、形成層３６の高さを利用して、その段差を緩和する様にして配置された光透過性を有した層（樹脂層）６３を形成することで実現されている。即ち、光学素子ＬＺｃは、有機ＥＬ素子３３側からみて凹形状となっている。従って、各有機ＥＬ素子３３にて発せられた光Ｌは、光学素子ＬＺｃを通過した光は、光学素子ＬＺｃの外周方向に向かって屈折する。

このように構成された発光素子アレイ６１は、上記第１実施形態と同様に、光学素子ＬＺｃを透過することによって有機ＥＬ素子３３から出射した光のうち、ロッドレンズアレイ３４の中のその有機ＥＬ素子３３の正面に配置されたロッドレンズ３５に入射する光の成分の強度の比率が小さくなる。従って、各有機ＥＬ素子３３とロッドレンズアレイ３４中の各ロッドレンズ３５の相対的位置関係により結像した像の明るさの変動を抑えることができる。

次に、発光素子アレイ６１の製造方法について図１５〜図１７に従って説明する。
先ず、図１５（ａ），（ｂ）に示すように、基板Ｓの素子形成面Ｓａ上にスパッタ法や
蒸着法など周知の方法で透明導電層を形成する。透明導電層は酸化錫、酸化インジウム−亜鉛等周知の透明な導電材料を用いることができる。本実施形態ではＩＴＯを用いている。形成した透明導電層を周知のフォトリソグラフィー技術を用いてパターニングし、千鳥状に配置したリング状の画素電極３７を形成する。

続いて、図１６（ａ）に示すように、感光性樹脂と周知のフォトリソグラフィー技術を用いて画素電極３７に開口部Ｈを有する形成層３６を形成する。形成層３６は、例えばアクリル樹脂やポリイミド樹脂、変性フッ素樹脂等の樹脂材料を用いて形成し、２〜５μｍ程度の厚さとするのが好ましい。

次に、公知の液滴吐出装置Ｄを使用して開口部Ｈに正孔注入層４０ａ、正孔輸送層４０ｂ、発光層４０ｃ、電子輸送層４０ｄ及び電子注入層４０ｅを順次形成する（図１６（ｂ），（ｃ）参照）。その後、電子輸送層４０ｄに接触するように形成層３６上にマグネシウム（Ｍｇ）-銀（Ａｇ）を蒸着して共通電極４１を形成する。これにより、有機ＥＬ素
子３３が形成される（図１７（ａ）参照）。

続いて、図１７（ｂ）に示すように、形成層３６及び有機ＥＬ素子３３上に透明な液状の樹脂材料を塗布して光透過性を有した層（樹脂層）６３を成膜する。この層（樹脂層）６３の材料としては、アクリル樹脂等やエポキシ樹脂が好適に用いられる。粘度の高い材料を塗布することで、この層（樹脂層）６３は形成層３６の段差部分を緩和する様に形成される。このため、有機ＥＬ素子３３に対応する領域に形成された層（樹脂層）６３は、有機ＥＬ素子３３側から見て凹形状となり、光学素子ＬＺｃを構成することができる。この層（樹脂層）６３は、複数回液状の樹脂を塗布する方式で形成しても良い。光学素子ＬＺｃの特性は、形成層３６の厚さや透明樹脂材料の粘度、屈折率等により調整可能である。層（樹脂層）６３を構成する材料としては、屈折率の高いものが望ましく、形成層の膜厚の１／３から２／３の程度の膜厚で形成することが好ましい。形成層の段差を利用することで、少ない工程数で光学素子ＬＺｃを形成することができる。

上記したように、本実施形態によれば、以下の効果を有する。
（１）本実施形態によれば、共通電極４１上であって、各有機ＥＬ素子３３を区画形成するための形成層３６に形成された開口部Ｈに、その開口部Ｈの段差を緩和する様な層を形成することで、光学素子ＬＺｃを形成した。従って、遮光層３８を形成することなく各有機ＥＬ素子３３と各ロッドレンズ３５の相対的な位置関係に依存した結像した像の光量（明るさ）のばらつきを低減することができる。

（２）本実施形態によれば、各有機ＥＬ素子３３を区画形成するための形成層３６に形成された開口部Ｈに、粘度のある光透過性を有した樹脂の液体を塗布することで、光学素子ＬＺｃを形成した。従って、簡単に光学素子ＬＺｃを形成することができる。

尚、この発明は以下のように変更して具体化することもできる。
・上記各実施形態では、各有機ＥＬ素子３３は、その画素電極３７の中央部に遮光層３８を設け、発光層４０ｃからの発光が外部に出射されないようにしたが、遮光層３８を設けなくてもよい。図１８に示すように、遮光層３８が無い場合、上記第１実施形態とは異なりその配光特性には、中央部の窪みは無く、ＺＸ平面方向に広がって分布する。このようにすることによっても光学素子ＬＺａ及び遮光層３８を設けない場合に比べて、基板Ｓに垂直な方向の成分の光の強度を弱めることができることから、各ロッドレンズ３５に入射する光Ｌの光量は平均化されるので、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。

・上記各実施形態では、画素電極３７は、その形状がドーナツ型であったが、本発明は此に限定されるものではない。たとえば、円形状であってもよい。
・上記各実施形態では、機能層３９は、正孔注入層４０ａ、正孔輸送層４０ｂ、発光層４０ｃ、電子輸送層４０ｄ及び電子注入層４０ｅから構成されていたが、本発明はこれに限定されるものではない。機能層３９は、少なくとも発光層４０ｃを備えていればよい。

・上記各実施形態では、有機ＥＬ素子３３の機能層３９を構成する各層４０ａ〜４０ｅを液滴吐出法によって形成したが、本発明はこれに限定されず、公知の蒸着法やスパッタ法を使用して形成してもよい。

・上記各実施形態では、発光素子として有機ＥＬ素子を使用したが、本発明はこれに限定されるものではなく、他の形態を成した発光素子であってもよい。たとえば、発光ダイオードであってもよい。

・上記各実施形態では、各有機ＥＬ素子３３は、その画素電極３７の中央部に遮光層３８を設け、発光層４０ｃからの発光が外部に出射されないようにしたが、本発明はこれに限定されるものではない。たとえば、画素電極がドーナツ状ではなく、円形または矩形状であって、発光層４０ｃがその画素電極の周囲に対応した領域にのみ形成されて中心部には発光層が形成されていない構成を成したものであってもよい。

プリンタの全体構成を説明するための図。 露光ヘッドの構成を説明するための概略断面図。 （ａ）は、第１実施形態に係る発光素子アレイの正面図、（ｂ）は、その断面図。 （ａ），（ｂ）は、それぞれ第１実施形態に係る発光素子アレイの作用を説明するための図。 （ａ），（ｂ）は、それぞれ第１実施形態に係る発光素子アレイの製造方法を説明するための図。 同じく、（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ第１実施形態に係る発光素子アレイの製造方法を説明するための図。 同じく、（ａ），（ｂ）は、それぞれ第１実施形態に係る発光素子アレイの製造方法を説明するための図。 同じく、（ａ）〜（ｄ）は、それぞれ第１実施形態に係る発光素子アレイの製造方法を説明するための図。 （ａ）は、第２実施形態に係る発光素子アレイの正面図、（ｂ）は、その断面図。 （ａ），（ｂ）は、それぞれ第２実施形態に係る発光素子アレイの製造方法を説明するための図。 同じく、（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ第２実施形態に係る発光素子アレイの製造方法を説明するための図。 同じく、（ａ），（ｂ）は、それぞれ第２実施形態に係る発光素子アレイの製造方法を説明するための図。 同じく、（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ第２実施形態に係る発光素子アレイの製造方法を説明するための図。 （ａ）は、第３実施形態に係る発光素子アレイの正面図、（ｂ）は、その断面図。 （ａ），（ｂ）は、それぞれ第３実施形態に係る発光素子アレイの製造方法を説明するための図。 同じく、（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ第３実施形態に係る発光素子アレイの製造方法を説明するための図。 （ａ），（ｂ）は、それぞれ第３実施形態に係る発光素子アレイの製造方法を説明するための図。 別例を説明するための図。

符号の説明

Ｌ…光、ＬＺａ，ＬＺｂ，ＬＺｃ…光学系及びレンズとしての光学素子、Ｓ…基板、Ｓａ…素子形成面、１６…感光ドラム、２０…光書き込み装置としての露光ヘッド、３２，５１，６１…発光素子アレイ、３３…発光素子としての有機ＥＬ素子、３４…ロッドレンズアレイ３５…ロッドレンズ、３７…第１電極としての画素電極、３８…遮光層

Claims (13)

1. 基板上に複数の発光素子を配置した発光素子アレイと、
   前記発光素子に対向して配置され、前記発光素子から出射した光を感光体上に結像する複数のロッドレンズと
   を備えた光書き込み装置において、
   前記各発光素子と前記ロッドレンズの間に、前記発光素子から発せられた光の前記基板に垂直な成分を、前記基板に垂直な方向以外に屈折させる光学素子設けたことを特徴とする光書き込み装置。
2. 請求項１に記載の光書き込み装置において、
   前記屈折させる角度が、１０〜４５度であることを特徴とする光書き込み装置。
3. 請求項１または２に記載の光書き込み装置において、
   前記光学素子が、前記発光素子の夫々に対応して設けられ、周囲の材質よりも低い屈折率を有する材料で形成された、発光素子側から見て凸形状を有する光学素子であることを特徴とする光書き込み装置。
4. 請求項１または２に記載の光書き込み装置において、
   前記光学素子が、前記発光素子夫々に対応して設けられ、周囲の材質よりも高い屈折率を有する材料で形成され、発光素子側から見て凹形状を有する光学素子であることを特徴とする光書き込み装置。
5. 請求項３または４に記載の光書き込み装置において、
   前記発光素子から出射した光が、前記基板を通過してロッドレンズアレイに入射することを特徴とする光書き込み装置。
6. 請求項１〜５のいずれか一つに記載した光書き込み装置において、
   前記発光素子は、その中央部に非発光領域を有していることを特徴とする光書き込み装置。
7. 請求項６に記載した光書き込み装置において、
   前記発光素子の中央部には、遮光層が設けられ、
   前記非発光領域は、前記遮光層によって形成されていることを特徴とする光書き込み装置。
8. 請求項１〜７に記載した光書き込み装置において、
   前記発光素子は、有機エレクトロルミネッセンス素子であることを特徴する光書き込み装置。
9. 基板上に複数の発光素子を配置した発光素子アレイと、
   前記発光素子に対向して配置され、前記発光素子から出射した光を感光体上に結像する複数のロッドレンズと
   を備えた光書き込み装置の製造方法において、
   前記基板上の前記発光素子が形成される位置に対応した領域に前記発光素子が形成される側から見て周辺部より中心部が深い形状となる窪みを形成する工程と、
   前記窪みに周囲の材料よりも小さい屈折率を有する材料を埋め込む工程と、
   前記窪みを埋め込んだ領域上に発光素子を形成する工程と
   を備えたことを特徴とする光書き込み装置の製造方法。
10. 基板上に複数の発光素子を配置した発光素子アレイと、
    前記発光素子に対向して配置され、前記発光素子から出射した光を感光体上に結像する複数のロッドレンズと
    を備えた光書き込み装置の製造方法において、
    前記基板上の前記発光素子が形成される位置に対応した領域に前記発光素子が形成される側から見て周辺部より中心部が高い窪みを形成する工程と、
    前記窪みに周囲の材料よりも大きい屈折率を有する材料を埋め込む工程と
    前記窪みを埋め込んだ領域上に発光素子を形成する工程
    を備えたことを特徴とする光書き込み装置の製造方法。
11. 請求項１０に記載の光書き込み装置の製造方法において、
    前記窪みを形成する工程にて、リング状の開口部を用いてエッチングを行ったことを特徴とする光書き込み装置の製造方法。
12. 請求項９〜１１のいずれか一つに記載の光書き込み装置の製造方法において、
    前記窪みは、ウェットエッチングによって形成するようにしたことを特徴とする光書き込み装置の製造方法。
13. 基板上に複数の発光素子を配置した発光素子アレイと、前記発光素子に対向して配置され、前記発光素子から出射した光を感光体上に決像する複数のロッドレンズを備えた光書き込み装置の製造方法において、
    前記基板上に前記複数の発光素子間に隔壁を形成する工程と、
    前記隔壁及び前記発光素子を覆い、前記隔壁による段差を緩和する形状を有する光学素子を形成する工程を備えたことを特徴とする光書き込み装置の製造方法。
    
    

Images