JP2008004563A - 有機ｅｌヘッドとその作製方法及びそれを用いた画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 微小光共振器構造を採用した際に、レンズを用いない簡略化された構成でも像担持体上で所定の大きさのスポットを結像させて光の利用効率を向上させた有機ＥＬヘッドを提供すること。
【解決手段】 基板１上に誘電体多層膜からなる反射層２を形成し、反射層２上に陽極３を形成する。陽極３上に有機ＥＬ（正孔輸送層４、発光層５）をインクジェット法により形成し、有機ＥＬ上に蒸着法により陰極６を形成する。基板１の反対側には絞り１２を形成し、像担持体８上のスポット形状を調整する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、微小光共振器構造を採用することにより光の利用効率を向上させるとともに、レンズレスとして構成を簡略化した、有機ＥＬヘッドとその作製方法、およびそれを用いた画像形成装置に関するものである。

従来、像担持体上に潜像を書き込む画像形成装置において、書き込み手段として、レーザ走査光学系を用いたものが使用されている。また、書き込み手段として、ＬＥＤアレイを用いたものも知られている。

前記レーザ走査光学系を用いたものは、レンズなどの種々の光学部品が必要となるので装置が大型になる上に、高速処理には限界があるという問題があった。また、ＬＥＤアレイを用いたものは、基板やドライバが高価であるという問題の外に、像担持体上に結像させるためにロッドアレイレンズが必要となるため構成が複雑になるという問題があった。

そこで、近年有機ＥＬ（有機電界発光素子）アレイを前記書き込み手段として使用する試みが提案されている。特開２０００−７７１８４号においては、有機ＥＬで発光層を形成すると共に、陽極側にＳｉＯ2、ＴｉＯ2などで形成された半透明反射層と、Ｍｇ、Ａｌなどを用いた陰極層間で微小光共振器構造を構成して、発光効率を高めている。

また特開２０００−７７１８８号においては、前記微小光共振器構造を構成すると共に、マイクロレンズを使用することにより発光効率を更に高めている。特開２０００−７７１８８号には、マイクロレンズ作成方法として、基板上面にインオ交換法でマイクロレンズを作成する方法や、基板裏面にフォトレジストを用いる方法あるいはレプリカ法が記載されている。このようにして作成されたマイクロレンズに位置合わせをして、微小光共振器構造を持つ有機ＥＬアレイを蒸着により堆積している。

前記特開２０００−７７１８４号、特開２０００−７７１８８の先行技術においては、ＳｉＯ2、ＴｉＯ2などで形成された半透明層と、Ｍｇ、Ａｌなどを用いた陰極間で微小光共振器構造を構成している。このような微小光共振器構造を採用した場合には、発光しない側の反射率は１に近いほど発光強度は高まるという特性がある。

このように、前記各先行技術のものは微小光共振器構造を採用しているので、光の放射角を小さくして光の利用効率を高めることができるという利点がある。しかしながら、先行技術のように微小光共振器構造を採用した場合でも、像担持体上で所定の大きさのスポットを結像させることが困難であり、画像がボケてしまうという問題がある。

このため、前記先行技術においては、ロッドレンズやマイクロレンズを用いて像担持体上で所定の大きさのスポットを結像させる試みがなされている。このため、構成が複雑になる上に、レンズの特性に起因したバラツキにより画質が劣化することがあるという問題があった。

また、有機ＥＬアレイにマイクロレンズを一体化する特開２０００−７７１８８の場合には、マイクロレンズの材料に制約を受ける等の問題がある。さらに、この例においては、有機ＥＬ層を蒸着で形成するため有機ＥＬ層の材料の選択性が狭い等の問題があった。

本発明は従来技術のこのような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、微小光共振器構造を採用した際に、レンズを用いない構成でも像担持体上で所定の大きさのスポットを結像させて光の利用効率を向上させることができるようにして、構成が簡略化された、有機ＥＬヘッドとその作製方法およびそれを用いた画像形成装置を提供することである。

上記目的を達成する本発明の有機ＥＬヘッドは、基板上に形成された反射層と、前記反射層上に形成された陽極と、前記陽極上に形成された有機ＥＬからなる発光層と、前記発光層上に被着された陰極とを有し、前記反射層と陰極で微小光共振器を構成すると共に、前記発光層および像担持体との間に発光層から射出される光の絞り手段を設けたことを特徴とするものである。

また、本発明の有機ＥＬヘッドは、次のような特徴を有するものである。（１）発光層および像担持体の間には、前記発光層から発光する光を前記像担持体に対して集光作用を有するレンズが設けられていない。（２）絞りの大きさを、少なくとも記録媒体の搬送方向である副走査方向では画素間隔以下に選定する。（３）有機ＥＬを液相法により形成する。（４）絞りと像担持体とを接触させる。（５）反射層を誘電体多層膜で形成する。（６）陰極は、光を透過する厚さの金属薄膜で形成され、一面を前記発光層上に被着し、他面に半透明反射層が形成される。（７）絞りを隣接する発光層から射出される光を互いに遮蔽する隔壁で形成する。（８）発光層から射出される光を前記基板とは反対側に出力する。（９）半透明反射層を誘電体多層膜で形成する。（１０）発光層から射出される光を陽極側から像担持体に向けて出力する。

本発明の有機ＥＬヘッドは、
基板上に誘電体多層膜からなる反射層を形成する工程と、
前記反射層上に陽極を形成する工程と、
前記陽極上に有機ＥＬを液相法により形成する工程と、
前記有機ＥＬ上に蒸着法により陰極を形成する工程と、
前記有機ＥＬと像担持体との間に光の絞り手段を形成する工程とにより作製することを特徴とするものである。

また、本発明の有機ＥＬヘッドは、
基板上に誘電体多層膜からなる反射層を形成する工程と、
前記反射層上に陽極を形成する工程と、
前記陽極上に有機ＥＬを液相法により形成する工程と、
前記有機ＥＬ上に蒸着法により光を透過する厚さの金属薄膜で陰極を形成する工程と、
前記陰極上に誘電体多層膜からなる半透明反射層を形成する工程と、
前記有機ＥＬと像担持体との間に光の絞り手段を形成する工程とにより作製することを特徴とするものである。

本発明の画像形成装置は、請求項１から請求項１１のいずれか１項記載の有機ＥＬヘッドを、像担持体に像を書き込むための露光ヘッドとして備えていることを特徴とするものである。この画像形成装置は、像担持体の周囲に帯電手段、露光ヘッド、現像手段、転写手段を配した画像形成ステーションを少なくとも２つ以上設け、転写媒体が各ステーションを通過することにより、カラー画像形成を行うタンデム方式の画像形成装置であることを特徴とするものである。

本発明の有機ＥＬヘッドにおいては、レンズレスであるので簡略化された構成とすることができ、レンズに起因したバラツキを低減することができる。また、絞りを設けこの絞りの形状を適宜選定することにより、ボケのない高画質の画像を得ることができる。また、絞りを隔壁で形成することにより、光の放射角をそれほど小さくしない場合でもクロストークを防止することができる。更に、絞りを像担持体と接触させることにより、ヘッドを像担持体に対して正確に位置決めでき、ヘッドと像担持体との位置決め不良に起因するスポットの形状変化や光量変化を防止することができる。

また、微小光共振器構造と組み合わせることにより、光の放射角を小さくすることができ、クロストークを防止することができる。なお、陽極側から光を射出する構成を採用することにより、効率の良い微小光共振器構造が得られ、光の利用効率を高めることができる。また、光学系を有する有機ＥＬヘッドを液相法、特にインクジェット法により容易に構成することができる。

また、反射層として機能する誘電体多層膜では、層数、各層の層厚、材質などを調整することにより、反射率を略１（０.９９９）に近づけることが可能となり、不要な面からの光の漏出を防止することができる。更に、発光層と像担持体との間に基板が存在しないので、発光層と像担持体との距離を短くすることができ、光の利用効率が向上する。なお、本発明の有機ＥＬヘッドを用いることにより、画像形成装置の小型化が図れる。

以下、本発明の有機ＥＬヘッドの実施例をその作製方法に基づいて説明する。図１は、有機ＥＬヘッド１０の一例を示す縦断正面図である。図１において、ガラスや樹脂フィルムを用いた基板１の上に、スパッタ法により誘電体多層膜からなる反射層２を形成する。

この誘電体多層膜からなる反射層２は、例えば一対のＳｉＯ2とＴｉＯ2からなる層で形成される。本発明によるこのような誘電体多層膜で形成された反射層２は、反射率が０.６程度のものが得られえる。

次に、反射層２上に、陽極３をスパッタ法により形成する。陽極３には、光透過性、かつ導電性の材料が使用される。このような特性を有する材料として、例えばＩＴＯ（インジウム錫酸化物）などの仕事関数の大きな材料を用いる。

次に、有機ＥＬヘッド10の発光部に対応する穴11を有し、所定の高さで隔壁（バンプ）９を形成する。この隔壁９は、特開２０００−３５３５９４に開示されているように、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プ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９の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９の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層以上でバンプ（凸部）を形成してもよい。また、特開２０００−３２３２７６に開示されているように、隔壁９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で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９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９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９を構成するポリイミド表面は撥水化され、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に対する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、陽極３の上に、正孔輸送層４をインクジェット法により形成する。また、穴１１内に正孔輸送層４を形成した後、インク組成物を穴８内にインクジェットプリント装置のヘッドから吐き出し、各画素の発光層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５を形成する。

正孔輸送層４と、発光層５との有機ＥＬ層は、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、ディップ法などの他の液相法で作成することもできる。

また、正孔輸送層４、発光層５に用いる材料については、例えば、特開平１０−１２３７７号、特開２０００−３２３２７６等に記載されている公知の種々のＥＬ材料が利用できる。その詳細な説明は省略する。次に、陰極６を蒸着法により形成する。陰極６の材料としては、例えばＡｌを使用する。

次に、基板１を反転して基板１の発光部が形成された側とは反対側の面に絞り１２をインクジェット法で形成する。このようにして、有機ＥＬヘッドが作製される。上記構成の有機ＥＬヘッド１０は、発光部１０ｘ〜１０ｚの出力光Ｌａ〜Ｌｆが基板１内を進行し、絞り１２により絞られて像担持体８上に射出される。

絞り１２を通過した射出光Ｌｐ〜Ｌｑ、Ｌｒ〜Ｌｓ、Ｌｔ〜Ｌｕは、像担持体８上に結像されるスポットとなる。本発明においては、絞り１２の形状を種々変更することにより、像担持体上に結像されるスポットの形状を調整することが可能となる。なお、絞り１２は、基板１に発光部の形成に先立って形成することも可能である。この場合には、絞り１２を形成した基板１を反転し、誘電体多層膜からなる反射層２、陽極６などの部品を順次形成する。このように、本発明においては有機ＥＬヘッドにレンズを設けていないので、構成が簡略化される。また、レンズに起因したバラツキを低減し、高画質化が可能となる。

ここで、本発明で使用される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ものである｛（社）日本写真学会・日本画像学会合同出版委員会編「ファインイメージングとハードコピー」１９９９．１．７発行、（株）コロナ社ｐ．４３｝。

図２は、ピエゾジェット方式のヘッドの構成例を示す断面図である。インクジェット用ヘッド２１は、例えばステンレス製のノズルプレート２２と振動板２３とを備え、両者は仕切部材（リザーバープレート）２４を介して接合されている。ノズルプレート２２と振動板２３との間には、仕切部材２４によって複数のインク室２５と液溜り（不図示）とが形成されている。インク室２５及び液溜りの内部はインク組成物で満たされており、インク室２５と液溜りとは供給口を介して連通している。

さらに、ノズルプレート２２には、インク室２５からインク組成物をジェット状に噴射するためのノズル孔２６が設けられている。一方、インクジェット用ヘッド２１には、液溜りにインク組成物を供給するためのインク導入孔が形成されている。また、振動板２３のインク室２５に対向する面と反対側の面上には、インク室２５の位置に対応させて圧電素子２８が接合されている。

この圧電素子２８は、一対の電極２９の間に位置し、通電すると圧電素子２８が外側に突出するように撓曲する。これによってインク室２５の容積が増大する。したがって、インク室２５内に増大した容積分に相当するインク組成物が液溜りから供給口を介して流入する。

次に、圧電素子２８への通電を解除すると、圧電素子２８と振動板２３は共に元の形状に戻る。これにより空間も元の容積に戻るためインク室２５内部のインク組成物の圧力が上昇し、ノズル孔２６から隔壁９を設けた基板に向けてインク組成物が噴出するものである。

図１の構成では、発光層からの出力光の中で、誘電体多層膜２の反射光は、陰極６で反射して陽極３側から基板１と絞り７を通過して像担持体上に射出される。本発明においては、誘電体多層膜からなる反射層２と陰極６により微小光共振器を構成しており、更に図１のように反射層２が形成されている陽極３側から光を射出しているので、光の利用効率が高められる。

次に、図１の正孔輸送層４、発光層５に用いる有機ＥＬ層の材料について説明する。発光層５として、次の化学式１で示されるＭＥＨ−ＰＰＶ｛ｐｏｉｙ[２−ｍｅｔｈｏｘｙ−５−（２‘−ｅｔｈｙｌ−ｈｅｘｙｌｏｘｙ）−１，４−ｐｈｅｎｙｌｅｎｅ ｖｉｎｙｌｅｎｅ]｝を使用する。

また、正孔輸送層４として、次の化学式２で示されるＰＥＤＯＴ−ＰＰＳ（ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ ｄｉｏｘｙｔｈｉｏｐｈｅｎｅ／ｐｏｌｙｓｔｙｒｅｎｅ ｓｕｌｐｈｏｎａｔｅ）を使用する。

このように、本発明においては、有機ＥＬ層を高分子系の材料で液相法により形成している。ここで、低分子系の材料も液相法により有機ＥＬ層として構成できなかどうかを検討する。低分子系の材料も溶剤に溶けることから、液相法により塗布することは可能である。

しかしながら、低分子系の材料は、結晶性が高いので、成膜時にすぐ結晶化して凝集し、均一な膜にはならないという特性がある。このため、本発明においては、液相法で成膜する有機ＥＬ層には、低分子系の材料を採用していない。

図１の構成では、基板１からみて下側に陽極２を、上側に陰極６を配置している。次に、このような電極配置とした理由について説明する。図１においては、陽極を上側に形成する場合には、有機ＥＬ層を形成した後にＩＴＯをスパッタ法で処理することになる。

このように、ＩＴＯ分子を有機材料の上に高速で飛ばすことになると、有機材料が劣化するという問題が生じる。陽極材料であるＩＴＯを液相法で形成することも可能であるが、液相法を使用した場合でも製造工程で加熱処理が必要となる。このため、有機材料の劣化が避けられないという問題がある。

このため、本発明においては、有機材料を熱で劣化させないように、有機材料の上に蒸着で形成可能な金属材料を使用している。この金属材料は、仕事関数が小さなＡｌなどが使用され、陰極を形成している。

本発明においては、前記のように誘電体多層膜からなる反射層２と陰極６とにより、微小光共振器を構成している。次に、微小光共振器を構成することによる利点を図６、図７の光強度分布特性図で説明する。図６、図７の例では、最大値を１とした場合の光強度の相対分布を示している。

図６は、微小光共振器構造を採用しない場合の特性図である。有機ＥＬ素子の発光面は完全拡散面に近くこの場合の光強度の角度分布は、略球面分布
となる。また、図７は、図１の微小光共振器構造を採用した場合の特性図である。この場合の光強度の角度分布は、角度０の方向（正面方向）に指向性が強められた特性が得られている。すなわち、像担持体方向の光分布強度が大きくなる。

したがって、微小光共振器構造を採用することにより、光の拡散を抑制し、露光スポットの広がりが少なくなる。すなわち、光の放射角を小さくすることができるので、クロストークを防止することができる。また、発光波長の半値幅を狭くしてピーク波長の出力を強めて発光効率を向上させることができる。このような微小光共振器構造による光学的な特性は、発光部で発光する光の方向が共振方向に揃えられる作用があるために得られている。

本発明の実施形態について、有機ＥＬヘッドの各部の諸元を表１に示す。

表１は、発光ピーク波長が６３６ｎｍにおける有機ＥＬヘッドの各部の諸元を示している。誘電体多層膜からなる反射層（誘電体ミラー）２は、一対のＳｉＯ2とＴｉＯ2からなる層で形成される。誘電体多層膜２に使用されるＳｉＯ2は、屈折率が１.４５、厚さが１０９.７（ｎｍ）、光学長が１５９（ｎｍ）、光学長／波長が０.２５である。また、ＴｉＯ2は、屈折率が２.３、厚さが６９.１（ｎｍ）、光学長が１５９（ｎｍ）、光学長／波長が０.２５である。

正孔輸送層４の材料であるＰＥＤＯＴ−ＰＳＳは、屈折率が１.５１、厚さが１０５.３（ｎｍ）、光学長が１５９（ｎｍ）、光学長／波長が０.２５である。発光層５の材料であるＭＥＨ−ＰＰＶは、屈折率が１.７、厚さが９３.５（ｎｍ）、光学長が１５９（ｎｍ）、光学長／波長が０.２５である。

また、陽極に用いるＩＴＯは、屈折率が１.９、厚さが１６７.４（ｎｍ）、光学長が３１８（ｎｍ）、光学長／波長が０.５の特性である。陰極６に使用されるアルミニューム（Ａｌ）は、屈折率が０.７６、厚さが０.５（ｎｍ）以下のものである。

図３は、本発明の他の実施形態に係る有機ＥＬヘッドの一例を示す縦断正面図である。図１と異なる構成について説明する。図３の有機ＥＬヘッド１０ａは、各発光部１０ｘ〜１０ｚに対応した断面形状が凹状とされている陰極６に、隔壁９の穴内における厚みを光が透過できるレベルとした薄膜部６ａ〜６ｃを形成している。

各発光部１０ｘ〜１０ｚにおいて、陰極６の凹所底部にはスパッタ法により複数層の誘電体多層膜からなる半透明反射層（誘電体ミラー）７を形成する。この誘電体多層膜からなる半透明反射層７ａ〜７ｃは、一対のＳｉＯ2とＴｉＯ2からなる層を例えば３層積層している。本発明によるこのような誘電体多層膜で形成した半透明反射層７は、反射率が０.９程度となる。

このように、図３の実施形態においては、陰極６に薄膜部６ａ〜６ｃを形成し、この薄膜部６ａ〜６ｃにより光を透過させている。すなわち、図１のように陰極を所定の厚みに形成して、陰極で光を反射させる構成とはしていない。

図３の実施形態では、陰極を蒸着法で形成しているが有機ＥＬ層と接触する陰極の部分は薄膜として光を透過している。このため、正孔輸送層４、発光層５の有機ＥＬ層をインクジェット法などの液相法で形成した場合でも、ＥＬ層と陰極との接触部の平滑性に起因して反射率が低下するという問題は生じないという利点がある。

また、図３の実施形態においては、有機ＥＬ層をインクジェット法の外にディップ法などの液相法で成膜することができる。このため、３色の発光層のパターニングが容易になるという利点がある。

９ａは、各発光部１０ｘ〜１０ｚを隔離する隔壁（バンプ）で、穴１１ａ〜１１ｃが形成されている。誘電体多層膜からなる反射層７ａ〜７ｃは、穴１１ａ〜１１ｃ内の陰極６凹所に形成されることになる。各発光部１０ｘ〜１０ｚから射出される出力光は、隔壁９ａにより拡散が防止され絞りをかけられて像担持体８上に射出光Ｌｇ〜Ｌｍが到達する。射出光Ｌｇ〜Ｌｈ、Ｌｉ〜Ｌｊ、Ｌｋ〜Ｌｍは、像担持体８上に結像されるスポットとなる。

このように、図３の例では隔壁９ａが図１の絞り１２の機能を併有している。この場合には、隣接する発光部から斜め方向に射出する光を隔壁９ａで遮蔽できるので、光の放射角をそれほど小さくしなくても、クロストークを効果的に防止することが可能となる。また、基板１とは反対方向に光を射出するので、発光部と像担持体の間には基板が存在していない。したがって、発光部と像担持体との距離を短縮することができ、光の利用効率が高められる。次に、図３の構成とした場合の各部分の諸元について表２で説明する。

表２は、発光ピーク波長が６３６ｎｍにおける有機ＥＬヘッドの各部の諸元を示している。誘電体多層膜からなる半透明反射層（誘電体ミラー）７ａ〜７ｃは、一対のＳｉＯ2とＴｉＯ2からなる層を３層積層して形成されている。また、誘電体多層膜からなる反射層（誘電体ミラー）２は、一対のＳｉＯ2とＴｉＯ2からなる層を８層積層して形成されている。

誘電体多層膜からなる反射層２および半透明反射層７ａ〜７ｃに使用されるＳｉＯ2は、屈折率が１.４５、厚さが１０９.７（ｎｍ）、光学長が１５９（ｎｍ）、光学長／波長が０.２５である。また、ＴｉＯ2は、屈折率が２.３、厚さが６９.１（ｎｍ）、光学長が１５９（ｎｍ）、光学長／波長が０.２５である。

なお、表２には誘電体多層膜の特性の一例を示すものである。本発明においては、誘電体多層膜の層数、各層の層厚、材質などを適宜選定することにより、反射率が１に近い値とすることができる。このため、発光層の出力光は有機ＥＬの無駄な面から射出することなく、出力光の有効利用を図ることができる。

正孔輸送層４の材料であるＰＥＤＯＴ−ＰＳＳは、屈折率が１.５１、厚さが１０５.３（ｎｍ）、光学長が１５９（ｎｍ）、光学長／波長が０.２５である。発光層５の材料であるＭＥＨ−ＰＰＶは、屈折率が１.７、厚さが９３.５（ｎｍ）、光学長が１５９（ｎｍ）、光学長／波長が０.２５である。

また、陽極に用いるＩＴＯは、屈折率が１.９、厚さが１６７.４（ｎｍ）、光学長が３１８（ｎｍ）、光学長／波長が０.５の特性である。陰極６に使用されるアルミニューム（Ａｌ）は、屈折率が０.７６、厚さが０.５（ｎｍ）以下のものである。

図４は、図３の有機ＥＬヘッドの概略構成を示す斜視図である。図４において、隔壁９ａの穴１１ｎの形状、すなわち、絞りの形状は、記録媒体（用紙）の搬送方向（副走査方向）をＸとするときに、副走査方向Ｘが短軸となる楕円形状となっている。また、発光部１０ｍの形状も副走査方向Ｘが短軸となる楕円形状に形成されている。

絞りの形状を図４のような形状としたのは、次のような理由による。すなわち、主走査方向に関しては、絞りの大きさは像担持体上に光が照射されない領域がないようにするために画素間隔を超える大きさとする必要がある。これに対して、副走査方向の絞りの大きさに関しては、解像度を上げるために画素間隔以下の大きさとしている。このように、副走査方向の絞りの大きさを画素間隔以下の大きさとすることにより、解像度が向上し、ボケのないシャープな画像を得ることができる。

図４の構成では、絞りの大きさを記録媒体の副走査方向では楕円の短軸方向の大きさに、主走査方向の大きさを楕円の長軸方向の大きさとしている。本発明においては、一般に絞りの大きさを主走査方向では画素間隔を超える大きさに選定し、また、少なくとも副走査方向では絞りの大きさを画素間隔以下に選定するものである。

図５は、本発明の他の実施形態に係る有機ＥＬヘッドの縦断正面図である。図１の構成と異なる部分について説明する。図５の有機ＥＬヘッド１０ｂは、絞り１２を像担持体８に接触させるものである。図５の構成とすることにより、有機ＥＬヘッド１０ｂを像担持体８に対して正確に位置決めすることができる。このため、有機ＥＬヘッドと像担持体との位置決め不良に起因するスポットの形状変化や、光量変化を防止することができる。なお、図３のように基板とは反対側から発光層の射出光を像担持体に向けて出力する構成とした場合でも、絞りを像担持体に接触させることができる。

本発明においては、上記のような構成の有機ＥＬヘッドを、例えば電子写真方式のカラー画像を形成する画像形成装置の露光ヘッドとして用いることができる。図８は、有機ＥＬアレイ露光ヘッドの一例を模式的に示す平面図である。

この実施形態の有機ＥＬアレイ露光ヘッド１５は、２列のアレイ１６、１６’が平行で相互の画素が千鳥状になるように配列されている。各アレイ１６、１６’は直線状に配置された多数の画素１７からなるが、各画素１７の構成は同じである。各画素１７は、有機ＥＬヘッド１８と、その有機ＥＬヘッド１８の発光を制御するＴＦＴ１９とから構成されている。

図９は、図８で説明した有機ＥＬアレイ露光ヘッドを用いた画像形成装置の一例を示す正面図である。この画像形成装置は、同様な構成の４個の有機ＥＬアレイ露光ヘッド１Ｋ、１Ｃ、１Ｍ、１Ｙを、対応する同様な構成である４個の感光体ドラム４１Ｋ、４１Ｃ、４１Ｍ、４１Ｙの露光位置にそれぞれ配置した、タンデム方式の画像形成装置として構成されている。

図９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が設けられており、テンションローラ５３により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を備えている。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個の像担持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。

前記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。

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）が設けられている。

また、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、有機ＥＬ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ることにより、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９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。

このように、図９の画像形成装置は、書き込み手段として図１に示した有機ＥＬヘッドを用いているので、レーザ走査光学系を用いた場合よりも、装置の小型化を図ることができる。

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。

本発明の有機ＥＬヘッドにおいては、レンズレスであるので簡略化された構成とすることができ、レンズに起因したバラツキを低減することができる。また、絞りを設けこの絞りの形状を適宜選定することにより、ボケのない高画質の画像を得ることができる。また、絞りを隔壁で形成することにより、光の放射角をそれほど小さくしない場合でもクロストークを防止することができる。

更に、絞りを像担持体と接触させることにより、ヘッドを像担持体に対して正確に位置決めでき、ヘッドと像担持体との位置決め不良に起因するスポットの形状変化や光量変化を防止することができる。また、微小光共振器構造と組み合わせることにより、光の放射角を小さくすることができ、クロストークを防止することができる。なお、陽極側から光を射出する構成を採用することにより、効率の良い微小光共振器構造が得られ、光の利用効率を高めることができる。また、光学系を有する有機ＥＬヘッドを液相法、特にインクジェット法により容易に構成することができる。

また、反射層として機能する誘電体多層膜では、層数、各層の層厚、材質などを調整することにより、反射率を略１（０.９９９）に近づけることが可能となり、不要な面からの光の漏出を防止することができる。更に、発光層と像担持体との間に基板が存在しないので、発光層と像担持体との距離を短くすることができ、光の利用効率が向上する。なお、本発明の有機ＥＬヘッドを用いることにより、画像形成装置の小型化が図れる。

本発明に基づく有機ＥＬヘッドの一例を示す縦断正面図である。 インクジェット方式におけるピエゾジェット方式のヘッドの構成例を示す断面図である。 本発明の他の実施形態に基づく有機ＥＬヘッドの一例を示す縦断正面図である。 図２に示した有機ＥＬヘッドの概略構成を示す斜視図である。 本発明の他の実施形態に基づく有機ＥＬヘッドの一例を示す縦断正面図である。 光放射強度分布の特性図である。 本発明による光放射強度分布を示す特性図である。 有機ＥＬアレイ露光ヘッドの概略構成を示す平面図である。 本発明の有機ＥＬヘッドを配置したタンデム方式の画像形成装置の概略構成を示す正面図である。

符号の説明

１…基板
２…誘電体多層膜
３…陽極
４…正孔輸送層
５…発光層
６…陰極
７…誘電体多層膜
８…像担持体
９、９ａ…隔壁（バンク）
１０、１０ａ、１０ｂ…有機ＥＬアレイ
１０ｘ、１０ｙ、１０ｚ…発光部
１１…隔壁の穴
１２…絞り
１５…有機ＥＬアレイ露光ヘッド
１６、１６‘…アレイ
１７…画素
１８…有機ＥＬヘッド
１９…ＴＦＴ
２１…ヘッド
２２…ノズルプレート
２３…振動板
２４…仕切部材（リザーバープレート）
２５…インク室
２６…ノズル孔
２８…圧電素子
２９…電極
１（Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙ）…有機ＥＬアレイ露光ヘッド
４１（Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙ）…感光体ドラム
４２（Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙ）…帯電手段（コロナ帯電器）
４４（Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙ）…現像装置
４５（Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙ）…一次転写ローラ
４６（Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙ）…クリーニング装置
５０…中間転写ベルト
５１…駆動ローラ
５２…従動ローラ
５３…テンションローラ
６１…定着ローラ対
６２…排紙ローラ対
６３…給紙カセット
６４…ピックアップローラ
６５…ゲートローラ対
６６…二次転写ローラ
６７…クリーニングブレード
６８…排紙トレイ
Ｐ…記録媒体

Claims (15)

1. 基板上に形成された反射層と、前記反射層上に形成された陽極と、前記陽極上に形成された有機ＥＬからなる発光層と、前記発光層上に被着された陰極とを有し、前記反射層と陰極で微小光共振器を構成すると共に、前記発光層および像担持体との間に発光層から射出される光の絞り手段を設けたことを特徴とする、有機ＥＬヘッド。
2. 前記発光層および像担持体の間には、前記発光層から発光する光を前記像担持体に対して集光作用を有するレンズが設けられていないことを特徴とする、請求項１記載の有機ＥＬヘッド。
3. 前記絞りの大きさを、少なくとも記録媒体の搬送方向である副走査方向では画素間隔以下に選定したことを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の有機ＥＬヘッド。
4. 前記有機ＥＬを液相法により形成したことを特徴とする、請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の有機ＥＬヘッド。
5. 前記絞りと像担持体とを接触させたことを特徴とする、請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の有機ＥＬヘッド。
6. 前記反射層を誘電体多層膜で形成したことを特徴とする、請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の有機ＥＬヘッド。
7. 前記陰極は、光を透過する厚さの金属薄膜で形成され、一面を前記発光層上に被着し、他面に半透明反射層が形成されたことを特徴とする、請求項１ないし請求項６のいずれかに記載の有機ＥＬヘッド。
8. 前記絞りを、隣接する発光層から射出される光を互いに遮蔽する隔壁で形成したことを特徴とする、請求項７に記載の有機ＥＬヘッド。
9. 前記発光層から射出される光を前記基板とは反対側に出力することを特徴とする、請求項７または請求項８に記載の有機ＥＬヘッド。
10. 前記半透明反射層は、誘電体多層膜で形成されたことを特徴とする、請求項７ないし請求項９のいずれかに記載の有機ＥＬヘッド。
11. 前記発光層から射出される光を陽極側から像担持体に向けて出力することを特徴とする、請求項１ないし請求項６のいずれかに記載の有機ＥＬヘッド。
12. 基板上に誘電体多層膜からなる反射層を形成する工程と、
    前記反射層上に陽極を形成する工程と、
    前記陽極上に有機ＥＬを液相法により形成する工程と、
    前記有機ＥＬ上に蒸着法により陰極を形成する工程と、
    前記有機ＥＬと像担持体との間に光の絞り手段を形成する工程とにより有機ＥＬヘッドを作製することを特徴とする、有機ＥＬヘッドの作製方法。
13. 基板上に誘電体多層膜からなる反射層を形成する工程と、
    前記反射層上に陽極を形成する工程と、
    前記陽極上に有機ＥＬを液相法により形成する工程と、
    前記有機ＥＬ上に蒸着法により光を透過する厚さの金属薄膜で陰極を形成する工程と、
    前記陰極上に誘電体多層膜からなる半透明反射層を形成する工程と、
    前記有機ＥＬと像担持体との間に光の絞り手段を形成する工程とにより有機ＥＬヘッドを作製することを特徴とする、有機ＥＬヘッドの作製方法。
14. 請求項１から請求項１１のいずれか１項記載の有機ＥＬヘッドを、像担持体に像を書き込むための露光ヘッドとして備えていることを特徴とする、画像形成装置。
15. 前記画像形成装置が、像担持体の周囲に帯電手段、露光ヘッド、現像手段、転写手段を配した画像形成ステーションを少なくとも２つ以上設け、転写媒体が各ステーションを通過することにより、カラー画像形成を行うタンデム方式の画像形成装置であることを特徴とする、請求項１４記載の画像形成装置。

Images