JP2008087198A - 露光装置および画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】スポット領域のサイズやエネルギの強度のバラツキを抑制する。
【解決手段】露光装置１００は、複数の発光素子Ｅを含む発光装置１０と各発光素子Ｅからの出射光を集光するレンズ４４とを具備する。複数の発光素子Ｅのうちの発光素子ＥAは、発光素子ＥAと比較してレンズ４４の光軸Ａから離間した位置にある発光素子ＥBよりも最大径が大きい。また、発光素子ＥAからレンズ４４に入射する光のエネルギは、発光素子ＥBからレンズ４４に入射する光のエネルギよりも小さい。
【選択図】図７

Description

本発明は、複数の発光素子を備えた露光装置およびこれを利用した画像形成装置に関する。

複数の発光素子が配列された露光装置を感光体ドラムなどの像担持体の露光に利用した電子写真方式の画像形成装置が従来から提案されている。特許文献１や特許文献２には、所定数を単位として複数の発光素子を区分した各集合（以下「素子群」という）に対向するようにマイクロレンズを配置した構成が提案されている。ひとつの素子群に属する所定数の発光素子からの出射光は、当該素子群に対応したマイクロレンズによって像担持体の表面に結像される。
特開２０００−１５８７０５号公報 特開２００１−２０５８４５号公報

ところで、ひとつの素子群に属する各発光素子とマイクロレンズの光軸との位置関係（例えば距離）は発光素子ごとに相違する。したがって、各発光素子からの出射光が像担持体の表面に到達する領域（以下「スポット領域」という）のサイズやスポット領域に付与されるエネルギの強度には、マイクロレンズの収差など様々な事情に起因して発光素子ごとのバラツキが発生し、この結果として解像度や階調といった特性のムラが画像に発生し得るという問題がある。このような事情を背景として、本発明は、スポット領域のサイズやエネルギの強度のバラツキを抑制するという課題の解決を目的としている。

以上の課題を解決するために、本発明のひとつの態様に係る露光装置は、複数の発光素子と各発光素子からの出射光を集光する集光体（例えばレンズ４４）とを具備し、複数の発光素子のうち第１発光素子は、複数の発光素子のうち第１発光素子と比較して集光体の光軸から離間した位置にある第２発光素子よりも最大径が大きく、第１発光素子から集光体に入射する光のエネルギは、第２発光素子から集光体に入射する光のエネルギよりも小さい。別の観点からすると、集光体の光軸に近い発光素子ほど、最大径が大きく、かつ、集光体に対する入射光のエネルギが小さい。

以上の構成においては、第１発光素子の最大径が、第１発光素子よりも集光体の光軸から離間した第２発光素子の最大径よりも大きい。したがって、集光体の光軸から離間した発光素子ほどスポット領域のサイズが拡大するという傾向がある場合であっても、第１発光素子と第２発光素子とが同径に形成された構成と比較すると、第１発光素子が形成するスポット領域と第２発光素子が形成するスポット領域とのサイズの相違は実質的に抑制される。さらに、第１発光素子から集光体に入射する光のエネルギは、第２発光素子から集光体に入射する光のエネルギよりも小さい。したがって、集光体の光軸から離間した発光素子が形成するスポット領域ほどエネルギの強度が低いという傾向がある場合であっても、第１発光素子および第２発光素子の各々から集光体に入射する光のエネルギが同等である構成と比較すると、第１発光素子がスポット領域に付与するエネルギの強度と第２発光素子がスポット領域に付与するエネルギの強度との相違は抑制される。

なお、発光素子としては例えば有機発光ダイオード素子が好適に採用される。発光素子の最大径とは、発光素子を挟むように当該発光素子の外周縁に接する互いに平行な２本の直線の間隔の最大値を意味する。発光素子が正円形であれば直径が最大径に相当し、発光素子が長方形であれば対角線長が最大径に相当する。また、発光素子の外形に外接円が画定される場合には当該外接円の直径が最大径である。もっとも、発光素子の形状は任意である。

第１発光素子から集光体に入射する光のエネルギを、第２発光素子から集光体に入射する光のエネルギよりも低くするための構成は任意である。例えば、複数の発光素子が、各々に供給される駆動信号のレベル（電流値や電圧値）に応じた強度で発光する構成においては、第１発光素子に供給される駆動信号のレベルを、第２発光素子に供給される駆動信号のレベルよりも低く設定することで、各発光素子から集光体に入射する光のエネルギを調整することができる。以上の態様の具体例は第１実施形態として後述される。

なお、以上のように発光素子ごとに駆動信号のレベルが相違する構成においては、各発光素子の劣化の程度にバラツキが生じる可能性がある。したがって、各発光素子の劣化の程度のバラツキを充分に抑制する必要がある場合には、第１発光素子からの出射光のエネルギを第２発光素子からの出射光のエネルギよりも低くするための構成として、以下の各態様が好適に採用される。

ひとつの態様に係る露光装置は、第１発光素子と集光体との間に介在して当該第１発光素子からの出射光のエネルギを減少させる減光体を具備する。本態様によれば、駆動信号のレベルの調整を不要としながら、スポット領域のサイズやエネルギの強度のバラツキを抑制することが可能である。減光体としては、第１発光素子の一部と重なり合うように形成されて当該第１発光素子からの出射光を遮光する遮光体や、第１発光素子の一部または全部と重なり合うように形成されて当該第１発光素子からの出射光の一部のみを透過させる半透過体が好適に採用される。以上の態様の具体例は第２実施形態の第１および第２の態様として後述される。

別の態様に係る露光装置において、第１発光素子は、第２発光素子とは非相似で当該第２発光素子よりも面積が小さい形状に形成される。以上の態様によれば、第１発光素子を第２発光素子よりも小面積とすることで各スポット領域のエネルギの強度の相違が低減されるから、減光体を設置した態様と同様に、駆動信号のレベルの調整は原理的には不要である。なお、以上の態様の具体例は第２実施形態の第３の態様として後述される。

さらに他の態様に係る露光装置において、複数の発光素子の各々は、相対向する電極間に介在する発光層を含み、第１発光素子の発光層は、第２発光素子の発光層よりも膜厚が小さい。以上の態様によれば、発光層の膜厚を発光素子ごとに調整することで各スポット領域のエネルギの強度の相違が低減されるから、やはり駆動信号のレベルの調整は原理的に不要である。なお、以上の態様の具体例は第２実施形態の第４の態様として後述される。

もっとも、以上の各態様によって駆動信号のレベルの調整が不要となるとは言っても、駆動信号のレベルを調整する構成を以上の各態様に追加した構成を本発明の範囲から除外する趣旨ではない。

以上の各態様に係る露光装置は各種の電子機器に利用される。例えば、本発明のひとつの態様に係る画像形成装置は、以上の何れかの態様に係る露光装置と、露光装置による露光で潜像が形成される像担持体（例えば感光体ドラム）と、像担持体の潜像に対する現像剤（例えばトナー）の付加によって顕像を形成する現像器とを具備する。以上の各態様に係る露光装置によれば被露光面に形成されるスポット領域のサイズや形状が均一化されるから、当該露光装置を利用した画像形成装置は、解像度や階調のムラが良好に抑制された高品位な画像を形成することが可能である。

もっとも、本発明に係る露光装置の用途は像担持体の露光に限定されない。例えば、スキャナなどの画像読取装置においては、本発明に係る露光装置を原稿の照明に利用することが可能である。この画像読取装置は、以上の各態様に係る露光装置と、露光装置から出射して読取対象（原稿）で反射した光を電気信号に変換する受光装置（例えばＣＣＤ（Charge Coupled Device）素子などの受光素子）とを具備する。

＜Ａ：第１実施形態＞
図１は、本発明の第１実施形態に係る画像形成装置の部分的な構造を示す斜視図である。同図に示すように、画像形成装置は、外周面が被露光面（像形成面）７０Aとして機能する感光体ドラム７０と、感光体ドラム７０を露光することで被露光面７０Aに潜像を形成する露光装置１００（ラインヘッド）と、露光装置１００を駆動する駆動回路５０とを具備する。感光体ドラム７０は、Ｘ方向（主走査方向）に延在する回転軸に支持され、被露光面７０Aを露光装置１００に対向させた状態で回転する。したがって、被露光面７０Aのうち露光装置１００に対向する部分は、露光装置１００に対してＹ方向（Ｘ方向と直交する方向）に進行する。

図２は、露光装置１００の構造を示す斜視図である。図１と図２とでは露光装置１００の上下（Ｚ方向の位置関係）が逆転している。図２に示すように、露光装置１００は、発光装置１０と遮光部材３０とレンズアレイ４０とを具備する。発光装置１０は、Ｘ方向を長手とする姿勢に固定された長方形状の基板１２と、基板１２のうち感光体ドラム７０とは反対側（図２における下方）の表面に形成された複数の発光素子Ｅとを含む。基板１２は、ガラスやプラスチックなどで成形された光透過性の板材である。基板１２のうち感光体ドラム７０との対向面に遮光部材３０が配置され、遮光部材３０と感光体ドラム７０との間隙にレンズアレイ４０が配置される。発光素子Ｅは、電流（以下「駆動電流」という）の供給によって発光する有機発光ダイオード素子であり、被露光面７０Aを露光するための光線を発生する光源として機能する。図１の駆動回路５０は、駆動電流の供給によって発光装置１０の各発光素子Ｅを発光させる。

図３は、発光装置１０の具体的な構造を示す断面図である。同図に示すように、基板１２のうち感光体ドラム７０とは反対側の表面には配線要素層１４が形成される。配線要素層１４は、発光素子Ｅの光量を制御する能動素子（トランジスタ）や各種の信号を伝送する配線などの導電層と各導電層を電気的に絶縁する絶縁層とが積層された部分である。配線要素層の面上には、発光素子Ｅの陽極として機能する第１電極２１が発光素子Ｅごとに相互に離間して形成される。第１電極２１は、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）など光透過性の導電材料によって形成される。

第１電極２１が形成された基板１２の表面には絶縁層２３が形成される。絶縁層２３は、基板１２の表面に垂直なＺ方向からみて第１電極２１と重なり合う領域に開口部２３１（絶縁層２３を厚さ方向に貫通する孔）が形成された絶縁性の膜体である。第１電極２１および絶縁層２３は、有機ＥＬ（Electroluminescence）材料からなる発光層２５に覆われる。発光層２５は、例えばスピンコート法などの成膜技術によって複数の発光素子Ｅにわたって連続に形成される。第１電極２１は発光素子Ｅごとに独立に形成されるから、発光層２５が複数の発光素子Ｅにわたって連続するとは言っても、発光素子Ｅの光量は、各第１電極２１から供給される電流に応じて発光素子Ｅごとに個別に制御される。もっとも、例えば液滴吐出法（インクジェット法）などの印刷技術によって、発光層２５が発光素子Ｅごとに相互に離間して形成された構成としてもよい。

発光層２５の表面は、発光素子Ｅの陰極として機能する第２電極２７に覆われる。第２電極２７は、複数の発光素子Ｅにわたって連続する光反射性の導電膜である。発光層２５は、第１電極２１から第２電極２７に流れる駆動電流に応じた強度で発光する。発光層２５から第１電極２１側への出射光と第２電極２７の表面における反射光とは、図３に白抜の矢印で示すように第１電極２１と基板１２とを透過して感光体ドラム７０側に出射する。第１電極２１と第２電極２７との間に絶縁層２３が介在する領域に電流は流れないから、発光層２５のうち絶縁層２３と重なり合う部分は発光しない。すなわち、図３に示すように、第１電極２１と発光層２５と第２電極２７との積層のうち開口部２３１の内側に位置する部分が発光素子Ｅとして機能する。したがって、Ｚ方向からみたときの発光素子Ｅの位置や形態（サイズや形状）は開口部２３１の位置や形態に応じて決定される。

図２のレンズアレイ４０は、各発光素子Ｅからの出射光を被露光面７０Aに向けて集光する手段であり、ＸＹ平面に沿ってアレイ状に配列された複数のレンズ４４（両凸レンズ）を含む。図４は、図１におけるIV−IV線からみた断面図（ＸＺ平面の断面図）である。図４に示すように、レンズアレイ４０は、光透過性の材料（例えばガラス）で形成された平板状の基体４２と、基体４２のうち感光体ドラム７０とは反対側の表面に配列された複数のレンズ部４４１と、基体４２のうち感光体ドラム７０との対向面に配列された複数のレンズ部４４２とを含む。レンズ部４４１およびレンズ部４４２は、屈折率が基体４２と同等な光透過性の材料によって略円形状に形成される。ひとつのレンズ部４４１は基体４２を挟んでひとつのレンズ部４４２に対向する。Ｚ方向に重なり合うレンズ部４４１およびレンズ部４４２と両者間に充填された基体４２とによってひとつのレンズ４４（マイクロレンズ）が構成される。レンズ部４４１およびレンズ部４４２の各々の中心を連結した直線がレンズ４４の光軸Ａである。

図５は、レンズアレイ４０の各レンズ４４と発光装置１０の各発光素子Ｅとの関係を示す平面図である。同図においてはＺ方向からみた各レンズ４４の外形（レンズ部４４１やレンズ部４４２の周縁）が二点鎖線で図示されている。図５に示すように、レンズアレイ４０を構成する複数のレンズ４４はレンズ群ＧL1〜ＧL3に区分される。レンズ群ＧLj（ｊは１≦ｊ≦３を満たす整数）に属する複数のレンズ４４は、各々の光軸ＡがＸ方向の直線ＬXjと交差するようにＸ方向に配列する。直線ＬX1〜ＬX3は相互に間隔ＰYをあけてＹ方向に並列する。

各レンズ４４のＸ方向の位置はレンズ群ＧL1〜ＧL3の各々で相違する。すなわち、レンズ群ＧL2の各レンズ４４の光軸Ａはレンズ群ＧL1の各レンズ４４の光軸Ａから距離ＰXだけＸ方向の正側に位置し、レンズ群ＧL3の各レンズ４４の光軸Ａはレンズ群ＧL2の各レンズ４４の光軸Ａから距離ＰXだけＸ方向の正側に位置する。すなわち、レンズ群ＧL1〜ＧL3の各レンズ４４はピッチＰXで配列する。

図５に示すように、発光装置１０が備える複数の発光素子Ｅは、所定数（本形態では８個）を単位として複数の素子群Ｇに区分される。複数の素子群Ｇの各々は別個のレンズ４４に対応する。図５に示すように、ひとつの素子群Ｇに属する各発光素子Ｅは、当該素子群Ｇに対応したレンズ４４とＺ方向に重なり合う。さらに詳述すると、レンズ群ＧLjのレンズ４４に対向する素子群Ｇは、各々の中心が直線ＬXj上に位置するようにＸ方向に配列する８個の発光素子Ｅの集合である。

図４に示すように、遮光部材３０は、発光装置１０とレンズアレイ４０との間隙にて基板１２と基体４２とに密着した状態に固定された遮光性の板材である。図２および図４に示すように、遮光部材３０のうちＺ方向からみてレンズアレイ４０の各レンズ４４と重なり合う領域には、当該遮光部材３０を厚さ方向（Ｚ方向）に貫通する貫通孔３２が形成される。貫通孔３２はレンズ部４４１と略同径である。

図４に破線で示すように、ひとつの素子群Ｇの各発光素子Ｅから出射して基板１２を透過した光線は、貫通孔３２の内側を進行するとともに当該素子群Ｇに対応したレンズ４４（レンズ部４４１）に入射する。そして、基体４２を透過してレンズ４４（レンズ部４４２）から出射した光線は、当該レンズ４４の作用によって集光しながら進行して感光体ドラム７０の被露光面７０Aで結像する。

駆動回路５０は、直線ＬX1〜ＬX3の各々に沿う素子群Ｇの各発光素子Ｅ（すなわち発光装置１０が備える総ての発光素子Ｅ）からの出射光によって画像のひとつのラインに相当する潜像が被露光面７０Aに形成されるように各発光素子Ｅの発光の時期を制御する。すなわち、直線ＬX1に沿う各発光素子Ｅ（すなわちレンズ群ＧL1に対向する各発光素子Ｅ）と直線ＬX2に沿う各発光素子Ｅと直線ＬX3に沿う各発光素子Ｅとが以上の順番で順次に発光することで潜像のひとつのラインが形成され、感光体ドラム７０の回転に並行して同様の動作が反復されることで被露光面７０Aには複数のラインからなる潜像が形成される。

さらに詳述すると、直線ＬX1上の素子群Ｇの各発光素子Ｅと直線ＬX2上の素子群Ｇの各発光素子Ｅとは、被露光面７０AがＹ方向に沿って図５の距離ＰYだけ進行する時間長の間隔をあけて順次に発光する。同様に、直線ＬX2上の素子群Ｇの各発光素子Ｅと直線ＬX3上の素子群Ｇの各発光素子Ｅとは、被露光面７０AがＹ方向に沿って図５の距離ＰYだけ進行する時間長の間隔をあけて順次に発光する。したがって、被露光面７０Aのうち直線ＬX1〜ＬX3の各々に沿う素子群Ｇの各発光素子Ｅからの出射光が到達するスポット領域はＸ方向に沿って直線状に配列する。なお、以上の手順は例示に過ぎず、各発光素子Ｅを発光させる順番や時期は適宜に変更される。

ところで、ひとつの素子群Ｇの各発光素子ＥはＸ方向に配列するから、レンズ４４の光軸Ａからの距離は発光素子Ｅごとに相違する。一方、レンズ４４の光学的な特性（例えば集光特性）は主として光軸Ａからの距離に応じて変動する。したがって、ひとつの素子群Ｇにおいて各発光素子Ｅが同じ形態（サイズおよび形状）で等間隔に配列する構成（以下「対比例」という）においては、被露光面７０Aのうちひとつの発光素子Ｅが照射するスポット領域のサイズやスポット領域に付与されるエネルギの強度が、レンズ４４の光軸Ａからの距離に応じて発光素子Ｅごとにバラつく。

図６は、対比例の構成におけるスポット領域のサイズ（直径）やスポット領域内に付与されるエネルギの強度と発光素子Ｅの位置との関係を模式的に示すグラフである。同図の横軸は発光素子Ｅの位置を示す。位置Ｘ1がレンズ４４の光軸Ａに最も近く、位置Ｘ4に向かうほどレンズ４４の光軸Ａから遠ざかる。また、同図の縦軸に示されたスポット領域の直径（スポット径）とエネルギの強度とは、位置Ｘ1にある発光素子Ｅに対応したスポット領域の直径および強度が「１」となるように正規化されている。

レンズ４４の集光性能は光軸Ａから離間した位置ほど低下するから、対比例の構成においては、図６に示すように、レンズ４４の光軸Ａから離間した発光素子Ｅのスポット領域ほど直径が拡大するとともにエネルギの強度が低下する。以上のようにスポット領域のサイズやエネルギの強度にバラツキがあると、被露光面７０Aに形成される潜像（さらには用紙に形成される顕像）の解像度や階調に素子群Ｇごとの周期的なムラが発生する可能性がある。以上の問題を解決するために、本形態においては、被露光面７０Aのスポット領域のサイズやエネルギの強度が均一化されるように、各発光素子Ｅの形態（特にサイズ）や各発光素子からの出射光のエネルギがレンズ４４の光軸Ａからの距離に応じて個別に選定される。

図７は、ひとつの素子群Ｇに属する各発光素子Ｅ（Ｅ1〜Ｅ4）の具体的な形態を示す平面図である。同図に示すように、ひとつの素子群Ｇの８個の発光素子Ｅは、相互に隣接する各発光素子Ｅの中心の間隔が距離ｐxとなるようにＸ方向に配列する（すなわちピッチｐxで配列する）。図７に示すように、各発光素子Ｅのサイズ（直径Ｄ1，Ｄ2，Ｄ3，Ｄ4）は、レンズ４４の光軸Ａから離間した発光素子Ｅほど減少する（Ｄ1＞Ｄ2＞Ｄ3＞Ｄ4）。すなわち、発光素子Ｅ2の直径Ｄ2は、光軸Ａに近い発光素子Ｅ1の直径Ｄ1よりも小さく、発光素子Ｅ3の直径Ｄ3は直径Ｄ2よりも小さい。また、光軸Ａから最も離間した発光素子Ｅ4の直径Ｄ4は素子群Ｇのなかで最小となる。各発光素子Ｅの直径（Ｄ1，Ｄ2，Ｄ3，Ｄ4）は、図３の絶縁層２３に形成される開口部２３１のサイズに応じて制御される。

図８は、本形態におけるスポット領域のサイズとスポット領域に付与されるエネルギの強度とを発光素子Ｅごとに模式的に示すグラフである。同図の縦軸に示されたスポット領域の直径（スポット径）とエネルギの強度とは、図６と同様に、位置Ｘ1にある発光素子Ｅが形成するスポット領域の直径およびエネルギの強度が「１」となるように正規化されている。

図７に示したように本形態においては光軸Ａから離間した発光素子Ｅほど小径に形成される一方、光軸Ａから離間した発光素子Ｅのスポット領域ほどレンズ４４の作用によって直径が拡大する（図６参照）。したがって、素子群Ｇの総ての発光素子Ｅが同径に形成された構成と比較すると、本形態によれば、図８に示すように、各発光素子Ｅが実際に被露光面Ｅに形成するスポット領域の直径の相違は抑制される。換言すると、被露光面７０Aに形成される各スポット領域のサイズが均一化されるように各発光素子Ｅの直径が選定される。

一方、同じ階調が指定された各発光素子Ｅに同等の駆動電流が供給されるとすれば、理想的にはレンズ４４に対する入射光のエネルギは各発光素子Ｅで同一になるはずであるが、実際には発光素子Ｅの周辺部における発光パワーの低下などの影響で、サイズが小さい発光素子Ｅ（すなわち光軸Ａから離間した発光素子Ｅ）ほどレンズ４４に対する入射光のエネルギは低くなる。これに加え、光軸Ａから離間した発光素子Ｅからの出射光のエネルギほどレンズ４４の特性（収差）に起因して強度が低下する。したがって、単に発光素子Ｅの直径の調整によって各スポット領域のサイズを均一化しただけでは、被露光面７０Aの各スポット領域に付与されるエネルギの強度の差異が図６の場合と比較して拡大するという問題がある。そこで、本形態においては、各発光素子Ｅから出射してレンズ４４（レンズ部４４１）に入射する光のエネルギが、光軸Ａに近い発光素子Ｅほど低い強度とされる。

さらに詳述すると、本形態の駆動回路５０は、図７に示すように、各発光素子Ｅに同じ階調が指定された場合であっても、光軸Ａに近い発光素子Ｅに供給される駆動電流ほど低い電流値に設定する。すなわち、発光素子Ｅ2に供給される駆動電流は発光素子Ｅ1の駆動電流よりも電流値が高く、発光素子Ｅ3に供給される駆動電流は発光素子Ｅ2の駆動電流よりも電流値が高い。そして、光軸Ａから最も離間した発光素子Ｅ4に供給される駆動電流は素子群Ｇのなかで最大となる。

各発光素子Ｅからレンズ４４に入射した光のエネルギの強度は光軸Ａから離間するほど当該レンズ４４の通過中に低下するから、本形態によれば、素子群Ｇの総ての発光素子Ｅに同じ電流値の駆動電流が供給される構成と比較すると、図８に示すように被露光面７０Aの各スポット領域に付与されるエネルギの相違が低減される。換言すると、各スポット領域に付与されるエネルギが均一化されるように各発光素子Ｅの駆動電流の電流値が選定される。

以上に説明したように、本形態においては、ひとつの素子群Ｇに属する各発光素子Ｅの直径や出射光のエネルギ（駆動電流の電流値）を光軸Ａからの距離に応じて個別に選定することで各スポット領域のサイズとエネルギとが均一化されるから、画像形成装置が形成する画像（顕像）の解像度や階調のムラを抑制することが可能である。しかも、絶縁層２３に形成される開口部２３１の位置や形態を制御するという簡便な方法によって以上の効果が得られるという利点もある。

＜Ｂ：第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態について説明する。
第１実施形態においては、光軸Ａに近い発光素子Ｅほどレンズ４４への入射光のエネルギが低くなるように駆動電流の電流値を制御することで、各スポット領域内のエネルギの強度を均一化する構成を例示した。しかし、特に有機発光ダイオード素子などの発光素子Ｅは高い電流密度の駆動電流が供給されるほど劣化が進行する。したがって、第１実施形態の構成においては、光軸Ａから離間した発光素子Ｅ（すなわち電流密度の高い駆動電流が供給される発光素子Ｅ）ほど劣化が進行する場合がある。また、光軸Ａからの距離が相違する各発光素子Ｅには電流密度の異なる駆動電流が継続的に供給されるから、各発光素子Ｅの特性のバラツキは経時的に拡大し得る。

以上の問題を解決するために、本形態（以下に例示する第１から第４の態様）においては、発光素子Ｅやこれに関わる要素の形態を光軸Ａからの距離に応じて選定することで、レンズ４４に対する入射光のエネルギを光軸Ａに近い発光素子Ｅほど低い強度に調整する。以下の各態様によれば、同じ階調が指定された場合の駆動電流の電流値を発光素子Ｅごとに変化させることなく、各スポット領域内のエネルギの強度を均一化することが可能である。

＜Ｂ−１：第１の態様＞
図９は、第１の態様に係る発光装置１０の構成を示す断面図と発光素子Ｅの平面図である。図９においては、レンズ４４の光軸Ａに近い発光素子ＥA（例えば図７の発光素子Ｅ1〜Ｅ3）と、発光素子ＥAと比較して光軸Ａから離間した位置にある発光素子ＥB（例えば図７の発光素子Ｅ4）とが代表的に図示されている。第１実施形態と同様に光軸Ａに近い発光素子Ｅほど大径である（ＤA＞ＤB）。

図９に示すように、本形態に係る発光装置１０の配線要素層１４は遮光体１５１を含む。遮光体１５１は、能動素子や配線といった配線要素層１４の要素と同層から形成された遮光性の膜体である。遮光体１５１は、発光素子ＥAとこれに対応するレンズ４４との間に介在し、Ｚ方向からみて発光素子ＥAと部分的に重なり合う。さらに詳述すると、遮光体１５１は、図９の平面図に示すように、発光素子ＥAよりも小径の略円形状であって発光素子ＥAと同心に（すなわち中心が直線ＬXi上に位置するように）配置される。光軸Ａに近い発光素子Ｅと重なり合う遮光体１５１ほど大きいサイズに形成される。ただし、図９に示すように、光軸Ａから最も離間した発光素子ＥBと重なり合う領域に遮光体１５１は形成されない。

図１０の特性ＣAは、発光素子ＥAからの出射光がレンズ４４を透過して照射されることで被露光面７０Aに付与されるエネルギの強度の分布である。同様に、図１０の特性ＣBは、発光素子ＥBからの出射光がレンズ４４を透過して被露光面７０Aに付与するエネルギの強度の分布である。エネルギの強度が所定の閾値ＴＨ（例えばピーク値の５％）を上回る領域がスポット領域ＳＰ（ＳＰA，ＳＰB）である。発光素子ＥAは発光素子ＥBよりも大径であるから、図８を参照して説明したように、発光素子ＥAが形成するスポット領域ＳＰAと発光素子ＥBが形成するスポット領域ＳＰBとは略等しいサイズ（直径）となる。

発光素子ＥAには遮光体１５１が重なるから、発光素子ＥAのうち中心側の部位からの出射光は、遮光体１５１に遮光されてレンズ４４には到達しない。すなわち、発光素子ＥAのうちＺ方向からみて遮光体１５１の外周縁の外側の部位（円環状の領域）からの出射光のみがレンズ４４に入射する。したがって、図１０の特性ＣAに示すように、スポット領域ＳＰA内のエネルギは、発光素子ＥAの中心（光軸Ａ）に対応した位置ＸCの強度がその周囲よりも低くなるように分布する。一方、発光素子ＥBからの出射光は遮光体１５１に遮光されずにレンズ４４に入射するから、スポット領域ＳＰB内のエネルギは、発光素子ＥBの中心に対応した位置ＸCの強度が最大値となるように分布する。

以上のように発光素子ＥAからの出射光は遮光体１５１によって減光される。すなわち、第１実施形態と同様に、光軸Ａに近い発光素子Ｅほどレンズ４４への入射光のエネルギは低くなるから、発光素子ＥAが被露光面７０Aに付与するエネルギの総和（図１０の斜線部の面積Ｓ1）と発光素子ＥBが付与するエネルギの総和（図１０の斜線部の面積Ｓ2）との相違は低減される。したがって、本態様においても、各スポット領域のサイズとエネルギとの均一化によって画像のムラを抑制することが可能である。

なお、遮光体１５１の形状は任意に変更される。例えば、図１１の部分(a)や部分(b)に示すようにひとつの方向（Ｘ方向やＹ方向）に沿って発光素子Ｅを直線状に横断する形状に遮光体１５１を形成してもよいし、同図の部分(c)に示すように十字型の遮光体１５１を形成してもよい。また、図１１の部分(d)や部分(e)に示すように遮光体１５１を多角形状に形成してもよい。さらに、発光素子ＥAによる出射光のエネルギが発光素子ＥBからの出射光のエネルギよりも低くなるのであれば、発光素子ＥBと重なり合うように遮光体１５１を形成してもよい。

＜Ｂ−２：第２の態様＞
図１２は、第２の態様に係る発光装置１０の構成を示す断面図と発光素子Ｅの平面図である。図１２においては、図９と同様に、光軸Ａに近い発光素子ＥAと光軸Ａから離間した発光素子ＥBとが図示されている。第１実施形態と同様に、光軸Ａに近い発光素子Ｅほど大径である。したがって、各スポット領域のサイズは均一化される。

図１２に示すように、配線要素層１４は半透過体１５２を含む。半透過体１５２は、入射光を部分的に透過させて残余の成分を反射または吸収する性質（半透過反射性）の膜体であり、能動素子や配線といった配線要素層１４の要素を形成するための導電膜を充分に薄く成膜することで形成される。半透過体１５２は、発光素子ＥAとこれに対応するレンズ４４との間に介在し、Ｚ方向からみて発光素子ＥAの全体と重なり合う。これに対し、光軸Ａから最も離間した発光素子ＥBと重なり合う領域に半透過体１５２は形成されない。

以上の構成において、発光素子ＥAからの出射光は、半透過体１５２を通過することでレンズ４４への入射前に減光されるのに対し、発光素子ＥBからの出射光は、半透過体１５２による減光を経ることなくレンズ４４に入射する。すなわち、第１実施形態と同様に、光軸Ａに近い発光素子Ｅほどレンズ４４への入射光のエネルギは低くなるから、各発光素子Ｅが形成するスポット領域内のエネルギの相違は低減される。したがって、本態様においても、各スポット領域のサイズとエネルギとの均一化によって画像のムラを抑制することが可能である。

なお、図１２においては半透過体１５２が発光素子ＥAの全体を覆う構成を例示したが、発光素子ＥAと部分的に重なり合うように半透過体１５２を形成した構成も採用される。また、光軸Ａに近い発光素子Ｅと重なり合う半透過体１５２ほど半透過体１５２の透過率が低下する（すなわちレンズ４４に入射する光量が減少する）ように半透過体１５２の特性を発光素子Ｅごとに調整してもよい。さらに、発光素子ＥAによる出射光のエネルギが発光素子ＥBからの出射光のエネルギよりも低くなるのであれば、発光素子ＥBと重なり合うように半透過体１５２を形成してもよい。

＜Ｂ−３：第３の態様＞
図１３は、光軸Ａに近い発光素子ＥAと光軸Ａから離間した発光素子ＥBとの外形を示す平面図である。本形態においては、光軸Ａに近い発光素子Ｅほど、最大径が大きく、かつ面積（さらに詳細には発光層２５からの放射光が実際に出射する領域の面積）が小さくなるように、各発光素子Ｅの平面的な形状が選定されている。すなわち、図１３に例示するように、発光素子ＥAは、最大径ＤAを発光素子ＥBの最大径ＤBよりも長い寸法に確保しながら面積が発光素子ＥBよりも小さくなるように、発光素子ＥBとは非相似な形状に形成される。さらに詳述すると、発光素子ＥBは正円形であるのに対し、発光素子ＥAは、相互に直交する方向を長手とする各長方形を交差させた十字型である。最大径は、ひとつの図形を挟んで当該図形の外周縁に接する平行線の間隔の最大値として定義される。したがって、正円形である発光素子ＥBの最大径ＤBは当該円形の直径であり、発光素子ＥAの最大径ＤA（ＤA＞ＤB）は、相互に交差する各長方形の対角線長である。

発光素子Ｅの最大径はスポット領域の実質的なサイズを決定するひとつの主要な要因となる。すなわち、発光素子Ｅの最大径が大きいほどスポット領域の実質的なサイズが大きくなるという傾向がある。本態様においては発光素子ＥAの最大径ＤAが発光素子ＥBの最大径ＤBよりも大きいから、光軸Ａから離間した発光素子Ｅほどスポット領域のサイズが拡大するというレンズ４４の作用と相俟って、第１実施形態と同様に、発光素子ＥAが形成するスポット領域と発光素子ＥBが形成するスポット領域とのサイズの相違は抑制される。換言すると、各発光素子Ｅの最大径は、各スポット領域の実質的なサイズが均一化されるように光軸Ａからの距離に応じて設定される。

一方、発光素子ＥAは発光素子ＥBよりも小面積であるから、発光素子ＥAからレンズ４４に入射する光のエネルギの総和は、発光素子ＥBからレンズ４４に入射する光のエネルギの総和よりも小さい。すなわち、第１実施形態と同様に、光軸Ａに近い発光素子Ｅほどレンズ４４への入射光のエネルギは低くなるから、各発光素子Ｅが形成するスポット領域内のエネルギの相違は低減される。換言すると、各発光素子Ｅの面積は、各スポット領域内のエネルギが均一化されるように光軸Ａからの距離に応じて設定される。

以上のように、本態様においても、各スポット領域のサイズとエネルギとが均一化されるから、画像形成装置が出力する画像のムラを抑制することが可能である。なお、各発光素子Ｅの形態は図１３の例示から適宜に変更される。

＜Ｂ−４：第４の態様＞
本態様においては、第１実施形態と同様に、光軸Ａに近い発光素子Ｅほど大径とすることで各スポット領域のサイズが均一化される。さらに、各スポット領域内のエネルギが均一化されるように、各発光素子Ｅの発光層２５の膜厚が光軸Ａからの距離に応じて決定される。

図１４は、発光層２５の膜厚と、所定の駆動電流を供給したときに発光素子Ｅからの出射する光のエネルギの強度との関係を模式的に示すグラフである。同図に示すように、発光素子Ｅからの出射光のエネルギは、発光層２５の膜厚が大きいほど増大する。

本態様においては、光軸Ａに近い発光素子Ｅほど膜厚が小さくなるように発光層２５が形成される。例えば、図１４に示すように、発光素子ＥAの発光層２５の膜厚ＴAは、発光素子ＥAと比較して光軸Ａから離間した位置にある発光素子ＥBの発光層２５の膜厚ＴBよりも小さい。したがって、同じ電流値の駆動電流が供給された場合であっても、発光素子ＥAからの出射光のエネルギＩAは、発光素子ＥBからの出射光のエネルギＩBよりも低い。すなわち、第１実施形態と同様に、光軸Ａに近い発光素子Ｅほどレンズ４４への入射光のエネルギは低くなるから、各発光素子Ｅが形成するスポット領域内のエネルギの相違は低減される。したがって、本態様においても、各スポット領域のサイズとエネルギとの均一化によって画像のムラを抑制することが可能である。

以上に例示した第１ないし第４の態様によれば、同じ階調が指定された場合の駆動電流の電流値を発光素子Ｅごとに相違させる必要はない。したがって、第１実施形態と比較して、電流値の相違に起因した発光素子Ｅの特性のバラツキやその経時的な拡大を抑制することが可能である。もっとも、第１実施形態の問題点を本形態が解消し得るとは言っても、各発光素子Ｅに供給される電流値が制御される構成を以上の各態様に追加した構成を本発明の範囲から除外する趣旨ではない。すなわち、以上の各態様に係る条件を満たすように各発光素子Ｅやこれに関わる要素（遮光体１５１や半透過体１５２）を形成したうえで、各発光素子Ｅに供給される駆動電流の電流値を調整する構成は当然に採用される。この構成によれば、各発光素子Ｅに供給される駆動電流の電流値の相違を第１実施形態と比較して抑制しながら、各スポット領域に付与されるエネルギを確実に均一化できるという利点がある。

＜Ｃ：変形例＞
以上の各形態には様々な変形を加えることができる。具体的な変形の態様を例示すれば以下の通りである。なお、以下の各態様を適宜に組み合わせてもよい。

（１）変形例１
発光素子Ｅの配列の態様は任意である。例えば、以上の形態においてはひとつの素子群Ｇに属する複数の発光素子Ｅが単列に配列する構成を例示したが、各素子群Ｇ内において複数の発光素子Ｅを複数列（例えば二列かつ千鳥状）に配列した構成も採用される。また、レンズ４４の配列数も任意であり、単列または４列以上に配列された構成としてもよい。

（２）変形例２
発光素子Ｅの形態（サイズや形状）を決定する要素は絶縁層２３の開口部２３１に限定されない。例えば、第１電極２１の形状に応じて発光素子Ｅの形態を決定してもよい。また、以上の各形態においてはボトムエミッション型の発光装置１０を例示したが、トップエミッション型の発光装置を採用してもよい。さらに、遮光体１５１や半透過体１５２が配線要素層１４の要素とは別個に形成された構成も採用される。もっとも、以上の各形態のように遮光体１５１や半透過体１５２が配線要素層１４の要素と同層から形成される構成によれば、各々を独立に形成する場合と比較して、発光装置１０の製造工程の簡素化や製造コストの低減が実現される。

（３）変形例３
有機発光ダイオード素子は発光素子の例示に過ぎない。例えば、無機ＥＬ素子やＬＥＤ（Light Emitting Diode）素子など様々な発光素子を以上の各形態における有機発光ダイオード素子に代えて採用することが可能である。

＜Ｄ：応用例＞
本発明に係る露光装置１００を利用した電子機器（画像形成装置）の具体的な形態を説明する。
図１５は、以上の形態に係る露光装置１００を採用した画像形成装置の構成を示す断面図である。画像形成装置は、タンデム型のフルカラー画像形成装置であり、以上の形態に係る４個の露光装置１００（１００K，１００C，１００M，１００Y）と、各露光装置１００に対応する４個の感光体ドラム７０（７０K，７０C，７０M，７０Y）とを具備する。図１に示したように、ひとつの露光装置１００は、当該露光装置１００に対応した感光体ドラム７０の被露光面７０A（外周面）と対向するように配置される。なお、各符号の添字「K」「C」「M」「Y」は、黒（Ｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンダ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）の各顕像の形成に利用されることを意味している。

図１５に示すように、駆動ローラ７１１と従動ローラ７１２とには無端の中間転写ベルト７２が巻回される。４個の感光体ドラム７０は、相互に所定の間隔をあけて中間転写ベルト７２の周囲に配置される。各感光体ドラム７０は、中間転写ベルト７２の駆動に同期して回転する。

各感光体ドラム７０の周囲には、露光装置１００のほかにコロナ帯電器７３１（７３１K，７３１C，７３１M，７３１Y）と現像器７３２（７３２K，７３２C，７３２M，７３２Y）とが配置される。コロナ帯電器７３１は、これに対応する感光体ドラム７０の被露光面７０Aを一様に帯電させる。この帯電した被露光面７０Aを各露光装置１００が露光することで静電潜像が形成される。各現像器７３２は、静電潜像に現像剤（トナー）を付着させることで感光体ドラム７０に顕像（可視像）を形成する。

以上のように感光体ドラム７０に形成された各色（黒・シアン・マゼンタ・イエロー）の顕像が中間転写ベルト７２の表面に順次に転写（一次転写）されることでフルカラーの顕像が形成される。中間転写ベルト７２の内側には４個の一次転写コロトロン（転写器）７４（７４K，７４C，７４M，７４Y）が配置される。各一次転写コロトロン７４は、これに対応する感光体ドラム７０から顕像を静電的に吸引することによって、感光体ドラム７０と一次転写コロトロン７４との間隙を通過する中間転写ベルト７２に顕像を転写する。

シート（記録材）７５は、ピックアップローラ７６１によって給紙カセット７６２から１枚ずつ給送され、中間転写ベルト７２と二次転写ローラ７７との間のニップに搬送される。中間転写ベルト７２の表面に形成されたフルカラーの顕像は、二次転写ローラ７７によってシート７５の片面に転写（二次転写）され、定着ローラ対７８を通過することでシート７５に定着される。排紙ローラ対７９は、以上の工程を経て顕像が定着されたシート７５を排出する。

以上に例示した画像形成装置は有機発光ダイオード素子を光源として利用しているので、レーザ走査光学系を利用した構成よりも装置が小型化される。なお、以上に例示した以外の構成の画像形成装置にも露光装置１００を適用することができる。例えば、ロータリ現像式の画像形成装置や、中間転写ベルトを使用せずに感光体ドラム７０からシートに対して直接的に顕像を転写するタイプの画像形成装置、あるいはモノクロの画像を形成する画像形成装置にも露光装置１００を利用することが可能である。

なお、露光装置１００の用途は像担持体の露光に限定されない。例えば、露光装置１００は、原稿などの読取対象に光を照射する照明装置として画像読取装置に採用される。この種の画像読取装置としては、スキャナ、複写機やファクシミリの読取部分、バーコードリーダ、あるいはＱＲコード（登録商標）のような二次元画像コードを読む二次元画像コードリーダがある。

第１実施形態に係る画像形成装置の部分的な構造を示す斜視図である。 露光装置の構成を示す斜視図である。 発光装置の構成を示す断面図である。 露光装置の構成を示す断面図である。 レンズと素子群との関係を示す平面図である。 対比例におけるスポット領域の直径およびスポット領域内のエネルギの強度と発光素子の位置との関係を模式的に示すグラフである。 素子群を構成する各発光素子の構成を示す平面図である。 スポット領域の直径およびスポット領域内のエネルギの強度と発光素子の位置との関係を模式的に示すグラフである。 第２実施形態の第１の態様における発光素子の構成を示す断面図および平面図である。 各発光素子が被露光面に付与するエネルギの分布を示す概念図である。 発光素子の他の形態を示す平面図である。 第２の態様に係る発光素子の構成を示す断面図および平面図である。 第３の態様に係る発光素子の形状を示す平面図である。 発光層の膜厚と発光素子からの出射光のエネルギとの関係を示すグラフである。 電子機器のひとつの形態（画像形成装置）を示す断面図である。

符号の説明

１００……露光装置、１０……発光装置、１２……基板、１４……配線要素層、１５１……遮光体、１５２……半透過体、２１……第１電極、２３……絶縁層、２３１……開口部、２５……発光層、２７……第２電極、３０……遮光部材、３２……貫通孔、４０……レンズアレイ、４４……レンズ、Ａ……光軸、５０……駆動回路、７０……感光体ドラム、７０A……被露光面。

Claims (8)

1. 複数の発光素子と前記各発光素子からの出射光を集光する集光体とを具備し、
   前記複数の発光素子のうち第１発光素子は、前記複数の発光素子のうち前記第１発光素子と比較して前記集光体の光軸から離間した位置にある第２発光素子よりも最大径が大きく、
   前記第１発光素子から前記集光体に入射する光のエネルギは、前記第２発光素子から前記集光体に入射する光のエネルギよりも小さい
   露光装置。
2. 前記複数の発光素子は、各々に供給される駆動信号のレベルに応じた強度で発光し、
   前記第１発光素子に供給される駆動信号のレベルは、前記第２発光素子に供給される駆動信号のレベルよりも低い
   請求項１に記載の露光装置。
3. 前記第１発光素子と前記集光体との間に介在して当該第１発光素子からの出射光のエネルギを減少させる減光体を具備する
   請求項１に記載の露光装置。
4. 前記減光体は、前記第１発光素子の一部と重なり合うように形成されて当該第１発光素子からの出射光を遮光する遮光体である
   請求項３に記載の露光装置。
5. 前記減光体は、前記第１発光素子の一部または全部と重なり合うように形成されて当該第１発光素子からの出射光の一部のみを透過させる半透過体である
   請求項３に記載の露光装置。
6. 前記第１発光素子は、前記第２発光素子とは非相似で当該第２発光素子よりも面積が小さい形状に形成される
   請求項１に記載の露光装置。
7. 前記複数の発光素子の各々は、相対向する電極間に介在する発光層を含み、
   前記第１発光素子の発光層は、前記第２発光素子の発光層よりも膜厚が小さい
   請求項１に記載の露光装置。
8. 請求項１から請求項７の何れかに記載の露光装置と、
   前記露光装置による露光で潜像が形成される像担持体と、
   前記像担持体の潜像に対する現像剤の付加によって顕像を形成する現像器と
   を具備する画像形成装置。
   

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