JP2008194897A - Light emitting apparatus and printing apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、発光素子を光源として利用した発光装置及び印刷装置に関する。 The present invention relates to a light emitting device and a printing device that use a light emitting element as a light source.
従来より、発光素子を光源として利用した発光装置が知られており、例えば印刷装置における露光デバイス等に用いられている。ところで、発光素子を光源として利用した発光装置においては、発光素子の冷却する試みがなされている。例えば特許文献1には、発光素子をペルチェ素子によって効率的に冷却する為の技術が開示されている。 2. Description of the Related Art Conventionally, light emitting devices that use light emitting elements as light sources are known, and are used, for example, as exposure devices in printing apparatuses. By the way, in a light emitting device using a light emitting element as a light source, an attempt is made to cool the light emitting element. For example, Patent Document 1 discloses a technique for efficiently cooling a light emitting element using a Peltier element.
すなわち、特許文献1に開示された技術によれば、発光素子で発生した熱をペルチェ素子である吸熱側電極によって直接的に吸熱する。また、ペルチェ素子における発熱側電極を基板に接触させることで、発熱側電極に移動してきた熱が、前記基板を介してスムーズに放熱される。
印刷装置に適用される発光装置では、一般に一列に複数の発光素子が配列されているが複数の画素間距離が短くなるほど、放熱しにくくなる傾向があった。 In a light emitting device applied to a printing apparatus, a plurality of light emitting elements are generally arranged in a line, but there is a tendency that heat radiation becomes difficult as the distance between the plurality of pixels becomes shorter.
本発明は、前記の事情に鑑みてなされたもので、効率よく発光素子を冷却する発光装置及び印刷装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide a light emitting device and a printing device that efficiently cool a light emitting element.
前記の目的を達成するために、本発明の第1の態様による発光装置は、感光ドラムの所定の位置に発光する複数の発光素子を有する発光装置において、
前記発光素子は、所定の方向に対して複数列で千鳥配置されていることを特徴とする。
In order to achieve the above object, a light emitting device according to a first aspect of the present invention is a light emitting device having a plurality of light emitting elements that emit light at a predetermined position of a photosensitive drum.
The light emitting elements are arranged in a staggered manner in a plurality of rows in a predetermined direction.
請求項1に記載の発光装置において、前記基板上に配置された前記発光素子は対向基板によって封止されており、前記対向基板上にはペルチェ素子が設けられていてもよい。 The light emitting device according to claim 1, wherein the light emitting element disposed on the substrate is sealed by a counter substrate, and a Peltier element may be provided on the counter substrate.
請求項1に記載の発光装置において、前記発光素子から射出する光を正立等倍像として投影するレンズ手段をさらに設けられていてもよい。 The light emitting device according to claim 1, further comprising lens means for projecting light emitted from the light emitting element as an erecting equal-magnification image.
本発明の印刷装置において、請求項1〜3記載のいずれかに記載の発光装置を備えることを特徴とする。 The printing apparatus of the present invention includes the light emitting device according to any one of claims 1 to 3.
本発明によれば、発光体である発光素子の熱容量を増大させて各発光素子間の相互に発生する熱的影響を少なくし、且つ光量の安定供給を行うことができる発光装置を提供することができる。 According to the present invention, there is provided a light emitting device capable of increasing the heat capacity of a light emitting element as a light emitter to reduce the mutual thermal effect between the respective light emitting elements and stably supplying a light amount. Can do.
以下、図面を参照して、本発明の一実施形態に係る発光装置及び印刷装置を説明する。 Hereinafter, a light-emitting device and a printing apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、本一実施形態に係る発光装置を用いた印刷装置の構成の一例を示す図である。まず、図1に示すように、本一実施形態に係る発光装置を用いた印刷装置は、感光体ドラム1と、ケース部2Aとロッドレンズ部2Bとから成る発光装置2と、帯電ローラ3と、イレーサ光源感光体4と、クリーニング部材5と、現像ローラ6aを含む現像器6と、転写ローラ8と、定着ローラ9と、搬送ベルト11とを具備している。なお、参照符号7が付されているのは印刷用紙である。ロッドレンズ部2Bは、セルフォック(登録商標)レンズを一列又は複数の列に配列させたレンズアレイであって、入射された光を等倍正立像として感光体ドラム1に結像するレンズ部である。
FIG. 1 is a diagram illustrating an example of a configuration of a printing apparatus using a light emitting device according to the present embodiment. First, as shown in FIG. 1, a printing apparatus using the light emitting device according to the present embodiment includes a photosensitive drum 1, a
前記感光体ドラム1は負帯電型OPC(Organic Photo Conductor)感光体(有機感光体)である。このことに鑑みて、前記帯電ローラ3は負帯電器とされている。また、前記現像器6は負帯電トナーで現像を行う現像器である。また、前記発光装置2のケース部2Aは、詳しくは後述するが、複数の有機EL素子(発光素子)20がアレイ状に配列されて構成されている。
The photoreceptor drum 1 is a negatively charged OPC (Organic Photo Conductor) photoreceptor (organic photoreceptor). In view of this, the charging roller 3 is a negative charger. The developing device 6 is a developing device for developing with negatively charged toner. The
ところで、図1に示す印刷装置では、おおまかには以下のような工程により印刷が行われる。まず、前記帯電ローラ3が回転する感光体ドラム1の表面に接触することによって、感光体ドラム1の接触した表面が一様に負電位となるように帯電される。続いて、前記発光装置2の発光素子20から発した光が、ロッドレンズ部2Bを介して前記感光体ドラム1の所定位置に対して入射され、前記感光体ドラム1上には静電潜像が形成される。その後、前記現像器6によって、前記静電潜像にトナーが付着される。そして、前記転写ローラ8によって、前記静電潜像に付着しているトナーが前記印刷用紙7に転写される。以下、このような印刷工程を詳細に説明する。
By the way, in the printing apparatus shown in FIG. 1, printing is roughly performed by the following processes. First, when the charging roller 3 comes into contact with the surface of the rotating photosensitive drum 1, the contacted surface of the photosensitive drum 1 is uniformly charged with a negative potential. Subsequently, light emitted from the
まず、前記感光体ドラム1は、帯電用電源(不図示)から供給される負電位であって且つ後述する現像器6で出力される現像電圧に比較的近似している或いは等しい電位の初期化帯電電圧を、前記帯電ローラ3によって印加される。これにより、前記感光体ドラム1における周表面は一様に負帯電され、電位的に初期化される(初期化帯電状態となる)。 First, the photosensitive drum 1 is initialized to a negative potential supplied from a charging power source (not shown) and relatively close to or equal to a developing voltage output from a developing device 6 described later. A charging voltage is applied by the charging roller 3. As a result, the peripheral surface of the photosensitive drum 1 is uniformly negatively charged and is initialized in terms of potential (becomes an initialized charging state).
そして、周表面が初期化帯電状態となった前記感光体ドラム1には、前記発光装置2によって、印字情報に従った光書き込み(露光)が行われる。これにより、露光が行われないために初期化帯電状態のままの前記初期化帯電部と、前記露光によって初期化帯電部より相対的に高い負電位である−50(V)程度の露光帯電電圧が印加されて帯電された露光帯電部とから成る静電潜像が、前記感光体ドラム1の周表面上に形成される。
Then, the
ここで、前記現像器6内に収容されている弱いマイナス電位に帯電したトナーが、前記現像ローラ6aによって、前記現像ローラ6aと前記感光体ドラム1との対向部に回転搬送される。このとき、前記現像ローラ6aは、不図示の電源から、露光帯電部よりもさらに低い−250(V)程度の現像電圧を印加される。したがって、前記感光体ドラム1における前記静電潜像の−50(V)程度の露光帯電部では、現像電圧よりも200(V)程度高電位となり、初期化帯電部では、現像電圧との差が200(V)よりも絶対値が十分小さい電圧になる。 Here, the toner charged in the developing unit 6 and charged to a weak negative potential is rotated and conveyed by the developing roller 6a to the opposing portion between the developing roller 6a and the photosensitive drum 1. At this time, the developing roller 6a is applied with a developing voltage of about −250 (V), which is lower than the exposure charging unit, from a power source (not shown). Therefore, the exposure charging portion of about −50 (V) of the electrostatic latent image on the photosensitive drum 1 is about 200 (V) higher than the development voltage, and the initialization charging portion is different from the development voltage. Is a voltage whose absolute value is sufficiently smaller than 200 (V).
これらの静電潜像における現像電圧との電位差の違いにより、前記現像ローラ6aに対して相対的にプラス極性の電位となった前記静電潜像における露光帯電部には、マイナス極性に帯電しているトナーが付着してトナー像が形成されるのに対し、初期化帯電部には、トナーを静電的に吸引する程の電界が生じないのでトナーが付着しない。 Due to the difference in potential difference from the development voltage in these electrostatic latent images, the exposure charging portion in the electrostatic latent image having a positive polarity relative to the developing roller 6a is charged to a negative polarity. On the other hand, the toner image does not adhere to the initialization charging portion because an electric field that attracts the toner electrostatically does not occur in the initialization charging portion.
このトナー像は、前記感光体ドラム1の回転によって、前記感光体ドラム1と前記転写ローラ8とが対向している転写部へと搬送される。
The toner image is conveyed to a transfer portion where the photosensitive drum 1 and the
なお、上述したようにして形成されたトナー像におけるトナー付着量(現像された画像の濃度)は、前記発光装置2による前記感光体ドラム1への露光量に応じて生じる前記感光体ドラム1の周表面上における電位の減衰量によって決定される。
The toner adhesion amount (developed image density) in the toner image formed as described above is generated according to the exposure amount of the photosensitive drum 1 by the
ところで、上述したように前記トナー像が前記転写部へ搬送されると、前記搬送ベルト11によって、前記印刷用紙7が前記転写部へ搬送される。そして、前記転写部においては、前記トナー像が前記印刷用紙7上に、前記転写ローラ8によって転写される。このようにして前記トナー像を転写された前記印刷用紙7は更に下流に搬送され、前記トナー像が前記定着ローラ9によって熱定着された後、前記印刷用紙7は当該印刷装置の外部へ排出される。
By the way, as described above, when the toner image is transported to the transfer unit, the printing paper 7 is transported to the transfer unit by the transport belt 11. In the transfer unit, the toner image is transferred onto the printing paper 7 by the
なお、前記発光装置2における前記ケース部2A内には、図1に示す前記感光体ドラム1への露光走査の主走査方向(前記感光体ドラム1の幅方向、つまり前記印刷用紙7の幅方向)に、多数の発光素子20から成る有機ELアレイが一列に配設されている。この有機ELアレイは、当該印刷装置が、例えばA4サイズの印刷用紙を縦方向に用いてその幅一杯に印字密度1200dpi(ドット/インチ)で印字可能な印刷装置の場合であれば、およそ14000個の発光素子を備えている。これらの個々の発光素子には、ホスト機器(不図示)から出力される印字情報に従った信号が印加される。すなわち、個々の発光素子は、選択的に発光制御される。
In the
以下、発光素子である有機EL素子の基本的な構造について、図2を参照して説明する。 Hereinafter, the basic structure of the organic EL element which is a light emitting element will be described with reference to FIG.
発光素子20は、図2に示すようにガラス等の発光素子基板21上に形成され、ガラス等の対向基板28によって挟まれている。発光素子基板21及び対向基板28は、周縁を図示しないシール材で封止されている。具体的には、発光素子20として、発光素子基板21上に、画素電極23、正孔輸送層(HTL)24、発光層25、電子輸送層(ETL)26、及び対向電極(透明電極;ITO)27がこの順にて形成され、対向基板28によって封止されている。発光素子20は、対向電極の上面を封止膜34によってさらに封止されていることが好ましい。
The
ここで発光素子20は、発光層25の光29を発光素子基板21側から出射するボトムエミッション構造と、発光層25の光29を対向基板28側から出射するトップエミッション構造と、のいずれかを選択することができる。
Here, the
また画素電極23は、アノードとして機能し、トップエミッションの場合、下層側に位置するアルミニウム合金等の反射金属層と、上層側に位置する、錫ドープ酸化インジウム(Indium Thin Oxide;ITO)や亜鉛ドープ酸化インジウム等の透明電極材料を有する透明導電性酸化金属層と、を有する積層反射構造であってもよく、アルミニウム合金等の反射金属層の単層であってもよい。またボトムエミッションの場合、上記透明導電性酸化金属層を含む透明構造となっている。
The
対向電極27は、カソードとして機能し、トップエミッションの場合、下層側に位置するバリウム、マグネシウム、リチウム等の仕事関数の低い電子注入層と、上層側に位置する上記と同様の透明な導電性酸化金属層と、の積層透明構造であってもよい。またボトムエミッションの場合、下層側に上記低仕事関数の電子注入層と、上層側に光反射性のアルミニウム等の高仕事関数の金属層の積層反射構造であってもよい。対向電極27は複数の発光素子20で共通する単一電極であることが好ましい。
The
なお、画素電極23をカソードとし、対向電極27をアノードとする場合、画素電極23に接している担体輸送層は電子輸送性の層となり、対向電極27に接している担体輸送層は正孔輸送性の層となる。
When the
発光層25は、HTL24から輸送された正孔とETL26から輸送された電子を再結合して発光する有機材料を含んでいる。そして、発光素子20の担体輸送層は、HTL24、発光層25、ETL26の三層構造に限らず、例えば、正孔輸送層及び電子輸送性発光層の二層構造でもよく、正孔輸送兼電子輸送性発光層のみでもよく、正孔輸送性発光層及び電子輸送層でもよく、また、間にその他の担体輸送層が介在する等、特に制限はない。HTL24、発光層25、ETL26のような担体輸送層をまとめてEL層と呼称する。
The light emitting layer 25 includes an organic material that emits light by recombining holes transported from the HTL 24 and electrons transported from the ETL 26. The carrier transport layer of the light-emitting
そして、前記画素電極23と前記対向電極27との間に、所定の電圧が掛けられることで、前記画素電極23から正孔が、前記対向電極27から電子が、前記発光層25に注入され、前記発光層25にて正孔と電子とが再結合して発光する。この発光によって生じた光29は、ボトムエミッションの場合、画素電極23及び基板21を透過して完全拡散放射し、トップエミッションの場合、前記対向電極27及び前記対向基板28を透過して完全拡散放射する。
Then, by applying a predetermined voltage between the
ところで、発光素子20が透明基板(前記発光素子基板21と前記対向基板28と)間に挟まれている場合、当然ながら基板内部での発光となるので、光取り出し効率を高める為に以下のような工夫が為されている。
By the way, when the
例えば、前記発光素子基板21上に形成された複数の発光素子毎にファイバ機能を持たせることで、前記発光素子基板21の表面に擬似発光体を形成する。このようにファイバ機能を持たせる為には、例えばフォトニック結晶ファイバと称される公知の技術を用いる。具体的には、クラッドに相当する空気孔が発光素子基板21の厚さ方向に延在するフォトニック結晶ファイバが、発光素子基板21内に設けられている或いは発光素子基板21と一体的に形成されている。このような、光の指向性を制御するファイバを設けたので、発光素子20の光が発光素子基板21から効率的に出射することができる。
For example, by providing a fiber function for each of the plurality of light emitting elements formed on the light emitting
ところで、本一実施形態においては、前記ケース部2Aと前記ロッドレンズ部2Bとを有する発光装置2によって、該発光装置2からミリオーダーの距離を隔てた前記感光体ドラム1上に小径の光スポットを形成し、各ドットを解像する光ビームを作る。以下、前記発光装置2について、図3及び図4を参照して説明する。
By the way, in this embodiment, a light spot having a small diameter is formed on the photosensitive drum 1 at a distance of millimeter order from the
図3は、前記発光装置2の外観を示す図である。前記ケース部2A内には、前記感光体ドラム1への露光走査の主走査方向(前記感光体ドラム1の幅方向つまり前記印刷用紙7の幅方向)に、複数の発光素子20(不図示)が一列に配設された有機ELアレイを形成している。
FIG. 3 is a view showing an appearance of the
なお、前記発光素子20は、図3に示すように制御ケーブル31A,31Bによって、前記ホスト機器(不図示)と電気的に接続されている。ここで、前記制御ケーブル31A,31Bと、前記発光素子20との接続方法に関しては、発光素子20を駆動させることができる接続方法であればどのような接続方法であってもよい。
The
以下、図4及び図5(A),(B)を参照して、本一実施形態に係る発光装置2の構造について説明する。
Hereinafter, the structure of the light-emitting
図4は、前記発光装置2の側面断面図である。図5(A)は、前記ロッドレンズ部2B側から見た場合の前記発光素子基板21を示す図である。図5(B)は、前記対向基板28側から見た場合の前記発光素子基板21を示す図である。本実施形態において、発光素子20はボトムエミッション構造に設定されている。
FIG. 4 is a side sectional view of the
まず、前記発光素子基板21は、図4に示すように接着樹脂52によって前面ケース51に接着されている。より詳しくは、図5(A)に示すようにアレイ状に配置された前記発光素子20の周囲を囲むように前記接着樹脂52が配置され、前記接着樹脂52によって前記発光素子基板21と前記前面ケース51とが接合固定されている。さらに、前記前面ケース51には、図4に示すように背面ケース53が嵌め込まれている。
First, the light emitting
ここで、前記発光素子基板21のうち前記接着樹脂52が設けられてる面の逆側の面であって、前記発光素子20が設けられていない箇所には、図4に示すように前記発光素子20を駆動する為のドライバーIC55が、前記画素電極23及び前記対向電極27に電気的に接続されて設けられている。より詳しくは、前記ドライバーIC55は、図5(B)に示すように前記発光素子20における前記対向基板28の周囲に複数個(本一実施形態においては4個)設けられている。
Here, as shown in FIG. 4, the light emitting
そして、前記ドライバーIC55にはヘッドコントローラ(不図示)から同期信号、クロック信号、及び画像信号等が入力され、前記ドライバーIC55は、それらの各信号に基づいて前記画素電極23及び前記対向電極27の制御を行っている。
The
なお、本一実施形態においては、印刷装置の構造上、前記発光装置2は一個のデバイス装置となる為、組み立て時や交換時には接続配線に力が加わる可能性がある。したがって、前記発光素子基板21と前記ヘッドコントローラ(不図示)との接続配線のケーブルに関しては、前記ケース部2Aの内部と外部とで別ケーブルとして、前記ケース部2Aの外部のケーブルをより強度が高く作業性の優れたケーブルとする為に、図4に示すように前記背面ケース53に中継コネクタ59が設けられている。
In the present embodiment, due to the structure of the printing apparatus, the
ところで、前記前面ケース51には凸部71が設けられ、凸部71には、開口部が形成され、各発光素子20と対向するようにロッドレンズ部2Bがこの開口部に嵌め込まれ、開口部とロッドレンズ部2Bとの隙間は接着剤で封止されている。このため、前面ケース51は可視光に対して不透明であっても、前記発光素子20が発する光が凸部71内に形成された密閉空間73を介して前記ロッドレンズ部2Bに入射することになる。凸部71内には空気よりも屈折率の高い中間液体65が充填されている。
By the way, the front case 51 is provided with a
なお、図4に示す発光素子20は、基板21がロッドレンズ部2Bに対向するように面しているボトムエミッション構造であるが、対向基板28がロッドレンズ部2Bに対向するように面しているトップエミッション構造であってもよい。
The light-emitting
従来の技術によれば、発光素子とロッドレンズ等のレンズとの間には空気(屈折率約1.0)が介在している。空気は発光素子(基板)に対して屈折率が低いため、発光素子から出射された光が発光素子(基板)と空気との間の界面で反射する全反射臨界角が小さくなり全反射しやすくなってしまったり、この界面で光の屈折の程度が大きくなってしまい、レンズで捕捉できる光量が極端に制限されていた。 According to the prior art, air (refractive index of about 1.0) is interposed between a light emitting element and a lens such as a rod lens. Since air has a lower refractive index than the light-emitting element (substrate), the total reflection critical angle at which the light emitted from the light-emitting element is reflected at the interface between the light-emitting element (substrate) and air is reduced and is easily reflected. In other words, the degree of refraction of light increases at this interface, and the amount of light that can be captured by the lens is extremely limited.
ところで、前記発光素子20内部で生じた光子の量に対して、実際に前記ロッドレンズ部2Bに入射する光子の量の割合を、光取り出し効率と称する。従来のように発光素子20とロッドレンズ部2Bとの間で光29の進行する光路中に空気を介在していると、前記発光素子20内で生じた光子の80%程度は、実際には前記ロッドレンズ部2Bに入射せず、光取り出し効率はかなり低い値となる。
By the way, the ratio of the amount of photons actually incident on the rod lens portion 2B to the amount of photons generated inside the
本発明はこのような事情に鑑みて為されたものであり、本一実施形態においては前記密閉空間73内を、空気の代わりに空気よりも屈折率の高い液体(中間液体65)で満たして、発光素子20が設けられている発光素子基板21とロッドレンズ2Bとの間の空間の屈折率を発光素子(基板)やロッドレンズの屈折率に近似させて、全反射臨界角を高くし、或いは界面での屈折を抑えて、光取り出し効率を高める。
The present invention has been made in view of such circumstances. In the present embodiment, the sealed
また凸部71は発光素子20からロッドレンズ2Bまでの光路長をある程度の長さに確保するので、ロッドレンズ2Bと感光体ドラム1との距離を設定しやすくなるという効果がある。そして接着樹脂52が、凸部71の外側の周囲に設けられているので、接着樹脂52によって囲まれた空間に限定して中間液体65を充填する際に接着樹脂52の厚さを光路長の長さ程度にする必要がない。
Further, since the
ところで、一般に有機EL素子のような発光素子における発光輝度は、当該発光素子の発光層を挟んだ電極間電流の大きさに比例して増加する。したがって、発光素子を光源として利用した発光装置を具備する印刷装置で高速印刷を行う場合、当該高速印刷に要する光量を得る為には相当量のエネルギーを要する。 By the way, in general, light emission luminance in a light emitting element such as an organic EL element increases in proportion to the magnitude of an interelectrode current across the light emitting layer of the light emitting element. Therefore, when high-speed printing is performed by a printing apparatus including a light-emitting device that uses a light-emitting element as a light source, a considerable amount of energy is required to obtain the amount of light required for the high-speed printing.
そして、このような場合、過電流によるジュール熱が発生する。したがって、結果として発光素子の温度は上昇し、それに伴って発光効率が低下し且つ寿命も短くなる。そして、これら発光効率の低下や寿命の低下は、発光素子における発光面の面積に依存することが、実験から判明した。 In such a case, Joule heat is generated due to overcurrent. Therefore, as a result, the temperature of the light emitting element rises, and accordingly, the light emission efficiency is lowered and the lifetime is shortened. And it became clear from experiments that the decrease in light emission efficiency and the decrease in lifetime depend on the area of the light emitting surface of the light emitting element.
すなわち、発光素子における発光面の形状が同じ四角形であっても、当該発光素子へ単位面積当たりに同一電流を供給して駆動した場合、発光面の面積の大小によって発熱温度が異なる。ここで、微小面積の発光素子の方が、より高輝度(大電流)の発光が可能であることが、実験から判明している。 That is, even if the light emitting surface of the light emitting element is the same quadrangle, when the light emitting element is driven by supplying the same current per unit area, the heat generation temperature varies depending on the area of the light emitting surface. Here, it has been found from experiments that a light-emitting element having a small area can emit light with higher luminance (large current).
ところで、印刷装置の露光部における発光素子の、主走査方向における素子間隔は、印刷解像度により決定される。一方、副走査方向における素子間隔に関しては、副走査方向が印刷用紙の紙送り方向であることを鑑みると、印刷速度に同期させれば良く、図6(A)に示す比較例として複数の発光素子の配列のように、一列に配列する必要性はないと言える。本一実施形態においては、この点に着目して発光素子における発光素子20の配列を行う。
Incidentally, the element spacing in the main scanning direction of the light emitting elements in the exposure unit of the printing apparatus is determined by the printing resolution. On the other hand, the element spacing in the sub-scanning direction may be synchronized with the printing speed in view of the fact that the sub-scanning direction is the paper feed direction of the printing paper. As a comparative example shown in FIG. It can be said that there is no need to arrange in a row like the arrangement of elements. In the present embodiment, focusing on this point, the
以下、図6(A)に示す発光素子の配列と比較しながら、本一実施形態に特有の前記発光素子20の配列を、図6(B)及び図6(C)を参照して説明する。
Hereinafter, the arrangement of the
本一実施形態においては、互いに隣接する発光素子20間の主走査方向におけるピッチ(主走査方向ピッチ)を、図6(A)に示すような一列配置の場合のrに保ちつつ、主走査方向に関して隣接する前記発光素子20間の距離を図6(A)に示すような従来の配列に比べて2倍(図6(B)参照)または3倍以上(図6(C)参照)の距離にする。ここで、図6(A)乃至図6(C)に示すように、個々の発光素子20が互いに隣接する領域に対して、熱の影響を与え得る3次元的な範囲である熱伝導分布領域200は球状となる。
In the present embodiment, the pitch in the main scanning direction between the
具体的には、本一実施形態においては、発光素子20を、図6B及び図6(C)に示すように副走査方向に関して複数列となるように千鳥配置する。図6(B)は2列の千鳥配置例を示しており、図6(C)は3列の千鳥配置例を示している。図6(B)において、隣接する2つの発光素子20間における主走査方向ピッチをrで一定に保ち、隣接する3つの発光素子20に囲まれた三角形の各角度θ1を60°とした正三角形とすると、これら発光素子20間の距離は2rとなる。図6(C)において、隣接する2つの発光素子20間における主走査方向ピッチをrで一定に保ち、ある発光素子20(例えばn1)を頂点とし、当該発光素子20から主走査方向にピッチがrだけ離れた発光素子20(例えばn2)と、当該発光素子20から主走査方向にピッチが3rだけ離れた発光素子20(例えばn4)とによって囲まれた頂角θ2がcosθ2=1/3を満たすように設定することにより、これら発光素子20間の距離は3rとなる。つまり、k列の千鳥配置の場合、隣接する2つの発光素子20間における主走査方向ピッチをrで一定に保ち、ある発光素子20を頂点とし、当該発光素子20から主走査方向にピッチがrだけ離れた発光素子20と、当該発光素子20から主走査方向にピッチがk×rだけ離れた発光素子20とによって囲まれた頂角θxがcosθx=1/kを満たすように設定すればよい。このように、発光素子20を複数列の千鳥配置とすることで、前記発光素子20の前記主走査方向ピッチをrで一定に保ちながらも、主走査方向における発光素子20間の距離を大きくすることができる。そして、ロッドレンズ部2Bの各ロッドレンズも各発光素子20の配置に併せて配置される。
Specifically, in the present embodiment, the
前記発光素子20を以上のように配置することで、個々の前記発光素子20の熱容量を大きくすることができる。前記発光素子20を点光源であると考えれば、球状の前記熱伝導分布200の体積は、近似的に距離rの3乗に比例する値となるからである。
By disposing the
例えば、発光素子20間の主走査方向における距離が2倍となると、当該発光素子20の熱伝導分布領域200の体積は2の3乗倍すなわち8倍となり、熱容量も約8倍となる。同様に、主走査方向に関して前記発光素子20間の距離が3倍となると、当該発光素子20の熱伝導分布領域200の体積は3の3乗倍すなわち27倍となり、熱容量も約27倍となる。
For example, when the distance in the main scanning direction between the
このように、本一実施形態においては、発光素子20を複数列の千鳥配置とすることで、従来の一列配置に比べて発光素子20が広域に渡って分散するので、発光素子20の熱伝導分布領域の熱容量は増大し、各発光素子20間の相互に生じる熱的影響を少なくすることが出来る。
As described above, in this embodiment, the
このような構造において、主走査方向に配列された第一列の発光素子20(図6(B)では、n1、n3、n5、……n(2m−1))を先に同期して発光させ感光ドラム1の所定の一列の位置に入射させた後、感光ドラムを回転させた後、第二列の発光素子20(図6(B)では、n2、n4、……n(2m))を同期して発光させ感光ドラム1の当該所定の一列の位置に入射させるように、各発光素子20の光を感光ドラム1の所定の一列に入射するように設定している。
In such a structure, the first row of
なお、発光素子20で生じた熱は、最終的には当該発光素子20の外部へ放射する必要がある。つまり、前記発光素子20の周囲には、冷却構造を設ける必要がある。ここで、本一実施形態における前記発光素子20の冷却構造を、図7を参照して説明する。なお、材料の熱伝導性を評価する指標である伝導熱抵抗Rcondは次式で表される。
Note that the heat generated in the
Rcond=L/λ・A
L;経路の長さ λ;熱伝導率 A;伝熱面積
ここで、効率良く熱伝導を行う為には、この伝導熱抵抗の値を小さくすることが必要である。したがって、前記の各パラメータを効率良く選択する必要がある。
Rcond = L / λ · A
L: Path length λ: Thermal conductivity A: Heat transfer area Here, in order to conduct heat efficiently, it is necessary to reduce the value of the conduction heat resistance. Therefore, it is necessary to select each of the above parameters efficiently.
そして、本一実施形態においては、図7に示すように、液体平坦化層70(詳しくは後述する)や前記封止膜34に高熱伝導性材料を用い、且つ前記対向基板28を極限まで薄くすることにより前記伝導熱抵抗を小さくする。さらに、前記対向基板28における前記液体平坦化層70と接していない面にペルチェ陰極65が接するように、ペルチェ素子61が設けられている。また、前記ペルチェ素子61におけるペルチェ陽極63に接するようにヒートシンク67が設けられている。
In the present embodiment, as shown in FIG. 7, a high thermal conductivity material is used for the liquid planarization layer 70 (described later in detail) and the sealing
このような冷却構造を採ることで、簡易な構造でありながら、前記発光素子20で生じた熱の吸熱から放熱までの熱の移動がスムーズに行われ、効率的な冷却が可能となる。つまり、前記発光素子20の十分な冷却効果を得ることができる。
By adopting such a cooling structure, although it is a simple structure, the heat transfer from the heat absorption of the heat generated in the
なお、前記対向基板28としてガラスの代わりに、高熱伝導性材料であるシリコンや金属を封止に用いることで、熱伝導を更に促進させても勿論良い。
Of course, instead of glass as the
以下、前記液体平坦化層70について説明する。 Hereinafter, the liquid planarization layer 70 will be described.
本一実施形態においては、前記発光素子20を気密に封止している封止膜34を介して、前記液体平坦化層70が前記発光素子20に接するように設けられている。ここで、前記液体平坦化層70とは、発光素子基板21における発光素子20が設けられた面側と対向基板28との間の空隙に満たされた液体媒質である。
In the present embodiment, the liquid planarization layer 70 is provided in contact with the
ところで、前記発光素子20で発生した熱エネルギーは、大まかに分類すると次の2方向に伝達する。まず、一方は図7に示す下方すなわち前記発光素子基板21へ向かう方向であり、もう一方は図7に示す上方すなわち前記対向基板28へ向かう方向である。この前記対向基板28へ向かう方向へ伝達する熱は、まず、前記発光素子20と前記対向基板28との間に存在する前記液体平坦化層70へ伝達する。
By the way, the thermal energy generated in the
ここで、前記発光素子20で発生した熱エネルギーは、当然ながら前記発光素子20の周辺部材の温度を上昇させることとなるが、その温度上昇の変化率は当該周辺部材の熱容量の大きさに依存する。すなわち、熱容量が大きい周辺部材ほど、その温度上昇値は低い値となる。
Here, the thermal energy generated in the
したがって、本一実施形態においては、前記液体平坦化層70には熱容量の大きい液体媒質を用いることで温度上昇をより低く抑える。ここで前記液体媒質として、例えば熱容量が1.92J/Kであるフッ素系不活性液体のフロリナート(登録商標)や熱容量が1.62J/Kであるシリコーンオイル等を挙げることができる。 Therefore, in the present embodiment, the liquid flattening layer 70 is made of a liquid medium having a large heat capacity, so that the temperature rise is further suppressed. Examples of the liquid medium include fluorinated inert liquid Fluorinert (registered trademark) having a heat capacity of 1.92 J / K and silicone oil having a heat capacity of 1.62 J / K.
より詳しくは、前記フロリナートとしては3M製のFC−3283を挙げることができ、前記シリコーンオイルとしては信越シリコーン製のKF−96L−1csを挙げることができる。 More specifically, examples of the fluorinate include FC-3283 manufactured by 3M, and examples of the silicone oil include KF-96L-1cs manufactured by Shin-Etsu Silicone.
なお、前記シリコーンオイルは、化学的に安定な物質である。したがって、前記シリコーンオイルは、前記有機EL発光層20で生じる光を照射されることによる劣化や経時劣化があまりないという利点がある。
The silicone oil is a chemically stable substance. Therefore, the silicone oil has an advantage that there is not much deterioration or deterioration with time due to irradiation with light generated in the organic EL
なお、前記液体平坦化層70の体積を増やすことにより熱容量を更に増大させることができるのは勿論である。 Of course, the heat capacity can be further increased by increasing the volume of the liquid planarization layer 70.
以下、アクティブマトリクス駆動の一例として各画素に2つのトランジスタを設けた信号電圧階調制御にて前記発光素子20の発光制御を行う為の画素回路部の構成の一例を、図8(A),(B)を参照して説明する。なお、この画素回路部に関しては本発明の特徴部ではないので簡単に説明する。
Hereinafter, as an example of active matrix driving, an example of a configuration of a pixel circuit unit for performing light emission control of the
まず、図8(A)に示すように、画素回路部40は、ソース電極41と、ドレイン電極42と、ゲート電極43と、半導体44と、ゲート絶縁層45と、絶縁層46を備える。
First, as illustrated in FIG. 8A, the
すなわち、ソース電極41と、ドレイン電極42と、ゲート電極43とから成るTFTトランジスタのON/OFFによって信号を送信して、前記発光素子20を発光させる。つまり、TFTトランジスタのスイッチングによって、前記発光素子20の発光制御を行う。ここで、例えば前記対向電極27は接地電位に固定され、前記画素電極23は前記TFTトランジスタに電気的に接続される。
That is, a signal is transmitted by turning on / off a TFT transistor including the source electrode 41, the drain electrode 42, and the gate electrode 43, thereby causing the
また、図8(B)に示すように、前記対向電極27は複数の発光素子20に共通した単一のコモン電極である。また、前記画素電極23と電気的に接続されている画素回路部40が、有機ELアレイに沿って発光素子基板21上に設けられている。画素回路40は、選択トランジスタ101、駆動トランジスタ103及びキャパシタ105を備えている。選択トランジスタ101及び駆動トランジスタ103は例えば、ともにnチャネルアモルファスシリコンTFTである。選択トランジスタ101のドレインは信号線107に接続され、選択トランジスタ101のゲートは、走査線109に接続されている。駆動トランジスタ103のドレインは電源線111に接続され、選択トランジスタ101のソースと駆動トランジスタ103のゲートは、コンタクトホール110を介して接続されている。前記対向電極27は例えば0(V)に固定され、前記画素電極23は駆動トランジスタ103のソース電極に電気的に接続される。キャパシタ105は、駆動トランジスタ103のゲート電極−ソース電極間に設けられている。信号線107、走査線109、電源線111は、制御ケーブル31A,31Bまで引き回され外部回路にそれぞれ接続されている。
As shown in FIG. 8B, the
ところで、一般に発光素子は駆動の為に大きな電流を要するので、発光画素を選択するデータ線107、走査線109の他に、前記電流ドライブTFT103に大きな電流を供給する為の電流供給線111を要する。
By the way, since a light emitting element generally requires a large current for driving, a
このような構造にて、このような構造にて、前記対向電極27と前記画素電極23との間に挟まれた領域における薄膜層である前記発光素子20が、電圧印加(電流供給)を受けて発光する。
With such a structure, the
以上説明したように、本一実施形態によれば、発光素子間のピッチを変えることなく高精細を維持したまま、発光素子間の相互に発生する熱的影響を少なくし、且つ発光素子を効率良く冷却することができる発光装置を提供することができる。 As described above, according to the present embodiment, while maintaining high definition without changing the pitch between the light emitting elements, the thermal influence between the light emitting elements is reduced, and the light emitting element is made efficient. A light-emitting device that can be cooled well can be provided.
具体低には、本一実施形態に係る発光装置によれば、個々の発光素子の熱容量を増大させることができ、且つ個々の発光素子相互間の熱的影響を少なくすることができる。また、発光素子、つまり有機EL発光層が広域に渡って分散する為、トータルの熱容量も大きくすることができる。したがって、例えば本一実施形態に係る発光装置を印刷装置における露光部に適用した場合、光量の安定供給を可能とすることから印字濃度差を少なくすることができる。 Specifically, according to the light emitting device according to the present embodiment, the heat capacity of the individual light emitting elements can be increased, and the thermal influence between the individual light emitting elements can be reduced. In addition, since the light-emitting elements, that is, the organic EL light-emitting layers are dispersed over a wide area, the total heat capacity can be increased. Therefore, for example, when the light emitting device according to the present embodiment is applied to an exposure unit in a printing apparatus, it is possible to stably supply a light amount, thereby reducing a print density difference.
以上、一実施形態に基づいて本発明を説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形及び応用が可能なことは勿論である。 As mentioned above, although this invention was demonstrated based on one Embodiment, this invention is not limited to embodiment mentioned above, Of course, a various deformation | transformation and application are possible within the range of the summary of this invention. is there.
さらに、上述した実施形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件の適当な組み合わせにより種々の発明が抽出され得る。例えば、実施形態に示される全構成要件からいくつかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題が解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成も発明として抽出され得る。 Further, the above-described embodiments include inventions at various stages, and various inventions can be extracted by appropriately combining a plurality of disclosed constituent elements. For example, even if some constituent requirements are deleted from all the constituent requirements shown in the embodiment, the problem described in the column of the problem to be solved by the invention can be solved, and the effect described in the column of the effect of the invention Can be extracted as an invention.
1…感光体ドラム、 3…帯電ローラ、 4…イレーサ光源感光体、 5…クリーニング部材、 6…現像器、 6a…現像ローラ、 7…印刷用紙、 8…転写ローラ、 9…定着ローラ、 11…搬送ベルト、 20…発光素子、 21…発光素子基板、 22…反射層、 23…画素電極、 24…正孔輸送層、 25…発光層、 26…電子輸送層、 27…対向電極、 28…対向基板、 31A,31B…制御ケーブル、 34…封止膜、 40…画素回路部、 41…ソース電極、 42…ドレイン電極、 43…ゲート電極、 44…半導体、 45…ゲート絶縁層、 51…前面ケース、 52…接着樹脂、 53…背面ケース、 55…ドライバーIC、 59…中継コネクタ、 61…ペルチェ素子、 63…ペルチェ陽極、 65…ペルチェ陰極、 67…ヒートシンク、 70…液体平坦化層、 71…凸部、 73…密閉空間、 101…選択トランジスタ、 103…駆動トランジスタ、 105…キャパシタ、 107…信号線、 109…走査線、 111…電源線。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Photosensitive drum, 3 ... Charge roller, 4 ... Eraser light source photoconductor, 5 ... Cleaning member, 6 ... Developing device, 6a ... Developing roller, 7 ... Printing paper, 8 ... Transfer roller, 9 ... Fixing roller, 11 ... Conveying belt, 20 ... Light emitting element, 21 ... Light emitting element substrate, 22 ... Reflecting layer, 23 ... Pixel electrode, 24 ... Hole transport layer, 25 ... Light emitting layer, 26 ... Electron transport layer, 27 ... Counter electrode, 28 ... Opposite Substrate, 31A, 31B ... control cable, 34 ... sealing film, 40 ... pixel circuit part, 41 ... source electrode, 42 ... drain electrode, 43 ... gate electrode, 44 ... semiconductor, 45 ... gate insulating layer, 51 ...
Claims (4)
前記発光素子は、所定の方向に対して複数列で千鳥配置されていることを特徴とするEL発光部。 In a light emitting device having a plurality of light emitting elements that emit light at a predetermined position of a photosensitive drum,
The EL light emitting unit, wherein the light emitting elements are arranged in a staggered manner in a plurality of rows in a predetermined direction.
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