JP4126531B2 - Image forming apparatus using organic EL array exposure head - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、有機ELアレイ露光ヘッドを用いた画像形成装置に関し、特に、画素間のクロストークを防止するようにした有機ELアレイ露光ヘッドを用いた画像形成装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、有機ELアレイを画像形成装置用の露光ヘッドとして用いるものが種々提案されている。関係するものをあげると次の通りである。
【0003】
特開平10−55890号においては、ガラス等の絶縁性基板上に有機ELアレイを一括作製し、別体のドライバーICを組み合わせ、有機ELアレイの発光部を感光ドラム上に結像させるのに集光性ロッドレンズアレイを用いている。
【0004】
特開平11−198433号においては、複数列を持つワンチップ有機ELアレイを用いるもので、その発光部を感光ドラム上に結像させる光学系は不明である。なお、有機ELアレイのEL層は蒸着により堆積している。
【0005】
特開2000−77188においては、基板上面にインオ交換法でマイクロレンズを作成するか、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でマイクロレンズを作成し、そのマイクロレンズに位置合わせて共振器構造を持つ有機ELアレイを蒸着により堆積する。
【0006】
特開平10−12377号はアクティブマトリックス型有機EL表示体の製造方法に関するもので、薄膜トランジスタを有するガラス基板上に有機発光層をインクジェット法により形成するものである。
【0007】
特開2000−323276においては、有機EL素子の正孔注入層、有機発光層を隔壁を設けてインクジェット法により塗布して形成するものである。
【0008】
特開2001−18441においては、感光ドラム内部に発光層とその発光制御を行うTFT層を形成してプリンタを構成するものである。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
以上の従来技術において、有機ELアレイを電子写真方式等のプリンタの露光ヘッドに用いる場合、有機ELアレイの発光部からの光束を感光ドラム上に集光させるのに集光性ロッドレンズアレイを用いる場合は、光路長が長くなり大型化してしまい、また、集光性ロッドレンズは各発光部に対して一対一に配置されないので周期的な光量むらが発生し、さらに、集光性ロッドレンズは製造方法上高度なためコストアップは避けられない。
【0010】
また、マイクロレンズアレイを用いるものの場合は、各マイクロレンズを各発光部に対して一対一に配置するが、発光部に対応するマイクロレンズでなくその隣等の対応しないマイクロレンズを経て対応しない画素位置に入射するクロストークが発生しがちで、解像力の低下等に繋がる問題がある。
【0011】
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、有機ELアレイの個々の素子に対応させてマイクロレンズを配置する有機ELアレイ露光ヘッドのクロストークを低減させて、十分な解像力、コントラストで各素子からの光束を感光体等の像担持体上に集光させるようにした小型の露光ヘッドとそれを用いた画像形成装置を提供することである。
【0012】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する本発明の有機ELアレイ露光ヘッドを用いた画像形成装置は、長尺な基板の上に、少なくとも1列の画素状に配列された有機EL素子のアレイを備え、前記有機EL素子のアレイの発光側に、各有機EL素子の発光部から出た光の集光位置に隣接する有機EL素子の発光部から出た光が混入するのを遮る光学的な穴が設けられた隔壁が配置されており、前記隔壁の各穴位置に正レンズが配置されている有機ELアレイ露光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おり、像担持体の周囲に帯電手段、前記露光ヘッド、トナー現像手段、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カラー画像形成装置において、
前記隔壁の射出側の面の高さが前記正レンズより高くなっており、かつ、
前記正レンズの材料の仕事関数をΦL 、前記隔壁の材料の仕事関数をΦB 、トナーの材料の仕事関数をΦT とするとき、
|ΦT −ΦL |≦0.2eV ・・・(1)
|ΦT −ΦB |≧0.5eV ・・・(2)
の関係を同時に満足することを特徴とするものである。
【0014】
また、基板と隔壁の線膨張係数が略等しいことが望ましい。
【0015】
また、隔壁としては、金属板に穴を開けて構成されたもの、樹脂成形で穴を開けて構成されたもの等何れでもよい。
【0016】
また、隔壁と基板は一体的に構成されていてもよい。
【0018】
また、隔壁の穴の壁面は、光反射性又は光吸収性であることが望ましい。
【0019】
また、その正レンズは樹脂から構成できる。その場合、正レンズは隔壁の穴内にインクジェット法により形成されたもの、あるいは、成形法により形成されたものとすることができる。
【0020】
また、その正レンズはガラスから構成してもよい。
【0021】
また、その正レンズはボールレンズからなっていてもよい。
【0022】
また、有機EL素子は陽極側に発光光を射出するもの、陰極側に発光光を射出するもの何れでもよい。
【0023】
また、有機EL素子は高分子型あるいは低分子型何れでもよい。
【0024】
また、有機EL素子は基板上に設けたTFTで発光制御が行われることが望ましい。
【0027】
本発明においては、有機EL素子のアレイの発光側に、各有機EL素子の発光部から出た光の集光位置に隣接する有機EL素子の発光部から出た光が混入するのを遮る光学的な穴が設けられた隔壁が配置されているので、隣接画素間のクロストークが低減され、十分な解像力、コントラストを得ることができる。
【0028】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の有機ELアレイ露光ヘッドとそれを用いた画像形成装置の実施例を図面を参照にしながら説明する。
【0029】
図1は、本発明に基づく有機ELアレイ露光ヘッドの1実施例の模式的な平面図であり、図2に図1の直線A−A’に沿うアレイの1画素の断面図を示す。
【0030】
この実施例の有機ELアレイ露光ヘッド1は、2列のアレイ2、2’が平行で相互の画素が千鳥状になるように配列されたもので、各アレイ2、2’は直線状に配置された多数の発光画素3からなり、各画素3の構成は同じで、有機EL素子4とその有機EL素子4の発光を制御するTFT5とからなる。
【0031】
図2に1画素3の有機EL素子4とTFT5とを含む断面図を示す。この有機EL素子4は陰極側から発光光を出射させる例である。
【0032】
有機EL素子4は、陰極10及び陽極7からそれぞれ電子と正孔が注入され、再結合することにより発光するもので、電子輸送性の発光層9と正孔注入層8が積層された構造となっている。
【0033】
有機EL素子には、陰極から光を取り出すものと、陽極から光を取り出すものがあり、陽極すなわち基板側から光を取り出すものが一般的であるが(後記の実施例)、これは製造上の制約による部分が大きい。基板側出射のため、基板はガラス等の透明部材に限られ、駆動回路もガラス上に形成できるTFTとなっていた。
【0034】
一方、本実施例は陰極側から光を取り出す構成であり、陰極10は光透過性である。一方、陽極7は光透過性でなく反射性とすることで陰極10側への放射量を多くできる効果がある。
【0035】
この有機ELアレイ露光ヘッド1は、ガラス、シリコン等よりなる基板6、ITO又はマグネシウム・銀の合金や、アルミニウム等からなる陽極7、正孔注入層8、発光層9、ITO又は光を透過するのに十分薄い金属電極である陰極10、透明樹脂からなる接着層11、水分に触れることにより発光層9が劣化するのを防止する封止部材と集光素子を兼ねたマイクロレンズ13、マイクロレンズ13間に配置された隔壁12とから構成される1つの発光画素3が、図1に示すように、例えば2列のアレイ2、2’状に配列された構造となっている。
【0036】
そして、後で説明するように、例えば電子写真方式のカラー画像形成装置の露光ヘッドに用いるに当たっては、マイクロレンズ13に感光体が対向する構成となり、各マイクロレンズ13の作用で各発光画素3からの発光光が感光体上にアレイ状に集光されることになる。
【0037】
この実施例の有機ELアレイ露光ヘッド1の基本的な製法及び構成として、基板6上にアレイ状に配置された有機EL素子4とTFT5とからなる有機ELアレイと、有機EL素子4の発光光を集光するマイクロレンズ13のアレイとは別体で作製され、これを接着層11を介して光学的・機械的に結合される構成となっている。有機EL素子4の製法は公知の一般的なものの何れでもよく、各膜7、8、9、10は、基板6上に真空蒸着法、キャスト法等によって成膜される。あるいは、特開平10−12377号等に記載されているように、インクジェット法により形成することもできる。マイクロレンズ13、接着層11としては、紫外線硬化型樹脂が最も利用しやすいが、発光波長に対して十分な透過率を有すると同時に、製造プロセスに合致ものであれば、この限りではない。特に、発光層9の材料は紫外線照射を嫌うため、熱硬化性等の樹脂の方がよい場合も考えられる。
【0038】
有機ELアレイの作製方法の1例を説明すると、基板6上にまずTFT5を作製する。TFT5の作製方法を種々知られているが。例えば、基板6上に最初にシリコン酸化膜を堆積し、さらにアモルファスシリコン膜を堆積する。次に、このアモルファスシリコン膜に対してエキシマレーザ光を照射して結晶化を行い、チャネルとなるポリシリコン膜を形成する。このポリシリコン膜をパタニング後、ゲート絶縁膜を堆積し、さらに窒化タンタルからなるゲート電極を形成する。続いて、NチャンネルTFTのソース・ドレイン部をリンのイオン注入により、PチャンネルTFTのソース・ドレイン部をボロンのイオン注入によりそれぞれ形成する。イオン注入した不純物を活性化後、第1層間絶縁膜の堆積、第1コンタクトホールの開口、ソース線の形成、第2層間絶縁膜の堆積、第2コンタクトホールの開口、金属画素電極の形成を順次行い、TFT5のアレイが完成する(例えば、第8回電子ディスプレイ・フォーラム(2001.4.18)「高分子型有機ELディスプレイ」参照。)。ここで、この金属画素電極は、有機EL素子4の陽極7となるもので、有機EL素子4の反射層を兼用するものであり、Mg、Ag、Al、Li等の金属薄膜電極で形成される。
【0039】
次いで、正孔注入層用のインク組成物をインクジェット方式プリント装置のヘッドから吐き出し、各画素の陽極7上にパターニング塗布を行う。塗布後、溶媒を除去し、熱処理して正孔注入層8を形成する。
【0040】
ここで、本発明で言う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((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3に、ピエゾジェット方式のヘッドの構成例を示す。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25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。
【0041】
陽極7上に正孔注入層8を形成した後、発光層用のインク組成物をインクジェット方式プリント装置のヘッドから吐き出し、各画素の正孔注入層8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9を形成する。
【0042】
なお、以上の正孔注入層8と発光層9との順番は反対であってもよい。水分に対してより耐性のある層を表面側(基板6からより離れた側)に配置するようにすることが望ましい。
【0043】
また、正孔注入層8と発光層9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、ディップ法あるいは蒸着法で作成することもできる。特に、有機EL材料が高分子有機EL材料の場合はインクジェット方式が適しており、低分子有機EL材料の場合は蒸着法が適している。
【0044】
なお、発光層9に用いる材料、正孔注入層8に用いる材料については、高分子有機EL材料については、例えば特開平10−12377号、低分子有機EL材料については、例えば特開平11−138899号等で公知の種々のものが利用でき、詳細は省く。
【0045】
各画素の陽極7上に正孔注入層8と発光層9を順に形成した後、基板6の表面全面に真空蒸着法により有機EL素子4の陰極10となる透明電極を被着させる。この透明電極の材料としては、酸化すず膜、ITO膜、酸化インジウムと酸化亜鉛との複合酸化物膜等があり、真空蒸着法以外に、フォトリソグラフィ法やスパッタ法、パイロゾル法等が採用できる。
【0046】
このようにして作製された有機ELアレイの上に、マイクロレンズ13間に隔壁12が配置されてなるマイクロレンズアレイが、各マイクロレンズ13が各有機EL素子4と一対一で対応したアライメント状態にして接着層11により光学的・機械的に結合される。
【0047】
なお、図2の構成では、陰極10側すなわち基板6と反対側に発光光を出射する構成であるため、基板6は不透明でよく、駆動する回路もTFT5である必要はない。一般のシリコンプロセスで形成した駆動回路上に、有機EL素子4を積層した構成も可能である。
【0048】
さて、ここで、隔壁12について説明する。TFT5の制御により陰極10と陽極7の間に電圧が印加されると、発光層9が発光する。その発光光は発光層9から等方的にあらゆる方向に放射されるが、陽極7が非光透過性であれば、陰極10を透過して主に図2の上方に放射される。発光層9の法線に対し角度の小さい成分はそのままマイクロレンズ13に到達しそれを通って直接出射され、所定位置に集光する。一方、発光層9の法線に対し角度の大きい成分は、マイクロレンズ13間の隔壁12に向かう。隔壁12として、例えば金属板に多数のマイクロレンズ13をアレイ状に保持する穴14を開けたもので構成する場合は、隔壁12の穴14の壁面は光反射性であるので、1回反射して、あるいは、隔壁12の穴14の壁面間で多重反射して、マイクロレンズ13に到達して出射され、その中の少なくとも一部は、上記の直接マイクロレンズ13を通って集光する光の集光位置近傍に集光する。したがって、この場合は、発光層9の法線に対し角度の大きい成分も、アレイ状に集光する光として利用されるため、高効率で低パワー、長寿命(有機ELでは最も大きな問題である。)の露光ヘッドとすることが可能となる。
【0049】
隔壁12が、黒色レジスあるいはカーボンパウダーを分散した樹脂等の光吸収性のものから構成する場合は、このような発光層9の法線に対し角度の大きい成分は穴14の壁面で吸収されるので、この角度の大きい成分をより確実に消滅させることができる。
【0050】
隔壁12が光反射性、光吸収性何れの場合も、隔壁12がない場合に比べて、感光体上において隣接する隣の画素からの出射光との重なりを生じる(クロストークが起こる)度合いが著しく低減される効果が高い。
【0051】
なお、以上の図2の有機EL素子4の陰極10側から発光光を出射させる構成では、有機EL素子4と外界を隔てるのは封止部材(マイクロレンズ13)のみとなり薄くできるため、有機EL素子4からの取り出し光量の向上等が可能である。また、有機EL素子4の発光部とマイクロレンズ13あるいは隔壁12との距離が短くでき、画素間のクロストークの防止がより容易になる。
【0052】
さて、隔壁12としては、上記のように多数の穴14をアレイ状に開けた金属板からなるもの、成形により多数の穴14をアレイ状に開けた樹脂板からなるもの等があるが、何れの場合も、基板6と線膨張係数が略等しいものを用いるのが望ましい。そうすれば、温度が変化しても有機EL素子4の発光点と隔壁12中のマイクロレンズ13がずれず、露光ヘッド1の集光点アレイの温度安定性が高くなる。なお、隔壁12を樹脂成形により作製する場合、製造が容易で、ローコスト・軽量となるメリットがある。
【0053】
上記では、有機ELアレイと、隔壁12がレンズ間に配置さたマイクロレンズアレイとを別体に作製して接着層11で結合するものとしたが、隔壁12を基板6と一体的に構成してもよい。例えば、基板6表面に画素3を配置する一定深さの穴14をアレイ状に形成し、その穴14間の部分に隔壁12の機能を担わせ、各穴14の底にTFT5や有機EL素子4(陽極7、正孔注入層8、発光層9、陰極10)を積層し、その有機EL素子4上にマイクロレンズ13を配置する。この場合、基板6自身を光反射性あるいは光吸収性とするか、基板6がガラス等の透明なものからなる場合は、基板6表面に形成した穴14の内面を光反射性あるいは光吸収性になるように、例えば光反射膜あるいは光吸収膜を塗布等すればよい。このように、隔壁12を基板6と一体的に構成する場合は、有機EL素子4の発光部とマイクロレンズ13及び隔壁12と位置精度が向上するメリットがある。
【0054】
また、隔壁12に設けるマイクロレンズ13としては、種々のものが考えられるが、図4に示すように、隔壁12に設けた穴14内に、マイクロレンズ用の透明インク組成物、例えば紫外線硬化型樹脂のモノマーをインクジェット方式プリント装置20のヘッド21から吐き出してパターニング塗布を行い、塗布後硬化させて、穴14の上面に凸状に盛り上がる凸マイクロレンズとすることにより形成することができる。この場合のマイクロレンズ13の凸表面の曲率半径、すなわち、焦点距離は、インク組成物の吐き出し量、穴14の径、マイクロレンズ用透明インク組成物の表面張力、穴14の内面に対する撥水性の度合い、インク組成物の硬化の際の収縮量等で決まるが、レンズ表面精度が高く、金型なしでマイクロレンズアレイを容易に作製できるメリットがある。なお、図4の穴14の底に配置した部材15はバッキング部材であり、インク組成物の硬化後に除去される。ただし、隔壁12を基板6と一体的に構成する場合は、部材15は基板6、そこに配置したTFT5や有機EL素子4である。
【0055】
また、隔壁12の穴14中に形成するマイクロレンズ13をガラスあるいは透明樹脂から成形法(レプリカ法)で作製することもできる。この場合は、マイクロレンズ13の形状の安定性が高く、また、形状の自由度も高くなる。
【0056】
また、マイクロレンズ13として、図5(a)に示すようなガラスあるいは樹脂からなるボール(球)レンズ13’、あるいは、図5(b)に示すような半球レンズ13”を用いてもよい。これらを隔壁12の穴14内に落とし込んで接着剤16で固定すればよい。
【0057】
ところで、隔壁12の穴14内に配置するマイクロレンズ13のレンズ面と隔壁12の上面との高さの関係であるが、図2、図4、図5(a)のように、隔壁12の上面よりマイクロレンズ13のレンズ面をより高くする場合と、図5(b)のように、マイクロレンズ13のレンズ面より隔壁12を高くする場合とがある。後者の場合、隔壁12が保護部材となってマイクロレンズ13をキズ・破損から保護することができる。前者の場合は、図4のようにインクジェット法によりマイクロレンズ13を容易に作製することができる。
【0058】
さて、次に、有機EL素子4の陽極側から発光光を出射させる実施例を図6に示す。図6は図2と同様、図1の直線A−A’に沿うアレイの1画素の断面図である。
【0059】
この有機ELアレイ露光ヘッド1は、ガラス等の透明基板6上に、有機EL素子4が、図2の場合と同様にして、ITO等略透明な材質からなる陽極7、正孔注入層8、発光層9、ITO又はマグネシウム・銀の合金や、アルミニウム等からなる電極である陰極10として形成され、その上に接着層17により水分に触れることにより発光層9が劣化するのを防止する封止部材18が接着されて、有機ELアレイが作製される。
【0060】
この有機EL素子4の製法は、図2の場合と同様に公知の一般的なものの何れでもよく、各膜7、8、9、10は、基板6上に真空蒸着法、キャスト法等によって成膜される。あるいは、特開平10−12377号等に記載されているように、インクジェット法により形成することもできる。
【0061】
このようにして作製された有機ELアレイのこの構成では基板6側に、図2の場合と同様に、マイクロレンズ13間に隔壁12が配置されてなるマイクロレンズアレイを、各マイクロレンズ13が各有機EL素子4と一対一で対応したアライメント状態にして接着層11により光学的・機械的に結合する。
【0062】
この、図6の構成では、陽極7側すなわち基板6側に発光光を出射する構成であるため、基板6は透明でなくてはならないので、駆動する回路はTFT5を用いる必要がある。
【0063】
この構成においても、TFT5の制御により陰極10と陽極7の間に電圧が印加されると、発光層9が発光する。その発光光は発光層9から等方的にあらゆる方向に放射されるが、陰極10が非光透過性であれば、陽極7と基板6を透過して主に図6の下方に放射される。発光層9の法線に対し角度の小さい成分はそのままマイクロレンズ13に到達しそれを通って直接出射され、所定位置に集光する。一方、発光層9の法線に対し角度の大きい成分は、マイクロレンズ13間の隔壁12に向かう。隔壁12の穴14が光反射性である場合は、1回反射あるいは穴14の壁面間での多重反射の後、マイクロレンズ13に到達して出射され、その中の少なくとも一部は、直接マイクロレンズ13を通って集光する光の集光位置近傍に集光する。したがって、この場合は、発光層9の法線に対し角度の大きい成分も、アレイ状に集光する光として利用されるため、高効率で低パワー、長寿命(有機ELでは最も大きな問題である。)の露光ヘッドとすることが可能となる。隔壁12が光吸収性である場合は、このような発光層9の法線に対し角度の大きい成分は隔壁12で吸収されるので、この角度の大きい成分をより確実に消滅させることができる。したがって、何れの場合も、隔壁12がない場合に比べて、感光体上において隣接する隣の画素からの出射光との重なりを生じる(クロストークが起こる)度合いが著しく低減される効果が得られる。
【0064】
この図6の構成は、従来の有機EL素子と同様に透明基板6の陽極7側に発光光を出射する構成のため、材料の選定、製造方法が容易である特長を持つが、透明基板6を通してマイクロレンズ13と隔壁12に発光光を入射させるため、有機EL素子4の発光部とマイクロレンズ13あるいは隔壁12との距離が長くなりがちで、有機EL素子4からの取り出し光量が少なくなったり、画素間のクロストークが増える傾向にある。これらを緩和するためには、基板6に十分薄いものを用いるか、有機ELアレイを作製した後、基板6を削って薄くするかの何れかを行う必要がある。現在、基板6としては0.3mm程度の厚さのものが利用可能であり、また、研磨により0.1mm程度まで薄くする技術も一般に利用可能になりつつある。研磨工程中のハンドリングあるいは製品になってからの機械的強度が不足する場合は、枠的な厚みのある部分を基板6に残す構成によりこれを回避することができる。
【0065】
なお、この図6の陽極7側に発光光を出射する構成の場合も、隔壁12とマイクロレンズ13に関しては、図2の場合と同様に適用できるので説明は省く。
【0066】
さて、以上のような本発明によりマイクロレンズ間に隔壁を設けてクロストークを低減させた有機ELアレイ露光ヘッド1は、図7に側面図を示すように、有機ELアレイ露光ヘッド1から所定距離Lだけ離れた面S上に、有機ELアレイ露光ヘッド1の画素3配列と同じ配列パターンで各有機EL発光部4からの発光光束を集光する。したがって、有機ELアレイ露光ヘッド1の長手方向に直交する方向にこの面Sを相対的に移動させ、かつ、有機ELアレイ露光ヘッド1の各有機EL素子4の発光をTFT5により制御することで、面S上に所定のパターンを記録することができる。
【0067】
そこで、本発明においては、上記のような本発明の有機ELアレイ露光ヘッド1を例えば電子写真方式のカラー画像形成装置の露光ヘッドに用いることにする。図8は、本発明の同様な4個の有機ELアレイ露光ヘッド1K、1C、1M、1Yを対応する同様の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カラー画像形成装置の1例の全体の概略構成を示す正面図である。図8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とで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、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。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)へ回転駆動されるが、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)と、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。
【0068】
ここで、各有機ELアレイ露光ヘッド1(K、C、M、Y)は、図7に示すように、各有機EL素子4の発光部に対応した位置の隔壁12の穴14中にインクジェット方式で所定の焦点距離のマイクロレンズ13が形成されてなるもので、対応する感光体41(K、C、M、Y)の表面から所定距離Lだけ離れて、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。
【0069】
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て感光体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。
【0070】
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。
【0071】
なお、図8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。
【0072】
なお、本発明の有機ELアレイ露光ヘッド1をこのような電子写真方式の画像形成装置の露光ヘッドに用いるとき、現像剤のトナーがマイクロレンズ13のレンズ面に付着して汚してしまい、露光むら等の画像劣化の原因になる。そこで、有機ELアレイ露光ヘッド1のマイクロレンズ13に用いる材料の仕事関数ΦL と、隔壁12の材料の仕事関数ΦB と、トナーの材料の仕事関数ΦT とが次の関係を同時に満足するようにそれらの材料を選択することが望ましい。
【0073】
|ΦT −ΦL |≦0.2eV ・・・(1)
|ΦT −ΦB |≧0.5eV ・・・(2)
上記条件を満足するような材料の組み合わせを用いると、有機ELアレイ露光ヘッド1を汚するトナーは専らマイクロレンズ13の周囲の隔壁12に付着し、レンズ面には付着しないので、マイクロレンズ13のレンズ面はトナーで汚れることが防止できることになる。
【0074】
以上、本発明の有機ELアレイ露光ヘッド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。
【0075】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明の有機ELアレイ露光ヘッド及びそれを用いた画像形成装置によると、有機EL素子のアレイの発光側に、各有機EL素子の発光部から出た光の集光位置に隣接する有機EL素子の発光部から出た光が混入するのを遮る光学的な穴が設けられた隔壁が配置されているので、隣接画素間のクロストークが低減され、十分な解像力、コントラストを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に基づく有機ELアレイ露光ヘッドの1実施例の模式的な平面図である。
【図2】有機EL素子の陰極側から発光光を出射させる実施例の1画素の断面図である。
【図3】インクジェット方式中のピエゾジェット方式のヘッドの構成例を示す図である。
【図4】隔壁の穴内にインクジェット方式でマイクロレンズを形成する様子を説明するための図である。
【図5】隔壁の穴内にボールレンズ、半球レンズを落とし込んでマイクロレンズとすることを説明するための図である。
【図6】有機EL素子の陽極側から発光光を出射させる実施例の1画素の断面図である。
【図7】本発明による有機ELアレイ露光ヘッドの集光の様子を示す側面図である。
【図8】本発明の有機ELアレイ露光ヘッドを配置したタンデム方式のカラー画像形成装置の1例の全体の概略構成を示す正面図である。
【符号の説明】
1…有機ELアレイ露光ヘッド
1(K、C、M、Y)…有機ELアレイ露光ヘッド
2、2’…アレイ
3…発光画素
4…有機EL素子
5…TFT
6…ガラス基板
7…陽極
8…正孔注入層
9…発光層
10…陰極
11…接着層
12…隔壁
13…マイクロレンズ
13’…ボール(球)レンズ
13”…半球レンズ
14…穴
15…バッキング部材
16…接着剤
17…接着層
18…封止部材
20…インクジェット方式プリント装置
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
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
S…面
P…記録媒体[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an image forming apparatus using an organic EL array exposure head, and more particularly to an image forming apparatus using an organic EL array exposure head that prevents crosstalk between pixels.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, various types using an organic EL array as an exposure head for an image forming apparatus have been proposed. The related items are as follows.
[0003]
In JP-A-10-55890, an organic EL array is collectively produced on an insulating substrate such as glass, combined with a separate driver IC, and a light emitting portion of the organic EL array is imaged on a photosensitive drum. A light rod lens array is used.
[0004]
In Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-198433, a one-chip organic EL array having a plurality of rows is used, and an optical system for forming an image of the light emitting portion on a photosensitive drum is unknown. Note that the EL layer of the organic EL array is deposited by vapor deposition.
[0005]
In Japanese Patent Laid-Open No. 2000-77188, a microlens is formed on the top surface of the substrate by the in-place exchange method, or a microlens is formed on the back surface of the substrate by a method using a photoresist or a replica method, and is aligned with the microlens. An organic EL array having is deposited by vapor deposition.
[0006]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-12377 relates to a method of manufacturing an active matrix organic EL display, in which an organic light emitting layer is formed on a glass substrate having a thin film transistor by an ink jet method.
[0007]
In Japanese Patent Laid-Open No. 2000-323276, a hole injection layer and an organic light emitting layer of an organic EL element are formed by providing a partition wall and applying the ink jet method.
[0008]
In Japanese Patent Laid-Open No. 2001-18441, a printer is configured by forming a light emitting layer and a TFT layer for controlling the light emission inside a photosensitive drum.
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
In the above prior art, when the organic EL array is used for an exposure head of an electrophotographic printer or the like, a condensing rod lens array is used to condense the light beam from the light emitting portion of the organic EL array onto the photosensitive drum. In this case, the optical path length becomes long and the size increases, and the condensing rod lens is not arranged one-on-one with respect to each light emitting unit, so that periodic light amount unevenness occurs. The cost is inevitable due to the advanced manufacturing method.
[0010]
Also, in the case of using a microlens array, each microlens is arranged one-on-one with respect to each light emitting unit, but is not a pixel that does not correspond via a microlens that does not correspond to the light emitting unit, but is not adjacent to it There is a tendency that crosstalk incident on the position tends to occur, leading to a decrease in resolving power.
[0011]
The present invention has been made in view of such problems of the prior art, and its object is to reduce crosstalk of an organic EL array exposure head in which microlenses are arranged corresponding to individual elements of the organic EL array. Thus, it is an object of the present invention to provide a small exposure head and an image forming apparatus using the same, in which a light beam from each element is condensed on an image carrier such as a photoreceptor with sufficient resolution and contrast.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
An image forming apparatus using the organic EL array exposure head of the present invention that achieves the above object comprises an array of organic EL elements arranged in a pixel shape in at least one column on a long substrate, and the organic EL On the light emitting side of the element array, an optical hole is provided to block the light emitted from the light emitting part of the organic EL element adjacent to the light condensing position of the light emitted from the light emitting part of each organic EL element. An organic EL array exposure head in which a partition is arranged and a positive lens is arranged in each hole position of the partition is provided as an exposure head for writing an image on the image carrier, and the periphery of the image carrier is charged. A tandem type color image forming apparatus in which at least two or more image forming stations are provided, each having an exposure head, a toner developing unit, and a transfer unit, and a transfer medium passes through each station. In the image forming apparatus,
The height of the surface on the exit side of the partition wall is higher than that of the positive lens, and
The work function of the positive lens material is Φ L The work function of the partition wall material is Φ B Φ the work function of the toner material T And when
| Φ T −Φ L | ≦ 0.2 eV (1)
| Φ T −Φ B | ≧ 0.5 eV (2)
It is characterized by satisfying the relationship at the same time.
[0014]
Moreover, it is desirable that the linear expansion coefficients of the substrate and the partition wall are substantially equal.
[0015]
Moreover, as a partition, what was comprised by making the hole in a metal plate, what was comprised by making the hole by resin molding, etc. may be sufficient.
[0016]
Further, the partition wall and the substrate may be integrally formed.
[0018]
Moreover, it is desirable that the wall surface of the hole of the partition wall is light reflective or light absorbing.
[0019]
The positive lens can be made of resin. In that case, the positive lens can be formed in the hole of the partition wall by an ink jet method or formed by a molding method.
[0020]
The positive lens may be made of glass.
[0021]
The positive lens may be a ball lens.
[0022]
The organic EL element may be either one that emits emitted light to the anode side or one that emits emitted light to the cathode side.
[0023]
The organic EL element may be either a high molecular type or a low molecular type.
[0024]
In addition, it is desirable that the organic EL element is light emission controlled by a TFT provided on the substrate.
[0027]
In the present invention, the optical element that blocks the light emitted from the light emitting portion of the organic EL element adjacent to the light condensing position of the light emitted from the light emitting portion of each organic EL element from being mixed on the light emitting side of the array of organic EL elements. Since the partition wall provided with a typical hole is arranged, crosstalk between adjacent pixels is reduced, and sufficient resolution and contrast can be obtained.
[0028]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of an organic EL array exposure head of the present invention and an image forming apparatus using the same will be described below with reference to the drawings.
[0029]
FIG. 1 is a schematic plan view of one embodiment of an organic EL array exposure head according to the present invention, and FIG. 2 shows a cross-sectional view of one pixel of the array along the line AA ′ of FIG.
[0030]
The organic EL
[0031]
FIG. 2 is a cross-sectional view including the
[0032]
The
[0033]
Organic EL elements include those that extract light from the cathode and those that extract light from the anode, and those that extract light from the anode, that is, the substrate side, are generally used (examples described later). The part by restriction is large. Since the substrate is emitted from the substrate, the substrate is limited to a transparent member such as glass, and the drive circuit is a TFT that can be formed on the glass.
[0034]
On the other hand, the present embodiment is configured to extract light from the cathode side, and the
[0035]
The organic EL
[0036]
As will be described later, for example, when used in an exposure head of an electrophotographic color image forming apparatus, the photoconductor is configured to face the
[0037]
As a basic manufacturing method and configuration of the organic EL
[0038]
An example of a method for producing an organic EL array will be described. First, a
[0039]
Next, the ink composition for the hole injection layer is discharged from the head of the ink jet printing apparatus, and patterning is applied on the
[0040]
Here, the ink jet system referred to in the present invention is a piezo jet system that ejects an ink composition using mechanical energy such as a piezoelectric element, and generates bubbles using the thermal energy of a heater. Any of the thermal methods for discharging the ink composition on the basis of the above (published “Fine Imaging and Hardcopy” 1999.1.7 (Corona) .43). FIG. 3 shows a configuration example of a piezo jet head. The
[0041]
After the
[0042]
The order of the
[0043]
In addition, the
[0044]
As for the material used for the light emitting layer 9 and the material used for the
[0045]
After the
[0046]
The microlens array in which the
[0047]
In the configuration of FIG. 2, since the emitted light is emitted to the
[0048]
Now, the
[0049]
When the
[0050]
In the case where the
[0051]
In the configuration in which emitted light is emitted from the
[0052]
As the
[0053]
In the above description, the organic EL array and the micro lens array in which the
[0054]
As the
[0055]
Moreover, the
[0056]
Further, as the
[0057]
Incidentally, the height relationship between the lens surface of the
[0058]
Next, FIG. 6 shows an embodiment in which emitted light is emitted from the anode side of the
[0059]
In the organic EL
[0060]
The manufacturing method of this
[0061]
In this configuration of the organic EL array thus produced, each microlens 13 has a microlens array in which
[0062]
In the configuration of FIG. 6, since the emitted light is emitted to the
[0063]
Even in this configuration, when a voltage is applied between the
[0064]
6 has a feature that the material selection and the manufacturing method are easy because the emission light is emitted to the
[0065]
In the case of the configuration in which the emitted light is emitted to the
[0066]
Now, the organic EL
[0067]
Therefore, in the present invention, the organic EL
[0068]
Here, as shown in FIG. 7, each organic EL array exposure head 1 (K, C, M, Y) is an inkjet system in the
[0069]
The developing device 44 (K, C, M, Y) uses, for example, a non-magnetic one-component toner as a developer, and the one-component developer is conveyed to the developing roller by a supply roller, for example, and adheres to the surface of the developing roller. The film thickness of the developed developer is regulated by a regulation blade, and the potential of the photoreceptor 41 (K, C, M, Y) is adjusted by bringing the developing roller into contact with or pushing the photoreceptor 41 (K, C, M, Y). The toner image is developed by attaching a developer according to the level.
[0070]
The black, cyan, magenta, and yellow toner images formed by the four-color single-color toner image forming station are intermediated by the primary transfer bias applied to the primary transfer roller 45 (K, C, M, Y). The toner image, which is sequentially primary transferred onto the
[0071]
In FIG. 8, 63 is a paper feed cassette in which a large number of recording media P are stacked and held, 64 is a pickup roller for feeding the recording media P from the
[0072]
When the organic EL
[0073]
| Φ T −Φ L | ≦ 0.2 eV (1)
| Φ T −Φ B | ≧ 0.5 eV (2)
If a combination of materials that satisfies the above conditions is used, the toner that stains the organic EL
[0074]
The organic EL array exposure head of the present invention and the image forming apparatus using the same have been described based on the embodiments. However, the present invention is not limited to these embodiments, and various modifications are possible.
[0075]
【The invention's effect】
As is apparent from the above description, according to the organic EL array exposure head of the present invention and the image forming apparatus using the same, the light emitted from the light emitting portion of each organic EL element is placed on the light emitting side of the organic EL element array. Since the partition wall provided with the optical hole which blocks the light emitted from the light emitting part of the organic EL element adjacent to the light condensing position is disposed, the crosstalk between the adjacent pixels is reduced and sufficient. Resolution and contrast can be obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic plan view of one embodiment of an organic EL array exposure head according to the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view of one pixel of an embodiment in which emitted light is emitted from the cathode side of the organic EL element.
FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration example of a piezo jet head in an ink jet method.
FIG. 4 is a view for explaining a state where microlenses are formed in a hole of a partition wall by an ink jet method.
FIG. 5 is a diagram for explaining that a ball lens and a hemispherical lens are dropped into a partition hole to form a microlens.
FIG. 6 is a cross-sectional view of one pixel of an embodiment in which emitted light is emitted from the anode side of the organic EL element.
FIG. 7 is a side view showing a state of light collection by the organic EL array exposure head according to the present invention.
FIG. 8 is a front view showing an overall schematic configuration of an example of a tandem color image forming apparatus in which the organic EL array exposure head of the present invention is arranged.
[Explanation of symbols]
1 ... Organic EL array exposure head
1 (K, C, M, Y): Organic EL array exposure head
2, 2 '... array
3 ... Luminescent pixels
4 ... Organic EL element
5 ... TFT
6 ... Glass substrate
7 ... Anode
8 ... Hole injection layer
9 ... Light emitting layer
10 ... Cathode
11 ... Adhesive layer
12 ... Bulkhead
13 ... Microlens
13 '... Ball lens
13 "... hemispherical lens
14 ... hole
15 ... Backing member
16 ... Adhesive
17 ... Adhesive layer
18 ... Sealing member
20 ... Inkjet printer
21 ... Head
22 ... Nozzle plate
23 ... Diaphragm
24 ... Partition member (reservoir plate)
25. Ink chamber
26 ... Nozzle hole
28: Piezoelectric element
29 ... Electrode
41 (K, C, M, Y) ... photosensitive drum
42 (K, C, M, Y): Charging means (corona charger)
44 (K, C, M, Y) ... developing device
45 (K, C, M, Y) ... primary transfer roller
46 (K, C, M, Y) ... Cleaning device
50. Intermediate transfer belt
51. Driving roller
52. Followed roller
53 ... Tension roller
61. Fixing roller pair
62 ... Paper discharge roller pair
63: Paper cassette
64 ... Pickup roller
65 ... Gate roller pair
66. Secondary transfer roller
67 ... Cleaning blade
68 ... Output tray
S ... surface
P ... Recording medium
Claims (17)
前記隔壁の射出側の面の高さが前記正レンズより高くなっており、かつ、
前記正レンズの材料の仕事関数をΦ L 、前記隔壁の材料の仕事関数をΦ B 、トナーの材料の仕事関数をΦ T とするとき、
|Φ T −Φ L |≦0.2eV ・・・(1)
|Φ T −Φ B |≧0.5eV ・・・(2)
の関係を同時に満足することを特徴とする画像形成装置。 An organic EL element array arranged in a pixel shape in at least one column is provided on a long substrate, and the light emitted from the light emitting portion of each organic EL element is collected on the light emitting side of the organic EL element array. Partitions provided with optical holes that block light emitted from the light emitting part of the organic EL element adjacent to the light position are disposed , and positive lenses are disposed at the respective hole positions of the partition walls. An organic EL array exposure head is provided as an exposure head for writing an image on the image carrier, and at least two image forming stations each having a charging unit, the exposure head, a toner developing unit, and a transfer unit arranged around the image carrier. In a tandem color image forming apparatus that performs color image formation by providing two or more transfer media through each station,
The height of the surface on the exit side of the partition wall is higher than that of the positive lens, and
When the work function of the positive lens material is Φ L , the work function of the partition wall material is Φ B , and the work function of the toner material is Φ T ,
| Φ T −Φ L | ≦ 0.2 eV (1)
| Φ T −Φ B | ≧ 0.5 eV (2)
An image forming apparatus satisfying the above relationship at the same time.
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