JP4143180B2

JP4143180B2 - 多色画像形成装置

Info

Publication number: JP4143180B2
Application number: JP24494798A
Authority: JP
Inventors: 精二真下; 和則上野; 雄一橋本; 章弘妹尾; 幸雄永瀬; 昇幸村
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1998-08-31
Filing date: 1998-08-31
Publication date: 2008-09-03
Anticipated expiration: 2018-08-31
Also published as: JP2000077184A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は複写機、プリンタ等の電子写真装置に用いる露光装置及び画像形成装置、特に光プリンタヘッドに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、感光体上に潜像を書き込むための露光方式としてレーザービーム方式、ＬＥＤアレイ方式などが中心となっている。
【０００３】
しかしながら、レーザービーム方式の場合、ポリゴンミラーやレンズ等の光学部品が必要となり装置の小型化が難しく、また超高速化も難しいという問題がある。
【０００４】
また、ＬＥＤアレイ方式の場合は、基板が高価であり、一枚の基板でアレイをつくれないため、切り出したチップを並べる必要がある。そのときにチップ間の段差、間隔が問題となる。
【０００５】
また、感光体上に結像するためにロッドレンズアレイが必要であるが、拡散光をロッドレンズアレイで結像しようとした場合、ロッドレンズアレイの光入射効率が低く、発光素子の発光した光を効率よく利用することができない。従って、感光体上で必要な光量を得るためには、発光素子を必要以上に発光させなくてはならなかった。
【０００６】
更に、通常の有機発光素子の発光波長は半値幅が１００ｎｍ程度と広いため、感光体の感度ピークと合わない光量成分もあり効率的ではなかった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記従来の問題を解決し、高速、小型、低コスト、高精細であると同時に発光素子の発光した光量を効率よく利用可能な露光装置及び画像形成装置、特に光プリンタヘッドを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の多色画像形成装置は、シアン転写、マゼンタ転写、イエロー転写、ブラック転写ごとに帯電手段と現像手段と露光手段と現像スリーブと転写ブレードと回転ドラム型の電子写真感光体とを有する多色画像形成装置であって、
前記シアン転写、前記マゼンタ転写、前記イエロー転写、前記ブラック転写ごとに設けられた露光手段はいずれも、基板と、陽極層及び陰極層と、該陽極層と陰極層の間に挟持された一層または複数層の有機化合物層より構成される発光素子アレイであり、該発光素子アレイのいずれもが、半透明反射層を有し、該半透明反射層と陰極層間で微小光共振器構造を形成しており、かつ、該露光手段により露光される前記電子写真感光体の波長に対する感度の半値幅域内に発光ピークを有することを特徴とする。
【０００９】
本発明の多色画像形成装置においては、前記半透明反射層が前記陽極層と接していることが好ましく、また、前記発光素子アレイの発光を前記電子写真感光体上に結像させるためのロッドレンズアレイを有することが好ましい。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図面を用いて詳細に説明する。
【００１３】
図１は本発明の露光装置である発光素子アレイの一例を示す斜視図である。
【００１４】
図１において、１は基板、２は半透明反射層、３は透明電極よりなる陽極層、６は陰極層、７は正孔輸送層４及び電子輸送層５より構成される有機化合物層であり、陽極層３と陰極層６間に電圧を印加することにより、陽極層３と陰極層６が交差している部分（発光部）から発光が得られ、陽極層３又は陰極層６の電極幅を変更することで、任意の大きさの発光部を得ることが可能である。
【００１５】
また、発光素子アレイは、半透明反射層２と陰極層６間で微小光共振器構造を形成している。このため、光の拡散が抑えられ、露光スポットの広がりを少なくすることが可能となる。また、発光波長の半値幅を狭くすると同時にピーク波長の出力を強めることができるので、発光光量を効率よく利用することが可能となる。
【００１６】
更に、発光素子アレイは、露光される感光体の波長に対する感度の半値幅域内に発光ピークを有する。このため、良好な画像を得られ、駆動電圧を低くすることができ、素子寿命を長くできる。
【００１７】
また、本発明の露光装置は、発光素子アレイと、感光体の間に発光素子アレイの発光を感光体上に結像させるためのロッドレンズアレイを有するのが好ましい。発光素子アレイが光共振器構造を有するため、発光した光の拡散を抑えられ、ロッドレンズアレイへの光入射効率を格段に高めることができ、発光した光を効率よく利用することが可能である。
【００１８】
基板１としては、発光素子を表面に構成できるものであればよく、例えばソーダライムガラス等のガラス、樹脂フィルム等の透明絶縁性基板を用いるのが好ましい。
【００１９】
半透明反射層２としては、特定の波長の反射透過率を高くまたは低くすることができる構成であれば特に限定されず、例えば、材質、厚み等により屈折率が異なる複数の層を積層したものが好ましい。半透明反射層２を形成する材料としては、例えば、ＳｉＯ₂、ＴｉＯ₂等が挙げられる。
【００２０】
陽極層３の材料としては仕事関数が大きなものが望ましく、例えばＩＴＯ、酸化錫、金、白金、パラジウム、セレン、イリジウム、ヨウ化銅などを用いることができる。一方、陰極層６の材料としては仕事関数が小さなものが望ましく、例えばＭｇ／Ａｇ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｌｉ、Ｉｎあるいはこれらの合金等を用いることができる。
【００２１】
有機化合物層７は、一層構成であっても良いし、複数層構成であっても良く、例えば図１に示すように、陽極層３から正孔が注入される正孔輸送層４、及び陰極層６から電子が注入される電子輸送層５からなり、正孔輸送層４と電子輸送層５のいずれかが発光層となる。また、蛍光材料を含有する発光層を正孔輸送層４と電子輸送層５との間に設けても良い。また、混合一層構成で正孔輸送層４，電子輸送層５，発光層を兼ねた構成も可能である。
【００２２】
有機化合物層７の材料は、使用する感光ドラム等の感光材料と感度のあったスペクトル発光をするものを選択することが望ましい。
【００２３】
正孔輸送層４としては、例えば、Ｎ，Ｎ’−ビス（３−メチルフェニル）−Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−（１，１’−ビフェニル）−４，４’−ジアミン（以下ＴＰＤ）を用いることができ、その他にも下記の有機材料を用いることができる。
【００２４】
【化１】

【００２５】
【化２】

【００２６】
【化３】

【００２７】
【化４】

【００２８】
【化５】

【００２９】
また、例えばａ−Ｓｉ、ａ−ＳｉＣなどの無機材料を用いてもよい。
【００３０】
電子輸送層５としては、例えば、トリス（８−キノリノール）アルミニウム（以下Ａｌｑ₃）を用いることができ、その他にも下記の材料を用いることができる。
【００３１】
【化６】

【００３２】
【化７】

【００３３】
【化８】

【００３４】
【化９】

【００３５】
また、以下に示されているようなドーパンド色素を電子輸送層５、あるいは正孔輸送層４にドーピングすることもできる。
【００３６】
【化１０】

【００３７】
各層の膜厚等は、特に限定されないが、感光体と感度の合ったスペクトルを取り出せるように最適化することが望ましい。
【００３８】
尚、図１とは逆の積層順、即ち基板上に陰極層、有機化合物層、陽極層、半透明反射層を順次積層して発光素子アレイを構成してもよい。
【００３９】
以下、本発明の発光素子アレイの作製工程の一例を図２に沿って説明する。
【００４０】
ａ）図２（ａ）に示すように、両面を十分に洗浄した基板１上に、スパッタ法を用いて、複数層よりなる半透明反射層２を形成する。
【００４１】
ｂ）図２（ｂ）に示すように、半透明反射層２上に、所望のライン幅、ピッチで金属マスクを被せて、スパッタ法により所定の厚さに陽極層３を形成する。
【００４２】
ｃ）図２（ｃ）に示すように、正孔輸送層４、電子輸送層５を順次真空蒸着法により蒸着する。
【００４３】
ｄ）図２（ｄ）に示すように、所望のライン幅の金属マスクを陽極層３と直交する様にして被せ、陰極層６を形成する。
【００４４】
本発明の画像形成装置の一例として、電子写真方式を用いた画像形成装置の概略構成図を図３に示す。
【００４５】
２１１は像担持体としての回転ドラム型の電子写真感光体、２１２は帯電手段、２１３は現像手段、２１４は転写手段、２１５は定着手段、２１６はクリーニング手段である。
【００４６】
露光Ｌとしては、本発明の露光装置（不図示）を用いる。露光装置には駆動用ドライバが接続され、陽極層をプラス、陰極層をマイナスにして直流電圧を印加すると、発光部から緑色の発光が得られ、感光体２１１上に結像させることができ、良好な画像を得ることができる。
【００４７】
感光体２１１上を帯電手段２１２により一様に帯電する。この感光体２１１の帯電面に対して出力される目的の画像情報の時系列電気デジタル画素信号に対応して露光装置による露光Ｌがなされ、感光体２１１の周面に対して目的の画像情報に対応した静電潜像が形成される。その静電潜像は絶縁トナーを用いた現像手段２１３によりトナー像として現像される。一方、給紙部（不図示）から記録材としての転写材ｐが供給されて、感光体２１１と、これに所定の押圧力で当接させた接触転写手段との圧接ニップ部（転写部）Ｔに所定のタイミングにて導入され、所定の転写バイアス電圧を印加して転写を行う。
【００４８】
トナー画像の転写をうけた転写材Ｐは感光体２１１の面から分離されて熱定着方式等の定着手段２１５へ導入されてトナー画像の定着をうけ、画像形成物（プリント）として装置外へ排出される。また転写材Ｐに対するトナー画像転写後の感光体面はクリーニング手段２１６により残留トナー等の付着汚染物の除去をうけて清掃され繰り返して作像に供される。
【００４９】
本発明の画像形成装置の他の例として、電子写真方式を用いた多色画像形成装置の概略構成図を図４に示す。
【００５０】
Ｃ１〜Ｃ４は帯電手段、Ｄ１〜Ｄ４は現像手段、Ｅ１〜Ｅ４は本発明の露光手段、Ｓ１〜Ｓ４は現像スリーブ、Ｔ１〜Ｔ４は転写ブレード、ＴＲ１〜ＴＲ２はローラ、ＴＦ１は転写ベルト、Ｐは転写紙、Ｆ１は定着器、３０１〜３０４は回転ドラム型の電子写真感光体である。
【００５１】
転写紙Ｐは矢印方向に搬送され、ローラＴＲ１、ＴＲ２に懸架された転写ベルトＴＦ１上に導かれ、転写ベルトＴＦ１により感光体３０１と転写ブレードＴ１に挟持されるように設定されたブラック転写位置へと移動する。この時、感光体３０１はドラム周上に配置された、帯電手段Ｃ１、露光手段Ｅ１、現像手段Ｄ１の現像スリーブＳ１により電子写真プロセスにより所望のブラックのトナー画像を有していて、転写紙Ｐにブラックトナー画像の転写が行われる。
【００５２】
転写紙Ｐは転写ベルトＴＦ１により、感光体３０２と転写ブレードＴ２に挟持されるように設定されたシアン転写位置、感光体３０３と転写ブレードＴ３に挟持されるように設定されたマゼンタ転写位置、感光体３０４と転写ブレードＴ４に挟持されるように設定されたイエロー転写位置へと移動し、それそれの転写位置で、ブラック転写位置と同様の手段により、シアントナー画像、マゼンタトナー画像、イエロートナー画像の転写が行われる。
【００５３】
この時、各感光体３０１〜３０４が良好な回転を行っているので、各記録間では、画像のレジストレーションが良好に行える。以上のプロセスにより多色記録を行った転写紙Ｐは定着器Ｆ１に供給され定着を行い所望の多色画像を得ることができる。
【００５４】
【実施例】
（実施例１）
図２に示す手順で図１に示す発光素子アレイを作製した。
【００５５】
透明絶縁性の基板１上には４層構成の半透明反射層２が形成されており、その上には陽極層３、正孔輸送層４、発光層を兼ねた電子輸送層５、そして陰極層６が積層されている。
【００５６】
本実施例では、透明絶縁性の基板１としてガラス基板を用いた。このガラス基板の両面を十分に洗浄する。
【００５７】
次に、基板１上に、スパッタ法を用いて、層厚９３ｎｍのＳｉＯ₂層２１及び層厚５９ｎｍのＴｉＯ₂層２２を交互に積層し、半透明反射層２を形成する。
【００５８】
次に、半透明反射層２上に、ライン幅５０μｍ、ピッチ８０μｍの金属マスクを被せて陽極層３としてＩＴＯをスパッタ法により６０ｎｍ形成する。
【００５９】
次に、正孔輸送層４としてＴＰＤを、電子輸送層５としてＡｌｑ₃を順次真空蒸着法によりそれぞれ４０ｎｍ、５０ｎｍ蒸着する。なお、蒸着時の真空度は２〜３×１０^-6Ｔｏｒｒであり、成膜速度は０．２〜０．３ｎｍ／ｓとした。
【００６０】
最後に、ライン幅４０μｍの金属マスクを陽極層３と直交する様にして被せ、陰極層６としてＭｇとＡｇを１０：１の蒸着速度比で共蒸着し、Ｍｇ／Ａｇが１０／１の合金を２００ｎｍ形成する。このとき、成膜速度は１ｎｍ／ｓとした。
【００６１】
このようにして得られた発光素子アレイに、陽極層であるＩＴＯ電極をプラス、陰極層であるＭｇ／Ａｇ電極をマイナスにして直流電圧を印加すると、ＩＴＯ電極とＭｇ／Ａｇ電極が交差している部分から緑色の発光が得られる。
【００６２】
この発光素子アレイ、及び半透明反射層・有機化合物層等の厚みをかえた発光素子アレイ（比較例）に駆動用ドライバを接続し、電子写真用の光源として感光体に書込みを行い、実際に画像を出力した。図５に、感光体の感度特性と発光素子アレイの発光スペクトルを示す。
【００６３】
図５に示すように、実施例１の発光素子アレイは、感光体の感度の半値幅域内に発光ピーク波長を有し、良好な画像を得ることができた。一方、比較例の発光素子アレイは、発光ピークが感光体の感度の半値幅域内にはないため、感光体の電位を所望の電位まで下げることができず、画像がぼけてしまい良好な画像を得ることができなかった。
【００６４】
更に、発光ピーク波長の異なる数種類の発光素子アレイを作製し、画像出力を行ったところ、良好な画像を得るためには、少なくとも感光体の感度の半値幅域内に発光ピーク波長を有することが必要であった。感光体の感度の半値幅域内に発光ピーク波長を有さなくても駆動電圧を高くすることで良好な画像を得られるようになるが、この場合には素子寿命が短くなるという問題が生じて好ましくない。
【００６５】
この様に光共振器構造を有する発光素子アレイを用いることで、光の拡散が抑えられ、露光スポットの広がりを少なくすることが可能となった。また、発光波長の半値幅を狭くすると同時にピーク波長の出力を強めることができるので、発光光量を効率よく利用することが可能となった。
【００６６】
本実施例においては、３００ｄｐｉの発光素子アレイを作成したが、電極幅を変更することで、任意の大きさの発光点を得ることが可能である。
【００６７】
（実施例２）
実施例１の発光素子アレイと、ロッドレンズアレイよりなり、発光素子アレイからの発光をロッドレンズアレイで感光体上に結像する露光装置を用い、実施例１と同様にして実際に画像を出力したところ、高精細な画像を得ることができた。また、発光素子アレイが光共振器構造を有するため、発光した光の拡散を抑えられ、ロッドレンズアレイへの光入射効率を格段に高めることができ、発光した光を効率よく利用することが可能となった。
【００６８】
一方、光共振器構造を有さない発光素子アレイは、発光した光が拡散してしまうために、ロッドレンズアレイへの光入射率が悪く、ほとんどの光をドラム上に結像させることができなかった。
【００６９】
この様に、発光素子アレイに光共振器構造を持たせることにより、低電力で高精細な画像が得られる光プリンタヘッドの実現が可能となった。
【００７０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、高速、小型、低コスト、高精細であると同時に発光素子の発光した光量を効率よく利用可能な光プリンタヘッド等の露光装置及び画像形成装置を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の発光素子アレイの一例を示す斜視図である。
【図２】本発明の発光素子アレイの作製工程の一例を示す図である。
【図３】本発明の画像形成装置の一例を示す概略構成図である。
【図４】本発明の画像形成装置の他の例を示す概略構成図である。
【図５】実施例１の感光体の分光感度と発光素子アレイの発光波長の関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１基板
２半透明反射層
３陽極層
４正孔輸送層
５電子輸送層
６陰極層
７有機化合物層
２１ＳｉＯ₂層
２２ＴｉＯ₂層

Claims

シアン転写、マゼンタ転写、イエロー転写、ブラック転写ごとに帯電手段と現像手段と露光手段と現像スリーブと転写ブレードと回転ドラム型の電子写真感光体とを有する多色画像形成装置であって、
前記シアン転写、前記マゼンタ転写、前記イエロー転写、前記ブラック転写ごとに設けられた露光手段はいずれも、基板と、陽極層及び陰極層と、該陽極層と陰極層の間に挟持された一層または複数層の有機化合物層より構成される発光素子アレイであり、該発光素子アレイのいずれもが、半透明反射層を有し、該半透明反射層と陰極層間で微小光共振器構造を形成しており、かつ、該露光手段により露光される前記電子写真感光体の波長に対する感度の半値幅域内に発光ピークを有することを特徴とする多色画像形成装置。
前記半透明反射層が前記陽極層と接していることを特徴とする請求項１に記載の多色画像形成装置。
前記発光素子アレイの発光を前記電子写真感光体上に結像させるためのロッドレンズアレイを有することを特徴とする請求項１または２に記載の多色画像形成装置。