JP4154045B2

JP4154045B2 - 画像形成装置

Info

Publication number: JP4154045B2
Application number: JP30050198A
Authority: JP
Inventors: 幸雄永瀬; 精二真下; 昇幸村; 泉成田
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1998-10-22
Filing date: 1998-10-22
Publication date: 2008-09-24
Anticipated expiration: 2018-10-22
Also published as: JP2000127481A

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発光体アレイ及び画像形成装置、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が、この際、チップ間で発光特性が一致しないため、発光光量がチップ間で異なるという問題があった。
【０００５】
一般的には、各発光素子の発光特性のばらつきを修正するため、ＬＥＤアレイを作成後に、全素子の発光光量分布を測定して各発光素子に対応した光量補正データを作成し、それに基づき駆動回路の光量補正回路（例えば、電流補正／パルス幅補正等）により光量補正が行われているが、駆動回路等が複雑になる等の問題があった。
【０００６】
また、各素子に駆動回路を作成し、その駆動回路中の薄膜抵抗基板をレーザートリミング等により修正し、発光電流を最適化する方法も考えられるが、駆動回路を共有化してコストダウンをする時分割駆動方式には適応できないため、一般的には用いられなかった。
【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、特殊な駆動回路を必要とせずに感光体の帯電／露光後の潜像電位のばらつきが是正された発光体アレイ及び画像形成装置、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】
本発明の画像形成装置は、感光体と、前記感光体を帯電させる帯電手段と、前記感光体を露光する発光体アレイと、を有し、
前記発光体アレイは、基板上に、陽極層及び陰極層と、これらの間に挟持された少なくとも一層の有機化合物層と、を有する発光素子が複数配列された発光体アレイである画像形成装置において、
前記有機化合物層は、発光性の有機化合物と、前記有機化合物とは分光発光特性の異なるドーピング材と、を有しており、
前記ドーピング材を劣化させ、前記発光素子の分光発光特性をシフトさせることにより、前記感光体の帯電／露光後の潜像電位を均一化したことを特徴とする。
【００１０】
このような構成をとることにより、高速、小型、低コスト、高精細であると同時に、発光素子の分光発光特性を調整することで感光体の帯電／露光後の潜像電位の均一化を図るため、光量補正のための特殊な周辺駆動回路等を必要とせず、潜像電位のばらつきを是正することが可能となる。
【００１１】
【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。
【００１２】
図１は本発明の露光装置である発光体アレイの一例を示す斜視図である。
【００１３】
図１において、１は基板、３は陽極層、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る。
【００１４】
図２は、基板１側から見た発光部の拡大図であり、陽極層３と陰極層６との重なり部分が発光部８となる。そして、陽極層３と陰極層６間に電圧を印加することにより、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】
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。
【００１６】
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、Ｉｎあるいはこれらの合金等を用いることができる。
【００１７】
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、蛍光体を含有する蛍光体層を正孔輸送層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，蛍光層を兼ねた構成も可能である。
【００１８】
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。
【００１９】
【化１】

【００２０】
【化２】

【００２１】
【化３】

【００２２】
【化４】

【００２３】
【化５】

【００２４】
また、例えばａ−Ｓｉ、ａ−ＳｉＣなどの無機材料を用いてもよい。
【００２５】
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。
【００２６】
【化６】

【００２７】
【化７】

【００２８】
【化８】

【００２９】
【化９】

【００３０】
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。
【００３１】
【化１０】

【００３２】
また、陽極層３と基板１との間に誘電層を設けることが好ましい。誘電層は、ＳｉＯ₂，ＳｉＯ等屈折率の異なる層の積層により特定の波長の反射透過率を高く（低く）することができる。あるいは単にハーフミラーを使用することも可能である。
【００３３】
各層の材料は、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。
【００３４】
以下に、具体的な製造例について述べる。
【００３５】
本例では、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。
【００３６】
次に、基板１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１００ｎｍ形成する。
【００３７】
この際、全面成膜した後に通常のフォトリソグラフ法によりエッチングし、所望のパターンを形成してもよい。
【００３８】
次に、正孔輸送層４としてＴＰＤを、電子輸送層５としてＡｌｑ₃にＮｉｌｅＲｅｄを５ｗｔ％ドーピングしたものを順次真空蒸着法により５０ｎｍずつ蒸着する。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。
【００３９】
最後に、ライン幅８０μｍ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。
【００４０】
このようにして得られた発光体アレイに駆動用ドライバを接続し、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、セルホックレンズアレイを通して感光体面上に結像させることができる。
【００４１】
図８は、発光体アレイの分光発光特性及び感光体の分光感度特性を示すグラフであり、Ｂが本例の分光発光特性、Ａが電子輸送層５にＮｉｌｅＲｅｄをドーピングしないアレイの分光発光特性、中太線で示されるのが感光体の分光感度特性である。図８に示すように、本例では、電子輸送層５へのドーピングにより、感光体の分光感度特性にあわせて分光発光特性をシフトさせている。尚、図８中Ｃは、後述する調整後の分光発光特性である。
【００４２】
尚、本例においては、３００ｄｐｉの発光体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。
【００４３】
図５は、以上の様に作製した発光体アレイの発光光量分布の一例を示すグラフ、図６は、発光体アレイにより露光された感光体の帯電／露光後の潜像電位分布の一例を示すグラフである。図５に示すように、この例では、発光光量がアレイの中央部分で低く、両端部で高くなるような傾向を示している。その結果、図６に示すように、感光体の潜像電位が端部で低くなりすぎる傾向を示している。これはおそらく有機化合物層を蒸着するときに、蒸着膜の膜厚分布があり、中央部分に比較し端部で膜厚が薄くなってしまったため、端部の発光部にかかる電界強度が中央に比べて高くなり、発光光量が高くなってしまったためであると考えられる。蒸着装置の改良で発光光量分布の改善を図ることも可能ではあるが、他の要因も重なり完全に均一にできない場合がある。
【００４４】
本発明においては、各発光素子の分光発光特性の調整により、図７に示すように感光体の帯電／露光後の潜像電位が均一化されている。
【００４５】
具体的には、まず各画素単位で発光させ、すべての画素の光量を測定し、その測定データから、光量の高い画素に関しては、画素の発光波長を感光体の分光感度特性の感度の高い領域から離すようにシフトさせ、感光体の帯電／露光後の潜像電位を均一化する。
【００４６】
即ち、基板側から発光画素サイズに絞ったレーザービーム等により、発光面に直接ビームを照射し、有機化合物層に熱または光エネルギーを与え、有機化合物層を溶融／再結晶化／分解等、変質させる、具体的にはドーピング材を劣化させることにより、図８に示すように、分光発光特性Ｂを分光発光特性Ｃにシフトさせ、感光体の分光感度特性の高感度部分からアレイの中心波長をずらしている。その結果、感光体の潜像電位を上げることができる。
【００４７】
尚、本例とは逆に、発光光量の低い発光素子の発光波長を、感光体の分光感度特性の感度の高い領域へ近づけるようにシフトすることによっても同様の効果が得られることは言うまでもない。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、発光素子の分光発光特性を調整することで感光体の帯電／露光後の潜像電位の均一化を図るため、光量補正のための特殊な周辺駆動回路等を必要とせず、各発光素子の発光光量のばらつきを是正することが可能となる。
【００５９】
また、本発明によれば、簡易かつ高精度な光量補正が可能となるため、特に発光画素数を増やして高密度化した場合に、ますます有効となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の露光装置の一例を示す斜視図である。
【図２】図１の露光装置を基板側から見た、発光部の拡大図である。
【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】分光発光特性の調整前の露光装置の発光光量分布の一例を示すグラフである。
【図６】露光された感光体の帯電／露光後の潜像電位分布の一例を示すグラフである。
【図７】本発明の露光装置により露光された感光体の帯電／露光後の潜像電位分布を示すグラフである。
【図８】発光体アレイの分光発光特性及び感光体の分光感度特性を示すグラフである。
【符号の説明】
１基板
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
８発光部

Claims

感光体と、前記感光体を帯電させる帯電手段と、前記感光体を露光する発光体アレイと、を有し、
前記発光体アレイは、基板上に、陽極層及び陰極層と、これらの間に挟持された少なくとも一層の有機化合物層と、を有する発光素子が複数配列された発光体アレイである画像形成装置において、
前記有機化合物層は、発光性の有機化合物と、前記有機化合物とは分光発光特性の異なるドーピング材と、を有しており、
前記ドーピング材を劣化させ、前記発光素子の分光発光特性をシフトさせることにより、前記感光体の帯電／露光後の潜像電位を均一化したことを特徴とする画像形成装置。
前記シフトは、前記発光性の有機化合物の分光発光特性へ向かったシフトであることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
前記シフトは、発光光量の高い発光素子の発光波長を、感光体の分光感度特性の感度の高い領域から離すようにシフトすることであることを特徴とする請求項１または２に記載の画像形成装置。
前記シフトは、発光光量の低い発光素子の発光波長を、感光体の分光感度特性の感度の高い領域へ近づけるようにシフトすることであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
発光画素サイズに絞ったビームを発光面に直接照射することにより分光発光特性がシフトされていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の画像形成装置。