JP4233196B2

JP4233196B2 - 露光装置

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Publication number: JP4233196B2
Application number: JP2000178945A
Authority: JP
Inventors: 久満堀
Original assignee: Fujifilm Corp
Current assignee: Fujifilm Corp
Priority date: 2000-06-14
Filing date: 2000-06-14
Publication date: 2009-03-04
Anticipated expiration: 2020-06-14
Also published as: JP2001356422A; US20010052926A1; US6731322B2

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、露光装置に係り、特に有機エレクトロルミネセント素子（以下、「有機ＥＬ素子」という。）を用いて感光体を露光する露光装置に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
感光体を露光して画像を記録するアレイ状の光源としては、現在、発光ダイオード（ＬＥＤ）、ＶＦ、有機ＥＬ素子等を用いたものが考えられている。
【０００３】
ＬＥＤアレイは、チップ内でのＬＥＤ素子間隔の誤差が少ないが、複数のチップが接合して構成されるので、接合部においてＬＥＤ素子配列の方向の誤差が大きくなる。すなわち、チップ毎の間隔誤差が大きく、さらに波長・光量の温度依存性が大きいため、むらが生じやすく、また複数波長の同一基板実装が困難である。さらに、アレイ状のＬＥＤは赤色を発光するものしか発表されていない。
【０００４】
ＶＦ（Vacuum Fluorescent）は、ワイヤとワイヤに対向するように配列された多数の電極で構成される。しかし、ワイヤが長くなると弛んでしまい、このようにワイヤの制約があるためＡ３などの長尺化が難しく、また熱電子を利用するためのヒステリシスが生じやすい。また、いずれのデバイスも構造が複雑なため、多数の素子を２次元に配列するのが困難である。
【０００５】
これに対して、近年実用化への取組の著しい有機ＥＬ素子は、これらの点では優れているが、素子毎の光量、波長、発光形状などのばらつきや経時での光量変化などがあり、高画質化には不十分である。
【０００６】
画素毎の光量を測定したり、プリント濃度を微視的に測定するなどの補正技術も発表されているが、補正すべき画素数はＡ３幅ｄｐｉ（dot per inch）では数千画素に及び、またこれらの補正をしても十分な画質を得ることは難しい。
【０００７】
本発明は、上述した問題点を解消するために提案されたものであり、有機電界発光素子のばらつきに起因するむらを防止し、最適な発光形状を形成して露光を行う露光装置を提供することを目的とする。
【０００９】
有機電界発光素子は、素子毎に光量、波長、発光形状などにわずかなバラツキが生じる。そこで、配列方向に直交する方向において、各有機電界発光素子の少なくとも一部が重なるように配列方向にずらして配置する。このため、ライン毎の有機電界発光素子の前記バラツキはキャンセルされ、全体的に均一な特性となる。
【００１０】
請求項１記載の発明は、透明基板上に、複数のライン状アレイを構成するように所定の方向に所定間隔毎に配列された複数の有機電界発光素子を備え、
前記ライン状アレイは、配列方向に直交する方向において、各有機電界発光素子の少なくとも一部が重なるように配列方向にずらして配置され、かつ、複数の波長域の光を発光する有機電界発光素子を同一基板上に形成し、配列方向に直交する方向において、同一の画素を形成する異なる波長域の光を発光する有機電界発光素子が互いに完全に重ならないように配列方向にずらして配置されたものである。
【００１１】
また、請求項２記載のように、前記ライン状アレイは、複数の波長域の光を発光する有機電界発光素子を同一基板上に形成し、配列方向に直交する方向において、異なる波長域の光を発光する有機電界発光素子が互いに完全に重ならないように配列方向にずらして配置してもよい。
【００１２】
さらに、請求項３記載のように、複数のラインを構成するように所定の方向に配列された複数のレンズからなるレンズアレイを備え、前記レンズアレイのラインは、配列方向に直交する方向において、各レンズが重なるように配列方向にずらして配置され、各レンズは、各有機電界発光素子が発光した光で感光体を露光してもよい。
【００１３】
また、請求項４記載のように、前記感光体を巻回させて露光させる露光ドラムを更に備え、前記透明基板の断面は、前記露光ドラムの回転軸を中心点として、前記露光ドラムの外側において、円弧状に形成されてもよい。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図１乃至図８を参照しながら詳細に説明する。
【００１５】
（第１の実施の形態）
図１に示すように、本実施の形態に係る露光装置１は、透明基板１０と、透明基板１０上に蒸着により形成された有機ＥＬ素子２０と、有機ＥＬ素子２０の発光する光を集光して感光体４０に照射させるセルフォックレンズアレイ３０（３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂ）と、透明基板１０やセルフォックレンズアレイ（以下、「ＳＬＡ」という。）３０を支持する支持体５０とを備えている。
【００１６】
有機ＥＬ素子２０は、透明基板１０上に、透明陽極２１、発光層を含む有機化合物層２２、金属陰極２３が順次蒸着により積層されて形成されている。この有機ＥＬ素子２０は、例えば図１に示すステンレス製缶等の封止部材２５により覆われている。封止部材２５の縁部と透明部材１０とは接着されて、乾燥窒素ガスで置換された封止部材２５内に有機ＥＬ素子２０が封止されている。この有機ＥＬ素子２０の透明陽極２１と金属陰極２３との間に所定電圧が印加されると、有機化合物層２２に含まれる発光層が発光し、発光光が透明陽極２１及び透明部材１０を介して取り出される。なお、有機ＥＬ素子２０は、波長安定性に優れる特性がある。
【００１７】
透明陽極２１は、４００ｎｍ〜７００ｎｍの可視光の波長領域において、少なくとも５０パーセント以上、好ましくは７０パーセント以上の光透過率を有するものが好ましい。透明陽極２１を構成するための材料としては、酸化錫、酸化錫インジウム（ＩＴＯ）、酸化亜鉛インジウムなどの透明電極材料として公知の化合物のほか、金や白金など仕事関数が大きい金属からなる薄膜を用いてもよい。また、ポリアニリン、ポリチオフェン、ポリピロールまたはこれらの誘導体などの有機化合物でもよい。透明導電膜については、沢田豊監修「透明導電膜の新展開」シーエムシー刊（１９９９年）に詳細に記載されており、本発明に適用することができる。また、透明陽極２１は、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法などにより、透明部材１０上に形成することができる。
【００１８】
有機化合物層２２は、発光層のみからなる単層構造であってもよいし、発光層の外に、ホール注入層、ホール輸送層、電子注入層、電子輸送層等のその他の層を適宜有する積層構造であってもよい。有機化合物層２２の具体的な構成（電極を含む。）としては、陽極／ホール注入層／ホール輸送層／発光層／電子輸送層／陰極、陽極／発光層／電子輸送層／陰極、陽極／ホール輸送層／発光層／電子輸送層／陰極などが挙げられる。また、発光層、ホール輸送層、ホール注入層、電子注入層を複数設けてもよい。
【００１９】
金属陰極２３は、仕事関数の低いＬｉ、Ｋなどのアルカリ金属、Ｍｇ、Ｃａなどのアルカリ土類金属、及びこれらの金属とＡｇやＡｌなどとの合金や混合物等の金属材料から形成されるのが好ましい。陰極における保存安定性と電子注入性とを両立させるために、上記材料で形成した電極を仕事関数が大きく導電性の高いＡｇ、Ａｌ、Ａｕなどで更に被覆してもよい。なお、金属陰極２３も透明陽極２１と同様に、真空蒸着法、スパッタ法、イオンプレーティング法などの公知の方法で形成することができる。
【００２０】
ここで、透明基板１０上には、図２に示すように、赤色光を発光する有機ＥＬ素子２０Ｒと、緑色光を発光する有機ＥＬ素子２０Ｇと、青色光を発光する有機ＥＬ素子２０Ｂが形成されている。
【００２１】
有機ＥＬ素子２０Ｒは、ｘ軸方向に平行になるようにＲ１からＲ６の６ラインで配列されている。各ラインの配列方向（ｘ軸方向）においては、隣り合う有機ＥＬ素子２０Ｒ間の距離Ｐは、例えば１９０．５［μｍ］である。ラインＲ２は、ラインＲ１に対して、ｘ軸方向に距離ａ１（＝Ｐ／３＝６３．５［μｍ］）ずれている。ラインＲ３は、ラインＲ２に対して、ｘ軸方向に距離ａ１ずれている。同様に、ラインＲ４，Ｒ５，Ｒ６もｘ軸方向にａ１ずつずれている。また、ラインＲ１とラインＲ４における有機ＥＬ素子２０Ｒの配列は、ｘ軸方向においては一致する。同様に、ラインＲ２とラインＲ５、ラインＲ３とラインＲ６の有機ＥＬ素子２０Ｒの配列も一致する。
【００２２】
ラインＲ１，Ｒ２，Ｒ３の有機ＥＬ素子２０Ｒは、それぞれｘ座標が異なり、また露光の際には感光体４０に対してｙ軸方向に移動するので、図２に示すように、露光により一水平走査ラインＲallを形成する。同様に、ラインＲ４，Ｒ５，Ｒ６も、露光により一水平走査ラインＲallを形成する。このように、一水平走査ラインＲallは、３段のラインＲ１，Ｒ２，Ｒ３によって構成される。また、一水平走査ラインＲallは、３段のラインＲ４，Ｒ５，Ｒ６によっても構成される。
【００２３】
有機ＥＬ素子２０Ｇは、有機ＥＬ素子２０Ｒと同様に、ｘ軸方向に対して平行になるようにＧ１からＧ６の６ラインで配列されている。ただし、ラインＧ１，Ｇ２，・・・，Ｇ６は、それぞれラインＲ１，Ｒ２，・・・，Ｒ６に対して、ｘ軸方向に距離ｂ１（＝２１．１６［μｍ］）ずれている。
【００２４】
ラインＧ１，Ｇ２，Ｇ３の有機ＥＬ素子２０Ｇは、それぞれｘ座標が異なり、また露光の際には感光体４０に対してｙ軸方向に移動するので、図２に示すように、露光により一水平走査ラインＧallを形成する。同様に、ラインＧ４，Ｇ５，Ｇ６も、露光により一水平走査ラインＧallを形成する。このように、一水平走査ラインＧallは、３段のラインＧ１，Ｇ２，Ｇ３によって構成される。また、一水平走査ラインＧallは、３段のラインＧ４，Ｇ５，Ｇ６によっても構成される。
【００２５】
有機ＥＬ素子２０Ｂは、有機ＥＬ素子２０Ｒ，２０Ｇと同様に、ｘ軸方向に対して平行になるようにＢ１からＢ６の６ラインで配列されている。ただし、ラインＢ１，Ｂ２，・・・，Ｂ６は、それぞれラインＲ１，Ｒ２，・・・，Ｒ６に対して、ｘ軸方向に距離２ｂ１（＝４２．３２［μｍ］）ずれている。
【００２６】
ラインＢ１，Ｂ２，Ｂ３の有機ＥＬ素子２０Ｂは、それぞれｘ座標が異なり、また露光の際には感光体４０に対してｙ軸方向に移動するので、図２に示すように、露光により一水平走査ラインＢallを形成する。同様に、ラインＢ４，Ｂ５，Ｂ６も、露光により一水平走査ラインＢallを形成する。このように、一水平走査ラインＢallは、３段のラインＢ１，Ｂ２，Ｂ３によって構成される。また、一水平走査ラインＢallは、３段のラインＢ４，Ｂ５，Ｂ６によっても構成される。
【００２７】
ここで、有機ＥＬ素子２０に使用される色の数をブロック数とすると、ブロック数は３になる。有機ＥＬ素子２０によって形成される一水平走査ラインの数を「列」、１列を構成するラインの数を「段」とすると、有機ＥＬ素子２０の配列は、３段２列３ブロックとなる。一般に、Ｍ₁段Ｎ₁列Ｃ₁ブロックの場合、ａ１及びｂ１については、以下の式が成り立つ。
【００２８】
ａ１＝Ｐ１／Ｍ₁
ｂ１＝ａ１／Ｃ１＝Ｐ１／（Ｃ１・Ｍ₁）
ただし、Ｍ₁≧１、Ｎ₁≧２、Ｃ１≧１である。
【００２９】
ＳＬＡ３０は、図３に示すように、複数のセルフォックレンズ３１で構成されている。セルフォックレンズ３１は、断面の半径方向に屈折率分布をもつ棒状の厚肉レンズである。セルフォックレンズ３１に入射された光は、光軸に対して正弦波状に蛇行しながら進行し、感光体４０に対して出力される。
【００３０】
セルフォックレンズ３１Ｒは、ｘ軸方向に平行になるようにｒ１とｒ２の２ラインで配列されている。隣り合うセルフォックレンズ３１Ｒの中心軸間の距離はＰ２であり、その断面の直径の長さと一致する。すなわち、各ラインにおいて、セルフォックレンズ３１Ｒは隣り合うセルフォックレンズ３１Ｒに接するように配列されている。なお、距離Ｐ２としては、５０〜１００［μｍ］が好ましい。ラインｒ２は、ラインｒ１に対して、ｘ軸方向に距離ａ２（＝断面の半径）分ずれて配置されている。
【００３１】
セルフォックレンズ３１Ｇは、セルフォックレンズ３１Ｒと同様に、ｘ軸方向に対して平行になるようにｇ１及びｇ２の２ラインで配列されている。ただし、ラインｇ１，ｇ２は、それぞれラインｒ１，ｒ２に対して、ｘ軸方向に距離ｄ２ずれている。
【００３２】
セルフォックレンズ３１Ｂは、セルフォックレンズ３１Ｒ，３１Ｇと同様に、ｘ軸方向に対して平行になるようにｂ１及びｂ２の２ラインで配列されている。ただし、ラインｂ１，ｂ２は、それぞれラインｇ１，ｇ２に対して、ｘ軸方向に距離ｄ２ずれている。
【００３３】
このように、各セルフォックレンズ３１は、２段で１列を形成している。すなわち、このＳＬＡ３０は、２段１列３ブロックで構成されている。一般に、ＳＬＡ３０がＭ₂段Ｎ₂列Ｃ₂ブロックで形成されている場合、ａ２及びｄ２については以下のような式が成り立つ。
【００３４】
ａ２＝Ｐ２／Ｍ₂
ｄ２＝ａ２／Ｃ₂＝Ｐ２／（Ｃ₂・Ｍ₂）
感光体４０としては、種々のものを用いることができる。例えば、感光体４０としてハロゲン化銀カラー感光材料を用いた場合、この感光体４０にカラー画像や文字情報を記録することができる。また、感光体４０として、感光感熱材料を用いることもできる。そして、感光体４０は、搬送ローラ５１により挟持され、所定の搬送方向に搬送される。
【００３５】
以上のように構成された露光装置１においては、有機ＥＬ素子２０で発光された光は、ＳＬＡ３０によって集光され、そして感光体４０に照射される。このときの感光体４０の光量分布は以下のようになる。
【００３６】
ラインＲ１の有機ＥＬ素子２０Ｒの光量分布は、図４（Ａ）に示すように、有機ＥＬ素子２０Ｒが形成されている位置において大きくなり、リップル（ripple）を形成する。ラインＲ２の有機ＥＬ素子２０Ｒの光量分布は、図４（Ｂ）に示すように、ラインＲ１の分布がスライドしたようになっている。ラインＲ３の有機ＥＬ素子２０Ｒの光量分布は、図４（Ｃ）に示すように、ラインＲ１の分布がさらにスライドしたようになっている。したがって、ラインＲ１，Ｒ２，Ｒ３によって形成される一水平走査ラインＲallの光量分布は、図４（Ｄ）に示すように、リップルが低減され、ほぼ一定になる。なお、有機ＥＬ素子２０Ｇ，２０Ｂの光量分布についても同様である。
【００３７】
したがって、露光装置１は、有機ＥＬ素子２０のラインを所定間隔ずつずらして配置することによって、光量リップルの少ない状態で感光体４０を露光することができるので、むらのない高画質の画像を得ることができる。また、高密度化に伴う隣接画素とのクロストークを防止することができる。
【００３８】
また、露光の際には、一水平走査ラインＲallの１番目，４番目，７番目・・・の画素は、ラインＲ１及びラインＲ４の有機ＥＬ素子２０Ｒの発光によって形成される。すなわち、これらの画素は、ラインＲ１及びラインＲ４の有機ＥＬ素子２０Ｒによって、２度露光される。同様に、一水平走査ラインＲallの他の画素も２度露光される。
【００３９】
したがって、露光装置１は、感光体４０の搬送方向に直交するように、複数の平行なラインＲ１〜Ｒ６が配置されているので、一の画素に対して複数の有機ＥＬ素子２０で露光を行い、各有機ＥＬ素子２０のばらつきによるむらを防止することができる。
【００４０】
なお、一水平走査ラインＲallの光量分布は、上述したように低減されたが、図５（Ａ）に示すように、リップルが多少生じている。一水平走査ラインＧallの光量分布も、図５（Ｂ）に示すように、少し光量リップルが生じている。一水平走査ラインＢallの光量分布も、図５（Ｃ）に示すように、多少光量リップルが生じている。これらの光量リップルの位相は，有機ＥＬ素子２０Ｒ，２０Ｇ，２０Ｂの配置位置に対応してずれている。
【００４１】
そして、露光により一水平走査ラインＲall，Ｇall，Ｂallの光量分布が重畳されると、図５（Ｄ）に示すように、リップルが互いにキャンセルされ、平坦な光量分布が得られる。すなわち、露光装置１は、色ずれが許容される範囲内で有機ＥＬ素子２０Ｒ，２０Ｇ，２０Ｂの配置をずらすことにより、より一層むらを除去することができる。なお、本実施の形態では、赤色、緑色、青色の光で露光する場合について説明したが、他の色の光で露光してもよい。例えば、視覚性の観点から、シアン−マゼンダ−イエロー、又はマゼンダ−シアン−イエローの順に配置するのが好ましい。
【００４２】
ＳＬＡ３０においても、セルフォックレンズ３１Ｒのラインｒ１，ｒ２は、互いにずらして配置されている。さらに、セルフォックレンズ３１Ｇのラインｇ１，ｇ２は、ラインｒ１，ｒ２に対して距離ｄ２ずらして配置されている。同様にして、セルフォックレンズ３１Ｂのラインｂ１，ｂ２は、ラインｇ１，ｇ２に対して距離ｄ２ずらして配置されている。これにより、露光装置１は、ＳＬＡ３０に起因する光量リップルを低減することができる。
【００４３】
（他の実施の形態）
本発明は、上述した実施の形態に限定されず、以下に示す構成であってもよい。なお、以下の説明では、上述した部位と同じ部位には同一の符号を付し、また重複する説明については省略する。
【００４４】
例えば図６に示すように、本実施の形態に係る露光装置は、感光体４０を巻き付ける露光ドラム６０を更に備えている。露光装置１Ａの透明基板１０の断面は、露光ドラム６０の回転軸を中心として、露光ドラム６０の外側において、円弧状になるように湾曲されている。さらに、支持体５０は、この透明基板１０を支持すると共に、出射光が露光ドラム６０の回転軸に向き、さらに露光ドラム６０の側面上に焦点が位置するように、ＳＬＡ３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂを支持する。
【００４５】
これにより、露光装置は、感光体４０が長尺状に形成された場合であっても、感光体４０を非接触の状態で位置がずれることなく保持することができる。また、電子写真方式にも容易に対応することができる。
【００４６】
また、有機ＥＬ素子２０の周辺に様々の部位を設けてもよい。例えば図７に示すように、透明基板１０の光出射面側に、有機ＥＬ素子２０の光を所定の方向に規制する遮光膜７１を設けてもよい。これにより、他の有機ＥＬ素子２０が発光する光とのクロストークを防止することができる。透明基板１０の光出射面側に光整形用拡散板７２を設けてもよい。
【００４７】
さらに、図８に示すように、有機ＥＬ素子の発光色に応じて、ＳＬＡ３０（３０Ｒ,３０Ｇ）の高さを変えてもよい。また、色収差補正タイプのＳＬＡ３０を用いてもよい。これにより、感光体４０上に光の焦点があるように調整することができる。
【００４８】
【発明の効果】
本発明は、透明基板上に、複数のライン状アレイを構成するように所定の方向に所定間隔毎に配列された複数の有機電界発光素子を備え、ライン状アレイは、配列方向に直交する方向において、各有機電界発光素子の少なくとも一部が重なるように配列方向にずらして配置されたことによって、各有機電界発光素子のバラツキをキャンセルし、安定した光を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る露光装置の構成を示す断面図である。
【図２】露光装置の透明基板に形成された有機ＥＬ素子の配列を示す概略的な正面図である。
【図３】露光装置のＳＬＡを構成するセルフォックレンズの配列を示す正面図である。
【図４】透明基板に形成された有機ＥＬ素子のライン毎の光量分布を示す図である。
【図５】透明基板に形成された有機ＥＬ素子の発光色毎の光量分布を示す図である。
【図６】本発明の他の実施の形態として、露光ドラムに感光体を巻き付けて露光を行う露光装置の概略的な構成を示す断面図である。
【図７】透明基板の光出射面側に遮光膜や光整形用拡散板を設けたときの断面図である。
【図８】発色光毎にＳＬＡの高さを変えたときの露光装置の概略的な断面図である。
【符号の説明】
１露光装置
１０透明基板
２０有機ＥＬ素子
３０ＳＬＡ
３１セルフォックレンズ

Claims

透明基板上に、複数のライン状アレイを構成するように所定の方向に所定間隔毎に配列された複数の有機電界発光素子を備え、
前記ライン状アレイは、配列方向に直交する方向において、各有機電界発光素子の少なくとも一部が重なるように配列方向にずらして配置され、かつ、複数の波長域の光を発光する有機電界発光素子を同一基板上に形成し、配列方向に直交する方向において、同一の画素を形成する異なる波長域の光を発光する有機電界発光素子が互いに完全に重ならないように配列方向にずらして配置された露光装置。
前記ライン状アレイは、複数の波長域の光を発光する有機電界発光素子を同一基板上に形成し、配列方向に直交する方向において、異なる波長域の光を発光する有機電界発光素子が互いに完全に重ならないように配列方向にずらして配置された請求項１記載の露光装置。
複数のラインを構成するように所定の方向に配列された複数のレンズからなるレンズアレイを備え、
前記レンズアレイのラインは、配列方向に直交する方向において、各レンズが互いに完全に重ならないように配列方向にずらして配置され、
各レンズは、各有機電界発光素子が発光した光で感光体を露光する請求項１又は２記載の露光装置。
前記感光体を巻回させて露光させる露光ドラムを更に備え、前記透明基板の断面は、前記露光ドラムの回転軸を中心点として、前記露光ドラムの外側において、円弧状に形成された請求項１から３のいずれか１項記載の露光装置。