JP5023357B2

JP5023357B2 - 発光装置及び印刷装置

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Publication number: JP5023357B2
Application number: JP2007094744A
Authority: JP
Inventors: 吉幸松岡; 功海老澤; 賢次小林
Original assignee: Casio Computer Co Ltd
Current assignee: Casio Computer Co Ltd
Priority date: 2007-03-30
Filing date: 2007-03-30
Publication date: 2012-09-12
Anticipated expiration: 2027-03-30
Also published as: JP2008251492A

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。

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、発光素子を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。

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。
特開２００６−１４７８２６号公報

ところで、印刷装置等に利用される発光素子においては、高輝度で発光することに起因する発熱が、当該発光素子の劣化を招いている。従って、高輝度で発光することに起因する発熱を、効率よく当該発光素子の外部へ放熱する手段が求められている。

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。

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、
複数の発光素子がアレイ状に構築された基板と、
前記複数の発光素子の対向電極に接続された熱伝導性導電層と、
前記熱伝導性導電層に接触するように前記基板上に形成された熱伝導性絶縁層と、
前記基板に対向するように前記熱伝導性絶縁層上に設けられ、前記基板と共に前記複数の発光素子を封止する放熱キャップ材と、
前記複数の発光素子の周囲であって、互いに対向する二つの第一辺と、前記第一辺より短く且つ互いに対向する二つの第二辺とを覆い、前記基板と前記放熱キャップ材との間を封止するシール材と、
を具備し、
前記熱伝導性導電層は、前記シール材の前記第一辺のうちの一方側のみから前記シール材の外側に露出され、
前記シール材は、前記放熱キャップ材の周縁部の第１下面に接するように設けられ、
前記熱伝導性絶縁層は、前記シール材の前記前記第一辺のうちの一方側のみにおいて前記シール材の外側に配置されるとともに、下面で前記熱伝導性導電層に接触し、上面で前記放熱キャップ材の周縁部の第２下面に接するように設けられていることを特徴とする。

前記の目的を達成するために、本発明の第２の態様による発光装置は、前記第１の態様による発光装置であって、
前記放熱キャップ材は、金属から成ることを特徴とする。

前記の目的を達成するために、本発明の第３の態様による印刷装置は、第１の態様または第２の態様による発光装置を具備することを特徴とする。

本発明によれば、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ができる。

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。

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。

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。

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。

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）。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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、周縁をシール材３０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。

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する。

また画素電極２３は、アノードとして機能し、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。

対向電極２７は、カソードとして機能し、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。対向電極２７は、発光素子２０以外の領域において対向電極２７と同一部材で一体的に形成され、且つ後述するシール材３０に沿って設けられた熱伝導性導電層２７Ａと接続されている。

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。

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２０ａと呼称する。

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、画素電極２３及び発光素子基板２１を透過して完全拡散放射する。

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。

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。

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。

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。

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。

以下、図４及び図５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。

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。なお、上述したように、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。

まず、前記発光素子基板２１は、例えば接着樹脂（不図示）によって前面ケース５１に接着されている。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。

ここで、前記発光素子基板２１のうち前記接着樹脂（不図示）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。

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。

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５９，５９が設けられている。中継コネクタ５９，５９は、それぞれ配線５７，５７に接続され、配線５７，５７は、一方がアノード電圧を印加するために、後述する信号線１０７、走査線１０９及び電源線１１１に供給される信号群のための配線であり、他方が、カソード電圧を印加するために熱伝導性導電層２７Ａに供給される信号の為の配線である。

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。

なお、図４に示す発光素子２０は、発光素子基板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。

また、前記凸部７１は、発光素子２０からロッドレンズ部２Ｂまでの光路長をある程度の長さに確保するので、ロッドレンズ部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。

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。

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。

このような事情に鑑みて、本一実施形態に係る発光装置では、図５（Ａ），（Ｂ）に示すように前記発光素子２０の周囲はシール材３０で囲まれ、絶縁シリコーングリス等の熱伝導率の高い熱伝導性絶縁層８１及び金属から成る放熱キャップ材８３を含む冷却構造（詳細は図７を参照して後述する）が設けられている。熱伝導性導電層２７Ａは、その一部がシール材３０及び熱伝導性絶縁層８１と重なっており、端部が放熱キャップ材８３の外に導出され、この端部が配線５７に接続されている。

ここで、図６（Ａ）は、本一実施形態において採用しているアクティブマトリクス駆動として、各画素に２つのトランジスタが設けられ、信号電圧階調制御によって前記発光素子２０の発光制御を行う為の駆動回路部の構成を示す図であり、図６（Ｂ）は、この駆動回路部の回路図である。また、図７は、図６に示すＡ−Ａ’線における断面図である。

初めに、図６（Ａ），（Ｂ）及び図７を参照して、本一実施形態において採用している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駆動回路部の一構成例を説明する。なお、この駆動回路部に関しては本発明の特徴部ではないので簡略に説明する。

駆動回路部４０は、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。この駆動回路部４０は、図６（Ａ）に示すように、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、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。

前記選択トランジスタ１０１及び前記駆動トランジスタ１０３は、例えば、共にｎチャネルアモルファスシリコンＴＦＴのスイッチング素子である。選択トランジスタ１０１のドレイン電極は信号線１０７に接続され、選択トランジスタ１０１のゲート電極は、走査線１０９に接続されている。一方、駆動トランジスタ１０３のドレイン電極４２は電源線１１１に接続され、選択トランジスタ１０１のソース電極と駆動トランジスタ１０３のゲート電極４３とは、コンタクトホール１５１を介して接続されている。

前記駆動トランジスタ１０３は、図７に示すように、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とを備える。

さらに、図７に示すように、駆動回路部４０及び発光素子２０を覆うように封止膜６１が設けられている。

すなわち、駆動回路部４０においては、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、例えばカソードとしての前記対向電極２７は接地電位（０Ｖ）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。

なお、前記対向電極２７を形成する材料としては、純粋アルミニウムの熱伝導率が２４０ｗ／ｍ・ｋと非常に高い値であることを鑑みて、例えばアルミニウム系合金（AlNdTi）等を挙げることができる。

また、図６（Ａ），（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。そして、前記画素電極２３と電気的に接続されている駆動回路部４０は、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。

ここで、上述したように前記対向電極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４１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４３−ソース電極４１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。

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信号線１０７、走査線１０９の他に、前記駆動トランジスタ１０３に大きな電流を供給する為の電源線１１１を要する。

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。

続いて、本一実施形態に係る発光装置が具備する冷却構造について、図７を参照して詳細に説明する。なお、図２を参照して説明した前記発光素子２０から成る発光部８０、及び図６（Ａ），（Ｂ）を参照して説明した駆動回路部４０に関しては、上述した通りであるので適宜説明を省略する。

まず、本一実施形態に係る発光装置では、基板ガラスである発光素子基板２１と、金属から成る放熱キャップ材８３とが、熱伝導性絶縁層８１である絶縁シリコーングリース（熱伝導率４．５ｗ／ｍ・ｋ）及びシール材３０によって封止されている。

そして、カソードとしての前記対向電極２７は、前記ＥＬ層２０ａ上のみならず、図７に示すように前記発光素子基板２１上において、前記熱伝導性絶縁層８１の下面の領域にまで渡って形成されている。

上述した冷却構造により、前記発光素子２０において生じた熱は、熱伝導率の高い前記対向電極２７を伝導し、同様に熱伝導率の高い前記熱伝導性絶縁層８１を経由して、前記放熱キャップ材８３によって当該発光装置の外部へ放熱される。放熱キャップ材８３の外表面は発光素子２０の総面積より広く放熱性に優れているので、速やかに放熱することができる。

なお、熱伝導率を下げるため、伝導熱抵抗Rcondの値を小さな値とする為に、前記対向電極２７の面積は大きい方が好ましく、また厚みは厚いほうが好ましい。

ここで、伝導熱抵抗Rcondの値は、次式により求められる。

Rcond=Ｌ／λ・Ａ …（式１）
Ｌは伝導経路の長さ、λは熱伝導率、Ａは伝熱面積を示している。効率の良い放熱の為には、前記熱量を効率良く当該発光装置の外部へ伝導させなければならない。そのためには、伝導熱抵抗Rcondの値を小さくすることが重要となる。

以下、発光装置に冷却構造を設けることによって生じる効果について説明する。ここでは、有機ＥＬ素子を高輝度発光させた場合の発熱に起因する当該有機ＥＬ素子の劣化に関して、当該有機ＥＬ素子に冷却構造を設けた場合と設けない場合とで実験した結果を、図９に示す実験結果表を参照して説明する。なお、当該実験は、図８に示すテスト用基板を用いて行った。

ここで、本実験において用いられたテスト用基板は、図８に示すように、厚さ０．７ｍｍのガラス基板２０１上に、ＩＴＯから成り厚さ２００Åのアノード２０３と、ＰＥＤＯＴ（ポリエチレンジオキシチオフェン）から成る第１正孔輸送層２０５と、インターレイヤとしての第２正孔輸送層２０７と、有機ＥＬ発光層２０９と、Ｍｇ、Ｌｉ、Ｂａ等の低仕事関数金属から成る電子輸送層２１１と、ＡＬ合金から成り厚さ５００Åのカソード２１３とがこの順で積層されている。

そして、前記アノード２０３、前記第１正孔輸送層２０５、前記第２正孔輸送層２０７、前記有機ＥＬ発光層２０９、前記電子輸送層２１１、及び前記カソード２１３は、エポキシ層２１５によって封止されている。

さらに、前記エポキシ層２１５上には、厚さ０．７ｍｍの封止ガラス２１７が積層されており、この封止ガラス２１７上には、ペルチェ素子２１９及びヒートシンク２２１から成る冷却部材２２３が設けられている。

ここで、前記エポキシ層２１５の厚さは、前記カソード２１３の上面から、前記封止ガラス２１７の下面までで０．０２ｍｍとなっている。

なお、前記アノード２０３における上面の寸法は２ｍｍ×２ｍｍとしており、この面積が、当該テスト基板における発光面積となる。

そして、前記ガラス基板２０１の下面には、図８に示すように当該テスト基板の温度を測定する為の温度センサ２２５が設けられている。ここで、前記温度センサ２２５としては、具体的には例えば熱電対を挙げることができる。

このようなテスト基板を用いて、次のような設定にて実験を行った。すなわち、前記テスト用基板を、その発光輝度が約１０，０００ｃｄ／ｍ^２となるような定電圧を有機ＥＬ素子に印加し（ｄｕｔｙ５０％）、その発光輝度の値が１／２の値となるまでに要する時間である半減期を測定した。なお、当該実験を行った雰囲気の温度は３０℃である。

実験結果は、図９に示す結果となった。すなわち、前記ペルチェ素子２１９及びヒートシンク２２１の何れも当該テスト基板に設けない場合には、前記テスト基板の温度は約５０℃となり、半減期は０．９時間となった。

これに対して、前記ヒートシンク２２１を前記封止ガラス２１７上に設けた場合には、前記テスト基板の温度は約３５℃となり、半減期は４．５時間となった。つまり、上述したテスト基板単体の場合の半減期を１００％とすると、前記ヒートシンク２２１のみを前記封止ガラス２１７上に設けた場合には、前期半減期は５００％となった。

そして、図８に示すように、前記ペルチェ素子２１９及び前記ヒートシンク２２１から成る冷却部材２２３を、前記封止ガラス２１７上に設けた場合には、前記テスト基板の温度は約２５℃となり、半減期は６．０時間となった。つまり、上述したテスト基板単体の場合の半減期を１００％とすると、前記ペルチェ素子２１９及び前記ヒートシンク２２１から成る冷却部材２２３を前記封止ガラス２１７上に設けた場合には、前記半減期は６６０％となった。

このような実験結果から分かるように、冷却構造を設けることで有機ＥＬ素子が急激に温度上昇することを防止すれば、当該有機ＥＬ素子の輝度特性及び寿命特性は、大幅に改善することが判明した。

なお、図７に示す冷却構造と図８に示す冷却構造とを比較すれば分かるように、図８を参照して説明した実験に使用した冷却構造は、本一実施形態に係る発光装置が具備する冷却構造とは異なる構造である。しかしながら、図８に示すようにただ単純に前記封止ガラス２１７上に前記冷却部材２２３を設けただけの構造であっても、図９に示すような多大な冷却効果を奏することから分かるように、本一実施形態に係る発光装置が具備する上述した冷却構造の奏する効果が非常に大きい（図９の実験結果で示される冷却効果よりも多大な冷却効果を有する）ということは明らかである。

以上説明したように、本一実施形態によれば、効率よく発光素子を冷却する発光装置及び該発光装置を具備する印刷装置を提供することができる。

具体的には、本一実施形態に係る発光装置及び該発光装置を具備する印刷装置によれば、発光素子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、発光素子で生じた熱の効率的な放熱が実現する。また、図８を参照して説明した簡易な冷却構造であっても、十分な冷却効果を得ることができる。

すなわち、本一実施形態に係る発光装置及び該発光装置を具備する印刷装置によれば、発光素子２０の高輝度発光に起因する発熱による熱量を、カソードとしての前記対向電極２７及び高熱伝導性シール材としての前記熱伝導性絶縁層８１を介して前記放熱キャップ材８３に伝導し、効率的に当該発光装置の外部へ放熱する効果を得ることができる。

また、例えば上述したように前記対向電極２７の面積を大きくすることで、発光素子２０の高輝度発光に起因する発熱による熱的影響を、各発光素子間相互で平均化出来るため、印字率による濃度差が少なく且つ光量の安定供給が可能な印刷装置を提供することができる。

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。

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。

本発明の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。有機ＥＬ発光素子の基本構造を説明する図。本発明の一実施形態に係る発光装置の外観を示す図。本発明の一実施形態に係る発光装置の露光部の側面断面図。（Ａ）は、ロッドレンズ部側から見た場合の前記発光素子基板を示す図。（Ｂ）は、対向基板側から見た場合の発光素子基板を示す図であるロッドレンズ部側から見た場合の発光素子基板を示す図。（Ａ）は、駆動回路部の構成を示す図であり、（Ｂ）は、（Ａ）に示す駆動回路部の回路図。図６に示すＡ−Ａ’線における断面図。有機ＥＬ素子を高輝度発光させた場合の発熱に起因する当該有機ＥＬ素子の劣化の実験に用いたテスト基板の構成を示す図。有機ＥＬ素子を高輝度発光させた場合の発熱に起因する当該有機ＥＬ素子の劣化の実験結果表を示す図。

符号の説明

１…感光体ドラム、２Ａ…ケース部、２Ｂ…ロッドレンズ部、２…発光装置、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、６ａ…現像ローラ、６…現像器、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、２０ａ…ＥＬ層、２１…発光素子基板、２３…画素電極、２４…ＨＴＬ、２５…発光層、２６…ＥＴＬ、２７…対向電極、２８…対向基板、２９…光、３１Ａ，３１Ｂ…制御ケーブル、３４…封止膜、４０…駆動回路部、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、４６…絶縁層、５１…前面ケース、５３…背面ケース、５５…ドライバーＩＣ、５９…中継コネクタ、６１…封止膜、７１…凸部、７３…密閉空間、８０…発光部、８１…熱伝導性絶縁層、８３…放熱キャップ材、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、１４１…ソース電極、１４２…ドレイン電極、１４３…ゲート電極、１４４…半導体、１４５…ゲート絶縁層、１４６…絶縁層、２０１…ガラス基板、２０３…アノード、２０５…第１正孔輸送層、２０７…第２正孔輸送層、２０９…ＥＬ発光層、２１１…電子輸送層、２１３…カソード、２１５…エポキシ層、２１７…封止ガラス、２１９…ペルチェ素子、２２１…ヒートシンク、２２３…冷却部材、２２５…温度センサ。

Claims

複数の発光素子がアレイ状に構築された基板と、
前記複数の発光素子の対向電極に接続された熱伝導性導電層と、
前記熱伝導性導電層に接触するように前記基板上に形成された熱伝導性絶縁層と、
前記基板に対向するように前記熱伝導性絶縁層上に設けられ、前記基板と共に前記複数の発光素子を封止する放熱キャップ材と、
前記複数の発光素子の周囲であって、互いに対向する二つの第一辺と、前記第一辺より短く且つ互いに対向する二つの第二辺とを覆い、前記基板と前記放熱キャップ材との間を封止するシール材と、
を具備し、
前記熱伝導性導電層は、前記シール材の前記第一辺のうちの一方側のみから前記シール材の外側に露出され、
前記シール材は、前記放熱キャップ材の周縁部の第１下面に接するように設けられ、
前記熱伝導性絶縁層は、前記シール材の前記第一辺のうちの一方側のみにおいて前記シール材の外側に配置されるとともに、下面で前記熱伝導性導電層に接触し、上面で前記放熱キャップ材の周縁部の第２下面に接するように設けられていることを特徴とする発光装置。
前記放熱キャップ材は、金属から成ることを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
請求項１または請求項２に記載の発光装置を具備することを特徴とする印刷装置。