JP6341728B2 - 発光素子、露光器、及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、電子写真プロセスを用いて画像形成を行うコピー機や複写機等の画像形成装置に関する。特に、画像形成装置内に備えられ、画像形成時に感光体を露光して静電潜像を形成する露光器に関する。

電子写真方式による画像形成装置には、複数の発光素子を備える長尺の露光ヘッド（露光器）により感光体ドラムを露光することで、静電潜像を形成するものがある。発光素子には、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）素子や有機ＥＬ（Electro-Luminescence）素子等の固体発光素子を用いることができる。露光ヘッドは、感光体ドラムの長手方向（回転軸方向）に配列した複数の発光素子（以下、「発光素子アレイ」という。）と、各発光素子の光を感光体ドラム上に結像するロッドレンズアレイとを備えて構成される。露光ヘッドは、回転する感光体ドラムに対して光を照射する。そのために、感光体ドラム上には感光体ドラムの周方向を走査方向として光スポットが形成される。

発光素子アレイの長さは、感光体ドラム上における画像形成領域の幅に応じて決まり、発光素子の間隔は、画像形成装置の解像度に応じて決まる。例えば、画像形成装置の解像度が１２００［ｄｐｉ（dot per inch）］の場合、形成される画像の画素間隔が２１．１［μｍ］（小数点２桁以降は省略）であるため、発光素子の間隔も２１．１［μｍ］となる。発光素子アレイは、感光体ドラムの長手方向の印字幅以上の長さが必要であり、発光素子数は印字幅と解像度とによって決まる。例えば、感光体ドラムの長手方向の印字幅が２９７［ｍｍ］で、画像形成装置の解像度が１２００［ｄｐｉ］の場合、発光素子アレイには、約１４０００個の発光素子が配列される。

このような露光ヘッドを用いた画像形成装置は、レーザビームをポリゴンモータで偏向走査するレーザ走査方式の画像形成装置と比較して、使用する部品数が少ないために装置の小型化、低コスト化が容易である。また、被照射面となる感光体ドラムの表面との焦点距離を高精度に位置決めすることで、感光体ドラム上に照射する光のスポット径の小径化が可能であり、画像形成装置の解像力を高め、画像の鮮鋭性を高めることができる。

しかし、感光体ドラムの周方向を走査方向として光スポットが形成されるために、感光体ドラム上に形成される静電潜像は、走査方向に引き伸ばされて画像ボケが生じることがある。特に、解像力を高めるために光スポットの小径化を行った画像形成装置においては、走査方向と非走査方向とで解像力が大きく異なる。発光素子の応答速度が遅い場合（例えば、発光素子の立ち上がり時間、立ち下がり時間が長い場合）も、走査方向への画像ボケが大きくなる。一般に、有機ＥＬ素子を駆動する有機半導体を用いたＴＦＴ（Thin Film Transistor）は、応答速度が遅い。そのために、特に有機ＥＬ素子を発光素子に用いた露光ヘッドでは、発光素子の応答速度が遅く、走査方向の解像力低下が発生しやすいという問題がある。解像力の低下は、文字のプロポーション劣化や縦ラインと横ラインの幅の不一致等の画像劣化の原因になる。

特許文献１には、発光素子の応答速度を改善するために、発光素子の発光開始のタイミングで発光の立ち上がりをアシストするための電流印加回路を設ける構成が開示されている。特許文献１では、立ち上がり時間を改善することができるが、立ち下がり時間の遅延に対しては効果を持たない。また、個々の発光素子に対して電流印加回路を設ける必要があり、発光素子数が多い場合、回路規模が大幅に増大してコストアップを引き起こす。

特開２０１２−１５１３３６号公報

本発明は、発光素子の走査方向及び非走査方向に対する解像力の差を低減して画像劣化を改善する発光素子、このような発光素子を用いた露光器、及びこのような露光器を備えた画像形成装置を提供することを主たる課題とする。

上記課題を解決する本発明の発光素子は、光を出射して被照射面を走査する露光器に設けられる発光素子であって、前記発光素子の発光面の、走査方向に対して垂直な非走査方向の端部の発光量が、中央部の発光量よりも少なくなるように構成されており、前記発光面は、前記中央部と前記端部とが電気的に絶縁されており、前記端部を発光させる駆動電流が前記中央部を発光させる駆動電流よりも少ないことを特徴とする。

本発明によれば、非走査方向の中央部よりも端部から出射される光の量を少なくすることで、走査方向と非走査方向との解像力の差を低減して画像劣化を改善することができる。

画像形成装置の全体構成図。 （ａ）、（ｂ）は露光ヘッドの構成説明図。 有機ＥＬ素子アレイの構成説明図。 （ａ）、（ｂ）は有機ＥＬ素子アレイの構成説明図。 基板及びコントローラ６１０の接続関係図。 発光点の配置図。 基準電圧及びチップセレクト信号のタイミングチャート。 （ａ）〜（ｄ）は従来の有機ＥＬ素子の発光面形状及び露光分布の説明図。 （ａ）〜（ｄ）は本実施形態の有機ＥＬ素子の発光面形状及び露光分布の説明図。 （ａ）〜（ｄ）は本実施形態の他の有機ＥＬ素子の発光面形状及び露光分布の説明図。 第２実施形態の発光素子の発光面形状を表す図。 発光素子の構成説明図。 （ａ）、（ｂ）はＴＦＴ駆動部の回路構成図。

以下、実施形態を添付の図面を参照して詳細に説明する。

［第１実施形態］
本実施形態の画像形成装置は、露光器として、発光素子である複数の有機ＥＬ素子を基板上に配列した露光ヘッドを備え、この露光ヘッドによりドラム形状の感光体である感光体ドラムの表面を露光する。発光素子の発光面は、走査方向と走査方向に対して垂直な非走査方向とで光スポットの画像ボケが同様に生じるように形成される。なお、露光ヘッドの発光素子には、有機ＥＬ素子の他に、ＬＥＤ素子を用いてもよい。

＜画像形成装置の構成＞
図１は、本実施形態の画像形成装置の全体構成図である。画像形成装置は、スキャナ部５００、作像部５０３、定着部５０４、及び給紙／搬送部５０５を備える。画像形成装置のこれらの構成要素は、図示しないプリンタ制御部により動作を制御される。プリンタ制御部の制御により、以下に説明するスキャナ、作像、定着、給紙／搬送の各処理が円滑に行われる。

スキャナ部５００は、原稿台上に載置された原稿に光を照射して原稿画像を光学的に読み取る。スキャナ部５００は、読み取った原稿画像を電気信号に変換して画像データを生成する。

作像部５０３は、スキャナ部５００で生成された画像データに応じて画像形成処理を行う。作像部５０３は、露光ヘッド１０６、感光体ドラム５０２、及び転写体ベルト５１１を備える。露光ヘッド１０６は、画像データに応じて光を出射して感光体ドラム５０２を露光する。露光ヘッド１０６は４個設けられる（露光ヘッド１０６ａ、１０６ｂ、１０６ｃ、１０６ｄ）。露光ヘッド１０６に対応して、感光体ドラム５０２も４個設けられる。感光体ドラム５０２は、回転駆動され、帯電器により表面が帯電される。表面が帯電した感光体ドラム５０２が露光ヘッド１０６により露光されることで、画像データに応じた静電潜像が形成される。静電潜像は、トナーにより現像される。これにより、感光体ドラム５０２には、トナー像が形成される。

４個の感光体ドラム５０２は、各々、異なる色のトナーによりトナー像が形成される。本実施形態では、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）、ブラック（Ｋ）の４色のトナー像が形成される。各感光体ドラム５０２に形成されたトナー像は、転写体ベルト５１１に、順次、重なるように転写される。これにより転写体ベルト５１１には、フルカラーのトナー像が形成される。転写後に各感光体ドラム５０２に残留するトナーは回収される。

給紙／搬送部５０５は、画像が形成される用紙がセットされる給紙トレイ１０７、手差しトレイ５０９、及び外部給紙装置５０８を備えており、作像部５０３による画像形成処理のタイミングに合わせて用紙を作像部５０３に搬送する。給紙／搬送部５０５は、例えば、転写体ベルト５１１へのトナー像の転写終了のタイミングに合わせて、用紙を作像部５０３に搬送する。作像部５０３に搬送された用紙には、転写体ベルト５１１に形成されたトナー像が転写される。トナー像が転写された用紙は、定着部５０４に搬送される。

定着部５０４は、ローラやベルトの組み合わせによって構成され、ハロゲンヒータ等の熱源を備える。定着部５０４は、用紙に転写されたトナー像を熱と圧力により溶解、定着させる。定着部５０４でトナー像が定着された用紙は、排出ローラ５１０により、画像形成装置の外部に排出される。

＜露光ヘッドの構成＞
図２は、露光ヘッド１０６の構成説明図である。図２（ａ）は、感光体ドラム５０２に対する露光ヘッド１０６の配置を表す。図２（ｂ）は、露光ヘッド１０６から出射される光の感光体ドラム５０２における集光状態を表す。露光ヘッド１０６及び感光体ドラム５０２は、各々、不図示の取り付け部材により画像形成装置に取り付けられる。

露光ヘッド１０６は、有機ＥＬ素子が複数並んで構成される発光素子アレイである有機ＥＬ素子アレイ６０１と、有機ＥＬ素子アレイ６０１が実装される基板６０２と、ロッドレンズアレイ６０３とを備える。有機ＥＬ素子アレイ６０１、基板６０２、及びロッドレンズアレイ６０３は、ハウジング６０４に取り付けられて一体構成される。露光ヘッド１０６は、単体で各スポット（露光位置）のピント調整及び光量調整を行うことができる。

ロッドレンズアレイ６０３は、発光部である有機ＥＬ素子アレイ６０１の光を被照射面（感光体ドラム５０２の表面）に等倍の関係で照射する正立等倍の光学特性を有する光学系である。露光ヘッド１０６は、感光体ドラム５０２とロッドレンズアレイ６０３との間の距離、及びロッドレンズアレイ６０３と有機ＥＬ素子アレイ６０１との距離が、所定の焦点距離となるように互いに等しくなるように配置される。これにより、感光体ドラム５０２上に、有機ＥＬ素子アレイ６０１の発光面形状と配列位置に応じて光が結像し、光スポットが形成される。有機ＥＬ素子の発光面サイズが大きくなると、感光体ドラム５０２上の光スポットも大きくなる。また、有機ＥＬ素子の間隔を狭めることで、露光ヘッド１０６の書き込み解像度が高くなる。例えば有機ＥＬ素子が基板６０２上に２１．１６［μｍ］の間隔で配列される場合、露光ヘッド１０６の解像度は、解像度が１２００［ｄｐｉ］となる。

露光ヘッド１０６は、感光体ドラム５０２の回転軸方向に対して 有機ＥＬ素子アレイ６０１が平行になるように設けられる。露光ヘッド１０６は、組み立て時に、焦点距離を合わせるためのピント調整及び発光素子毎の光量を合わせるための光量調整が行われる。ピント調整では、ロッドレンズアレイ６０３と有機ＥＬ素子アレイ６０１との距離が所望の値となるように、ロッドレンズアレイ６０３の取り付け位置の調整が行われる。光量調整では、各有機ＥＬ素子を順次発光させて、ロッドレンズアレイ６０３を介して集光させた光が所定の光量になるように各有機ＥＬ素子の駆動電流が調整される。

静電潜像の形成時には、露光ヘッド１０６から光が感光体ドラム５０２の表面に照射される。感光体ドラム５０２は、周方向に回転する。そのために、露光ヘッド１０６から感光体ドラム５０２に照射される光は、感光体ドラム５０２の周方向を走査方向として、感光体ドラム５０２を走査する。

図３は、有機ＥＬ素子アレイ６０１の構成説明図である。有機ＥＬ素子３００は、公知の材料及び構造であり、同様の発光特性を有するものであれば、材料、構造に制約はない。有機ＥＬ素子３００は、ＴＦＴ駆動部３０２、発光部３０６、及び電極パタン３０３、３０９により構成され、基板６０２の長手方向に並んで配置される。ＴＦＴ駆動部３０２は、プリンタ制御部から各発光部３０６の点灯を制御するための制御信号を取得し、取得した制御信号に応じて発光部３０６の点灯を制御する。有機ＥＬ素子アレイ６０１は、発光点毎にこのような有機ＥＬ素子３００を備えるアクティブマトリックス駆動方式である。本実施形態の露光ヘッド１０６は、解像度に応じて発光点の密度が決定される。例えば１２００［ｄｐｉ］の解像度で画像形成を行う場合は、隣接する発光点の中心間の間隔が２１．１６［μｍ］となるように、発光点（有機ＥＬ素子３００）が配列される。

図４は、有機ＥＬ素子の構成説明図である。本実施形態ではボトムエミッション構造の有機ＥＬ素子を説明するが、これに限らずトップエミッション構造の有機ＥＬ素子を用いてもよい。

図４（ａ）は、基板６０２上の有機ＥＬ素子３００の断面図である。本実施形態の基板６０２は、光透過率の高い透明なガラス素材で構成される。有機ＥＬ素子３００で発生した光は、基板６０２側から出射される。基板６０２上には、ＴＦＴ駆動部３０２と電極パタン３０３とが形成される。有機ＥＬ素子３００がボトムエミッション構造で電極パタン３０３側から光が取り出されるため、電極パタン３０３は、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）等の光透過率の高い金属酸化物膜により構成される。

電極パタン３０９は、有機ＥＬ素子３００の発光部３０６を挟んで電極パタン３０３と対向する位置に形成され、基板６０２の接地層に接続される。電極パタン３０９は、光の取り出し方向とは逆に位置する。そのために電極パタン３０９は、ＩＴＯ等の光透過率の高い材料を用いる必要はなく、Ａｌ（アルミニウム）等の導電性を有する金属酸化物膜により構成される。

有機ＥＬ素子の発光部３０６は、正孔注入層３０４、正孔輸送層３０５、発光層３１３、電子輸送層３０７、及び電子注入層３０８から構成され、電極パタン３０３、３０９間に印加された電圧に応じて発光する。

正孔注入層３０４は、ＭｏＯ_３（三酸化モリブデン）やＣｕＰｃ（銅フロタシアニン）等を材料として電極パタン３０３上に形成され、電極パタン３０３から印加された電圧に応じて正孔輸送層３０５に正孔を注入する。正孔輸送層３０５は、α−ＮＰＤ（ナフチルフェニルジアミン）等を材料として正孔注入層３０４上に形成され、発光層３１３に正孔を供給する。

電子注入層３０８は、Ｌｉ_２Ｏ（酸化リチウム）等を材料として電極パタン３０９下部に形成され、電極パタン３０９から印加された電圧に応じて電子輸送層３０７に電子を注入する。電子輸送層３０７は、Ａｌｑ_３（トリスアルミニウム）等を材料として電子注入層３０８の下部に形成され、発光層３１３に電子を供給する。

発光層３１３は、電子輸送層３０７から供給された電子及び正孔注入層３０４から供給された正孔量に応じて発光する。発光層３１３は、有機発光材料で形成される層であり、感光体ドラム５０２の感光特性に応じた波長領域で発光するような、公知の有機材料を用いて形成される。

発光部３０６、電極パタン３０３、３０９、及びＴＦＴ駆動部３０２は、レジスト膜３１１、３１２によって封止されており、内部への水分の混入を防ぎ、且つ電気的絶縁性を有する構造となっている。なお、封止方法としてはレジスト膜を成膜する方法以外に、ガラス素材で密封構造を作り、密封した空間に水分吸着剤などを封入するような公知の封止技術を用いてもよい。

このような発光部３０６は、発光層３１３の材料として低分子材料を用いる場合、真空蒸着法により製造される。真空蒸着法では、蒸発源によって気化した低分子の有機ＥＬ素子３００の材料が、基板６０２上に密着したメタルマスクの開口部から浸透し膜形成を行う。各製造プロセスで用いるメタルマスクのマスクパターンを任意に設計することで、有機ＥＬ素子、ＴＦＴ駆動部３０２、電極パタン３０３、３０９等を任意の設計値となるように製造することができる。発光部３０６の発光層３１３の材料として高分子材料を用いる場合、発光層３１３をインクジェット印刷方式により成膜してもよい。インクジェット印刷方式では、高分子有機ＥＬ材料を所定の位置に塗布することにより、真空蒸着法と同様に、発光素子を任意の形状で製造することができる。

図４（ｂ）は、ＴＦＴ駆動部３０２の回路構成図である。ＴＦＴ駆動部３０２は、２個のＴＦＴ４０１、４０３及びコンデンサ４０２を備える。

ＴＦＴ４０１のソース電極には基準電圧Ｖｒが入力され、ゲート電極にはチップセレクト信号Ｃｓが入力される。チップセレクト信号Ｃｓがオン状態になると、ＴＦＴ４０１がオン状態になり、基準電圧ＶｒがＴＦＴ４０１のドレイン電極に伝達されて、コンデンサ４０２が基準電圧Ｖｒと略同電圧となるように充電される。ＴＦＴ４０３は、ソース電極が電源に接続され、ゲート電極がコンデンサ４０２に接続されており、ゲート電圧に応じた安定した電圧をドレイン電極側に伝達する。ＴＦＴ４０３のドレイン電極は有機ＥＬ素子３００の発光部３０６に接続される。有機ＥＬ素子３００は、チップセレクト信号Ｃｓがオン状態となったときにコンデンサ４０２に保持される基準電圧Ｖｒに応じた駆動電圧で発光する。

このような構成を有する露光ヘッド１０６では、有機ＥＬ素子３００毎（画素毎）にＴＦＴ駆動部３０２に対してチップセレクト信号Ｃｓと基準電圧Ｖｒを入力することで、画素毎に光量を制御することができる。

図５は、有機ＥＬ素子アレイ６０１が配列された基板６０２及び有機ＥＬ素子アレイ６０１に制御信号を入力するコントローラ６１０の接続関係図である。コントローラ６１０は、プリンタ制御部に内蔵される。本実施形態では、感光体ドラム５０２の長手方向（回転軸方向）に有機ＥＬ素子３００（発光点）が１６個配列された有機ＥＬ素子アレイ６０１について説明する。図６は、１６個の有機ＥＬ素子３００による発光点Ｅ１〜Ｅ１６の配置図である。有機ＥＬ素子アレイ６０１は、各発光点Ｅ１〜Ｅ１６が順次点灯する時分割露光方式を採用しており、コントローラ６１０から４個の発光点毎に発光強度を指示する信号を取得する。

発光点Ｅ１〜Ｅ１６の集合をライン素子６２０とする。基板６０２上には、有機ＥＬ素子アレイ６０１に対して点灯を指示する画像制御信号を伝送する配線パタン６０８が設けられる。画像制御信号は、コントローラ６１０から束線６１１を介してコネクタ６０６に入力されて配線パタン６０８に伝送される。配線パタン６０８は、基準電圧ラインＶｒ１−１〜Ｖｒ１−４及びチップセレクトラインＣ１−１〜Ｃ１−４を備え、各々の信号の組み合わせで各発光点Ｅ１〜Ｅ１６の発光タイミングが制御される。基準電圧ラインＶｒ１−１〜Ｖｒ１−４は、各発光点Ｅ１〜Ｅ１６に、画像データに応じたアナログ信号である基準電圧Ｖｒを伝送する信号ラインである。基準電圧ラインＶｒ１−１〜Ｖｒ１−４により、一つの信号ラインで複数の発光点に画像データを伝送することができる。チップセレクトラインＣ１−１〜Ｃ１−４は発光点Ｅ１〜Ｅ１６を選択するチップセレクト信号Ｃｓを伝送する信号ラインである。チップセレクト信号Ｃｓでで選択された発光点は、基準電圧ラインＶｒ１−１〜Ｖｒ１−４からの基準電圧Ｖｒの入力を許可する。

本実施形態では、基準電圧ラインＶｒ１−１〜Ｖｒ１−４は４個の発光点毎に４ラインが配線される。また、４個の発光点毎に１本の割合でチップセレクトラインＣ１−１〜Ｃ１−４が配線され、チップセレクト信号Ｃｓが各発光点に入力される。チップセレクト信号Ｃｓによって、４個の発光点を駆動する駆動回路がイネーブル状態になる。４個の発光点は、基準電圧ラインＶｒ１−１〜Ｖｒ１−４によって、独立して点灯時の発光量が制御される。

チップセレクトラインＣ１−１のチップセレクト信号Ｃｓがハイ状態のとき、発光点Ｅ１〜Ｅ４が選択される。発光点Ｅ１は、基準電圧ラインＶｒ１−４の基準電圧Ｖｒに応じて駆動電流が制御されて、発光制御される。同様に基準電圧ラインＶｒ１−３、Ｖｒ１−２、Ｖｒ１−１によって、発光点Ｅ２、Ｅ３、Ｅ４が発光制御される。また、チップセレクトラインＣ１−１以外のチップセレクトラインＣ１−２〜Ｃ１−３のチップセレクト信号Ｃｓは、ロー状態となり、発光点Ｅ５〜Ｅ１６は、基準電圧ラインＶｒ１−１〜Ｖｒ１−４からの基準電圧Ｖｒを無視する。このように複数のチップセレクトラインＣ１−１〜Ｃ１−４のうち、１つのチップセレクトラインのチップセレクト信号だけがハイ状態となり、チップセレクト信号Ｃｓにより選択された発光点のみが、基準電圧により発光制御される。

図７は、基準電圧Ｖｒ及びチップセレクト信号Ｃｓのタイミングチャートである。本実施形態では基準電圧ラインＶｒ１−１〜Ｖｒ１−４が４本であるため、４個の発光点に対して同時に基準電圧Ｖｒを転送する。よって、すべての発光点Ｅ１〜Ｅ１６の数を４で割った数分のチップセレクトラインＣ１−１〜Ｃ１−４が配線される。

各発光点Ｅ１〜Ｅ１６の発光の順番について説明する。本実施形態では、発光点Ｅ１〜Ｅ１６が基板６０２の左端部から右端部方向へ配置されて、順次点灯されるものとする。ライン素子６２０は、感光体ドラム５０２の回転軸方向（非走査方向）に対して平行に配置される。

チップセレクト信号Ｃｓ及び基準電圧Ｖｒは、一定周期で論理が切り替えられる。ここで、基板６０２の左端部の発光点Ｅ１〜Ｅ４の発光タイミングをＴ１、次に発光する発光点Ｅ５〜Ｅ８の発光タイミングをＴ２とする。発光点Ｅ１〜Ｅ４、Ｅ４〜Ｅ８は、基板６０２の左端部から右端部方向にＴ１、Ｔ２の順に点灯が切り替わる。ここで同時に点灯が切り替わる複数の発光点は、前述した共通のチップセレクト信号Ｃｓで選択される複数の有機ＥＬ素子３００のグループである。基板６０２の左端部から右端部まで順次点灯制御される周期を１ラインサイクル（Ｔ１〜Ｔ４）とし、次のラインサイクル（Ｔ５〜Ｔ８）で再度基板６０２の左端部から右端部まで順次点灯制御される。感光体ドラム５０２の表面を２１．１［μｍ］移動する時間間隔と、１ラインサイクル時間間隔とが一致するように１ラインサイクルの時間が設定される。

＜発光面形状＞
本実施形態の有機ＥＬ素子３００の発光面の形状について説明する。

図８は、従来の有機ＥＬ素子の発光面形状及び感光体ドラム５０２上の露光分布の説明図である。露光分布は、有機ＥＬ素子により照射された光量の分布を表す。図８（ａ）は、有機ＥＬ素子の発光面形状の例示図である。従来の有機ＥＬ素子の発光面形状は、このような矩形のものが一般的である。図８（ａ）の発光面形状を持つ有機ＥＬ素子により感光体ドラム５０２上を走査すると、図８（ｂ）に示すような露光分布が得られる。図８（ｃ）は、図８（ｂ）の走査方向の露光分布を表す。図８（ｄ）は、走査方向に直交する図８（ｂ）の非走査方向の露光分布を表す。

走査方向の露光分布は端部の傾斜が緩やかなのに対して、非走査方向の露光分布は端部の傾斜が急峻で矩形に近い形状となる。このような走査方向と非走査方向との露光分布の相違が、文字のプロポーション劣化や縦ライン、横ラインのライン幅不一致等の画像弊害を引き起こす原因となる。

図９は、本実施形態の有機ＥＬ素子３００の発光面形状及び露光分布の感光体ドラム５０２上の露光分布の説明図である。

図９（ａ）は、有機ＥＬ素子３００の発光面形状の例示図である。本実施形態の発光面は、非走査方向の中央部と端部とで発光面の面積が異なり、これにより発光量に差を設けている。例えば、非走査方向の中央部では、発光面の面積が走査方向の長さＬ４で決まり、非走査方向の端部では、発光面の面積が走査方向の長さの和（Ｌ１＋Ｌ２＋Ｌ３）で決まる。非走査方向の端部の走査方向の長さの和（Ｌ１＋Ｌ２＋Ｌ３）が非走査方向の中央部の走査方向の長さ（Ｌ４）よりも短いために、発光面の面積は、端部が中央部よりも小さくなる。そのために、非走査方向の端部の発光量が、中央部の発光量よりも少なくなる。

図９（ｂ）は、図９（ａ）の発光面形状をもつ有機ＥＬ素子３００により感光体ドラム５０２上を走査したときの露光分布の例示図である。図９（ｃ）は、図９（ｂ）の走査方向の露光分布を表す。図９（ｄ）は、図９（ｂ）の非走査方向の露光分布を表す。

図９（ｃ）、（ｄ）から明らかなように、本実施形態では、発光面形状を非走査方向端部からの発光量が下がるようにしたことで、走査方向と非走査方向との露光分布が略同じになる。本実施形態において露光分布が「略同じ」とは、露光分布が完全に一致していなくとも、似た形状の露光分布であることを示す。そのために、感光体ドラム５０２上で所定の量以上の光が照射される面が略正方形になる。本実施形態において「略正方形」とは、正確な正方形の他に、丸みを帯びた正方形状のものも含む。有機ＥＬ素子３００の発光面の非走査方向の中央部及び端部は、感光体ドラム５０２上で所定の量以上の光が照射される面が略正方形になるように形成される。

真空蒸着法を用いた有機ＥＬ素子３００の製造工程では、発光部３０６を成膜する際に用いるメタルマスクの形状によって、発光部３０６の形状を任意に決めることができる。有機ＥＬ素子３００の真空蒸着による成膜時において、図９（ａ）に示す発光面形状を形成する。

以上のように本実施形態では、発光素子の発光面形状を、非走査方向の端部の発光面の面積が小さくなるように形成することで、走査時の露光分布を走査方向と非走査方向とで略同じにする。発光面形状は、１画素分の光スポットの走査距離に応じて、走査方向と非走査方向との露光分布の差を最小とするように形成される。これにより、発光素子の走査方向及び非走査方向に対する解像力の差を低減して画像劣化を改善することができる。

なお、発光面形状は、走査方向と非走査方向との露光分布の差が小さくなるものであれば、図９（ａ）に示す形状に限定するものではない。例えば、図１０（ａ）に示す発光面形状であっても、図１０（ｂ）に示すような露光分布になり、図９に示す発光面形状と同様の効果を得ることができる。つまり、発光面形状は、発光素子の非走査方向の中央部よりも少なくとも一方の端部において発光量が少なくなるような形状であればよい。

［第２実施形態］
第１実施形態では、発光面形状に基づいて、発光素子の非走査方向の中央部よりも少なくとも一方の端部において発光量を少なくすることで、画像劣化の改善を図った。第２実施形態では、発光面形状は従来と同様であるが、駆動電流を調整することで、発光素子（有機ＥＬ素子）の非走査方向の中央部よりも少なくとも一方の端部において発光量を少なくする。

図１１は、第２実施形態において１画素を構成する発光素子の発光面の形状を表す。発光面は、非走査方向に３分割されており、各々の領域で発光制御が行われる。発光面の中央部８０２及び両端部８０１、８０３は、境界部分に絶縁層を挟んでおり、各領域は電気的に絶縁されている。発光面の中央部８０２は、第１実施形態と同様に、基準電圧Ｖｒに基づいて発光量が決定する。発光面の端部８０１、８０３は、中央部８０２の発光量の所定比率で発光するように発光量が決められる。発光面の中央部８０２及び端部８０１、８０３は、感光体ドラム５０２上で所定の量以上の光が照射される面が略正方形になるように形成される。

図１２は、発光素子８００の構成説明図である。発光面の中央部８０２は、ＴＦＴ駆動部８２０により発光が制御される。発光面の両端部８０１、８０３は、ＴＦＴ駆動部８２１により発光が制御される。ＴＦＴ駆動部８２１は、ＴＦＴ駆動部８２０よりも低い電圧を発光部に供給する。

図１３（ａ）は、ＴＦＴ駆動部８２０の回路構成図である。図１３（ｂ）は、ＴＦＴ駆動部８２１の回路構成図である。

ＴＦＴ駆動部８２０の構成は、図４（ｂ）に示した第１実施形態のＴＦＴ駆動部３０２と同様の構成であり、同様に動作する。ＴＦＴ駆動部８２１は、基準電圧Ｖｒが、抵抗８１０、８１１により分圧された電圧値が供給される構成を除いて、第１実施形態のＴＦＴ駆動部３０２と同様の構成であり、同様に動作する。そのために、発光面の両端部８０１、８０３には、ＴＦＴ駆動部８２１から、抵抗８１０、８１１の比率分だけ基準電圧Ｖｒよりも低い電圧が供給される。そのために、発光面の両端部８０１、８０３の発光量は、発光面の中央部８０２よりも、抵抗８１０、８１１の比率分だけ少ない発光量になる。

抵抗８１０、８１１による基準電圧Ｖｒの分圧値は、１画素分の光スポットの走査距離に応じて、走査方向と非走査方向の露光分布の差が最小となるように決められる。
本実施形態では、ＴＦＴ駆動部８２０、８２１を共通の基準電圧Ｖｒ及びチップセレクト信号Ｃｓで制御するため、基板６０２上の配線数を増やすことなく、発光面の端部８０１、８０３の発光量を下げることが可能となる。そのために、基板６０２の面積を拡大することなく、比較的安価な構成で本実施形態を実現することができる。

このように第２実施形態では、発光素子８００の非走査方向の端部８０１、８０３の発光量が、中央部８０２の発光量よりも少なくなる。発光素子８００による露光分布は、第１実施形態と同様に、走査方向と非走査方向との露光分布の差を最小になる。これにより、発光素子の走査方向及び非走査方向に対する解像力の差を低減して画像劣化を改善することができる。

以上のように、第１、第２実施形態の発光素子では、発光面の非走査方向の端部の発光量を中央部よりも少なくして、露光分布の走査方向と非走査方向との差を最小にすることで、走査方向と非走査方向と解像力の差を低減して画像劣化を改善する。また、第１実施形態と第２実施形態とを組み合わせて、発光面の非走査方向の端部の発光量を中央部よりも少なくして、露光分布の走査方向と非走査方向との差を最小にしてもよい。例えば、第１実施形態のように発光面形状を決め、第２実施形態のように駆動制御して、発光量を制御する。

１０６…露光ヘッド、５０２…感光体ドラム、６０１…有機ＥＬアレイ、６０２…基板、６０３…ロッドレンズ、６０４…ハウジング、６０６…コネクタ、６０８…配線パタン、６１０…コントローラ、６１１…束線、３００…有機ＥＬ素子、３０２，８２０，８２１…ＴＦＴ駆動部、３０３，３０９…電極パタン、３０６…発光部

Claims (11)

1. 光を出射して被照射面を走査する露光器に設けられる発光素子であって、
   前記発光素子の発光面の、走査方向に対して垂直な非走査方向の端部の発光量が、中央部の発光量よりも少なくなるように構成されており、前記発光面は、前記中央部と前記端部とが電気的に絶縁されており、前記端部を発光させる駆動電流が前記中央部を発光させる駆動電流よりも少ないことを特徴とする、
   発光素子。
2. 前記被照射面に照射された光量の分布である露光分布が前記走査方向と前記非走査方向とで略同じになるように、前記発光面の前記端部の発光量が前記中央部の発光量よりも少なくなっていることを特徴とする、
   請求項１記載の発光素子。
3. 前記発光面の前記端部及び前記中央部は、前記被照射面で所定の量以上の光が照射される面の形状が略正方形になるように形成されることを特徴とする、
   請求項１又は２記載の発光素子。
4. 前記発光面は、前記中央部の面積よりも前記端部の面積が狭くなっていることを特徴とする、
   請求項１〜３のいずれか１項記載の発光素子。
5. 前記発光面は、走査方向の長さが、前記中央部よりも前記端部で短くなっていることを特徴とする、
   請求項４記載の発光素子。
6. 所定の基準電圧に応じて前記中央部に駆動電流を供給する第１の駆動手段と、
   前記基準電圧を分圧した電圧値に応じて前記端部に駆動電流を供給する第２の駆動手段と、を備えることを特徴とする、
   請求項１記載の発光素子。
7. 被照射面を走査するための光を出射する発光素子と、
   前記光を被照射面に結像させる光学系と、を備え、
   前記発光素子は、前記光を照射する発光面の走査方向に対して垂直な非走査方向の端部の発光量が、中央部の発光量よりも少なくなるように構成されており、前記発光面は、前記中央部と前記端部とが電気的に絶縁されており、前記端部を発光させる駆動電流が前記中央部を発光させる駆動電流よりも少ないことを特徴とする、
   露光器。
8. 前記発光素子は、前記非走査方向に複数並んで設けられることを特徴とする、
   請求項７記載の露光器。
9. 光を出射する発光素子を有する露光器と、
   前記露光器から出射される前記光が走査されて静電潜像が形成される感光体と、を備え、
   前記露光器の前記発光素子は、前記光を照射する発光面の走査方向に対して垂直な非走査方向の端部の発光量が、中央部の発光量よりも少なくなるように構成されており、前記発光面は、前記中央部と前記端部とが電気的に絶縁されており、前記端部を発光させる駆動電流が前記中央部を発光させる駆動電流よりも少ないことを特徴とする、
   画像形成装置。
10. 前記感光体は、ドラム形状の感光体ドラムで周方向に回転されており、
    前記露光器から出射される前記光が前記感光体ドラムの回転により、前記感光体ドラムの周方向を走査方向として前記感光体を走査することを特徴とする、
    請求項９記載の画像形成装置。
11. 前記発光素子は、前記非走査方向に複数並んで設けられており、
    前記感光体は、前記感光体ドラムの回転軸方向に対して平行に前記複数の発光素子が並ぶように設けられることを特徴とする、
    請求項１０記載の画像形成装置。

Images