KR100743168B1 - 전기 광학 장치, 화상 인쇄 장치 및 전기 광학 장치의 제조방법 - Google Patents

전기 광학 장치, 화상 인쇄 장치 및 전기 광학 장치의 제조방법 Download PDF

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세이코 엡슨 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은 광의 손실을 저감시키는 것이 가능한 전기 광학 장치를 제공하는 것을 과제로 한다.
전기 광학 장치(10)는 복수의 EL 소자(14)가 배열된 발광 패널(12)과 수렴성 렌즈 어레이(40)를 구비한다. 수렴성 렌즈 어레이(40)는 복수의 굴절률 분포형 렌즈(42)를 갖고 있으며, 굴절률 분포형 렌즈(42)의 각각은 그레이디드 인덱스 광섬유이고, 발광 패널(12)로부터 진행되는 광을 투과시켜 발광 패널(12) 위의 상에 대한 정립상을 감광체 드럼(110)에 결상할 수 있다. 이들 복수의 굴절률 분포형 렌즈(42)에 의해 얻어진 상은 감광체 드럼(110) 위에서 1개의 연속된 상을 구성한다. 발광 패널(12)과 수렴성 렌즈 어레이(40)는 직접 접합되어 있다.
수렴성, 렌즈, 발광 패널, 광학 장치

Description

전기 광학 장치, 화상 인쇄 장치 및 전기 광학 장치의 제조 방법{ELECTRO-OPTICAL DEVICE, IMAGE PRINTING APPARATUS, AND METHOD OF MANUFACTURING ELECTRO-OPTICAL DEVICE}
도 1은 종래의 화상 인쇄 장치 일부의 개략을 나타내는 사시도.
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 전기 광학 장치의 개략을 나타내는 사시도.
도 3은 본 발명의 전기 광학 장치에서 사용되는 수렴성 렌즈 어레이의 개략을 나타내는 사시도.
도 4는 도 2의 전기 광학 장치의 평면도.
도 5는 도 4의 A-A선에 따른 단면도.
도 6은 도 2의 전기 광학 장치의 정면도.
도 7은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 전기 광학 장치의 개략을 나타내는 정면도.
도 8은 도 7의 전기 광학 장치에서 사용되는 스페이서 부재의 단면도.
도 9는 실제 발광 위치와 수렴성 렌즈 어레이의 굴절률 분포형 렌즈 사이에 고체의 광투과 요소와 공기의 층이 존재하고, 광투과 요소가 발광 위치에 인접할 경우의 광의 진로(進路) 예를 나타내는 모식도.
도 10은 실제 발광 위치와 수렴성 렌즈 어레이의 굴절률 분포형 렌즈 사이에 고체의 광투과 요소와 공기의 층이 존재하고, 광투과 요소가 굴절률 분포형 렌즈에 인접할 경우의 광의 진로 예를 나타내는 모식도.
도 11은 실제 발광 위치와 수렴성 렌즈 어레이의 굴절률 분포형 렌즈 사이에 고체의 광투과 요소와 공기의 층이 존재하고, 광투과 요소가 발광 위치로부터도 굴절률 분포형 렌즈로부터도 떨어져 있을 경우의 광의 진로 예를 나타내는 모식도.
도 12의 (a)는 실제 발광 위치와 수렴성 렌즈 어레이의 굴절률 분포형 렌즈 사이에 동일한 굴절률의 2개의 광투과 요소가 존재할 경우의 광의 진로 예를 나타내는 모식도, (b)는 실제 발광 위치와 수렴성 렌즈 어레이의 굴절률 분포형 렌즈 사이에 상이한 굴절률의 2개의 광투과 요소가 존재할 경우의 광의 진로 예를 나타내는 모식도.
도 13의 (a)는 발광 패널의 밀봉체와 수렴성 렌즈 어레이 사이에 공기의 층만이 있을 경우에, 1개의 스폿으로부터 출발하여 굴절률 분포형 렌즈에 진입하여 감광체 드럼 위에 결상(結像)할 수 있는 가장 외측의 광을 나타내는 모식도, (b)는 발광 패널의 밀봉체와 수렴성 렌즈 어레이 사이에 스페이서 부재가 있을 경우에, 1개의 스폿으로부터 출발하여 굴절률 분포형 렌즈에 진입하여 감광체 드럼 위에 결상할 수 있는 가장 외측의 광을 나타내는 모식도.
도 14는 발광 패널과 수렴성 렌즈 어레이를 적절한 두께의 접착제에 의해 접착함으로써, 발광 패널과 수렴성 렌즈 어레이를 직접 접합하는 전기 광학 장치의 제조 방법의 최초 단계를 나타내는 측면도.
도 15는 도 14의 다음 단계를 나타내는 측면도.
도 16은 도 15의 단계 후에 완성된 전기 광학 장치를 나타내는 측면도.
도 17은 도 16의 전기 광학 장치의 정면도.
도 18은 도 14 내지 도 17에 나타낸 제조 방법의 변형의 제조 방법에서의 일 단계를 나타내는 측면도.
도 19는 발광 패널과 스페이서 부재를 적절한 두께의 접착제에 의해 접착함으로써, 발광 패널과 스페이서 부재를 직접 접합하는 전기 광학 장치의 제조 방법의 최초 단계를 나타내는 측면도.
도 20은 도 19의 다음 단계를 나타내는 측면도.
도 21은 도 20의 단계 후에 완성된 전기 광학 장치를 나타내는 측면도.
도 22는 도 19 내지 도 21에 나타낸 제조 방법의 변형의 제조 방법에서의 일 단계를 나타내는 측면도.
도 23은 수렴성 렌즈 어레이와 스페이서 부재를 적절한 두께의 접착제에 의해 접착함으로써, 수렴성 렌즈 어레이와 스페이서 부재를 직접 접합하는 전기 광학 장치의 제조 방법의 최초 단계를 나타내는 측면도.
도 24는 도 23의 다음 단계를 나타내는 측면도.
도 25는 도 24의 단계 후에 완성된 전기 광학 장치를 나타내는 측면도.
도 26은 도 23 내지 도 25에 나타낸 제조 방법의 변형의 제조 방법에서의 일 단계를 나타내는 측면도.
도 27은 도 19 내지 도 26에 나타낸 제조 방법을 조합시켜 제조할 수 있는 전기 광학 장치의 측면도.
도 28은 접착제 중에 갭 확보재가 매설(埋設)된 전기 광학 장치의 측면도.
도 29는 접착제 중에 다른 갭 확보재가 매설된 전기 광학 장치의 측면도.
도 30은 가이드 프레임(guide frame)을 사용하여 접착제를 고화(固化)시키는 공정을 나타내는 정면도.
도 31은 접착제를 수용하는 수용 구멍을 갖는 스페이서 부재에 수렴성 렌즈 어레이가 접착된 상태를 나타내는 측면 단면도.
도 32는 도 31의 평면도.
도 33은 도 31의 정면 단면도.
도 34는 접착제를 수용하는 수용 구멍의 변형예를 나타내는 평면도.
도 35는 접착제를 수용하는 수용 구멍의 변형예를 나타내는 정면 단면도.
도 36은 접착제를 수용하는 수용 구멍을 갖는 다른 스페이서 부재에 수렴성 렌즈 어레이가 접착된 상태를 나타내는 측면 단면도.
도 37은 도 36의 정면 단면도.
도 38은 접착제를 수용하는 수용 구멍을 갖는 다른 스페이서 부재에 수렴성 렌즈 어레이가 접착된 상태를 나타내는 측면 단면도.
도 39는 도 38의 정면 단면도.
도 40은 접착제가 스며드는 홈을 양면(兩面)에 갖는 스페이서 부재를 나타내는 평면도.
도 41은 도 40의 단면도.
도 42는 도 40의 스페이서 부재에 배치된 접착제를 나타내는 평면도.
도 43은 도 40의 스페이서 부재에 배치된 수렴성 렌즈 어레이를 나타내는 평면도.
도 44는 도 40의 스페이서 부재를 갖는 전기 광학 장치의 정면 단면도.
도 45는 제 1 내지 제 5 실시예 중 어느쪽의 전기 광학 장치를 사용한 화상 형성 장치의 일례를 나타내는 종단면도.
도 46은 제 1 내지 제 5 실시예 중 어느쪽의 전기 광학 장치를 사용한 화상 형성 장치의 다른 예를 나타내는 종단면도.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
10, 10A : 전기 광학 장치
12 : 발광(發光) 패널(전기 광학 패널)
14 : EL 소자(전기 광학 소자)
16 : 밀봉체
26 : 발광층
38, 51 : 접착제
40 : 수렴성 렌즈 어레이
42 : 굴절률 분포형 렌즈
50 : 스페이서 부재
67 : 광흡수층
gf1, gf2 : 갭(gap) 확보재
70, 71, 75, 76 : 수용 구멍
72, 73 : 오목부
78, 79 : 홈
110, 165 : 감광체 드럼
10K, 10C, 10M, 10Y, 167, 206 : 유기 EL 어레이 노광 헤드(전기 광학 장치)
본 발명은 예를 들어 발광 소자 또는 라이트밸브(light valve) 소자와 같은 전기 광학 소자가 배열된 전기 광학 패널을 구비한 전기 광학 장치, 이 전기 광학 장치를 사용한 화상 인쇄 장치 및 전기 광학 장치의 제조 방법에 관한 것이다.
전자사진 방식의 화상 인쇄 장치의 상 담지체(예를 들어 감광체 드럼)에 정전 잠상을 기입하기 위해, 일렉트로루미네선스 소자(이하, 「EL 소자」라고 함)의 어레이를 사용하는 기술이 개발되어 있다. 이러한 기술에서는, 일반적으로 EL 소자 어레이와 상 담지체 사이에 수렴성 렌즈 어레이가 배치된다(예를 들어, 특허문헌 1 및 특허문헌 2의 도 7 참조). 수렴성 렌즈 어레이로서는, 예를 들어 닛폰이타가라스가부시키가이샤(Nippon Sheet Glass Co., Ltd.)로부터 입수 가능한 SLA(SELFOC lens array)가 있다(SELFOC은 닛폰이타가라스가부시키가이샤의 등록상표).
도 1은 수렴성 렌즈 어레이를 사용한 종래의 화상 인쇄 장치 일부의 개략을 나타내는 사시도이다. 이 화상 인쇄 장치에서는, EL 소자 어레이가 설치된 발광 패널(12)과 감광체 드럼(110) 사이에 수렴성 렌즈 어레이(40)가 배치되어 있다. 발광 패널(12)의 EL 소자 어레이로부터의 광은 수렴성 렌즈 어레이(40)의 복수의 굴절률 분포형 렌즈를 투과하여, 감광체 드럼(110)에 도달한다.
통상, 수렴성 렌즈 어레이의 물체 측의 작동 거리 L0의 이상값 즉 설계값과 상 측의 작동 거리 L1의 이상값 즉 설계값은 동일하게 설계되어 있다. 따라서, 수렴성 렌즈 어레이(40)를 발광 패널(12)과 감광체 드럼(110) 사이에 배치할 경우에는, 수렴성 렌즈 어레이(40)의 광 입구와 EL 소자 어레이 사이의 거리는, 수렴성 렌즈 어레이(40)의 광 출구와 상 담지체로서의 감광체 드럼(110) 사이의 거리와 동일한 것이 당연하다고 생각된다.
[특허문헌 1] 일본국 공개특허소63-103288호 공보
[특허문헌 2] 일본국 공개특허2004-58448호 공보
그러나, 수렴성 렌즈 어레이(40)의 광 입구와 EL 소자 어레이 사이에 작동 거리 L0와 대략 동일한 거리의 공간 즉 공기의 층이 존재함으로써, EL 소자로부터 출발한 광 중에서 수렴성 렌즈 어레이(40)에 진입하지 않는 광이 존재한다. 즉, 광의 이용 효율이 나쁘다는 문제가 있다.
그래서, 본 발명은 광의 손실을 저감시키는 것이 가능한 전기 광학 장치, 이 전기 광학 장치를 사용한 화상 인쇄 장치 및 전기 광학 장치의 제조 방법을 제공한 다.
본 발명에 따른 전기 광학 장치는, 부여된 전기 에너지에 의해 발광 특성 또는 광의 투과 특성이 변화하는 복수의 전기 광학 소자가 배열된 전기 광학 패널과, 상기 전기 광학 패널로부터 진행하는 광을 투과시켜 상기 전기 광학 패널 위의 상에 대한 정립상(正立像)을 결상(結像) 가능한 굴절률 분포형 렌즈가 복수 배열되어, 복수의 상기 굴절률 분포형 렌즈에 의해 얻어진 상이 1개의 연속된 상을 구성하는 수렴성 렌즈 어레이를 구비하며, 상기 전기 광학 패널과 상기 수렴성 렌즈 어레이가 직접 접합되어 있는 것이다.
여기서, 「전기 광학 소자」는 부여된 전기적인 에너지에 의해 광학적 특성(발광 특성 또는 광의 투과 특성)이 변화하는 소자를 의미한다. 전기적인 에너지에 의해 광학적 특성이 변화하는 소자로서는, 전기적인 에너지를 광학적 에너지로 변환하는 발광 소자(예를 들어 일렉트로루미네선스 발광 소자, 플라즈마 디스플레이 소자) 및 전기적 에너지에 의해 광의 투과율이 변화하는 라이트밸브 화소(예를 들어 액정의 화소, 전기 영동 디스플레이의 화소)가 있다. 「전기 광학 패널」은 전기 광학 소자의 어레이가 설치된 패널이다. 「직접 접합」은 전기 광학 패널과 수렴성 렌즈 어레이가 서로 직접 접촉하여 접합되어 있는 상태와, 전기 광학 패널과 수렴성 렌즈 어레이가 사이에 투명한 접착제를 통하여 서로 접합되어 있는 상태 중 어느쪽이어도 상관없음을 의미한다. 전기 광학 패널과 수렴성 렌즈 어레이 사이에 접착제가 개재될 경우에는, 공기의 층만이 개재되는 경우와 비교하여, 전기 광학 패널 위의 상을 수렴성 렌즈 어레이에 대하여 초점 정합 상태로 하는데 적절한 전기 광학 패널과 수렴성 렌즈 어레이의 간격이 길어진다. 다른 관점에서 보면, 전기 광학 패널과 수렴성 렌즈 어레이의 간격이 고정적으로 정해져 있어, 그 간격이 수렴성 렌즈 어레이의 전기 광학 패널 측의 공기 중의 실제 작동 거리보다도 길 경우에는, 적절한 두께의 접착제를 양자 사이에 배치함으로써, 실질적으로 작동 거리를 연장시켜, 전기 광학 패널과 수렴성 렌즈 어레이의 고정적인 간격에 일치시키는 것이 가능하다.
본 발명의 구성에 의하면, 전기 광학 패널과 수렴성 렌즈 어레이가 직접 접합되어 있음으로써, 전기 광학 패널로부터 발광된 광(또는 전기 광학 패널을 투과한 광) 중 수렴성 렌즈 어레이에 진입하는 광의 비율을 향상시키는 것이 가능하여, 광의 이용 효율을 높이는 것이 가능하다.
상기 전기 광학 패널과 상기 수렴성 렌즈 어레이는 접착제에 의해 접합되고, 상기 전기 광학 패널과 상기 수렴성 렌즈 어레이 사이에는 상기 접착제의 두께를 규제하는 갭 확보재가 배치되어 있을 수도 있다. 이렇게 갭 확보재가 배치됨으로써, 수렴성 렌즈 어레이의 작동 거리에 적합한 두께로 접착제를 규제하여, 전기 광학 패널 위의 상을 수렴성 렌즈 어레이에 대하여 초점 정합 상태로 하는 것이 용이하다.
본 발명에 따른 전기 광학 장치는, 부여된 전기 에너지에 의해 발광 특성 또는 광의 투과 특성이 변화하는 복수의 전기 광학 소자가 배열된 전기 광학 패널과, 상기 전기 광학 패널로부터 진행되는 광을 투과시켜 상기 전기 광학 패널 위의 상 에 대한 정립상을 결상 가능한 굴절률 분포형 렌즈가 복수 배열되어, 복수의 상기 굴절률 분포형 렌즈에 의해 얻어진 상이 1개의 연속된 상을 구성하는 수렴성 렌즈 어레이와, 상기 전기 광학 패널과 상기 수렴성 렌즈 어레이 사이에 개재되고, 상기 전기 광학 패널과 상기 수렴성 렌즈 어레이에 접합된 광투과성 스페이서 부재를 구비하는 것일 수도 있다.
여기서, 「접합」은 스페이서 부재가 전기 광학 패널과 수렴성 렌즈 어레이에 직접 접촉하여 서로 접합되어 있는 상태와, 스페이서 부재가 전기 광학 패널과 수렴성 렌즈 어레이의 적어도 한쪽에 사이에 투명한 접착제를 통하여 접합되어 있는 상태 중 어느쪽이어도 상관없음을 의미한다. 스페이서 부재는 단일(單一)일 수도 있지만, 복수의 스페이서 부재가 적층되어 있을 수도 있다. 이렇게 전기 광학 패널과 수렴성 렌즈 어레이 사이에 스페이서 부재가 개재되어 있음으로써, 전기 광학 패널로부터 발광된 광(또는 전기 광학 패널을 투과한 광) 중 수렴성 렌즈 어레이에 진입하는 광의 비율을 향상시키는 것이 가능하여, 광의 이용 효율을 높이는 것이 가능하다. 또한, 전기 광학 패널과 수렴성 렌즈 어레이 사이에 스페이서 부재가 개재될 경우에는, 공기의 층만이 개재되는 경우와 비교하여, 전기 광학 패널 위의 상을 수렴성 렌즈 어레이에 대하여 초점 정합 상태로 하는데 적절한 전기 광학 패널과 수렴성 렌즈 어레이의 간격이 길어진다. 다른 관점에서 보면, 전기 광학 패널과 수렴성 렌즈 어레이의 간격이 고정적으로 정해져 있어, 그 간격이 수렴성 렌즈 어레이의 전기 광학 패널 측의 공기 중의 실제 작동 거리보다도 길 경우에는, 적절한 두께의 스페이서 부재를 양자 사이에 배치함으로써, 실질적으로 작동 거리를 연장시켜, 전기 광학 패널과 수렴성 렌즈 어레이의 고정적인 간격으로 일치시키는 것이 가능하다.
상기 스페이서 부재에는, 상기 전기 광학 패널 및 상기 수렴성 렌즈 어레이에 대향하지 않는 면에 광흡수층이 형성되어 있는 것이 바람직하다. 이것에 의하면, 스페이서 부재의 전기 광학 패널 및 수렴성 렌즈 어레이에 대향하지 않는 면에서의 내부 반사에 의한 광속(光束)이 수렴성 렌즈 어레이로 진입하는 사태를 저감시킬 수 있다. 따라서, 전기 광학 패널로부터 스페이서 부재를 통과하여 수렴성 렌즈 어레이에 직진하는 광속에 의한 상에 내부 반사된 광속에 의한 상이 혼합되는 것이 억제된다.
상기 스페이서 부재에는, 상기 전기 광학 패널과 상기 수렴성 렌즈 어레이의 적어도 한쪽을 상기 스페이서 부재에 접착하는 투명한 접착제가 배치되는 수용 구멍이 형성되어 있는 것이 바람직하다. 이것에 의하면, 수용 구멍 내에서 접착제가 고화(固化)되기 때문에, 접착제를 깔끔하게 마무리하는 것이 가능하다.
상기 수용 구멍에는, 상기 전기 광학 패널과 상기 수렴성 렌즈 어레이의 적어도 한쪽이 끼워넣어져 있는 것이 바람직하다. 이것에 의해, 스페이서 부재에 대하여 상기 전기 광학 패널과 상기 수렴성 렌즈 어레이의 적어도 한쪽을 정확하게 배치하는 것이 가능하다.
상기 스페이서 부재의 상기 수용 구멍의 측면에는, 상기 접착제가 상기 수용 구멍의 저면(底面)으로부터 스며들 수 있는 오목부가 형성되어 있는 것이 바람직하다. 고화 전의 접착제는 유동성이 있기 때문에 수용 구멍에서의 필요한 부분에만 접착제를 배치하는 것은 곤란하지만, 수용 구멍의 측면에 형성된 오목부에 여분의 접착제가 스며든다. 이것에 의해, 수용 구멍의 측면에 대하여 접착제가 보다 확실히 접촉하는 동시에, 수용 구멍의 외측으로 비어져 나오는 접착제의 양이 최소한으로 되어, 이 전기 광학 장치의 미관을 손상시킬 우려를 저감시킬 수 있다.
상기 스페이서 부재의 상기 전기 광학 패널과 상기 수렴성 렌즈 어레이의 적어도 한쪽에 대향하는 면에, 상기 전기 광학 패널과 상기 수렴성 렌즈 어레이의 적어도 한쪽을 상기 스페이서 부재에 접착하는 투명한 접착제가 스며드는 홈이 형성되어 있을 수도 있다. 고화 전의 접착제는 유동성이 있기 때문에 스페이서 부재에서의 필요한 부분에만 접착제를 배치하는 것은 곤란하지만, 스페이서 부재에 형성된 홈에 여분의 접착제가 스며든다. 이 때문에, 스페이서 부재와 전기 광학 패널 또는 수렴성 렌즈 어레이의 간극으로부터 외측으로 비어져 나오는 접착제의 양을 최소한으로 하여, 이 전기 광학 장치의 미관을 손상시킬 우려를 저감시킬 수 있다.
상기 전기 광학 패널과 상기 수렴성 렌즈 어레이와 상기 스페이서 부재는 투명한 접착제에 의해 접합되고, 상기 전기 광학 패널과 상기 스페이서 부재의 간극 및 상기 수렴성 렌즈 어레이와 상기 스페이서 부재의 간극 중 적어도 한쪽에는 상기 접착제의 두께를 규제하는 갭 확보재가 배치되어 있을 수도 있다. 이렇게 갭 확보재가 배치됨으로써, 수렴성 렌즈 어레이의 작동 거리에 적합한 두께로 접착제를 규제하여, 전기 광학 패널 위의 상을 수렴성 렌즈 어레이에 대하여 초점 정합 상태로 하는 것이 용이하다.
이 전기 광학 장치에서는, 상기 전기 광학 패널의 전기 광학 소자와 상기 수 렴성 렌즈 어레이 사이에 있는 광투과 요소의 각각의 굴절률을 ni, 상기 광투과 요소의 각각의 두께를 di, 상기 광투과 요소의 수를 m, 상기 수렴성 렌즈 어레이의 전기 광학 패널 측의 공기 중의 작동 거리를 L0으로 했을 때, 식 (1)을 만족시키는 것이 바람직하다. 식 (1)의 관계를 만족시킴으로써, 전기 광학 패널 위의 상이 수렴성 렌즈 어레이(40)에 대하여 대략 초점 정합 상태로 된다. 식 (1)에서 사용하는 작동 거리 L0으로서는, 작동 거리 L0의 설계값일 수도 있지만, 실제로 측정하여 얻어진 값이 바람직하다.
본 발명에 따른 화상 인쇄 장치는, 상 담지체와, 상기 상 담지체를 대전(帶電)하는 대전기와, 상기 전기 광학 패널로부터 진행되어 상기 수렴성 렌즈 어레이를 투과하는 광을 상기 상 담지체의 대전된 면에 조사하여 잠상(潛像)을 형성하는 상기 전기 광학 장치와, 상기 잠상에 토너를 부착시킴으로써 상기 상 담지체에 현상(顯像)을 형성하는 현상기와, 상기 상 담지체로부터 상기 현상을 다른 물체에 전사하는 전사기를 구비한다. 상기와 같이 본 발명에 따른 전기 광학 장치에 의하면, 광의 이용 효율을 높이는 것이 용이하다.
본 발명에 따른 전기 광학 장치의 제조 방법은, 상기 전기 광학 패널과 상기 수렴성 렌즈 어레이 사이에 투명한 접착제를 배치하는 공정과, 상기 전기 광학 패널과 상기 수렴성 렌즈 어레이에 의해, 상기 접착제를 압축하는 공정을 갖는다. 이렇게 접착제를 압축함으로써, 수렴성 렌즈 어레이의 작동 거리에 적합한 두께로 접착제를 규제하여, 전기 광학 패널 위의 상을 수렴성 렌즈 어레이에 대하여 초점 정합 상태로 하는 것이 용이하다.
본 발명에 따른 전기 광학 장치의 제조 방법은, 상기 전기 광학 패널과 상기 수렴성 렌즈 어레이를 상대적으로 고정시키는 공정과, 상대적으로 고정된 상기 전기 광학 패널과 상기 수렴성 렌즈 어레이 사이에 투명한 접착제를 배치하는 공정을 갖는 것일 수도 있다. 상기 전기 광학 패널과 상기 수렴성 렌즈 어레이를 상대적으로 고정시켜, 그 사이에 투명한 접착제를 배치함으로써, 수렴성 렌즈 어레이의 작동 거리에 적합한 두께로 접착제를 규제하여, 전기 광학 패널 위의 상을 수렴성 렌즈 어레이에 대하여 초점 정합 상태로 하는 것이 용이하다.
또한, 이들 중 어느쪽의 제조 방법에 있어서, 상기 수렴성 렌즈 어레이의 상기 전기 광학 패널 측의 공기 중의 실제 작동 거리 L0을 측정하는 공정과, 상기 작동 거리 L0 및 상기 접착제의 고화 시의 굴절률에 의거하여, 식 (1)의 관계를 만족시키도록 사용되는 상기 접착제의 두께를 산출하는 공정을 갖는 것일 수도 있다. 식 (1)의 관계를 만족시킴으로써, 수렴성 렌즈 어레이의 실제 작동 거리에 적합한 두께가 얻어지고, 전기 광학 패널 위의 상이 수렴성 렌즈 어레이에 대하여 대략 초점 정합 상태로 된다.
본 발명에 따른 전기 광학 장치의 제조 방법은, 상기 전기 광학 패널과 상기 수렴성 렌즈 어레이의 적어도 한쪽과 상기 스페이서 부재의 간극에 투명한 접착제를 배치하는 공정과, 상기 전기 광학 패널과 상기 수렴성 렌즈 어레이의 적어도 한쪽과 상기 스페이서 부재에 의해, 상기 접착제를 압축하는 공정을 갖는 것일 수도 있다. 이렇게 접착제를 압축함으로써, 수렴성 렌즈 어레이의 작동 거리에 적합한 두께로 접착제를 규제하여, 전기 광학 패널 위의 상을 수렴성 렌즈 어레이에 대하여 초점 정합 상태로 하는 것이 용이하다.
본 발명에 따른 전기 광학 장치의 제조 방법은, 상기 전기 광학 패널과 상기 수렴성 렌즈 어레이의 적어도 한쪽과 상기 스페이서 부재를 상대적으로 고정시키는 공정과, 상대적으로 고정된 전기 광학 패널과 상기 수렴성 렌즈 어레이의 적어도 한쪽과 상기 스페이서 부재의 간극에 투명한 접착제를 배치하는 공정을 갖는 것일 수도 있다. 상기 전기 광학 패널 또는 상기 수렴성 렌즈 어레이와 스페이서 부재를 상대적으로 고정시켜, 그 사이에 투명한 접착제를 배치함으로써, 수렴성 렌즈 어레이의 작동 거리에 적합한 두께로 접착제를 규제하여, 전기 광학 패널 위의 상을 수렴성 렌즈 어레이에 대하여 초점 정합 상태로 하는 것이 용이하다.
또한, 이들 중 어느쪽의 제조 방법에 있어서, 상기 수렴성 렌즈 어레이의 상기 전기 광학 패널 측의 공기 중의 실제 작동 거리 L0을 측정하는 공정과, 상기 작동 거리 L0, 상기 접착제의 고화 시의 굴절률 및 상기 스페이서 부재의 굴절률에 의거하여, 식 (1)의 관계를 만족시키도록 사용되는 상기 접착제의 두께를 산출하는 공정을 갖는 것일 수도 있다. 식 (1)의 관계를 만족시킴으로써, 수렴성 렌즈 어레이의 실제 작동 거리에 적합한 두께가 얻어지고, 전기 광학 패널 위의 상이 수렴성 렌즈 어레이에 대하여 대략 초점 정합 상태로 된다.
<제 1 실시예>
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 전기 광학 장치(10)의 개략을 나타내는 사시도이다. 도 2에 예시된 전기 광학 장치(10)는 전자사진 방식을 이용한 화상 인쇄 장치에서의 상 담지체(예를 들어 도 2에 나타낸 바와 같이 감광체 드럼(110))에 잠상을 기입하기 위한 라인형 광헤드로서 사용된다. 전기 광학 장치(10)는 복수의 유기 EL 소자(전기 광학 소자)가 동일 평면 위에 배열된 발광 패널(전기 광학 패널)(12)과, 발광 패널(12)에 중첩된 수렴성 렌즈 어레이(40)를 구비한다. 수렴성 렌즈 어레이(40)는 EL 소자 어레이가 설치된 발광 패널(12)과 감광체 드럼(110) 사이에 배치되어 있다. 발광 패널(12)의 유기 EL 소자 어레이로부터의 광은 수렴성 렌즈 어레이(40)의 복수의 굴절률 분포형 렌즈를 투과하여, 감광체 드럼(110)에 도달한다.
도 3에 나타낸 바와 같이, 수렴성 렌즈 어레이(40)는 복수의 굴절률 분포형 렌즈(42)를 갖는다. 굴절률 분포형 렌즈(42)의 각각은 중심축 즉 광축에서의 굴절률이 낮고, 중심축으로부터 멀어질수록 굴절률이 높아지도록 형성된 그레이디드 인덱스 광섬유(graded index optical fiber)이며, 발광 패널(12)로부터 진행되는 광을 투과시켜 발광 패널(12) 위의 상에 대한 정립상을 감광체 드럼(110)에 결상 가능하다. 이들 복수의 굴절률 분포형 렌즈(42)에 의해 얻어진 상은 감광체 드럼(110) 위에서 1개의 연속된 상을 구성한다. 수렴성 렌즈 어레이(40)의 구체적인 예로서는, 예를 들어 닛폰이타가라스가부시키가이샤로부터 입수 가능한 SLA(셀폭 렌즈 어레이)가 있다.
도 4는 이 전기 광학 장치의 평면도이다. 도 4에 나타낸 바와 같이, 굴절률 분포형 렌즈(42)는 2열, 또한 지그재그 형상의 패턴으로 배열되어 있고, 가상선(假想線)으로 표시된 수렴성 렌즈 어레이(40)의 케이스(case)에 고정되어 있다. 이들 굴절률 분포형 렌즈(42)의 각각은 발광 패널(12)의 EL 소자(14)가 형성된 영역에 중첩된다. 굴절률 분포형 렌즈(42)의 배열 패턴은 도시한 형태에 한정되지 않아, 단열(單列) 또는 3열 이상일 수도 있고, 다른 적절한 패턴으로 배열되어 있을 수도 있다.
도 5는 도 4의 A-A선에 따른 단면도이다. 도 5에 나타낸 바와 같이, 발광 패널(12)은 평판(平板) 형상의 기판(18)을 구비한다. 기판(18)은 유리, 플라스틱, 세라믹 또는 금속 등의 적절한 재료에 의해 형성되어 있으며, 투명일 수도 있고 불투명일 수도 있다. 기판(18) 위에는 구동 소자층(20)이 형성되어 있고, 그 위에는 다수의 발광 소자로서의 EL 소자(14)가 형성되어 있다. 각 EL 소자(14)는 인가된 전압에 따라 발광한다.
구동 소자층(20) 내부의 상세한 도시는 생략하나, 여기에는 복수의 TFT(박막트랜지스터) 소자 및 TFT 소자에 전류를 공급하는 선이 설치되어 있다. TFT 소자는 각각 EL 소자(14)에 구동 전압을 부여한다.
도시한 형태에서는, 각 EL 소자(14)로부터 출발한 광이 기판(18)과는 반대쪽에 도 5 중의 상방(上方)으로 방출된다. 즉, 이 발광 패널(12)은 톱-이미션 타입(top-emission type)의 OLED 발광 패널이다. EL 소자(14)의 각각은 구동 소자층(20) 위에 형성된 양극(陽極)(22)과, 양극(22) 위에 성막(成膜)된 정공 주입층(24)과, 그 위에 성막된 발광층(26)과, 그 위에 성막된 음극(陰極)(28)을 갖는다. 음 극(28)은 복수의 EL 소자(14)에 공통된다.
발광층(26)으로부터 출발한 광을 상방으로 방출시키기 위해, 양극(22)은 예를 들어 알루미늄과 같은 반사성 도전 재료로 형성되어 있고, 음극(28)은 투명한 ITO(Indium Tin Oxide)로 형성되어 있다. 정공 주입층(24) 및 발광층(26)은 절연층(30) 및 격벽(32)에 의해 획정(劃定)된 오목부 내에 형성되어 있다. 절연층(30)의 재료에는 예를 들어 SiO2이 있고, 격벽(32)의 재료에는 예를 들어 폴리이미드가 있다.
이 실시예의 각 EL 소자(14)의 구성은 상기한 바와 같지만, 본 발명에 이용 가능한 발광 소자의 변형(variation)으로서는, 음극과 발광층 사이에 전자 주입층을 설치한 타입이나, 적절한 위치에 절연층을 설치한 타입 등 다른 층을 갖는 타입일 수도 있다.
기판(18)에는 밀봉체(16)가 접합되어 있다. 밀봉체(16)는 기판(18)과 협동하여 EL 소자(14)를 바깥 공기, 특히 수분 및 산소로부터 격리하여 그 열화(劣化)를 억제한다. 밀봉체(16)는 예를 들어 유리 또는 투명한 플라스틱으로 형성될 수 있다. 기판(18)으로의 밀봉체(16) 부착에는 접착제(34)가 사용된다. 접착제(34)로서는, 예를 들어 열경화형 접착제 또는 자외선 경화형 접착제가 사용된다. 구동 소자층(20)이 밀봉체(16)보다도 외측으로 연장되는 영역에서는, 도 5에 나타낸 바와 같이 접착제(34)는 구동 소자층(20)을 덮고 있다.
이 실시예에서는 캡 밀봉이 사용된다. 구체적으로는, 밀봉체(16)의 에지부 는 접착제(34)에 의해 기판(18)에 접합되어 있고, EL 소자(14)의 주위에 밀봉체(16)와 기판(18)에 의해 획정되는 공간이 마련되어 있다. 바람직하게는, 이 공간 내에 건조제가 배치된다. EL 소자(14)를 바깥 공기로부터 더 격리하여 보호하기 위해 1개 이상의 패시베이션층을 밀봉체(16)의 주위에 설치할 수도 있다.
발광 패널(12)의 밀봉체(16)에는 수렴성 렌즈 어레이(40)가 접착제(38)에 의해 접합되어 있다. 접착제(38)로서는, 예를 들어 열경화형 접착제 또는 자외선 경화형 접착제가 사용된다. 밀봉체(16)와 수렴성 렌즈 어레이(40)의 굴절률 분포형 렌즈(42)는 양자 사이에 접착제(38)가 개재되지 않는 상태에서 직접 접촉할 수도 있고, 접착제(38)를 양자 사이에 개재시켜 서로 접합될 수도 있다. 밀봉체(16)와 굴절률 분포형 렌즈(42) 사이에 접착제(38)가 개재될 경우에는, 접착제(38)는 투명이다.
사용 가능한 접착제(38)의 예로서는, 고화 후의 굴절률이 유리에 가까운 굴절률 1.514의 자외선 경화형 에폭시계 접착제인 다이킨코교가부시키가이샤(Daikin Industries, Co., LTD.) 제조의 옵토다인(Optodyne)(상표) UV-3200, 고화 후의 굴절률이 유리보다도 큰 굴절률 1.63의 자외선 경화형 에폭시계 접착제인 아델가부시키가이샤(Ardel, Co., LTD.) 제조의 옵토클레브(Optokleb)(상표) HV153, 및 고화 후의 굴절률이 1.567의 자외선 경화형 에폭시계 접착제인 다이킨코교가부시키가이샤 제조의 옵토다인(상표) UV-4000을 예시할 수 있지만, 이들에 한정되지는 않는다.
이렇게 하여 발광 패널(12)의 각 EL 소자(14)로부터 출발한 광은, 도 5의 화 살표 B로 나타낸 바와 같이, 굴절률 분포형 렌즈(42)에 진입한다. 그리고, 도 6에 나타낸 바와 같이, 광은 수렴성 렌즈 어레이(40)를 투과하여 감광체 드럼(110)에 조사된다.
도 6에 가상선으로 나타낸 바와 같이, 발광 패널(12)은 커버(13)에 부착되어 있으며, 커버(13)는 발광 패널(12) 및 수렴성 렌즈 어레이(40)의 모든 측면을 덮고 있다. 커버(13)는 외부의 광이 발광 패널(12) 예를 들어 밀봉체(16)를 통과하여 수렴성 렌즈 어레이(40)에 진입하는 사태를 저감시켜, 상이 왜곡되는 것을 억제한다. 다른 도면에서는 커버(13)의 도시를 생략하지만, 실제로는 커버(13)가 설치되어 있다. 또한, 후술하는 다른 실시예에서도 동일한 목적으로 커버가 설치되어 있다.
이 실시예에 따른 전기 광학 장치(10), 더 나아가서는 화상 인쇄 장치는 식 (1)을 만족시키도록 설계되어 있는 것이 바람직하다. 식 (1)에 있어서, L0은 수렴성 렌즈 어레이(40)의 물체 측(발광 패널(12) 측)의 공기 중의 실제 작동 거리이다(도 1 참조). ni는 발광 패널(12)의 EL 소자(14)(특히 발광층(26))와 수렴성 렌즈 어레이 사이에 있는 광투과 요소의 각각의 굴절률이고, di는 발광 패널(12)의 EL 소자(14)(특히 발광층(26))와 수렴성 렌즈 어레이 사이에 있는 광투과 요소의 각각의 두께이다. 첨자 i는 이들 광투과 요소를 식별하며, m은 이들 광투과 요소의 수이다.
수렴성 렌즈 어레이(40)의 물체 측의 작동 거리 이상값 즉 설계값과 상 측의 작동 거리 이상값 즉 설계값은 동일하게 설계되어 있다. 식 (1)의 작동 거리 L0으로서는, 설계값을 사용할 수도 있다. 그러나, 대개는 제조의 편차에 의해, 이들이 상이한 경우가 있을 수 있다. 따라서, 수렴성 렌즈 어레이(40)의 물체 측(발광 패널(12) 측)의 공기 중의 작동 거리 L0을 실제로 측정하여, 식 (1)에 이것을 대입하는 것이 바람직하다. 식 (1)의 관계를 만족시킴으로써, 전기 광학 패널 위의 상이 수렴성 렌즈 어레이(40)에 대하여 대략 초점 정합 상태로 된다. 또한, 수렴성 렌즈 어레이(40)와 감광체 드럼(110)의 거리를 수렴성 렌즈 어레이(40)의 상 측(감광체 드럼(110) 측)의 공기 중의 실제 작동 거리에 일치시킴으로써, 전기 광학 패널 위의 상에 대응하는 상이 결상 대상면(이 실시예에서는 감광체 드럼(110))에 대략 초점 정합 상태로 결상된다.
가장 이상적으로는, 화상 인쇄 장치는 식 (2)를 만족시키도록 설계되어 있는 것이 바람직하다. 식 (2)의 관계를 만족시킴으로써, 전기 광학 패널 위의 상이 수렴성 렌즈 어레이(40)에 대하여 완전히 초점 정합 상태로 된다. 식 (1)은 식 (2)의 우변에 ±10%의 허용 범위를 부여하여 개서(改書)한 것이다. 식 (2)가 어떻게 하여 구해졌는지에 대해서는 후술한다.
[수식 2]
Figure 112006001273047-pat00001
도 2, 도 5 및 도 6을 참조하면서, 이 실시예에서의 바람직한 설계값을 구체적으로 설명한다. 일반식인 식 (1) 및 식 (2)를 이 실시예에 적용시키면, 각각 식 (3) 및 식 (4)가 얻어진다.
0.9×(d1/n1+d2/n2+d3/n3+d4/n4)≤LO≤1.1×(d1/n1+d2/n2+d3/n3+d4/n4) …(3)
LO=d1/n1+d2/n2+d3/n3+d4/n4 …(4)
여기서, d1은 발광층(26)에 중첩된 음극(28)의 두께이고, n1은 음극(28)의 굴절률이다. d2는 발광층(26) 상방의 공기 층의 두께이고, n2는 공기의 굴절률(약 1)이다. d3은 밀봉체(16) 중 발광층(26) 상방의 영역의 두께이고, n3은 밀봉체(16)의 굴절률이다. d4는 밀봉체(16)와 수렴성 렌즈 어레이(40)의 굴절률 분포형 렌즈(42) 사이의 투명 접착제(38)의 두께이며, 접착제(38)가 밀봉체(16)와 굴절률 분포형 렌즈(42) 사이에 개재되지 않을 경우에는 제로(zero)이다. n4는 투명 접착제(38)의 굴절률이다.
d1, d2는 미소하고, d4도 통상은 미소하기 때문에, 실제 설계상은 식 (5)를 만족시키도록 할 수도 있다.
0.9×d3/n3≤LO≤1.1×d3/n3 …(5)
이 실시예에 의하면, 발광 패널(12)과 수렴성 렌즈 어레이(40)가 직접 접합되어 있음으로써, 발광 패널(12)로부터 출발한 광 중 수렴성 렌즈 어레이(40)에 진 입하는 광의 비율을 향상시키는 것이 가능하여, 광의 이용 효율을 높이는 것이 가능하다. 따라서, 동일한 정도의 조도(照度)의 상을 얻기 위해, EL 소자(14)에 부여하는 전압을 종래보다도 저감시키는 것이 가능하고, 그만큼 EL 소자(14)의 수명을 연장시키는 것도 가능해진다. 광의 이용 효율을 높이는 효과의 근거에 대해서는 후술한다.
또한, 식 (1), 식 (3) 또는 식 (5)의 관계를 만족시키도록 설계하면, 발광 패널(12) 위의 상과 수렴성 렌즈 어레이(40)의 초점 부정합을 방지할 수 있다.
<제 2 실시예>
도 7은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 전기 광학 장치(10A)의 개략을 나타내는 정면도이다. 이 실시예에서는, 발광 패널(12)의 밀봉체(16)와 수렴성 렌즈 어레이(40) 사이에 광투과성 스페이서 부재(50)가 개재되고, 스페이서 부재(50)는 밀봉체(16)와 수렴성 렌즈 어레이(40)에 접합되어 있다. 스페이서 부재(50)는 유리 또는 플라스틱으로 형성되고, 적어도 밀봉체(16)에 대향하는 면 및 수렴성 렌즈 어레이(40)에 대향하는 면이 평탄하게 되어 있다.
스페이서 부재(50)를 밀봉체(16)와 수렴성 렌즈 어레이(40)에 접합하기 위해서는, 예를 들어 열경화성 접착제 또는 자외선 경화성 접착제가 사용된다. 밀봉체(16)와 스페이서 부재(50)는 양자 사이에 접착제가 개재되지 않는 상태에서 직접 접촉할 수도 있고, 접착제를 양자 사이에 개재시켜 서로 접합될 수도 있다. 수렴성 렌즈 어레이(40)의 굴절률 분포형 렌즈(42)와 스페이서 부재(50)는 양자 사이에 접착제가 개재되지 않는 상태에서 직접 접촉할 수도 있고, 접착제를 양자 사이에 개재시켜 서로 접합될 수도 있다. 밀봉체(16)와 스페이서 부재(50)의 사이 또는 굴절률 분포형 렌즈(42)와 스페이서 부재(50)의 사이에 접착제가 개재될 경우에는, 접착제는 상기 접착제(38)와 동일하게 투명이다. 다른 특징은 제 1 실시예와 동일하다.
이 실시예에 따른 화상 인쇄 장치도 식 (1)을 만족시키도록 설계되어 있는 것이 바람직하며, 가장 이상적으로는, 식 (2)를 만족시키도록 설계되어 있는 것이 바람직하다.
도 2, 도 5 및 도 7을 참조하면서, 이 실시예에서의 바람직한 설계값을 구체적으로 설명한다. 일반식인 식 (1) 및 식 (2)를 이 실시예에 적용시키면, 각각 식 (6) 및 식 (7)이 얻어진다.
0.9×(d1/n1+d2/n2+d3/n3+d4/n4+d5/n5+d6/n6)≤LO≤1.1×(d1/n1+d2/n2+d3/n3+d4/n4+d5/n5+d6/n6) …(6)
LO=d1/n1+d2/n2+d3/n3+d4/n4+d5/n5+d6/n6 …(7)
여기서, d1∼d3 및 n1∼n3은 상술한 바와 같다. d4는 밀봉체(16)와 스페이서 부재(50) 사이의 투명 접착제의 두께이며, 접착제가 밀봉체(16)와 스페이서 부재(50) 사이에 개재되지 않을 경우에는 제로이다. n4는 그 투명 접착제의 굴절률이다. d5는 스페이서 부재(50)의 두께이고, n5는 스페이서 부재(50)의 굴절률이다. d6은 스페이서 부재(50)와 수렴성 렌즈 어레이(40)의 굴절률 분포형 렌즈(42) 사이 의 투명 접착제의 두께이며, 접착제가 스페이서 부재(50)와 굴절률 분포형 렌즈(42) 사이에 개재되지 않을 경우에는 제로이다. n6은 그 투명 접착제의 굴절률이다.
d1, d2는 미소하고, d4, d6도 통상은 미소하기 때문에, 실제 설계상은 식 (8)을 만족시키도록 할 수도 있다.
0.9×(d3/n3+d5/n5)≤LO≤1.1×(d3/n3+d5/n5) …(8)
이 실시예에 의하면, 발광 패널(12)과 수렴성 렌즈 어레이(40)가 스페이서 부재(50)를 통하여 접합되어 있음으로써, 발광 패널(12)로부터 출발한 광 중 수렴성 렌즈 어레이(40)에 진입하는 광의 비율을 향상시키는 것이 가능하여, 광의 이용 효율을 높이는 것이 가능하다. 따라서, 동일한 정도의 조도의 상을 얻기 위해, EL 소자(14)에 부여하는 전압을 종래보다도 저감시키는 것이 가능하고, 그만큼 EL 소자(14)의 수명을 연장시키는 것도 가능해진다.
또한, 식 (1), 식 (6) 또는 식(8)의 관계를 만족시키도록 설계하면, 발광 패널(12) 위의 상과 수렴성 렌즈 어레이(40)의 초점 부정합을 방지할 수 있다.
도 8은 스페이서 부재(50)의 단면도이다. 도 8에 나타낸 바와 같이, 스페이서 부재(50)의 모든 측면(발광 패널(12) 및 수렴성 렌즈 어레이(40)에 대향하지 않는 면)의 전체에는 광흡수층(67)이 형성되어 있다. 스페이서 부재(50)의 측면에서 광의 내부 반사가 일어나면, EL 소자(14)로부터 스페이서 부재(50)를 통과하여 수렴성 렌즈 어레이(40)에 직진하는 광속에 의한 상에 내부 반사된 광속에 의한 상이 혼합되어, 상의 선명도가 손상된다.
이것에 대하여, 스페이서 부재(50)의 측면에 있는 광흡수층(66, 68)은 측면에서의 내부 반사를 저감시키기 때문에, 내부 반사에 의한 수렴성 렌즈 어레이(40)에 진입하는 사태를 저감하는 것이 가능하다. 따라서, EL 소자(14)로부터 스페이서 부재(50)를 통과하여 수렴성 렌즈 어레이(40)에 직진하는 광속에 의한 상에 내부 반사된 광속에 의한 상이 혼합되는 것이 억제된다.
광흡수층(67)은 스페이서 부재(50)의 측면에 흑색 도료를 코팅함으로써 설치하는 것이 가능하다. 실제로는 흑색 도료라도 조금이지만 광투과성이 있어, 스페이서 부재(50)와 광흡수층(67)의 계면에서 광이 내부 반사될 우려가 있다. 그래서, 광흡수층(67)의 굴절률이 스페이서 부재(50)의 굴절률보다도 높은 것이 바람직하다.
굴절률이 높은 매체로부터 굴절률이 낮은 매체로 광이 진행될 경우에는, 광의 입사 각도에 따라서는 전반사가 일어날 수 있다. 따라서, 광흡수층(67)의 굴절률이 스페이서 부재(50)의 굴절률보다도 낮으면, EL 소자(14)로부터 스페이서 부재(50)를 통과하여 수렴성 렌즈 어레이(40)에 직진하는 광속에 의한 상에 내부 반사된 광속에 의한 상이 혼합되어, 상의 선명도가 손상된다. 이것에 대하여, 광흡수층(67)의 굴절률이 스페이서 부재(50)의 굴절률보다도 높을 경우에는, 계면에서의 광의 내부 반사는 많지 않아, 스페이서 부재(50)의 측면을 향하여 진행되는 광은 대부분 광흡수층(67)에 흡수되거나 광흡수층(67)을 투과한다. 적절한 도료의 바인더를 선택함으로써, 바람직한 굴절률의 광흡수층(67)을 얻는 것이 가능하다.
<실시예의 효과의 근거>
도 9는 실제 발광 위치와 수렴성 렌즈 어레이(40)의 굴절률 분포형 렌즈(42)(도 3 내지 도 5 참조) 사이에 고체의 광투과 요소 TR1과 공기의 층이 존재할 경우의 광의 진로 예를 나타낸다. 다음으로, 상술한 식 (2)의 근거를 보다 상세하게 설명한다.
도 9에 있어서, Pa는 실제로 수렴성 렌즈 어레이(40)의 굴절률 분포형 렌즈(42)에 대하여 초점 정합 상태로 되는 발광 위치에 있는 점을 나타낸다. 여기서는, 광투과 요소 TR1에 접하는 위치 Pa에서 발광했다고 가정한다. 또한, α는 발광 위치 상의 점 Pa로부터 진행된 일정 광속이 광투과 요소 TR1로부터 출사하는 위치와, 발광 위치 상의 점 Pa를 지나고 광투과 요소 TR1의 단면(端面)과 수직인 선과의 거리이다. L0은 수렴성 렌즈 어레이(40)의 물체 측(발광 패널(12) 측)의 공기 중의 실제 작동 거리이다. Pb는 수렴성 렌즈 어레이(40)로부터 그 물체 측의 공기 중의 실제 작동 거리만큼 떨어진 점이다. 발광 위치와 수렴성 렌즈 어레이(40) 사이에 광투과 요소 TR1이 없고 공기만이 있다고 가정했을 경우에, 점 Pb에서 발광한 광속은 수렴성 렌즈 어레이(40)에 초점 정합 상태로 된다. 즉, Pb는, 발광 위치와 수렴성 렌즈 어레이(40) 사이에 광투과 요소 TR1이 없고 공기만이 있다고 가정했을 경우에, 수렴성 렌즈 어레이(40)에 있어서 바람직한 가상적인 발광 위치 상의 점이다.
도 9에서는 스넬의 법칙으로부터 식 (9)가 성립된다.
nb·sinθb≒sinθb=na·sinθa …(9)
여기서, nb는 공기의 굴절률이고, θb는 광투과 요소 TR1과 공기 사이의 계면에서의 공기로의 입사각, na는 광투과 요소 TR1의 굴절률이고, θa는 광투과 요소 TR1과 공기 사이의 계면에서의 광투과 요소 TR1로부터의 출사각이다. na＞nb≒1이므로, θb＞θa이다.
또한, 도 9에서는 식 (10) 및 식 (11)이 성립된다.
tanθa=α/da …(10)
tanθb=α/db …(11)
여기서, da는 광투과 요소 TR1의 두께, db는 가상적인 발광 위치 상의 점 Pb로부터 광투과 요소 TR1과 공기 사이의 계면까지의 거리이다.
식 (9) 내지 식 (11)로부터 식 (12)가 얻어진다.
db=da·cosθb/na·cosθa …(12)
수렴성 렌즈 어레이(40)를 사용하는 근축(近軸) 광학계에서는, θa 및 θb가 상당히 작으며 통상은 예를 들어 15° 미만이기 때문에, cosθb/cosθa≒1이고, 식 (12)는 식 (13)으로 개서할 수 있다.
db=da/na …(13)
광투과 요소 TR1과 수렴성 렌즈 어레이(40) 사이의 공기 층의 두께를 dc로 하면, L0=db+dc이다. 따라서, 수렴성 렌즈 어레이(40)의 물체 측(발광 패널(12) 측)의 공기 중의 실제 작동 거리 L0과, 광투과 요소 TR1의 두께 da, 및 굴절률 na는, 식 (14)의 관계를 만족시키면, 실제 발광 위치의 광에 의해 형성된 상은 수렴성 렌즈 어레이(40)에 대하여 초점 정합 상태로 된다.
L0=db+dc=da/na+dc …(14)
또한, 이상의 설명으로부터 명확히 알 수 있듯이, 공기보다도 굴절률이 높은 광투과 요소 TR1이 발광 위치와 수렴성 렌즈 어레이(40) 사이에 개재됨으로써, 수렴성 렌즈 어레이(40)의 물체 측의 초점거리가 연장된다. 즉, 실제 발광 위치 상의 점 Pa가 가상적인 발광 위치 상의 점 Pb보다도 수렴성 렌즈 어레이(40)로부터 먼 쪽이, 발광 위치의 광에 의해 형성된 상은 수렴성 렌즈 어레이(40)에 대하여 초점 정합 상태로 되는 것이 명확하다.
도 10은, 도 9와 동일한 조건에서, 광투과 요소 TR1이 수렴성 렌즈 어레이(40)의 굴절률 분포형 렌즈(42)의 광 입구에 인접한 경우의 광의 진로 예를 나타낸다. 또한, 도 11은, 도 9와 동일한 조건에서, 광투과 요소 TR1이 수렴성 렌즈 어레이(40)의 굴절률 분포형 렌즈(42)와 실제 발광 위치 상의 점 Pa 사이에 개재되지만, 양쪽으로부터 떨어져 있을 경우의 광의 진로 예를 나타낸다. 도 10 및 도 11 의 상태는 도 9의 상태와 광투과 요소 TR1의 위치가 다를 뿐이기 때문에, 이러한 경우에도, 식 (14)의 관계를 만족시키면, 실제 발광 위치의 광에 의해 형성된 상은 수렴성 렌즈 어레이(40)에 대하여 초점 정합 상태로 되는 것은 명확하다.
도 12의 (a)는 실제 발광 위치와 수렴성 렌즈 어레이(40)의 굴절률 분포형 렌즈(42) 사이에 고체의 광투과 요소 TR1 및 광투과 요소 TR1과 동일한 굴절률의 고체의 광투과 요소 TR2가 존재할 경우의 광의 진로 예를 나타내고, 도 12의 (b)는 실제 발광 위치와 수렴성 렌즈 어레이(40)의 굴절률 분포형 렌즈(42) 사이에 고체의 광투과 요소 TR1 및 광투과 요소 TR1과 다른 굴절률의 광투과 요소 TR2가 존재할 경우의 광의 진로 예를 나타낸다. 도 12의 (a) 및 도 12의 (b)에서는, 광투과 요소 TR1은 도 10과 동일하게 수렴성 렌즈 어레이(40)의 굴절률 분포형 렌즈(42)의 광 입구에 인접하고, 실제 발광 위치 Pd와 광투과 요소 TR1 사이에 광투과 요소 TR2가 개재된다.
도 12의 (a) 및 도 12의 (b)에 있어서, Pb는, 발광 위치와 수렴성 렌즈 어레이(40) 사이에 광투과 요소 TR1 및 TR2가 없고 공기만이 있다고 가정했을 경우에, 수렴성 렌즈 어레이(40)의 굴절률 분포형 렌즈(42)에 초점 정합 상태로 되는 가상적인 발광 위치 상의 점이다(도 9 내지 도 11의 점 Pb와 동일). Pa는, 발광 위치와 수렴성 렌즈 어레이(40) 사이에 광투과 요소 TR1만이 있다고 가정했을 경우에, 수렴성 렌즈 어레이(40)의 굴절률 분포형 렌즈(42)에 초점 정합 상태로 되는 가상적인 발광 위치 상의 점이다(도 9 내지 도 11의 점 Pa와 동일). 또한, Pd는 실제로 수렴성 렌즈 어레이(40)의 굴절률 분포형 렌즈(42)에 대하여 초점 정합 상태로 되는 발광 위치에 있는 점을 나타낸다. 여기서는, 광투과 요소 TR2에 접하는 위치 Pd에서 발광했다고 가정한다. 또한, β는 발광 위치 상의 점 Pd로부터 진행된 일정 광속이 광투과 요소 TR2로부터 출사하는 위치와, 발광 위치 상의 점 Pd를 지나고 광투과 요소 TR1 및 TR2의 단면과 수직인 선과의 거리이다.
도 12의 (a) 및 도 12의 (b)에서는 스넬의 법칙으로부터 식 (15)가 성립된다.
nb·sinθb≒sinθb=na·sinθa=nd·sinθd …(15)
여기서, nb는 공기의 굴절률이고, θb는 광투과 요소 TR2가 없다고 가정했을 경우의 공기와 광투과 요소 TR1 사이의 계면에서의 공기로부터의 출사각(도 10 참조), na는 광투과 요소 TR1의 굴절률이며, θa는 광투과 요소 TR2가 없다고 가정했을 경우의 공기와 광투과 요소 TR1 사이의 계면에서의 광투과 요소 TR1로의 입사각이고, 광투과 요소 TR2가 있을 경우의 광투과 요소 TR2와 광투과 요소 TR1 사이의 계면에서의 광투과 요소 TR1로의 입사각이다. na＞nb≒1이므로, θb＞θa이다. 또한, nd는 광투과 요소 TR2의 굴절률이고, θd는 광투과 요소 TR2가 있을 경우의 광투과 요소 TR2와 광투과 요소 TR1 사이의 계면에서의 광투과 요소 TR2로부터의 출사각이다. nd＞nb≒1이므로, θb＞θd이다. 또한, 도 12의 (a)에서는, 광투과 요소 TR1의 굴절률 na와 광투과 요소 TR2의 굴절률 nd가 서로 동일하기 때문에, θd=θa이다.
또한, 도 12의 (a) 및 도 12의 (b)에서는 식 (16) 및 식 (17)이 성립된다.
tanθd=β/dd …(16)
tanθb=β/dc …(17)
여기서, dd는 광투과 요소 TR2의 두께, dc는 가상적인 발광 위치 상의 점 Pa로부터 광투과 요소 TR2와 광투과 요소 TR1 사이의 계면까지의 거리이다.
식 (15) 내지 식 (17)로부터 식 (18)이 얻어진다.
dc=dd·cosθb/nd·cosθd …(18)
수렴성 렌즈 어레이(40)를 사용하는 근축 광학계에서는, θd 및 θb가 상당히 작으며 통상은 예를 들어 15° 미만이기 때문에, cosθb/cosθd≒1이고, 식 (18)은 식 (19)로 개서할 수 있다.
dc=dd/nd …(19)
도 9로부터 얻어지는 식 (14)에 식 (19)의 dc를 대입하면, 식 (20)이 얻어진다.
L0=db+dc=da/na+dc=da/na+dd/nd …(20)
도 12의 (a)에서는, 광투과 요소 TR1의 굴절률 na와 광투과 요소 TR2의 굴절 률 nd가 서로 동일하기 때문에, 식 (24)가 얻어진다.
L0=da/na+dd/nd=(da+dd)/na …(24)
따라서, 수렴성 렌즈 어레이(40)의 물체 측(발광 패널(12) 측)의 공기 중의 실제 작동 거리 L0과, 광투과 요소 TR1의 두께 da, 그 굴절률 na, 광투과 요소 TR2의 두께 dd 및 그 nd는, 식 (20)의 관계를 만족시키면, 실제 발광 위치의 광에 의해 형성된 상은 수렴성 렌즈 어레이(40)에 대하여 초점 정합 상태로 된다. 또한, 이상의 설명으로부터 명확히 알 수 있듯이, 공기보다도 굴절률이 높은 광투과 요소 TR1 및 TR2가 발광 위치와 수렴성 렌즈 어레이(40) 사이에 개재됨으로써, 수렴성 렌즈 어레이(40)의 물체 측의 초점거리가 연장된다. 즉, 실제적인 발광 위치 상의 점 Pd가 가상적인 발광 위치 상의 점 Pb보다도 수렴성 렌즈 어레이(40)로부터 먼 쪽이, 발광 위치의 광에 의해 형성된 상은 수렴성 렌즈 어레이(40)에 대하여 초점 정합 상태로 되는 것이 명확하다.
예를 들어 L0=2.4㎜, dd=0.5㎜, 광투과 요소 TR1 및 TR2가 유리이며 na=nd=1.52일 경우에는, 2.4=0.5/1.52+da/1.52이므로, da=3.148㎜이다. 따라서, 실제 발광 위치 Pd와 수렴성 렌즈 어레이(40) 사이의 거리는 da+dd=3.648㎜로 해야만 한다.
이상의 사고를 진행시킴으로써, 일반식 (2)가 얻어진다. 도 9 내지 도 12의 (b)에서는, 고체의 광투과 요소 TR1 및 TR2를 예시했지만, 발광 패널(12)의 EL 소 자(14)(특히 발광층(26))와 수렴성 렌즈 어레이 사이에 공기의 층이 있었다고 하여도, 그 공기의 층을 광투과 요소로 간주하여, 그 공기의 층의 굴절률 n≒1과, 그 공기 층의 두께 d를 일반식 (2)에 대입하여도 되는 것은 당업자에게 명확할 것이다. 통상 광학적 거리는 굴절률과 두께의 곱의 합계로서 계산되지만, 식 (2)에서는 수렴성 렌즈 어레이(40)로의 초점 정합성을 취하기 위해 굴절률에 대한 두께 비의 합계에 의해 계산된다.
상술한 바와 같이, 발광 패널(12)과 수렴성 렌즈 어레이(40) 사이에 투명한 스페이서 부재 또는 투명한 접착제가 개재될 경우에는, 공기의 층만이 개재되는 경우와 비교하여, 발광 패널(12) 위의 상을 수렴성 렌즈 어레이(40)에 대하여 초점 정합 상태로 하는데 적절한 발광 패널(12)과 수렴성 렌즈 어레이(40)의 간격이 길어진다. 다른 관점에서 보면, 발광 패널(12)과 수렴성 렌즈 어레이(40)의 간격이 고정적으로 정해져 있어(예를 들어 도 6의 커버(13)에 발광 패널(12)과 수렴성 렌즈 어레이(40)가 미리 고정되어 있는 경우 등), 그 간격이 수렴성 렌즈 어레이(40)의 발광 패널(12) 측의 공기 중의 실제 작동 거리보다도 길 경우에는, 적절한 두께의 스페이서 부재 또는 접착제를 양자 사이에 배치함으로써, 실질적으로 작동 거리를 연장시켜, 발광 패널(12)과 수렴성 렌즈 어레이(40)의 고정적인 간격에 일치시키는 것이 가능하다.
또한, 실시예에서 발광 패널(12)로부터 출발한 광 중 수렴성 렌즈 어레이(40)에 진입하는 광의 비율을 향상시킴으로써, 광의 이용 효율을 높이는 효과의 근거를 설명한다. 근축 광학계에 있어서, 2개 매체의 계면에서의 반사율은 그들 매 체의 굴절률 차가 클수록 크다. 따라서, 도 9 내지 도 11에 나타낸 바와 같이, 발광 위치와 수렴성 렌즈 어레이(40) 사이에 공기의 층이 있을 경우에는, 고체의 광투과 요소(예를 들어 유리)와 공기의 계면 및 공기와 굴절률 분포형 렌즈(42)의 계면에서 상당한 광이 반사되기 때문에, 발광 위치로부터의 광 중 수렴성 렌즈 어레이(40)에 진입하는 광의 비율이 낮다. 한편, 도 12에 나타낸 바와 같이, 발광 위치와 수렴성 렌즈 어레이(40) 사이에 복수의 광투과 요소가 있으며, 이들 광투과 요소의 굴절률이 근사(近似)할 경우에는, 광투과 요소끼리(예를 들어 유리와 접착제(38))의 계면에서의 반사는 적고, 광투과 요소와 굴절률 분포형 렌즈(42)의 계면에서의 반사도 적다(굴절률 분포형 렌즈(42)의 굴절률은 장소에 따라 다르다고는 하여도, 유리의 굴절률에 가깝다). 이 때문에, 발광 위치로부터의 광 중 수렴성 렌즈 어레이(40)에 진입하는 광의 비율이 높다.
상술한 실시예에서는, 발광 패널(12)과 수렴성 렌즈 어레이(40)가 직접 접합되어 있거나, 발광 패널(12)과 수렴성 렌즈 어레이(40) 사이에 스페이서 부재가 개재된다. 발광 패널(12)과 수렴성 렌즈 어레이(40)를 접착할 경우나, 스페이서 부재를 발광 패널(12) 또는 수렴성 렌즈 어레이(40)에 접착할 경우에는, 유리의 굴절률에 가까운 접착제가 사용된다. 따라서, 도 1에 나타낸 종래 기술과 비교하여, 광의 이용 효율을 향상시키는 것이 가능하다.
도 13의 (a)는, 발광 패널(12)의 밀봉체(16)와 수렴성 렌즈 어레이(40) 사이에 공기의 층만이 있을 경우에, 1개의 스폿으로부터 출발하여 굴절률 분포형 렌즈(42)에 진입하여 감광체 드럼(110) 위에 결상할 수 있는 가장 외측의 광을 나타낸 다. 도 13의 (b)는, 발광 패널(12)의 밀봉체(16)와 수렴성 렌즈 어레이(40) 사이에 스페이서 부재(50)가 있을 경우에, 1개의 스폿으로부터 출발하여 굴절률 분포형 렌즈(42)에 진입하여 감광체 드럼(110) 위에 결상할 수 있는 가장 외측의 광을 나타낸다. 도 13의 (a)의 공기 중에서의 가장 외측의 광의 진행각은 θb이다. 여기서, 밀봉체(16)를 유리로 하여 그 굴절률 na=1.52, 밀봉체(16) 내에서의 광의 진행각을 8°라고 가정했을 경우, 스넬의 법칙으로부터 θb=12.3°가 얻어진다. 한편, 도 13의 (b)의 스페이서 부재(50) 중에서의 가장 외측의 광의 진행각은 θ50이다. 여기서, 밀봉체(16) 및 스페이서 부재(50)를 유리로 하여 그 굴절률 na=1.52, 밀봉체(16) 내에서의 광의 진행각을 8°라고 가정했을 경우, 스넬의 법칙으로부터 θ50=8°가 얻어진다.
도 13의 (a)에 나타낸 바와 같이, 발광 패널(12)의 밀봉체(16)와 수렴성 렌즈 어레이(40) 사이에 공기의 층만이 있을 경우, 밀봉체(16)와 굴절률 분포형 렌즈(42)의 거리는 작게 해야만 하며, 그 거리의 허용차도 적다. 예를 들어 이 거리가 적절한 값보다도 클 경우에는, 공기 중의 진행각 θb가 크기 때문에, 상당한 광속이 굴절률 분포형 렌즈(42)에 진입할 수 없어 굴절률 분포형 렌즈(42)의 외측으로 진행된다. 이 때문에, 광의 이용 효율이 나쁘다. 반대로, 이 거리가 적절한 값보다도 작을 경우에는, 감광체 드럼(110) 위에 수속(收束)되는 스폿의 직경 ds가 커지게 된다. 즉, 감광체 드럼(110) 위에서 형성되는 잠상의 해상도가 나쁘다.
이것에 대하여, 도 13의 (b)에 나타낸 바와 같이, 발광 패널(12)의 밀봉체(16)와 수렴성 렌즈 어레이(40) 사이에 스페이서 부재(50)가 있을 경우, 밀봉체(16)와 굴절률 분포형 렌즈(42)의 거리는 크게 해야만 하며, 그 거리의 허용차도 크다. 따라서, 도 13의 (a)의 경우에 생기는 결점의 정도가 작다. 두꺼운 밀봉체(16)가 수렴성 렌즈 어레이(40)와 직접 접합되어 있을 경우에도 동일한 효과를 달성할 수 있다.
<전기 광학 장치의 제조 방법>
다음으로, 상술한 각종 전기 광학 장치의 제조 방법, 특히 투명한 접착제를 필요한 개소에 적절한 두께로 배치하는 방법을 설명한다. 우선, 발광 패널(12)과 수렴성 렌즈 어레이(40)를 직접 접합하는 제 1 실시예의 제조 방법을 설명한다. 도 5에 나타낸 바와 같이, 발광 패널(12)과 수렴성 렌즈 어레이(40)를 상당히 얇은 접착제(38)에 의해 접착할 경우에는, 제조 방법은 단순하여, 발광 패널(12)과 수렴성 렌즈 어레이(40)의 적어도 한쪽에 접착제(38)를 코팅하여, 다른쪽을 이것에 접착하면 된다.
도 14는 발광 패널(12)과 수렴성 렌즈 어레이(40)를 적절한 두께의 접착제에 의해 접착함으로써, 발광 패널(12)과 수렴성 렌즈 어레이(40)를 직접 접합하는 제조 방법의 최초 단계를 나타낸다. 우선, 수렴성 렌즈 어레이(40)와 발광 패널(12)을 준비하고, 수렴성 렌즈 어레이(40)의 발광 패널(12) 측의 공기 중의 작동 거리 L0을 측정한다. 그리고, 작동 거리 L0 및 접착제의 고화 시의 굴절률에 의거하여, 식 (1), 바람직하게는 식 (2)의 관계를 만족시키도록 사용되는 접착제의 두께를 산출한다.
다음으로, 도 15에 나타낸 바와 같이, 발광 패널(12)과 수렴성 렌즈 어레이(40) 사이, 예를 들어 발광 패널(12) 위에 투명한 접착제(51)를 코팅한다. 접착제(51)는 상술한 접착제(38)와 동일한 것일 수도 있다. 다음으로, 발광 패널(12)과 수렴성 렌즈 어레이(40)에 의해, 접착제(51)를 산출된 두께로 될 때까지 압축하고, 그 상태에서 접착제(51)를 고화시킨다. 이것에 의해, 도 16 및 도 17에 나타낸 바와 같이, 소정 두께의 접착제(51)에 의해, 발광 패널(12)과 수렴성 렌즈 어레이(40)가 직접 접합된 전기 광학 장치가 얻어진다. 식 (1), 바람직하게는 식 (2)의 관계를 만족시킴으로써, 수렴성 렌즈 어레이(40)의 실제 작동 거리에 적합한 두께의 접착제(51)가 얻어지고, 발광 패널(12) 위의 상이 수렴성 렌즈 어레이(40)에 대하여 대략 초점 정합 상태로 된다. 또한, 접착제(51)를 압축함으로써, 수렴성 렌즈 어레이(40)의 작동 거리에 적합한 두께로 접착제(51)를 규제하여, 발광 패널(12) 위의 상을 수렴성 렌즈 어레이(40)에 대하여 초점 정합 상태로 하는 것이 용이하다.
도 14 내지 도 17에 나타낸 제조 방법의 변형으로서, 다음과 같이 할 수도 있다. 우선, 수렴성 렌즈 어레이(40)의 발광 패널(12) 측의 공기 중의 작동 거리 L0을 측정한다. 그리고, 작동 거리 L0 및 접착제의 고화 시의 굴절률에 의거하여, 식 (1), 바람직하게는 식 (2)의 관계를 만족시키도록 사용되는 접착제의 두께를 산 출한다.
다음으로, 도 18에 나타낸 바와 같이, 발광 패널(12)과 수렴성 렌즈 어레이(40)의 간격을 산출된 접착제의 두께와 동일하게 하여, 발광 패널(12)과 수렴성 렌즈 어레이(40)를 상대적으로 고정시킨다. 또한, 상대적으로 고정된 발광 패널(12)과 수렴성 렌즈 어레이(40) 사이에 접착제 공급기(Su)를 사용하여 투명한 접착제(51)를 배치하여 고화시킨다. 이것에 의해, 도 16 및 도 17에 나타낸 바와 같이, 소정 두께의 접착제(51)에 의해, 발광 패널(12)과 수렴성 렌즈 어레이(40)가 직접 접합된 전기 광학 장치가 얻어진다. 식 (1), 바람직하게는 식 (2)의 관계를 만족시킴으로써, 수렴성 렌즈 어레이(40)의 실제 작동 거리에 적합한 두께의 접착제(51)가 얻어지고, 발광 패널(12) 위의 상이 수렴성 렌즈 어레이(40)에 대하여 대략 초점 정합 상태로 된다. 또한, 상대적으로 고정된 발광 패널(12)과 수렴성 렌즈 어레이(40) 사이에 투명한 접착제(51)를 배치함으로써, 수렴성 렌즈 어레이의 작동 거리에 적합한 두께로 접착제(51)를 규제하여, 발광 패널(12) 위의 상을 수렴성 렌즈 어레이(40)에 대하여 초점 정합 상태로 하는 것이 용이하다.
다음으로, 발광 패널(12)과 수렴성 렌즈 어레이(40) 사이에 광투과성 스페이서 부재(50)가 개재되는 제 2 실시예의 제조 방법을 설명한다. 도 7에 나타낸 바와 같이, 발광 패널(12)과 스페이서 부재(50) 또는 수렴성 렌즈 어레이(40)와 스페이서 부재(50)를 상당히 얇은 접착제에 의해 접착할 경우에는, 제조 방법은 단순하여, 필요한 개소에 접착제를 코팅함으로써 이들을 접착하면 된다.
도 19는 발광 패널(12)과 스페이서 부재(50)를 적절한 두께의 접착제에 의해 접착함으로써, 발광 패널(12)과 스페이서 부재(50)를 직접 접합하는 제조 방법의 최초 단계를 나타낸다. 우선, 수렴성 렌즈 어레이(40)를 준비하고, 수렴성 렌즈 어레이(40)의 발광 패널(12) 측의 공기 중의 작동 거리 L0을 측정한다. 그리고, 작동 거리 L0, 스페이서 부재(50)의 굴절률 및 그 두께, 및 접착제의 고화 시의 굴절률에 의거하여, 식 (1), 바람직하게는 식 (2)의 관계를 만족시키도록 사용되는 접착제의 두께를 산출한다. 그리고, 수렴성 렌즈 어레이(40)와 스페이서 부재(50)를 투명한 접착제에 의해 접착한다. 이 때의 접착제의 두께는 상당히 작을 수도 있다.
다음으로, 도 20에 나타낸 바와 같이, 발광 패널(12)과 스페이서 부재(50) 사이, 예를 들어 발광 패널(12) 위에 투명한 접착제(51)를 코팅한다. 접착제(51)는 상술한 접착제(38)와 동일한 것일 수도 있다. 다음으로, 발광 패널(12)과 스페이서 부재(50)에 의해, 접착제(51)를 산출된 두께로 될 때까지 압축하고, 그 상태에서 접착제(51)를 고화시킨다. 이것에 의해, 도 21에 나타낸 바와 같이, 소정 두께의 접착제(51)에 의해, 스페이서 부재(50)와 발광 패널(12)이 접합된 전기 광학 장치가 얻어진다. 식 (1), 바람직하게는 식 (2)의 관계를 만족시킴으로써, 수렴성 렌즈 어레이(40)의 실제 작동 거리에 적합한 두께의 접착제(51)가 얻어지고, 발광 패널(12) 위의 상이 수렴성 렌즈 어레이(40)에 대하여 대략 초점 정합 상태로 된다. 또한, 접착제(51)를 압축함으로써, 수렴성 렌즈 어레이(40)의 작동 거리에 적합한 두께로 접착제(51)를 규제하여, 발광 패널(12) 위의 상을 수렴성 렌즈 어레이 (40)에 대하여 초점 정합 상태로 하는 것이 용이하다.
도 19 내지 도 21에 나타낸 제조 방법의 변형으로서, 다음과 같이 할 수도 있다. 우선, 수렴성 렌즈 어레이(40)의 발광 패널(12) 측의 공기 중의 작동 거리 L0을 측정한다. 그리고, 작동 거리 L0, 스페이서 부재(50)의 굴절률 및 그 두께, 및 접착제의 고화 시의 굴절률에 의거하여, 식 (1), 바람직하게는 식 (2)의 관계를 만족시키도록 사용되는 접착제의 두께를 산출한다. 그리고, 도 19에 나타낸 바와 같이, 수렴성 렌즈 어레이(40)와 스페이서 부재(50)를 투명한 접착제에 의해 접착한다. 이 때의 접착제의 두께는 상당히 작을 수도 있다.
다음으로, 도 22에 나타낸 바와 같이, 발광 패널(12)과 스페이서 부재(50)의 간격을 산출된 접착제의 두께와 동일하게 하여, 발광 패널(12)과 스페이서 부재(50)를 상대적으로 고정시킨다. 또한, 상대적으로 고정된 발광 패널(12)과 스페이서 부재(50) 사이에 접착제 공급기(Su)를 사용하여 투명한 접착제(51)를 배치하여 고화시킨다. 이것에 의해, 도 21에 나타낸 바와 같이, 소정 두께의 접착제(51)에 의해, 발광 패널(12)과 스페이서 부재(50)가 직접 접합된 전기 광학 장치가 얻어진다. 식 (1), 바람직하게는 식 (2)의 관계를 만족시킴으로써, 수렴성 렌즈 어레이(40)의 실제 작동 거리에 적합한 두께의 접착제(51)가 얻어지고, 발광 패널(12) 위의 상이 수렴성 렌즈 어레이(40)에 대하여 대략 초점 정합 상태로 된다. 또한, 상대적으로 고정된 발광 패널(12)과 수렴성 렌즈 어레이(40) 사이에 투명한 접착제(51)를 배치함으로써, 수렴성 렌즈 어레이의 작동 거리에 적합한 두께로 접착제 (51)를 규제하여, 발광 패널(12) 위의 상을 수렴성 렌즈 어레이(40)에 대하여 초점 정합 상태로 하는 것이 용이하다.
도 23은 수렴성 렌즈 어레이(40)와 스페이서 부재(50)를 적절한 두께의 접착제에 의해 접착함으로써, 수렴성 렌즈 어레이(40)와 스페이서 부재(50)를 직접 접합하는 제조 방법의 최초 단계를 나타낸다. 우선, 수렴성 렌즈 어레이(40)를 준비하고, 수렴성 렌즈 어레이(40)의 발광 패널(12) 측의 공기 중의 작동 거리 L0을 측정한다. 그리고, 작동 거리 L0, 스페이서 부재(50)의 굴절률 및 그 두께, 및 접착제의 고화 시의 굴절률에 의거하여, 식 (1), 바람직하게는 식 (2)의 관계를 만족시키도록 사용되는 접착제의 두께를 산출한다. 그리고, 발광 패널(12)과 스페이서 부재(50)를 투명한 접착제에 의해 접착한다. 이 때의 접착제의 두께는 상당히 작을 수도 있다.
다음으로, 도 24에 나타낸 바와 같이, 수렴성 렌즈 어레이(40)와 스페이서 부재(50) 사이, 예를 들어 스페이서 부재(50) 위에 투명한 접착제(51)를 코팅한다. 접착제(51)는 상술한 접착제(38)와 동일한 것일 수도 있다. 다음으로, 수렴성 렌즈 어레이(40)와 스페이서 부재(50)에 의해, 접착제(51)를 산출된 두께로 될 때까지 압축하고, 그 상태에서 접착제(51)를 고화시킨다. 이것에 의해, 도 25에 나타낸 바와 같이, 소정 두께의 접착제(51)에 의해, 스페이서 부재(50)와 수렴성 렌즈 어레이(40)가 접합된 전기 광학 장치가 얻어진다. 식 (1), 바람직하게는 식 (2)의 관계를 만족시킴으로써, 수렴성 렌즈 어레이(40)의 실제 작동 거리에 적합한 두께 의 접착제(51)가 얻어지고, 발광 패널(12) 위의 상이 수렴성 렌즈 어레이(40)에 대하여 대략 초점 정합 상태로 된다. 또한, 접착제(51)를 압축함으로써, 수렴성 렌즈 어레이(40)의 작동 거리에 적합한 두께로 접착제(51)를 규제하여, 발광 패널(12) 위의 상을 수렴성 렌즈 어레이(40)에 대하여 초점 정합 상태로 하는 것이 용이하다.
도 23 내지 도 25에 나타낸 제조 방법의 변형으로서, 다음과 같이 할 수도 있다. 우선, 수렴성 렌즈 어레이(40)의 발광 패널(12) 측의 공기 중의 작동 거리 L0을 측정한다. 그리고, 작동 거리 L0, 스페이서 부재(50)의 굴절률 및 그 두께, 및 접착제의 고화 시의 굴절률에 의거하여, 식 (1), 바람직하게는 식 (2)의 관계를 만족시키도록 사용되는 접착제의 두께를 산출한다. 그리고, 도 23에 나타낸 바와 같이, 발광 패널(12)과 스페이서 부재(50)를 투명한 접착제에 의해 접착한다. 이 때의 접착제의 두께는 상당히 작을 수도 있다.
다음으로, 도 26에 나타낸 바와 같이, 수렴성 렌즈 어레이(40)와 스페이서 부재(50)의 간격을 산출된 접착제의 두께와 동일하게 하여, 수렴성 렌즈 어레이(40)와 스페이서 부재(50)를 상대적으로 고정시킨다. 또한, 상대적으로 고정된 수렴성 렌즈 어레이(40)와 스페이서 부재(50) 사이에 접착제 공급기(Su)를 사용하여 투명한 접착제(51)를 배치하여 고화시킨다. 이것에 의해, 도 25에 나타낸 바와 같이, 소정 두께의 접착제(51)에 의해, 발광 패널(12)과 스페이서 부재(50)가 직접 접합된 전기 광학 장치가 얻어진다. 식 (1), 바람직하게는 식 (2)의 관계를 만족 시킴으로써, 수렴성 렌즈 어레이(40)의 실제 작동 거리에 적합한 두께의 접착제(51)가 얻어지고, 발광 패널(12) 위의 상이 수렴성 렌즈 어레이(40)에 대하여 대략 초점 정합 상태로 된다. 또한, 상대적으로 고정된 발광 패널(12)과 수렴성 렌즈 어레이(40) 사이에 투명한 접착제(51)를 배치함으로써, 수렴성 렌즈 어레이의 작동 거리에 적합한 두께로 접착제(51)를 규제하여, 발광 패널(12) 위의 상을 수렴성 렌즈 어레이(40)에 대하여 초점 정합 상태로 하는 것이 용이하다.
도 19 내지 도 26을 참조하여 스페이서 부재(50)의 편면(片面)에 접착제(51)를 배치하는 순서를 설명했지만, 이들을 조합시켜, 도 27에 나타낸 바와 같이, 수렴성 렌즈 어레이(40)와 스페이서 부재(50)의 간극 및 발광 패널(12)과 스페이서 부재(50)의 간극 양쪽에 적절한 두께의 접착제(51)를 배치할 수도 있다.
상술한 투명 접착제(51)의 층 두께를 확실히 적절하게 하기 위해, 접착제(51) 내에 매설되는 갭 확보재를 설치할 수도 있다. 예를 들어 도 28 및 도 29에 나타낸 바와 같이, 도 16의 발광 패널(12)과 수렴성 렌즈 어레이(40) 사이에 배치된 접착제(51) 중에 갭 확보재(gf1 또는 gf2)를 설치할 수도 있다. 도 28의 갭 확보재(gf1)는 볼(ball) 형상이고, 도 29의 갭 확보재(gf2)는 각재(角材) 형상, 판 형상 또는 막대 형상이다.
갭 확보재(gf1, gf2)는 고체이며, 수렴성 렌즈 어레이(40)와 발광 패널(12)에 의해 접착제(51)가 압축되어도 거의 변형되지 않는 강성(剛性)을 갖는 것이 바람직하다. 발광 패널(12)의 EL 소자(14)로부터 수렴성 렌즈 어레이(40)의 굴절률 분포형 렌즈(42)에 이르는 광로(光路)에 갭 확보재(gf1 또는 gf2)가 배치될 경우에 는, 갭 확보재(gf1 또는 gf2)는 투명하며 주위의 접착제(51)와 대략 동일한 굴절률을 갖는 것이 바람직하다. 다만, 광로로부터 벗어난 위치에 갭 확보재(gf1 또는 gf2)가 배치될 경우에는, 갭 확보재(gf1 또는 gf2)의 광학적 특성은 중요하지 않다.
이렇게 갭 확보재가 배치됨으로써, 수렴성 렌즈 어레이의 작동 거리에 적합한 두께로 접착제를 규제하여, 전기 광학 패널 위의 상을 수렴성 렌즈 어레이에 대하여 초점 정합 상태로 하는 것이 용이하다. 이러한 갭 확보재(gf1 또는 gf2)를 스페이서 부재(50)와 발광 패널(12) 사이에 배치할 수도 있고, 스페이서 부재(50)와 수렴성 렌즈 어레이(40) 사이에 배치할 수도 있다.
또한, 상술한 어느쪽의 제조 방법을 사용할 경우에도, 유동성이 있는 고화 전의 접착제 유출(流出)을 방지하고, 원하는 형상으로 접착제가 고화되도록, 도 30에 나타낸 바와 같이, 가이드 프레임(GU) 사이에 접착제(51)를 배치하는 것이 바람직하다. 특히, 가이드 프레임(GU)은 수렴성 렌즈 어레이(40) 및 발광 패널(12)의 긴 쪽의 측면(도 4 참조)과 평행하게 배치하는 것이 바람직하다. 이 가이드 프레임(GU)에 밀착되도록 접착제(51)를 충전함으로써, 고화된 접착제(51)는 수렴성 렌즈 어레이(40) 및 발광 패널(12)의 긴 쪽의 측면과 평행하며 평탄한 측면을 갖게 된다. 한편, 수렴성 렌즈 어레이(40) 및 발광 패널(12)의 짧은 쪽의 측면에 대해서는 가이드 프레임(GU)을 설치하지 않을 수도 있다. 이 때문에, 도 16에 나타낸 바와 같이 수렴성 렌즈 어레이(40) 및 발광 패널(12)의 짧은 쪽의 측면으로부터는 접착제(51)가 비어져 나올 수도 있고, 짧은 쪽의 측면보다도 약간 접착제(51)가 움 푹 들어가 있을 수도 있다. 수렴성 렌즈 어레이(40)에 대한 초점 정합성을 예기(豫期)한 대로 얻기 위해서는, 접착제(51)는 발광 패널(12) 위의 EL 소자(14)와 수렴성 렌즈 어레이(40)의 굴절률 분포형 렌즈(42)까지의 광로에 완전히 배치되어야만 한다. 이 목적을 위해서는, 고화 전의 접착제(51)를 가이드 프레임(GU)에 접촉시키면서, 수렴성 렌즈 어레이(40) 및 발광 패널(12)의 길이 방향으로 접착제(51)가 흘러가게 하면, 작업이 간단하다. 그 결과, 고화된 접착제(51)는 수렴성 렌즈 어레이(40) 및 발광 패널(12)의 긴 쪽의 측면과 평행하며 평탄한 측면을 갖는 한편, 짧은 쪽의 측면과는 일면으로 되지 않게 된다.
또한, 상술한 스페이서 부재(50)를 사용하는 어느쪽의 제조 방법을 사용할 경우에도, 도 31 내지 도 33에 나타낸 바와 같이, 스페이서 부재(50)에는, 접착제(51)를 배치하는 동시에 수렴성 렌즈 어레이(40)를 삽입하기 위한 수용 구멍(70)이 형성되어 있는 것이 바람직하다. 이것에 의해, 수용 구멍(70) 내에서 접착제(51)가 고화되기 때문에 접착제(51)를 깔끔하게 마무리하는 것이 가능하다. 또한, 수용 구멍(70)에 의해, 스페이서 부재(50)에 대하여 수렴성 렌즈 어레이(40)를 정확하게 배치하는 것이 가능하다. 특히, 도 32 및 도 33에 나타낸 바와 같이, 수용 구멍(70)은 수렴성 렌즈 어레이(40)의 긴 쪽의 측면과 평행한 내측면을 갖고, 이들 내측면의 간격은 수렴성 렌즈 어레이(40)의 폭과 대략 동일한 것이 바람직하다. 이 수용 구멍(70)의 내측면에 밀착되도록 접착제(51)를 충전함으로써, 고화된 접착제(51)는 수렴성 렌즈 어레이(40)의 긴 쪽의 측면과 평행하며 평탄한 측면을 갖게 된다. 한편, 수렴성 렌즈 어레이(40)의 짧은 쪽의 측면은 수용 구멍(70)의 측면으 로부터 떨어져 있을 수도 있다. 이 때문에, 도 16에 나타낸 바와 같이 수렴성 렌즈 어레이(40) 및 발광 패널(12)의 짧은 쪽의 측면으로부터는 접착제(51)가 비어져 나올 수도 있고, 짧은 쪽의 측면보다도 약간 접착제(51)가 움푹 들어가 있을 수도 있다. 수렴성 렌즈 어레이(40)에 대한 초점 정합성을 예기한 대로 얻기 위해서는, 접착제(51)는 발광 패널(12) 위의 EL 소자(14)와 수렴성 렌즈 어레이(40)의 굴절률 분포형 렌즈(42)까지의 광로에 완전히 배치되어야만 한다. 이 목적을 위해서는, 고화 전의 접착제(51)를 수용 구멍(70)의 긴 쪽의 내측면에 접촉시키면서, 수렴성 렌즈 어레이(40) 및 발광 패널(12)의 길이 방향으로 접착제(51)가 흘러가게 하면, 작업이 간단하다. 그 결과, 고화된 접착제(51)는 수렴성 렌즈 어레이(40) 및 발광 패널(12)의 긴 쪽의 측면과 평행하며 평탄한 측면을 갖는 한편, 짧은 쪽의 측면과는 일면으로 되지 않게 된다.
도 34 및 도 35에 나타낸 바와 같이, 스페이서 부재(50)의 수용 구멍(70)의 측면에는, 수렴성 렌즈 어레이(40)를 스페이서 부재(50)에 접착하는 투명한 접착제(51)가 수용 구멍(70)의 저면으로부터 스며들 수 있는 오목부(72 또는 73)가 형성되어 있는 것이 바람직하다. 고화 전의 접착제(51)는 유동성이 있기 때문에 수용 구멍(70)에서의 필요한 부분에만 접착제(51)를 배치하는 것은 곤란하지만, 수용 구멍(70)의 측면에 형성된 오목부(72 또는 73)에 여분의 접착제(38B)가 스며든다. 이것에 의해, 수용 구멍(70)의 측면에 대하여 접착제(51)가 보다 확실히 접촉하는 동시에, 수용 구멍(70)의 외측으로 비어져 나오는 접착제(51)의 양이 최소한으로 되어, 이 전기 광학 장치의 미관을 손상시킬 우려를 저감시킬 수 있다.
또한, 도 27에 나타낸 전기 광학 장치를 얻기 위해서는, 도 36 및 도 37에 나타낸 바와 같이, 스페이서 부재(50)에는, 수용 구멍(70)에 더하여(또는 수용 구멍(70) 대신에), 접착제(51)를 배치하는 동시에 발광 패널(12)을 삽입하기 위한 수용 구멍(71)이 형성되어 있는 것이 바람직하다. 이것에 의해, 수용 구멍(71) 내에서 접착제(51)가 고화되기 때문에 접착제(51)를 깔끔하게 마무리하는 것이 가능하다. 또한, 수용 구멍(71)에 의해, 스페이서 부재(50)에 대하여 발광 패널(12)을 정확하게 배치하는 것이 가능하다. 도 37에 나타낸 바와 같이, 수용 구멍(70)은 발광 패널(12)의 특히 밀봉체(16)의 긴 쪽의 측면과 평행한 내측면을 갖고, 이들 내측면의 간격은 밀봉체(16) 폭과 대략 동일한 것이 바람직하다. 이것에 의해, 고화 전의 접착제(51)를 수용 구멍(71)의 긴 쪽의 내측면에 접촉시키면서, 수렴성 렌즈 어레이(40) 및 발광 패널(12)의 길이 방향으로 접착제(51)가 흘러가게 하는 작업을 행하여, 발광 패널(12) 위의 EL 소자(14)와 수렴성 렌즈 어레이(40)의 굴절률 분포형 렌즈(42)까지의 광로에 접착제(51)를 완전히 배치하는 것이 가능하다. 상술한 오목부(72 또는 73)는 수용 구멍(71)에 설치할 수도 있다.
또한, 도 38 및 도 39에 나타낸 바와 같이, 스페이서 부재(50)에는, 발광 패널(12)과 수렴성 렌즈 어레이(40)를 스페이서 부재(50)에 접착하는 투명한 접착제(51)만이 배치되는 수용 구멍(75, 76)이 형성되어 있을 수도 있다. 이것에 의해, 수용 구멍(75, 76) 내에서 접착제(51)가 고화되기 때문에 접착제(51)를 깔끔하게 마무리하는 것이 가능하다. 상술한 오목부(72 또는 73)는 수용 구멍(75, 76)에 설치할 수도 있다. 수용 구멍(75, 76) 중 한쪽은 없을 수도 있고, 수용 구멍(75)과 수용 구멍(71)이 스페이서 부재에 형성되어 있을 수도 있으며, 수용 구멍(70)과 수용 구멍(76)이 스페이서 부재에 형성되어 있을 수도 있다.
또한, 상술한 스페이서 부재(50)를 사용하는 어느쪽의 제조 방법을 사용할 경우에도, 도 40 또는 도 41에 나타낸 바와 같이, 스페이서 부재(50)의 양면에 접착제(51)가 스며드는 홈(78, 79)이 형성되어 있을 수도 있다. 이 스페이서 부재(50)의 한쪽 면에는 스페이서 부재(50)의 길이 방향으로 연장되는 한 쌍의 홈(78)이 형성되어 있고, 다른쪽 면에도 스페이서 부재(50)의 길이 방향으로 연장되는 한 쌍의 홈(79)이 형성되어 있다. 도 42 및 도 44에 나타낸 바와 같이, 접착제(51)는 한 쌍의 홈(78) 사이에 배치된다. 도 44에 나타낸 바와 같이, 다른쪽 면에서는 접착제(51)가 한 쌍의 홈(79) 사이에 배치된다. 도 43 및 도 44에 나타낸 바와 같이, 수렴성 렌즈 어레이(40)는, 그 양쪽의 에지가 홈(78)에 중첩되도록, 스페이서 부재(50)의 한쪽 면의 중앙에 배치되어 접착된다. 도 44에 나타낸 바와 같이, 밀봉체(16)는, 그 양쪽의 에지가 홈(79)에 중첩되도록, 스페이서 부재(50)의 다른쪽 면의 중앙에 배치되어 접착된다.
고화 전의 접착제(51)는 유동성이 있기 때문에 스페이서 부재(50)에서의 필요한 부분에만 접착제(51)를 배치하는 것은 곤란하지만, 도 44에 나타낸 바와 같이, 스페이서 부재(50)에 형성된 홈(78, 79)에 여분의 접착제(51)가 스며든다. 이 때문에, 스페이서 부재(50)와 발광 패널(12) 또는 수렴성 렌즈 어레이(40)의 간극으로부터 외측으로 비어져 나오는 접착제(51)의 양을 최소한으로 하여, 이 전기 광학 장치의 미관을 손상시킬 우려를 저감시킬 수 있다. 홈은 스페이서 부재(50)의 한쪽 면에만 설치할 수도 있다.
<화상 인쇄 장치>
상술한 바와 같이, 실시예의 전기 광학 장치(예를 들어 전기 광학 장치(10, 10A))는 전자사진 방식을 이용한 화상 인쇄 장치에서의 상 담지체에 잠상을 기입하기 위한 라인형 광헤드로서 사용하는 것이 가능하다. 화상 인쇄 장치의 예로서는, 프린터, 복사기의 인쇄 부분 및 팩시밀리의 인쇄 부분이 있다.
도 45는 실시예의 전기 광학 장치 중 어느것을 라인형 광헤드로서 사용한 화상 인쇄 장치의 일례를 나타내는 종단면도이다. 이 화상 인쇄 장치는 벨트 중간 전사체 방식을 이용한 탠덤형의 풀 컬러(full-color) 화상 인쇄 장치이다.
이 화상 인쇄 장치에서는, 동일한 구성의 4개의 유기 EL 어레이 노광 헤드(10K, 10C, 10M, 10Y)가 동일한 구성인 4개의 감광체 드럼(상 담지체)(110K, 110C, 110M, 110Y)의 노광 위치에 각각 배치되어 있다. 유기 EL 어레이 노광 헤드(10K, 10C, 10M, 10Y)는 상술한 실시예의 전기 광학 장치 중 어느것이다.
도 45에 나타낸 바와 같이, 이 화상 인쇄 장치에는 구동 롤러(121)와 종동(從動) 롤러(122)가 설치되어 있으며, 이들 롤러(121, 122)에는 무단(無端)의 중간 전사 벨트(120)가 감겨, 화살표로 나타낸 바와 같이 롤러(121, 122)의 주위를 회전한다. 도시하지 않지만, 중간 전사 벨트(120)에 장력(張力)을 부여하는 텐션 롤러 등의 장력 부여 수단을 설치할 수도 있다.
이 중간 전사 벨트(120)의 주위에는 서로 소정 간격을 두어 4개의 외주면에 감광층을 갖는 감광체 드럼(110K, 110C, 110M, 110Y)이 배치된다. 첨자 K, C, M, Y는 각각 흑색, 청록색, 자홍색, 황색의 현상(顯像)을 형성하기 위해 사용되는 것을 의미한다. 다른 부재에 대해서도 동일하다. 감광체 드럼(110K, 110C, 110M, 110Y)은 중간 전사 벨트(120)의 구동과 동기하여 회전 구동된다.
각 감광체 드럼(110(K, C, M, Y))의 주위에는 코로나 대전기(111(K, C, M, Y))와, 유기 EL 어레이 노광 헤드(10(K, C, M, Y))와, 현상기(114(K, C, M, Y))가 배치되어 있다. 코로나 대전기(111(K, C, M, Y))는 대응하는 감광체 드럼(110(K, C, M, Y))의 외주면을 균일하게 대전시킨다. 유기 EL 어레이 노광 헤드(10(K, C, M, Y))는 감광체 드럼의 대전된 외주면에 정전 잠상을 기입한다. 각 유기 EL 어레이 노광 헤드(10(K, C, M, Y))는 복수의 OLED 소자(14)의 배열 방향이 감광체 드럼(110(K, C, M, Y))의 모선(母線)(주(主)주사 방향)을 따르도록 설치된다. 정전 잠상의 기입은 상기 복수의 OLED 소자(14)에 의해 광을 감광체 드럼에 조사함으로써 행한다. 현상기(114(K, C, M, Y))는 정전 잠상에 현상제로서의 토너를 부착시킴으로써 감광체 드럼에 현상 즉 가시상(可視像)을 형성한다.
이러한 4색의 단색 현상 형성 스테이션에 의해 형성된 흑색, 청록색, 자홍색, 황색의 각 현상은 중간 전사 벨트(120) 위에 차례로 1차 전사됨으로써, 중간 전사 벨트(120) 위에서 중첩되어, 그 결과, 풀 컬러의 현상이 얻어진다. 중간 전사 벨트(120)의 내측에는 4개의 1차 전사 코로트론(corotron)(전사기)(112(K, C, M, Y))이 배치되어 있다. 1차 전사 코로트론(112(K, C, M, Y))은 감광체 드럼(110(K, C, M, Y))의 근방에 각각 배치되어 있으며, 감광체 드럼(110(K, C, M, Y))으로부터 현상을 정전 흡인함으로써, 감광체 드럼과 1차 전사 코로트론 사이를 통 과하는 중간 전사 벨트(120)에 현상을 전사한다.
최종적으로 화상을 형성하는 대상으로서의 시트(102)는 픽업(pick-up) 롤러(103)에 의해 급지 카세트(101)로부터 1장씩 급송(給送)되어, 구동 롤러(121)에 접한 중간 전사 벨트(120)와 2차 전사 롤러(126) 사이의 닙(nip)에 보내진다. 중간 전사 벨트(120) 위의 풀 컬러의 현상은 2차 전사 롤러(126)에 의해 시트(102)의 편면(片面)에 일괄적으로 2차 전사되고, 정착부인 정착 롤러쌍(127)을 통과함으로써 시트(102) 위에 정착된다. 그 후, 시트(102)는 배지(排紙) 롤러쌍(128)에 의해 장치 상부에 형성된 배지 카세트 위로 배출된다.
도 45의 화상 인쇄 장치는, 기입 수단으로서 유기 EL 어레이를 갖는 전기 광학 장치 중 어느것을 사용하고 있기 때문에, 상술한 바와 같이 광의 이용 효율을 높이는 것이 용이하다.
다음으로, 본 발명에 따른 화상 인쇄 장치의 다른 실시예에 대해서 설명한다.
도 46은 실시예의 전기 광학 장치(예를 들어 전기 광학 장치(10, 10A)) 중 어느것을 라인형 광헤드로서 사용한 다른 화상 인쇄 장치의 종단면도이다. 이 화상 인쇄 장치는 벨트 중간 전사체 방식을 이용한 로터리 현상식의 풀 컬러 화상 인쇄 장치이다. 도 46에 나타낸 화상 인쇄 장치에 있어서, 감광체 드럼(상 담지체)(165)의 주위에는 코로나 대전기(168), 로터리식 현상 유닛(161), 유기 EL 어레이 노광 헤드(167), 중간 전사 벨트(169)가 설치되어 있다.
코로나 대전기(168)는 감광체 드럼(165)의 외주면을 균일하게 대전시킨다. 유기 EL 어레이 노광 헤드(167)는 감광체 드럼(165)의 대전된 외주면에 정전 잠상을 기입한다. 유기 EL 어레이 노광 헤드(167)는 상술한 실시예의 전기 광학 장치 중 어느것이며, 복수의 OLED 소자(14)의 배열 방향이 감광체 드럼(165)의 모선(주주사 방향)을 따르도록 설치된다. 정전 잠상의 기입은 상기 복수의 OLED 소자(14)에 의해 광을 감광체 드럼에 조사함으로써 행한다.
현상 유닛(161)은 4개의 현상기(163Y, 163C, 163M, 163K)가 90°의 각간격을 두어 배치된 드럼이며, 축(161a)을 중심으로 하여 반시계 방향으로 회전 가능하다. 현상기(163Y, 163C, 163M, 163K)는 각각 황색, 청록색, 자홍색, 흑색의 토너를 감광체 드럼(165)에 공급하여, 정전 잠상에 현상제로서의 토너를 부착시킴으로써 감광체 드럼(165)에 현상 즉 가시상을 형성한다.
무단의 중간 전사 벨트(169)는 구동 롤러(170a), 종동 롤러(170b), 1차 전사 롤러(166) 및 텐션 롤러에 감겨, 이들 롤러의 주위를 화살표로 나타낸 방향으로 회전한다. 1차 전사 롤러(166)는, 감광체 드럼(165)으로부터 현상을 정전 흡인함으로써, 감광체 드럼과 1차 전사 롤러(166) 사이를 통과하는 중간 전사 벨트(169)에 현상을 전사한다.
구체적으로는, 감광체 드럼(165)의 최초의 1회전에서, 노광 헤드(167)에 의해 황색(Y) 상을 위한 정전 잠상이 기입되어 현상기(163Y)에 의해 동색(同色)의 현상이 형성되고, 또한 중간 전사 벨트(169)에 전사된다. 또한, 다음 1회전에서, 노광 헤드(167)에 의해 청록색(C) 상을 위한 정전 잠상이 기입되어 현상기(163C)에 의해 동색의 현상이 형성되고, 황색의 현상에 중첩되도록 중간 전사 벨트(169)에 전사된다. 그리고, 이렇게 하여 감광체 드럼(165)이 4회전하는 동안에, 황색, 청록색, 자홍색, 흑색의 현상이 중간 전사 벨트(169)에 차례로 중첩되고, 그 결과, 풀 컬러의 현상이 전사 벨트(169) 위에 형성된다. 최종적으로 화상을 형성하는 대상으로서의 시트의 양면에 화상을 형성할 경우에는, 중간 전사 벨트(169)에 표면과 이면(裏面)의 동색의 현상을 전사하고, 이어서 중간 전사 벨트(169)에 표면과 이면의 다음 색의 현상을 전사하는 형식에 의해, 풀 컬러의 현상을 중간 전사 벨트(169) 위에서 얻는다.
화상 인쇄 장치에는 시트가 통과되는 시트 반송로(174)가 설치되어 있다. 시트는 급지 카세트(178)로부터 픽업 롤러(179)에 의해 1장씩 취출(取出)되고, 반송 롤러에 의해 시트 반송로(174)를 따라 진행되어, 구동 롤러(170a)에 접한 중간 전사 벨트(169)와 2차 전사 롤러(171) 사이의 닙을 통과한다. 2차 전사 롤러(171)는, 중간 전사 벨트(169)로부터 풀 컬러의 현상을 일괄적으로 정전 흡인함으로써, 시트의 편면에 현상을 전사한다. 2차 전사 롤러(171)는 클러치(도시 생략)에 의해 중간 전사 벨트(169)에 접근 및 이간(離間)하게 되어 있다. 그리고, 시트에 풀 컬러의 현상을 전사할 때에 2차 전사 롤러(171)는 중간 전사 벨트(169)에 접근하고, 중간 전사 벨트(169)에 현상을 중첩시키고 있을 동안은 2차 전사 롤러(171)로부터 이간된다.
상기와 같이 하여 화상이 전사된 시트는 정착기(172)에 반송되고, 정착기(172)의 가열 롤러(172a)와 가압 롤러(172b) 사이를 통과함으로써, 시트 위의 현상이 정착된다. 정착 처리 후의 시트는 배지 롤러쌍(176)에 인입되어 화살표 F의 방 향으로 진행된다. 양면(兩面) 인쇄의 경우에는, 시트의 대부분이 배지 롤러쌍(176)을 통과한 후, 배지 롤러쌍(176)이 반대 방향으로 회전하여, 화살표 G로 나타낸 바와 같이 양면 인쇄용 반송로(175)에 도입된다. 그리고, 2차 전사 롤러(171)에 의해 현상이 시트의 다른 면에 전사되고, 다시 정착기(172)에 의해 정착 처리가 실행된 후, 배지 롤러쌍(176)에 의해 시트가 배출된다.
도 46의 화상 인쇄 장치는, 기입 수단으로서 유기 EL 어레이를 갖는 노광 헤드(167)(실시예의 전기 광학 장치 중 어느것)를 사용하고 있기 때문에, 상술한 바와 같이 광의 이용 효율을 높이는 것이 용이하다.
이상 실시예의 전기 광학 장치 중 어느것을 응용 가능한 화상 인쇄 장치를 예시했지만, 다른 전자사진 방식의 화상 인쇄 장치에도 실시예의 전기 광학 장치 중 어느것을 응용할 수 있으며, 그러한 화상 인쇄 장치는 본 발명의 범위 내에 있다. 예를 들어 중간 전사 벨트를 사용하지 않고 감광체 드럼으로부터 직접 시트에 현상을 전사하는 타입의 화상 인쇄 장치나, 흑백 화상을 형성하는 화상 인쇄 장치에도 전기 광학 장치 중 어느것을 응용할 수 있다.
<다른 응용>
또한, 본 발명에 따른 전기 광학 장치는 각종 노광 장치 및 조명 장치에 응용할 수 있다.
상기 전기 광학 장치의 발광 패널에서는, 부여되는 전기적인 에너지를 광학적 에너지로 변환하는 발광 소자로서 OLED 소자가 사용되고 있지만, 다른 발광 소자(예를 들어 무기 EL 소자, 플라즈마 디스플레이 소자)를 발광 패널에 사용할 수 도 있다. 또한, 보텀 이미션 타입(bottom emission type)의 발광 패널을 사용할 수도 있다. 보텀 이미션 타입의 발광 패널에서는, 발광 소자로부터 출발한 광이 투명한 기판을 통과하여 방출된다. 이 기판에 직접적으로 수렴성 렌즈 어레이를 접할할 수도 있고, 이 기판과 수렴성 렌즈 어레이 사이에 스페이서 부재를 배치할 수도 있다.
또한, 상기 전기 광학 장치에서는, 발광 소자를 갖는 발광 패널에 수렴성 렌즈 어레이(40)가 부착되어 있지만, 다수의 라이트밸브 화소를 갖는 라이트밸브 패널에 수렴성 렌즈 어레이를 부착할 수도 있다. 라이트밸브 화소는 부여되는 전기적 에너지에 의해 광의 투과율이 변화하는 화소이며, 예를 들어 액정의 화소, 일렉트로케미컬 디스플레이의 화소, 전기 영동 디스플레이의 화소, 분산 입자 배향형 디스플레이의 화소가 포함된다. 이들은 모두 별개의 광원으로부터의 광의 투과량을 조정한다. 발광 패널(12) 대신에, 예를 들어 액정 패널과 같은 라이트밸브 패널을 마이크로렌즈 어레이에 부착하여, 별개의 광원으로부터의 광이 라이트밸브 패널과 수렴성 렌즈 어레이를 투과하게 할 수 있다. 이러한 전기 광학 장치는 도 45 또는 도 46에 도시된 용도로 사용할 수도 있고, 스크린에 화상을 투사하는 프로젝터에 사용하는 것도 가능하다.
본 발명에 따르면, 광의 손실을 저감시키는 것이 가능한 전기 광학 장치, 이 전기 광학 장치를 사용한 화상 인쇄 장치 및 전기 광학 장치의 제조 방법을 제공할 수 있다.

Claims (17)

  1. 부여된 전기 에너지에 의해 발광(發光) 특성 또는 광의 투과 특성이 변화하는 복수의 전기 광학 소자가 배열된 전기 광학 패널과,
    상기 전기 광학 패널로부터 진행되는 광을 투과시켜 상기 전기 광학 패널 위의 상(像)에 대한 정립상(正立像)을 결상(結像)할 수 있는 굴절률 분포형 렌즈가 복수 배열되어 이루어지는 수렴성 렌즈 어레이를 구비하며,
    상기 수렴성 렌즈 어레이를 이루는 복수의 상기 굴절률 분포형 렌즈에 의해 얻어진 상은 1개의 연속된 상을 구성하고,
    상기 전기 광학 패널과 상기 수렴성 렌즈 어레이가 투명한 접착제에 의해 직접 접합되어 있는 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 전기 광학 패널과 상기 수렴성 렌즈 어레이 사이에는 상기 접착제의 두께를 규제하는 갭(gap) 확보재(材)가 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치.
  3. 부여된 전기 에너지에 의해 발광 특성 또는 광의 투과 특성이 변화하는 복수의 전기 광학 소자가 배열된 전기 광학 패널과,
    상기 전기 광학 패널로부터 진행되는 광을 투과시켜 상기 전기 광학 패널 위의 상에 대한 정립상을 결상할 수 있는 굴절률 분포형 렌즈가 복수 배열되어 이루어지는 수렴성 렌즈 어레이를 구비하며,
    상기 수렴성 렌즈 어레이를 이루는 복수의 상기 굴절률 분포형 렌즈에 의해 얻어진 상은 1개의 연속된 상을 구성하고,
    상기 전기 광학 패널과 상기 수렴성 렌즈 어레이 사이에 개재되고, 상기 전기 광학 패널과 상기 수렴성 렌즈 어레이에, 투명한 접착제에 의해 접합된 광투과성 스페이서 부재를 구비하는 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 스페이서 부재에는, 상기 전기 광학 패널에도 그리고 상기 수렴성 렌즈 어레이에도 대향하지 않는 면에 광흡수층이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치.
  5. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,
    상기 스페이서 부재에는, 상기 전기 광학 패널과 상기 수렴성 렌즈 어레이의 적어도 한쪽을 상기 스페이서 부재에 접착하는 투명한 접착제가 배치되는 수용 구멍이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 수용 구멍에는, 상기 전기 광학 패널과 상기 수렴성 렌즈 어레이의 적어도 한쪽이 끼워넣어져 있는 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 스페이서 부재의 상기 수용 구멍의 측면에는, 상기 접착제가 상기 수용 구멍의 저면(底面)으로부터 스며들 수 있는 오목부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치.
  8. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,
    상기 스페이서 부재의 상기 전기 광학 패널과 상기 수렴성 렌즈 어레이의 적어도 한쪽에 대향하는 면에, 상기 전기 광학 패널과 상기 수렴성 렌즈 어레이의 적어도 한쪽을 상기 스페이서 부재에 접착하는 투명한 접착제가 스며드는 홈이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치.
  9. 제 3 항에 있어서,
    상기 전기 광학 패널과 상기 수렴성 렌즈 어레이와 상기 스페이서 부재는 투명한 접착제에 의해 접합되고, 상기 전기 광학 패널과 상기 스페이서 부재의 간극 및 상기 수렴성 렌즈 어레이와 상기 스페이서 부재의 간극 중 적어도 한쪽에는 상기 접착제의 두께를 규제하는 갭 확보재가 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치.
  10. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 전기 광학 패널의 전기 광학 소자와 상기 수렴성 렌즈 어레이 사이에 있는 광투과 요소의 각각의 굴절률을 ni, 상기 광투과 요소의 각각의 두께를 di, 상기 광투과 요소의 수를 m, 상기 수렴성 렌즈 어레이의 전기 광학 패널 측의 공기 중의 작동 거리를 L0으로 했을 때, 수식 (1)을 만족시키는 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치.
    [수식 1]
    Figure 112006001273047-pat00002
  11. 상 담지체와,
    상기 상 담지체를 대전하는 대전기와,
    전기 광학 패널로부터 진행되어 수렴성 렌즈 어레이를 투과하는 광을 상기 상 담지체의 대전된 면에 조사하여 잠상(潛像)을 형성하는 제 1 항 또는 제 3 항에 기재된 전기 광학 장치와,
    상기 잠상에 토너를 부착시킴으로써 상기 상 담지체에 현상(顯像)을 형성하는 현상기(現像器)와,
    상기 상 담지체로부터 상기 현상을 다른 물체에 전사하는 전사기를 구비하는 화상 인쇄 장치.
  12. 제 1 항에 기재된 전기 광학 장치를 제조하는 방법으로서,
    상기 전기 광학 패널과 상기 수렴성 렌즈 어레이 사이에 투명한 접착제를 배치하는 공정과,
    상기 전기 광학 패널과 상기 수렴성 렌즈 어레이에 의해, 상기 접착제를 압축하는 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치의 제조 방법.
  13. 제 1 항에 기재된 전기 광학 장치를 제조하는 방법으로서,
    상기 전기 광학 패널과 상기 수렴성 렌즈 어레이를 상대적으로 고정시키는 공정과,
    상대적으로 고정된 상기 전기 광학 패널과 상기 수렴성 렌즈 어레이 사이에 투명한 접착제를 배치하는 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치의 제조 방법.
  14. 제 12 항 또는 제 13 항에 있어서,
    상기 수렴성 렌즈 어레이의 상기 전기 광학 패널 측의 공기 중의 실제 작동 거리 L0을 측정하는 공정과,
    상기 작동 거리 L0 및 상기 접착제의 고화(固化) 시의 굴절률 ni에 의거하여,
    Figure 112007009807959-pat00049
    의 관계를 만족시키도록, 사용되는 상기 접착제의 두께 di를 산출(算出)하는 공정을 갖고,
    상기 식에서, m은 상기 전기 광학 패널의 전기 광학 소자와 상기 수렴성 렌즈 어레이 사이에 있는 광투과 요소의 수를 나타내는 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치의 제조 방법.
  15. 제 3 항에 기재된 전기 광학 장치를 제조하는 방법으로서,
    상기 전기 광학 패널과 상기 수렴성 렌즈 어레이의 적어도 한쪽과 상기 스페이서 부재의 간극에 투명한 접착제를 배치하는 공정과,
    상기 전기 광학 패널과 상기 수렴성 렌즈 어레이의 적어도 한쪽과 상기 스페이서 부재에 의해, 상기 접착제를 압축하는 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치의 제조 방법.
  16. 제 3 항에 기재된 전기 광학 장치를 제조하는 방법으로서,
    상기 전기 광학 패널과 상기 수렴성 렌즈 어레이의 적어도 한쪽과 상기 스페이서 부재를 상대적으로 고정시키는 공정과,
    상대적으로 고정된 전기 광학 패널과 상기 수렴성 렌즈 어레이의 적어도 한쪽과 상기 스페이서 부재의 간극에 투명한 접착제를 배치하는 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치의 제조 방법.
  17. 제 15 항 또는 제 16 항에 있어서,
    상기 수렴성 렌즈 어레이의 상기 전기 광학 패널 측의 공기 중의 실제 작동 거리 L0을 측정하는 공정과,
    상기 작동 거리 L0, 상기 접착제의 고화 시의 굴절률 및 상기 스페이서 부재의 굴절률 ni에 의거하여,
    Figure 112007009807959-pat00050
    의 관계를 만족시키도록, 사용되는 상기 접착제의 두께 di를 산출하는 공정을 갖고,
    상기 식에서, m은 상기 전기 광학 패널의 전기 광학 소자와 상기 수렴성 렌즈 어레이 사이에 있는 광투과 요소의 수를 나타내는 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치의 제조 방법.
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