WO2025248751A1 - 露光ヘッド及び電子写真装置 - Google Patents

露光ヘッド及び電子写真装置

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WO2025248751A1
WO2025248751A1 PCT/JP2024/019997 JP2024019997W WO2025248751A1 WO 2025248751 A1 WO2025248751 A1 WO 2025248751A1 JP 2024019997 W JP2024019997 W JP 2024019997W WO 2025248751 A1 WO2025248751 A1 WO 2025248751A1
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light
emitting
layer
emitting layer
exposure head
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PCT/JP2024/019997
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English (en)
French (fr)
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克彦 岸本
真伸 水崎
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Sharp Display Technology Corp
Original Assignee
Sharp Display Technology Corp
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Publication date
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    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
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    • H05B33/12—Light sources with substantially two-dimensional [2D] radiating surfaces
    • H05B33/14—Light sources with substantially two-dimensional [2D] radiating surfaces characterised by the chemical or physical composition or the arrangement of the electroluminescent material, or by the simultaneous addition of the electroluminescent material in or onto the light source
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • H10K50/00—Organic light-emitting devices
    • H10K50/10—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED]
    • H10K50/11—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED] characterised by the electroluminescent [EL] layers
    • H10K50/115—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED] characterised by the electroluminescent [EL] layers comprising active inorganic nanostructures, e.g. luminescent quantum dots
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K50/00—Organic light-emitting devices
    • H10K50/10—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED]
    • H10K50/19—Tandem OLEDs
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    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K59/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one organic light-emitting element covered by group H10K50/00
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    • H10K59/35—Devices specially adapted for multicolour light emission comprising red-green-blue [RGB] subpixels
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    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K59/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one organic light-emitting element covered by group H10K50/00
    • H10K59/90—Assemblies of multiple devices comprising at least one organic light-emitting element
    • H10K59/95—Assemblies of multiple devices comprising at least one organic light-emitting element wherein all light-emitting elements are organic, e.g. assembled OLED displays

Definitions

  • This disclosure relates to an exposure head and an electrophotographic device.
  • Electrophotographic devices employ a configuration equipped with multiple electrophotographic photosensitive members, known as an inline or tandem system, for the purpose of forming full-color images and high-speed printing.
  • the inline system (tandem system) is an electrophotographic device configuration in which each toner color has a separate configuration for achieving the process from forming an electrostatic latent image by exposure to transferring a toner image.
  • the exposure device of conventional electrophotographic devices uses a laser scanning light source device consisting of a laser light source and a polygon mirror.
  • laser scanning light source device consisting of a laser light source and a polygon mirror.
  • inline electrophotographic devices with laser scanning light source devices still need to be further developed from the perspectives of miniaturization and quietness.
  • An exposure head arranged for each electrophotographic photosensitive member is known as an exposure device for inline electrophotographic devices that can replace laser scanning light source devices and achieve compactness and quietness.
  • the exposure head is a light source device for exposing an electrophotographic photosensitive member to light, in which a plurality of small light sources (e.g., light-emitting elements made of organic light-emitting diodes (OLEDs) or inorganic light-emitting diodes (LEDs)) are arranged along the rotational axis of the electrophotographic photosensitive member on a substrate arranged on the outer periphery of the electrophotographic photosensitive member along the rotational axis of the electrophotographic photosensitive member (see, for example, Patent Documents 1 and 2).
  • OLEDs organic light-emitting diodes
  • LEDs inorganic light-emitting diodes
  • an exposure head for an electrophotographic device in which multiple (n, n ⁇ 2) OLEDs and multiple ball lenses are arranged in the circumferential direction on a curved substrate that is placed along the outer circumferential surface of an electrophotographic photosensitive member, and the light emitted from each OLED is all converged toward a single point in the circumferential direction of the electrophotographic photosensitive member (see, for example, Patent Document 3).
  • the exposure head using organic electroluminescence (OLED) light-emitting elements described in Patent Document 1 and the exposure head using LEDs described in Patent Document 2 have difficulty achieving the same small spot size and high irradiance as laser scanning light source devices using conventional laser light sources. This makes it difficult to achieve high-resolution printed images. Furthermore, the exposure head using OLEDs described in Patent Document 1 has the problem of a short light source lifespan.
  • OLED organic electroluminescence
  • the exposure head described in Patent Document 3 achieves sufficient irradiance by concentrating light from multiple light sources (OLEDs) arranged in the circumferential direction into one spot in the circumferential direction.
  • OLEDs light sources
  • such exposure heads require high parallelism of the exposure head with respect to the rotation axis of the electrophotographic photosensitive member, which requires extremely high machining precision.
  • the light-emitting elements in conventional exposure heads in electrophotographic devices all emit light at a wavelength determined by the material of the light-emitting layer. Therefore, in order to control the emission wavelength of the light-emitting elements in conventional exposure heads, it is necessary to select from among changeable types of materials for the light-emitting layer, making it difficult to freely control the emission wavelength of the light-emitting elements. As a result, there is still room for improvement in terms of achieving exposure in a wavelength range that matches the sensitivity characteristics of the electrophotographic photosensitive member.
  • the modulation speed of the exposure light source must be sufficiently high to correspond to the printing speed.
  • OLED organic light-emitting diode
  • conventional technology leaves room for further study from the perspective of achieving high-speed modulation of the exposure light source, which would enable faster printing in electrophotographic devices.
  • the primary objective of one aspect of the present disclosure is to provide a technology that achieves exposure with light that has a high degree of match with the sensitivity characteristics of an electrophotographic photosensitive member in an electrophotographic device.
  • a second object of one aspect of the present disclosure is to provide technology that achieves high-speed modulation of an exposure light source, enabling faster printing in electrophotographic devices.
  • a third objective of one aspect of the present disclosure is to provide a technology for manufacturing an exposure head for an electrophotographic device in which a large number of light-emitting elements are densely mounted on a substrate, with each light-emitting element connected to a driver.
  • an exposure head is an exposure head arranged opposite the surface of an electrophotographic photosensitive member, and includes a plurality of light-emitting elements arranged side by side in a first direction, which emit light corresponding to an electrostatic latent image to be formed on the surface of the electrophotographic photosensitive member in a second direction intersecting the first direction, and each of the plurality of light-emitting elements is configured such that a first electrode, a light-emitting layer containing semiconductor particles that emit incoherent light, and a second electrode are stacked in this order in the second direction, and the light-emitting layer has an emission peak wavelength within the sensitivity spectrum of the electrophotographic photosensitive member, and the ratio of the full width at half maximum of the emission peak wavelength of the light-emitting layer to the full width at half maximum of the sensitivity spectrum of the electrophotographic photosensitive member is 25% or more.
  • an electrophotographic apparatus includes an electrophotographic photosensitive member, a charging device that charges the electrophotographic photosensitive member, the above-mentioned exposure head that irradiates the charged electrophotographic photosensitive member with light to form an electrostatic latent image, a developing device that develops the electrostatic latent image formed on the surface of the electrophotographic photosensitive member with toner, a transfer device that transfers the toner image formed on the surface of the electrophotographic photosensitive member to a recording medium, and a fixing device that fixes the toner image transferred onto the recording medium to the recording medium.
  • One aspect of the present disclosure provides a technology that enables exposure to light that has a high degree of match with the sensitivity characteristics of an electrophotographic photosensitive member in an electrophotographic device.
  • FIG. 1 is a diagram schematically illustrating a configuration of an electrophotographic apparatus according to a first embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 1 is a perspective view schematically illustrating a configuration of an exposure head according to a first embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 2 is a diagram schematically illustrating an example of the arrangement of light sources in the exposure head according to the first embodiment of the present disclosure.
  • 1 is a diagram schematically illustrating a cross-sectional structure of a plurality of light sources (light-emitting elements) formed on a substrate in an exposure head according to a first embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 2 is a diagram showing an example of the grain size and band gap energy of a semiconductor according to the present disclosure.
  • FIG. 10 is a diagram schematically illustrating a layer structure of a light-emitting device according to a fifth embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 10 is a diagram schematically illustrating a layer structure of a light-emitting device according to a sixth embodiment of the present disclosure.
  • Electrophotographic Device 1 is a diagram schematically illustrating the configuration of an electrophotographic apparatus according to the first embodiment of the present disclosure.
  • the color of the toner cyan (C), magenta (M), yellow (Y), and black (K)
  • C cyan
  • M magenta
  • Y yellow
  • K black
  • the electrophotographic apparatus 1 has an electrophotographic photoreceptor 10, a charging device 11, an exposure head 12, a developing device 13, a transfer device 14, a transport device 15, and a fixing device 16.
  • the electrophotographic apparatus 1 is a full-color image-producing electrophotographic apparatus capable of forming toner images of the colors cyan (C), magenta (M), yellow (Y), and black (K).
  • the electrophotographic apparatus 1 is also an in-line electrophotographic apparatus having four sets of electrophotographic photoreceptor 10, charging device 11, exposure head 12, developing device 13, and transfer device 14. Each set is arranged along the transport direction of the recording medium 17 and is configured to form a toner image of each color.
  • the electrophotographic photoreceptor 10 is drum-shaped and has a photosensitive layer formed on its outer peripheral wall.
  • the photosensitive layer is made of, for example, an organic photoconductor (OPC) material.
  • OPC organic photoconductor
  • Various known photosensitive materials for electrophotographic photoreceptors can be used as the material for the photosensitive layer of the electrophotographic photoreceptor 10. The sensitivity of electrophotographic photoreceptors will be explained in more detail later.
  • the charging device 11 charges the electrophotographic photoreceptor 10 before exposure and adjusts the potential of the photosensitive layer.
  • the charging device 11 is, for example, a corona discharge charging device that charges the electrophotographic photoreceptor 10 by corona discharge, but it may also be another charging device such as a charging roller.
  • the exposure head 12 is disposed opposite the surface of the electrophotographic photoreceptor 10.
  • the exposure head 12 will be described in more detail later.
  • the developing device 13 has, for example, a toner container that contains toner of each color, and a developing roller that is rotatably arranged at the opening of the toner container.
  • the toner carried by the developing roller is transferred from the developing roller to the surface of the electrophotographic photoreceptor 10 in accordance with the electrostatic latent image on the electrophotographic photoreceptor 10, forming a toner image on the surface of the electrophotographic photoreceptor 10 in accordance with the electrostatic latent image.
  • the transfer device 14 forms an electric field to transfer the toner image on the surface of the electrophotographic photoreceptor 10 to the recording medium 17.
  • the transfer device 14 is, for example, a corona discharge charging device.
  • the conveying device 15 conveys the recording medium 17 toward the fixing device 16 while sandwiching it between each of the four electrophotographic photosensitive members 10 at the transfer nip (the portion where the transfer device 14 faces the electrophotographic photosensitive members 10).
  • the conveying device 15 has an endless conveying belt 151 and conveying rollers 152 and 153 that tension the conveying belt 151 and rotate it in the direction toward the fixing device 16.
  • the transfer device 14 is positioned inside the endless track formed by the conveying belt 151 and applies a voltage to the electrophotographic photosensitive members 10 via the conveying belt 151.
  • the fixing device 16 is composed of, for example, a heating roller 161 and a pressure roller 162.
  • the heating roller 161 and the pressure roller 162 heat and pressurize a recording medium carrying an unfixed toner image introduced into the area where they face each other (the fixing nip), melting the toner in the toner image and fixing it to the recording medium 17.
  • the electrophotographic device 1 forms a full-color image fixed on the recording medium 17.
  • the recording medium 17 is a sheet-like material such as plain paper that carries the toner image of the electrophotographic photoreceptor 10 and can be fixed as a toner image by the fixing device 16.
  • the recording medium 17 is transported sequentially by the transport device 15 to the transfer nip portions of the four electrophotographic photoreceptors 10.
  • the recording medium 17 carries superimposed toner images of specific colors that each electrophotographic photoreceptor 10 has.
  • FIG. 2 schematically shows the configuration of the exposure head 12 of this embodiment.
  • the exposure head 12 is arranged so that a substrate 121, a light source 122, and an equal-magnification lens 123 are stacked in this order.
  • Fig. 3 also schematically shows an example of the arrangement of the light sources 122 in the exposure head 12 of this embodiment. In this example, multiple light sources 122 are arranged in a row on the substrate 121.
  • arrow X indicates a first direction
  • arrow Y indicates a second direction
  • Arrow X extends into the plane of FIG. 1
  • the first direction represented by arrow X is the longitudinal direction of the substrate 121 of the exposure head 12, which in the electrophotographic apparatus 1 is the direction along the rotation axis of the electrophotographic photosensitive member 10.
  • Arrow Y extends from one main surface of the substrate 121 in a direction perpendicular to that main surface
  • the second direction represented by arrow Y is the emission direction of light from each light source 122 of the exposure head 12, which is the direction along the optical axis of each light source 122.
  • the second direction is the direction in which the light source 122 of the exposure head 12 faces the electrophotographic photosensitive member 10.
  • Substrate 121 is a substrate that extends along the rotational axis direction of electrophotographic photoreceptor 10. When viewed from above, substrate 121 has the shape of an elongated rectangle. Substrate 121 is disposed at a specific distance from the outer peripheral surface of electrophotographic photoreceptor 10 so that the central axis of the shape when viewed from above is aligned with the rotational axis direction of electrophotographic photoreceptor 10.
  • the exposure head 12 multiple light sources 122 are arranged in a row in the first direction X on one main surface of the substrate 121. In this way, the exposure head 12 has multiple light sources 122 that emit light in the second direction Y corresponding to the electrostatic latent image to be formed on the surface of the electrophotographic photosensitive member 10.
  • the arrangement of the light sources 122 (light-emitting elements 40) in the exposure head 12 will also be described in detail later.
  • the minimum irradiance per element of the light-emitting element of the light source 122 through the 1x1 lens 123 on the electrophotographic photosensitive member 10 is, for example, 0.10 ⁇ W/dot.
  • the irradiance per element of the light-emitting element through the 1x1 lens 123 is measured using an optical power meter installed at approximately the same distance as the irradiation position on the electrophotographic photosensitive member 10.
  • Figure 4 shows a schematic cross-sectional structure of multiple light sources 122 (light-emitting elements 40) formed on a substrate 121 in the exposure head 12.
  • the exposure head 12 includes a structure in which the substrate 121, a driving transistor layer (hereinafter also referred to as a “driving TFT layer”) 20, and a light-emitting element layer 30 are stacked in this order along the second direction.
  • the structure in which the substrate 121 and the driving TFT layer 20 are stacked in the order shown in Figure 4 is also referred to as an "active matrix substrate.”
  • the substrate 121 may be a rigid substrate made of, for example, glass, metal, or hard resin, or a flexible substrate whose main component is a resin material such as polyimide.
  • the distance between the electrophotographic photoreceptor 10 and the light source 122 is constant. From this perspective, it may be preferable that the substrate 121 is rigid.
  • the driving TFT layer 20 includes a buffer layer 21, semiconductor layers 221, 222, and 223, a first gate insulating film 23, a gate electrode 24, a second gate insulating film 25, a source electrode 261, a drain electrode 262, a planarization layer 27, and a contact hole 28.
  • the buffer layer 21 overlaps the substrate 121 in the second direction.
  • the buffer layer 21 is a layer that prevents foreign substances such as water or oxygen from penetrating into the driving TFT layer 20 and the light-emitting element layer 30 along the second direction.
  • the buffer layer 21 can be composed of, for example, a silicon oxide film, a silicon nitride film, a silicon oxynitride film, or a laminate film of these, and can be produced by the CVD method.
  • Semiconductor layers 221, 222, and 223 overlap buffer layer 21 in the second direction. These semiconductor layers 221, 222, and 223 form multiple transistors arranged intermittently along the first direction.
  • the transistors have, for example, a top-gate structure, and are composed of a collection of semiconductor films, namely, a channel region (semiconductor layer 221) and a source region (semiconductor layer 222) and drain region (semiconductor layer 223) located on either side of the channel region.
  • the semiconductor film is made of, for example, low-temperature polysilicon (LTPS), and the source region (semiconductor layer 222) and drain region (semiconductor layer 223) are semiconductor films doped with impurities such as P (phosphorus).
  • LTPS low-temperature polysilicon
  • P phosphorus
  • the semiconductor film may be an oxide semiconductor (e.g., an In-Ga-Zn-O-based semiconductor).
  • the transistor may also have a bottom-gate structure.
  • the gate first insulating film 23 overlaps the semiconductor layer and buffer layer 21 in the second direction.
  • the gate electrode 24 overlaps the gate first insulating film 23 in the second direction at a position that overlaps with the semiconductor layer 221 (channel region).
  • the gate second insulating film 25 overlaps the gate first insulating film 23 and gate electrode 24 in the second direction.
  • the first gate insulating film 23 and the second gate insulating film 25 are both insulating films made of inorganic materials, similar to the buffer layer 21.
  • the first gate insulating film 23 and the second gate insulating film 25 may have the same or different compositions.
  • the gate electrode 24 may be made of a single layer or multilayer film of a metal. Examples of such metals include aluminum, tungsten, molybdenum, tantalum, chromium, titanium, and copper.
  • the source electrode 261 extends along the second direction from a position on the gate second insulating film 25, penetrating the gate first insulating film 23, to a position where it connects to the semiconductor layer 222 (source region).
  • the drain electrode 262 extends along the second direction from a position on the gate second insulating film 25, penetrating the gate first insulating film 23, to a position where it connects to the semiconductor layer 223 (drain region).
  • the source electrode 261 and the drain electrode 262 can be composed of a metal single layer film or a stacked film.
  • the planarization layer 27 overlaps the gate second insulating film 25, the source electrode 261, and the drain electrode 262 in the second direction.
  • the planarization layer 27 may be made of a coatable organic material such as polyimide or acrylic.
  • the contact hole 28 penetrates the planarization layer 27 in the second direction, reaching the drain electrode 262 from the surface of the planarization layer 27.
  • the contact hole 28 is filled with the material of the first electrode 31, which will be described later, and forms a conductive path between the first electrode 31 and the drain electrode 262.
  • the light-emitting element layer 30 has a first electrode 31, a hole transport layer 32, a light-emitting layer 33, an electron transport layer 34, a second electrode 35, and a bank 36.
  • the first electrode 31 overlaps the planarization layer 27 in the second direction and is arranged intermittently in the first direction corresponding to the contact holes 28.
  • the bank 36 is a protrusion having a substantially trapezoidal cross-sectional shape that overlaps the first electrode 31 in the second direction and is arranged across two adjacent first electrodes 31 in the first direction.
  • the hole transport layer 32 overlaps the first electrode 31 and the bank 36 in the second direction, and the light-emitting layer 33 overlaps in the second direction on the portion of the hole transport layer 32 between adjacent banks 36 in the first direction.
  • the electron transport layer 34 overlaps the light-emitting layer 33 and the hole transport layer 32 in the second direction
  • the second electrode 35 overlaps the hole transport layer 32 in the second direction.
  • the first electrode 31 is a layered electrode and an anode.
  • a material with a relatively high work function e.g., a material with a work function of 4.5 eV or more
  • electrode materials with a high work function include Pt (5.65 eV), Ir (5.25 eV), Ni (5.2 eV), Au (5.15 eV), Pd (5.15 eV), and indium tin oxide (In-Sn-O).
  • Examples of electrode materials that reflect visible light include metal materials such as Al, Mg, Li, Ag, Pd, and Cu, as well as alloys of these metal materials (e.g., APC (Ag-Pd-Cu) alloy, etc.).
  • Examples of electrode materials that transmit visible light include thin films of transparent metal oxides (e.g., indium tin oxide, indium zinc oxide (In-Zn-O), and indium gallium zinc oxide (In-Ga-Zn-O)), thin films made of metallic materials such as Al, Mg, and Ag, and nanowires (NW) made of these metallic materials.
  • indium tin oxide has a relatively high work function of 4.6 to 5.0 eV, making it suitable for use as the material for the first electrode 31.
  • the first electrode 31 can be a laminate (e.g., indium tin oxide/Ag) in which indium tin oxide is formed on the surface of a metal material, with the aim of improving the conductivity of the electrode layer or adding the function of reflecting visible light.
  • the hole transport layer 32 is a layer that contributes to the movement of holes, and may include a hole injection layer and/or an electron blocking layer.
  • the hole injection layer is disposed adjacent to the first electrode 31, for example.
  • the hole injection layer may be composed of a hole transport material and an electron acceptor material.
  • hole transport materials include organic hole transport materials, such as well-known triarylamine organic compounds.
  • electron acceptor materials include organic electron acceptor materials, such as tetracyanoquinodimethane tetrafluoride (TCNQ-4F).
  • the hole transport layer 32 may be composed of an organic hole transport material, such as a triarylamine organic compound.
  • the material of the hole transport layer 32 may be the same as or different from that of the hole injection layer.
  • the electron blocking layer can also be made of an organic hole transport material.
  • the material of the electron blocking layer can be the same as or different from that of the hole transport layer 32.
  • the light-emitting layer 33 is a layer that emits light of a specific color through the injection and recombination of carriers consisting of holes and electrons.
  • the light-emitting layer 33 contains semiconductor particles that emit incoherent light through carrier injection.
  • the surfaces of the semiconductor particles may be covered with organic or inorganic ligands.
  • the semiconductor particles may also be dispersed in a matrix.
  • the wavelength of light emitted by the light-emitting layer 33 may be any wavelength that is capable of sensitizing the electrophotographic photoreceptor 10 to form an electrostatic latent image.
  • the wavelengths of light emitted by different light-emitting layers 33 in the stacking direction may be the same or different, within the scope of the above-mentioned viewpoint.
  • the wavelengths of light emitted by the multiple light sources 122 when viewed in a plan view may also be the same or different, within the scope of the above-mentioned viewpoint.
  • the light-emitting layer 33 will be described in more detail later.
  • the light-emitting element layer 30 may further include other layers that contribute to the movement of electrons in a manner similar to the electron transport layer 34; examples of such other layers include a hole blocking layer and an electron injection layer.
  • the hole blocking layer like the electron transport layer 34, can be made of an organic electron transport material.
  • the material of the hole blocking layer may be the same as or different from that of the electron transport layer 34.
  • the electron injection layer can be made of an organic electron transport material.
  • the material of the electron injection layer may be the same as or different from that of the electron transport layer 34.
  • the electron injection layer may be made of the aforementioned organic electron transport material doped with a metal material (e.g., Li or Yb).
  • the banks 36 are arranged so as to separate the individual light sources 122 when viewed along the second direction.
  • the banks 36 may be made of a transparent or colored (e.g., black) resin material. Examples of such resin materials include polyimide and acrylic resin.
  • the banks 36 may be fabricated, for example, by applying ink containing the resin material and patterning it using photolithography.
  • the portion of the light-emitting element layer 30 in the range between the centers of adjacent banks 36 in the first direction in Figure 4 corresponds to the light-emitting element 40 in this embodiment.
  • the layers other than the light-emitting layer 33 that make up the light-emitting element 40 have the electrical function of causing the light-emitting layer 33 to emit light, and are therefore collectively referred to as electrical functional layers.
  • the light-emitting element 40 has a microcavity structure in which the distance between the first electrode 31 and the second electrode 35 in the second direction Y is optimized by the thickness of the layers other than the light-emitting layer 33 (e.g., the hole transport layer 32). In this way, the light-emitting element 40 is configured as a top-emission light-emitting element 40.
  • the exposure head 12 also has a driving TFT layer 20 that is arranged on the opposite side of the multiple light-emitting elements 40 in the second direction and causes each of the multiple light-emitting elements 40 to emit light independently.
  • the driving TFT layer 20 has a source electrode 261, a drain electrode 262, and a planarization layer 27 closest to the light-emitting elements 40 in the second direction, and the first electrode 31 of the light-emitting element 40 is electrically connected to the drain electrode 262 via a contact hole 28 formed in the planarization layer 27.
  • this embodiment achieves a simple exposure head 12 that minimizes the number of external drivers.
  • a large number of light-emitting elements 40 are manufactured integrally on the substrate 121 at high density, with each light-emitting element 40 connected to a driving driver.
  • the light sources 122 are arranged in a line in the first direction X, for example, at a density of 600 elements per inch (600 dpi) or more in the first direction X.
  • the resolution of electrophotographic devices is generally 600 dpi x 600 dpi, but higher resolutions such as 1200 dpi x 1200 dpi or 1200 dpi x 2400 dpi are known.
  • 31,200 dots are arranged at a pitch of 10.58 ⁇ m to achieve 2400 dpi.
  • the element pitch P is preferably 10 ⁇ m or less from the perspective of enabling high-resolution arrangement at 2400 dpi, and is preferably 5 ⁇ m or less from the perspective of enabling high-resolution arrangement at 4800 dpi.
  • the ratio S/P of the element size S of the light-emitting elements 40 in the first direction X of the exposure head 12 to the element pitch P is sufficiently large, from the perspective of achieving high-resolution exposure through the fine arrangement of the light-emitting elements 40 in the electrophotographic device 1.
  • the ratio S/P is preferably 0.7 or greater, and more preferably 0.8 or greater.
  • the ratio S/P should be as large as possible within a range that allows the banks 36 to function as partitions of the light-emitting elements in the first direction X. For this reason, it is preferable that the element size S be as large as possible within a range that is smaller than the element pitch P.
  • the ratio S/P is less than 0.5, making it difficult to achieve an S/P ratio of 0.7 or more.
  • the arrangement of the light-emitting elements 40 can be set as appropriate within a range that allows exposure of the electrophotographic photosensitive member.
  • the light-emitting elements 40 may be arranged in a line along the first direction as shown, or may be arranged in a staggered arrangement extending along the first direction.
  • the light-emitting layer 33 contains semiconductor particles that emit incoherent light.
  • the laser light used for exposure in conventional electrophotographic devices is coherent light generated by stimulated emission from the resonator structure of a laser diode.
  • Coherent light refers to light whose light wave amplitude and phase are consistent, has high temporal and spatial coherence, and is not easily diffused. Therefore, with coherent light, the focused light diameter (spot size) can be reduced to the diffraction limit without having to consider the concept of light source size.
  • a typical example of coherent light is laser light generated by stimulated emission.
  • the spot size will be equal to or larger than the light source size (element size S). Therefore, the smallest size that can connect all of the light rays emitted from the incoherent light source 122 is the same size as the light source 122. In other words, it is impossible to focus all of the luminous flux emitted from the incoherent light source 122 in an area smaller than the size of the light source 122. Therefore, in order for light source 122, which is an incoherent light source and has a finite size, to emit light with higher output power, the light source size must be increased, and the more emitted light is used, the larger the focused spot size becomes.
  • the emission wavelength of the light-emitting layer 33 may be shorter than the emission wavelength represented by the bandgap energy of the semiconductor bulk.
  • a semiconductor bulk refers to a semiconductor object (e.g., a mass) of a size that is not affected by the quantum size effect. Furthermore, if the number of atoms constituting the semiconductor mass is 10 or more, the influence of atoms present on the surface or interface of the semiconductor mass is very small. Therefore, a semiconductor mass having such a number of atoms can also be considered a semiconductor bulk.
  • a particulate (spherical) semiconductor is, for example, a semiconductor particle with a number-based particle size exceeding 100 nm.
  • the bandgap energy (Eg) of a semiconductor bulk is the bandgap energy of the semiconductor particles in that bulk.
  • Nanosizing semiconductor particles e.g., particle size sufficiently smaller than 100 nm, preferably 50 nm or less, more preferably 30 nm or less
  • FIG. 5 shows a typical example of the relationship between the particle size of semiconductor particles and the band gap energy.
  • a method for producing semiconductor particles will be described.
  • a chemical synthesis method in which multiple starting materials containing the constituent elements of the product substance are dispersed in a medium and reacted to obtain the desired product substance is preferred from the perspective of being simple and low-cost.
  • chemical synthesis methods include the hot injection method, the sol-gel method (colloid method), the reverse micelle method, the solvothermal method, the molecular precursor method, the hydrothermal synthesis method, and the flux method.
  • the semiconductor raw materials for synthesizing the semiconductor particles can be, for example, a Group III metal element raw material containing at least one of aluminum (Al), gallium (Ga), and indium (In), and a Group V element raw material containing at least one of phosphorus (P) and arsenic (As).
  • the hot injection method is preferably used in the method for producing semiconductor particles of the present disclosure.
  • the hot injection method refers to a method in which a raw material is mixed with a liquid organic solvent heated to a high temperature to grow crystals.
  • a Group III metal element raw material such as gallium chloride (GaCl 3 ) or indium chloride (InCl 3 ) is preferably reacted with a Group V element raw material such as trimethylsilylphosphine (P[Si(CH 3 ) 3 ] 3 ) or dimethylaminophosphine (P[N(CH 3 ) 2 ] 3 ) in an organic solvent.
  • the hot injection method is a superior production method in that it allows synthesis at low temperatures, is suitable for mass production because it is synthesized in a liquid organic solvent, and can synthesize semiconductor microcrystals with relatively good crystallinity.
  • An example of a method for manufacturing semiconductor particles using the hot injection method is as follows. First, a raw material mixing process is performed in which the above-mentioned Group III metal element raw material, Group V element raw material, and liquid-phase organic solvent are mixed. Next, a reaction process is performed in which the mixed raw materials are heated to synthesize the raw materials. Finally, a recovery process is performed in which the product is cooled and recovered.
  • the reaction step and reaction mixing step in a high-pressure environment of atmospheric pressure or higher.
  • atmospheric pressure a high-pressure environment of atmospheric pressure or higher.
  • an autoclave a high-pressure environment of atmospheric pressure or higher.
  • the effect of the reaction process and reaction mixing process under the above-mentioned high-temperature and high-pressure environment is that defects are suppressed by improving the crystallinity of the semiconductor microcrystals, resulting in semiconductor particles with excellent luminous efficiency.
  • the synthesis time in the reaction step and reaction mixing step of the hot injection method may be within 24 hours, more preferably within 18 hours, and most preferably within 12 hours. If the synthesis time exceeds 24 hours, the semiconductor crystallites may become larger than necessary, and the desired quantum effect may not be achieved.
  • the semiconductor particle manufacturing process be carried out in an atmosphere of an inert gas such as dry nitrogen gas or dry argon gas, in order to suppress side reactions such as oxidation of the semiconductor particles or the generation of by-products.
  • an inert gas such as dry nitrogen gas or dry argon gas
  • the particle size of the semiconductor particles will, in principle, increase as the reaction time increases. Therefore, from the perspective of controlling the particle size of the semiconductor particles to the desired size, it is preferable to monitor the size of the core particles of the nanoparticles produced using methods such as photoluminescence, light absorption, or dynamic light scattering.
  • the method for synthesizing semiconductor particles is not limited to the above-mentioned methods, and other manufacturing methods may also be used, such as vapor phase growth methods typified by metalorganic vapor phase epitaxy (MOVPE), the reverse micelle method, which is a liquid phase epitaxy method, and supercritical synthesis.
  • MOVPE metalorganic vapor phase epitaxy
  • the reverse micelle method which is a liquid phase epitaxy method
  • supercritical synthesis is not limited to the above-mentioned methods, and other manufacturing methods may also be used, such as vapor phase growth methods typified by metalorganic vapor phase epitaxy (MOVPE), the reverse micelle method, which is a liquid phase epitaxy method, and supercritical synthesis.
  • MOVPE metalorganic vapor phase epitaxy
  • the reverse micelle method which is a liquid phase epitaxy method
  • Semiconductor particles having a desired emission wavelength can be determined depending on the semiconductor composition, but from the perspective of achieving the desired emission wavelength by shifting the emission wavelength to shorter wavelengths as described above, it is preferable that the particle size of the semiconductor particles be relatively small. From the perspective of fully obtaining the effect of such a shift in the emission wavelength to shorter wavelengths, the particle size of the semiconductor particles is preferably 100 nm or less on a number basis, more preferably 50 nm or less, and even more preferably 30 nm or less. If the particle size of the semiconductor particles is too small, it becomes more difficult to produce them, so from the perspective of ease of production or availability, the particle size may be 2 nm or more.
  • the number-based particle size of semiconductor particles can be measured, for example, by dynamic light scattering or by observation with a transmission electron microscope (TEM). Furthermore, the number-based particle size of semiconductor particles can be adjusted by the manufacturing conditions of the semiconductor particles (e.g., reaction time, reaction temperature, raw material concentration, reaction pressure, etc.).
  • the emission wavelength of the semiconductor particles contained in the light-emitting layer 33 that emit incoherent light shifts to shorter wavelengths as the particle size decreases, and therefore the band gap energy can be controlled by controlling the particle size, and the emission wavelength can be controlled.
  • the emission wavelength of the semiconductor particles can be determined appropriately according to the wavelength range of sensitivity of the electrophotographic photosensitive member.
  • Semiconductor particles having the desired emission wavelength according to the sensitivity of the electrophotographic photosensitive member can be obtained by appropriately selecting semiconductor particles whose emission wavelength shifts to shorter wavelengths as the particle size decreases, and constituting the light-emitting layer 33 with semiconductor particles having a particle size determined by the desired emission wavelength.
  • the band gap energy of the semiconductor bulk i.e., the band gap energy of a mass of semiconductor unaffected by quantum size effects
  • the particle size of the semiconductor based on number can be 50 nm or less.
  • the Eg of the semiconductor particles or bulk can be measured using the PL (photoluminescence) method. As mentioned above, the Eg of the semiconductor particles can be adjusted by the type and particle size of the semiconductor.
  • the fluorescence lifetime of the semiconductor particles in the light-emitting layer 33 is sufficiently short.
  • the fluorescence lifetime of the semiconductor particles need only be such that exposure for high-speed printing in an electrophotographic device can be realized, and may be, for example, 50 nanoseconds or less, or 20 nanoseconds or less, with 10 nanoseconds or less being preferable, and 5 nanoseconds or less being even more preferable.
  • the fluorescence lifetime refers to the decay time of the light emitted when the semiconductor particles are instantaneously excited by ultrashort pulsed light excitation.
  • the fluorescence lifetime can be measured using a known fluorescence lifetime measurement device that uses a photon counting method such as time-correlated single photon counting. The fluorescence lifetime can be adjusted depending on the type of semiconductor particle.
  • the fluorescence lifetime value may be affected by factors such as the crystalline quality of the semiconductor or the measurement environment, it is, for example, 1 nanosecond or less for GaAs and approximately 0.5 to 3.5 nanoseconds for InP.
  • the fluorescence lifetime of direct transition semiconductor materials is overwhelmingly shorter than that of indirect transition semiconductor materials. Therefore, it is preferable that the semiconductor material used in this disclosure be a direct transition semiconductor material.
  • indirect transition GaP emits light well, but its fluorescence lifetime is 3 milliseconds.
  • Si or Ge can emit light when made into quantum dots, but their fluorescence lifetime is on the order of milliseconds to seconds.
  • direct transition semiconductor materials are suitable as semiconductor materials for the light source of high-speed, high-resolution electrophotographic devices such as those disclosed herein.
  • indirect transition semiconductor materials can also be used as the semiconductor material for the semiconductor particles that make up the light-emitting layer in the exposure head, as long as the desired image formation speed in the electrophotographic device can be achieved.
  • the light-emitting layer 33 have an emission peak wavelength within the sensitivity spectrum of the electrophotographic photosensitive member.
  • electrophotographic photoreceptors 10 may be used in this embodiment, but a variety of materials are known for use as photosensitive materials for the electrophotographic photoreceptor 10, and their sensitivity wavelength ranges also vary. Furthermore, the sensitivity of the electrophotographic photoreceptor 10 generally forms a sufficiently broad peak compared to the emission spectrum of a layer containing semiconductor particles, such as the light-emitting layer 33. For example, the sensitivity of an electrophotographic photoreceptor 10 made from a commonly used organic photosensitive material generally has a fairly flat peak from 650 nm to 850 nm, and also has a very broad spectrum.
  • phthalocyanine-based photoreceptors commonly used as electrophotographic photoreceptors exhibit flat and very high spectral sensitivity characteristics in the wavelength range from 600 nm to 850 nm, with a full width at half maximum of approximately 325 nm.
  • the peak wavelength of the light-emitting layer 33 may be anywhere within this broad sensitivity spectrum of the electrophotographic photoreceptor 10. From the perspective of increasing exposure sensitivity, it is preferable that the peak wavelength of the light-emitting layer 33 be substantially the same as the peak wavelength of the sensitivity of the electrophotographic photoreceptor 10 (for example, within a range of ⁇ 100 nm of the peak wavelength of the sensitivity of the electrophotographic photoreceptor 10).
  • the wavelength range of the emission spectrum of the light-emitting layer 33 sufficiently overlaps with the wavelength range of the sensitivity spectrum of the electrophotographic photoreceptor.
  • the ratio of the full width at half maximum of the peak wavelength of the emission of the light-emitting layer 33 to the full width at half maximum of the sensitivity spectrum of the electrophotographic photoreceptor 10 is preferably 25% or more, more preferably 35% or more, and even more preferably 50% or more.
  • the above ratio may be, for example, 10% or more as long as it can sufficiently expose the electrophotographic photoreceptor 10 to light, and may be, for example, 20% or less from the perspective that this can be easily achieved by controlling the particle size of the semiconductor particles that make up the light-emitting layer 33. From the above perspective, the higher the ratio, the better, but from the perspective of ease of realization by controlling the particle size of the semiconductor particles and the perspective that overlapping wavelength ranges can limit the effect, the ratio may be, for example, 75% or less.
  • the photosensitive material of the electrophotographic photosensitive member 10 may be a material other than OPC. Specific examples of the full width at half maximum of the sensitivity spectrum for various electrophotographic photosensitive members applicable to the electrophotographic photosensitive member 10 are shown below. Note that the full width at half maximum of the sensitivity spectrum of the electrophotographic photosensitive members listed below are examples and may vary slightly depending on the method of forming the electrophotographic photosensitive member 10, etc.
  • PVK-TNF polyvinylcarbazole-2,4,7-trinitrofluorenone, an equimolar mixture of these compounds.
  • CGM charge carrier generation material.
  • amorphous silicon The values listed in the "amorphous silicon” section are data for photoreceptors with a two-layer structure of hydrogenated amorphous silicon (a-Si:H) and hydrogenated amorphous silicon carbide (a-SiC:H).
  • the full width at half maximum FWHMq of the emission peak wavelength of the light-emitting layer 33 can be calculated as the difference between two wavelengths with an intensity that is half the intensity of the emission peak (point D), as shown in Figure 6.
  • the full width at half maximum FWHMq can be increased by broadening the particle size distribution of the semiconductor particles contained in the light-emitting layer 33 (for example, by changing the manufacturing conditions to make it easier to manufacture semiconductor particles, or by mixing semiconductor particles of the same type but with different particle sizes).
  • Relaxing the standards for manufacturing conditions means setting the manufacturing conditions in a way that allows for more tolerance for variations in the manufacturing conditions.
  • Examples of relaxing the standards for manufacturing conditions include setting a wider tolerance range for the concentration during the reaction (e.g., from ⁇ 0.5% to ⁇ 5%), setting a wider tolerance range for the reaction temperature (e.g., from ⁇ 1°C to ⁇ 5°C), changing the conditions for terminating the reaction to milder conditions (e.g., from rapid cooling to natural cooling), relaxing the conditions for dispersing raw materials during the reaction (e.g., reducing the number of stirrers in the reaction vessel or shortening the stirring time), and making it easier to control the reaction temperature (not increasing or reducing the number of heaters or sensors in the reaction vessel).
  • Light-emitting semiconductors such as LEDs have an emission wavelength specific to the material. For this reason, it is generally difficult to adjust the emission wavelength, and it is also generally difficult to change the shape of the emission spectrum. Furthermore, light-emitting semiconductors are typically used in applications where they emit light over a narrow wavelength range. Therefore, specifying the emission spectrum of a light-emitting semiconductor to be broader than a certain range is contrary to normal considerations of light-emitting semiconductors.
  • the electrophotographic photoreceptor 10 typically has a broad sensitivity spectrum. For this reason, electrophotographic photoreceptors are typically considered for use in wavelength ranges where the peak wavelength and its vicinity are highly sensitive. However, because the sensitivity spectrum of an electrophotographic photoreceptor is broad, the electrophotographic photoreceptor has sufficiently high sensitivity even at wavelengths other than the peak wavelength and its vicinity.
  • This embodiment includes a configuration that broadens the wavelength range of the exposure light, and the wavelength range of the exposure light can overlap with the wide wavelength range within the broad sensitivity spectrum of the electrophotographic photoreceptor.
  • the semiconductor particles contained in the light-emitting layer 33 that emit incoherent light may be particles that have at least one of the various properties described above. Quantum dots that emit light when excited by an electric field or carrier injection may be used as the semiconductor particles.
  • the light-emitting element having a light-emitting layer containing quantum dots is a quantum dot light-emitting diode (QLED) element.
  • Quantum dots are semiconductor particles that exhibit the quantum size effect. In general, when the particle size of such semiconductor particles is reduced, the quantum size effect gradually begins to appear once the particle size falls below 100 nm. From the perspective of being able to fully expect the quantum size effect, quantum dots can be semiconductor particles with a particle size of approximately 50 nm or less (e.g., approximately 2 nm to 30 nm). Because their composition is derived from semiconductor materials, quantum dots are sometimes called semiconductor nanoparticles. As mentioned above, the emission wavelength of quantum dots can be varied by adjusting the particle size or composition. The shape of quantum dots is not limited. For example, quantum dots may be spherical (with a circular cross section), polygonal, rod-like, branch-like, or have an uneven surface, or a combination thereof.
  • Quantum dots may be formed of only a core, or may have a core-shell structure containing a core and a shell. The shell may be formed as a solid solution on the surface of the core. Quantum dots may also contain doped nanoparticles.
  • quantum dot core materials examples include Si, Ge, GaAs, GaP, GaInP, InP, InAs, InSb, InN, GaSb, CdTe, CdS, CdSe, CdSeTe, CdZnTe, CdMnTe, ZnTe, ZnS, ZnSe, ZnSeTe, CuInS2 , CuInSe2 , CuGaS2 , CuGaSe2, HgS , HgSe, PbS, PbSe, ternary mixed crystals thereof, and quaternary mixed crystals thereof.
  • quantum dot shell materials include CdS, ZnS, CdSSe, CdTeSe, CdSTe, ZnSSe, ZnSTe, ZnTeSe, and AlP.
  • quantum dot core and shell materials examples include CdSe/CdS, GaAs/AlGaAs, InP/ZnS, ZnSe/ZnS, and CIGS/ZnS.
  • the core material is preferably a material having a semiconductor bulk Eg of 2.00 eV or less, and specifically, is preferably one or more semiconductors selected from the group consisting of GaAs, InP, GaSb, CdTe, CdSe, CdZnTe, CdMnTe, ZnTe, CuInS 2 , CuInSe 2 , CuGaSe 2 , HgSe, ternary mixed crystals thereof, and quaternary mixed crystals thereof.
  • the values of the bulk bandgap energy Eg of several semiconductors, including the examples above, are as follows. Most of the values below are at room temperature, but some include values at temperatures other than room temperature, and may vary slightly (by about ⁇ 0.02 eV) depending on the temperature.
  • the value of the bandgap energy Eg of a semiconductor may include some tolerance within the range in which the desired wavelength of emitted light can be obtained.
  • Eg QD Eg+ ⁇ 2 (h ⁇ ) 2 /2 ⁇ R 2 (1)
  • ⁇ is the ratio of the circumference of a circle to its circumference
  • h etch bar
  • ⁇ is a constant determined from the effective mass of electrons and holes in the semiconductor
  • R is the radius of the particle.
  • the bulk Eg is 1.29 eV (961 nm), emitting light in the near-infrared region.
  • the Eg QDs of 10 nm particles are 1.33 eV (930 nm), those of 5 nm particles are 1.52 eV (818 nm), those of 4 nm particles are 1.65 eV (752 nm), those of 3 nm particles are 1.98 eV (625 nm), those of 2.5 nm particles are 2.29 eV (541 nm), and those of 2 nm particles are 2.90 eV (428 nm).
  • the light-emitting layer contains GaAs particulated to between 3 nm and 100 nm, it is possible to create a light-emitting layer with an extremely broad emission spectrum, including wavelengths from red to the near-infrared region. Furthermore, if InP is particulated to between 3 nm and 10 nm, it is possible to create a light-emitting layer with an extremely broad emission spectrum, including wavelengths from red to the near-infrared region.
  • This wavelength range from red to near-infrared matches the sensitivity spectrum of phthalocyanine-based organic photoreceptors (which are currently widely used as electrophotographic photoreceptor materials and have high sensitivity from 700 nm to 900 nm, centered around 800 nm).
  • Electrophotographic photosensitive materials are not limited to the phthalocyanine organic photosensitive materials mentioned above, but include the various materials exemplified in Table 1. New materials may continue to be developed in the future, but all of them are expected to have broad sensitivity peaks. According to the concept of this disclosure, it is possible to provide a light-emitting element with light-emitting characteristics that match electrophotographic photosensitive materials with these broad sensitivity peaks.
  • Tables 2 and 3 show the bulk bandgap energy (Eg), emission wavelength ( ⁇ b), and emission color of several semiconductor materials, including the above-mentioned GaAs and InP.
  • the applicable emission wavelength ( ⁇ a) when granulated (quantum dotted) and an example of the bandgap energy (Eg) and emission wavelength ( ⁇ ) for each particle size are shown.
  • an appropriate material can be selected from the semiconductor materials shown in Tables 2 or 3 to match the sensitivity spectrum of the electrophotographic photoreceptor used in the electrophotographic device.
  • Vapor phase growth is a method that takes advantage of the lattice mismatch with the substrate material to deposit a semiconductor material different from the substrate material in island (particle) form on the substrate.
  • MBE molecular beam epitaxy
  • MOCVD metal organic chemical vapor deposition
  • MBE molecular beam epitaxy
  • MOCVD metal organic chemical vapor deposition
  • the hot injection method is known as a method capable of producing semiconductor particles with high crystallinity.
  • the hot injection method involves reacting a complex containing the constituent elements of a semiconductor in a high-boiling organic solvent.
  • the complex of the constituent elements of the semiconductor (raw material monomers) contained in the solution undergoes a chemical reaction at 150°C to 450°C to produce nuclei; similar reactions occur sequentially on the surface of the nuclei and on the surfaces of the tiny crystals that grow from them, resulting in the growth of crystals.
  • This method suppresses the rate of crystal growth, making it suitable for producing nanometer-scale semiconductor particles.
  • Another feature of this method is that, because there are no material restrictions, such as combination with a substrate, it can, in principle, be used to produce any compound semiconductor.
  • Normal quantum dots are manufactured by growing crystals using the hot injection method, followed by various classification processes, to achieve the desired particle size with an extremely narrow particle size distribution. Furthermore, to ensure the particle size is as uniform as possible even before the classification process, precise temperature and time control, as well as concentration management of the raw material monomers in the solvent, are required during the crystal growth process. This is because, in the past, quantum dots have been used in situations where a narrower full width at half maximum of the emission spectrum was desired, i.e., the monochromaticity of the quantum dot emission was desired. As is clear from Tables 2 and 3, a difference of 1 nm in quantum dot particle size can result in a change in the quantum dot emission wavelength of several tens of nm or more. Therefore, when producing quantum dots that emit monochromatic light, it is necessary to control the particle size of the semiconductor particles, for example, to the order of 0.1 nm.
  • the light-emitting element of the present disclosure can have a broad emission spectrum that matches the wide sensitivity spectrum of an electrophotographic photoreceptor. Therefore, precise control of manufacturing conditions (temperature, time, or concentration) to precisely control particle size during the crystal growth process is not required, nor is a strict classification process, which requires a great deal of know-how and is difficult to implement, required.
  • the particle size may be, for example, 5 nm or more in terms of the full width at half maximum in the number-based particle size distribution (particle size distribution).
  • semiconductor particles of different particle sizes may be mixed when producing semiconductor particles according to the present disclosure.
  • semiconductor particles used as light-emitting elements are often photoluminescence (PL) type. That is, they are excited by light and emit light with a different wavelength than the excitation light (light whose wavelength is converted from the excitation light).
  • PL photoluminescence
  • semiconductor particles of different particle sizes if semiconductor particles of different particle sizes are used, a self-absorption phenomenon can occur, in which light emitted from smaller particles (shorter wavelength light) excites larger particles, emitting light with a longer wavelength.
  • the short-wavelength light emitted from the smaller particles is absorbed by the larger particles, making it difficult for it to be emitted outside the light-emitting element, broadening the emission spectrum; in other words, it becomes difficult to achieve the effect of widening the full width at half maximum of the emission.
  • Another problem is that the luminous efficiency of the entire particle, including both small and large particles, decreases.
  • injection EL injection electroluminescence
  • photoexcitation injection electroluminescence
  • both small and large particles emit light through carrier injection. This makes it less likely that a decrease in luminous efficiency due to the self-absorption phenomenon seen in PL elements will occur, making it possible to achieve the desired broad emission spectrum. Therefore, the light-emitting element disclosed herein, which uses injection EL as a light-emitting layer containing semiconductor particles of different particle sizes, is highly effective in improving the luminous efficiency of the exposure head of an electrophotographic device.
  • a ligand may be coordinated to the surface of semiconductor particles such as quantum dots.
  • Various known ligands can be used as the ligand.
  • the ligand may be either an organic ligand or an inorganic ligand.
  • the light-emitting layer 33 may further contain components other than the above-mentioned ligands, as long as the effects of the present disclosure can be obtained.
  • the light-emitting layer 33 may further contain a binder component that can be interposed between individual semiconductor particles.
  • the reliability of the light-emitting device containing semiconductor particles is further improved.
  • the flatness of the surface of the light-emitting layer 33 containing semiconductor particles is improved, subsequent film formation processes for the electron transport layer, etc. can be carried out easily and with a high yield. Furthermore, concentration quenching can be prevented by maintaining the distance between individual semiconductor particles.
  • the light-emitting layer 33 containing semiconductor particles can emit any color depending on the size of the semiconductor particles. Furthermore, the light-emitting layer 33 containing semiconductor particles can be easily and precisely manufactured using a coating method, as described below, and the thickness of the manufactured light-emitting layer 33 can also be adequately controlled. Furthermore, layers other than the light-emitting layer containing semiconductor particles are not subject to thermal damage due to the manufacturing conditions of the light-emitting layer 33. Therefore, a light-emitting element including a light-emitting layer 33 containing semiconductor particles is suitable from the perspective of increasing the reliability of the light-emitting element.
  • the light source 122 included in the exposure head 12 can be manufactured, for example, according to the flow shown in FIG.
  • step S11 an active matrix substrate is prepared.
  • the active matrix substrate is fabricated using a known method.
  • first electrodes 31 are fabricated on the active matrix substrate, i.e., on the planarization layer 27, so that they are independently arranged in the first direction X.
  • Ag is deposited by sputtering, and then ITO is deposited on the planarization layer 27 by photolithography or vacuum deposition using a fine metal mask, to fabricate multiple reflective first electrodes 31 that are intermittently arranged in the first direction X.
  • step S13 banks 36 are formed on the first electrodes 31 and the planarization layer 27.
  • ink containing a transparent resin is applied to the surface of the active matrix substrate, and then patterned by photolithography between adjacent first electrodes 31 in the first direction X so as to straddle both electrodes, thereby forming banks 36 at positions between the first electrodes 31 in the first direction X.
  • a hole transport layer 32 is formed as a common layer on the first electrode 31.
  • a hole transport material and an electron acceptor material are deposited by co-evaporation at a predetermined temperature and speed using photolithography or vacuum evaporation through a common mask to form a hole injection layer on the first electrode 31 that is continuous in the first direction X.
  • a hole transport material is deposited by evaporation at a predetermined temperature and speed using photolithography or vacuum evaporation through a common mask to form a hole transport layer 32 on the hole injection layer that is continuous in the first direction X.
  • step S15 the light-emitting layer 33 is formed on the hole transport layer 32.
  • an ink containing semiconductor particles dispersed in a dispersion medium is applied to the positions between the banks 36 on the hole transport layer 32 using a slit coater or inkjet printer, and the coating is dried and, if necessary, cured to form the light-emitting layer 33 intermittently in the first direction X.
  • an electron transport layer 34 is formed as a common layer on the hole transport layer 32 and the light-emitting layer 33.
  • an electron transport material is deposited by photolithography or vapor deposition through a common mask, or an electron transport material and lithium quinoline are deposited by co-evaporation through a common mask at a predetermined temperature and speed to form an electron transport layer 34 that is continuous in the first direction X.
  • a second electrode 35 is formed as a common layer on the electron transport layer 34.
  • Mg and Ag are deposited at a predetermined temperature and rate using a sputtering method through a common mask to form an Mg/Ag metal electrode layer that is continuous in the first direction X.
  • a sealing layer is fabricated on the second electrode 35, that other layer can be fabricated as a common layer.
  • the light-emitting layer 33 can be produced by a coating method. This makes it possible to produce a fine light-emitting layer under normal conditions, such as at room temperature, normal pressure, and in the air. Furthermore, since the method for producing the light source 122 included in the exposure head 12 includes a step of producing the light-emitting layer 33 by such a coating method, it is possible to reduce the costs of manufacturing equipment and masks compared to a method including a step of producing the light-emitting layer by a vapor deposition method using a fine metal mask, and is advantageous from the perspective of reducing the initial cost and operating cost of production.
  • the light-emitting layer 33 contains semiconductor particles with a particle size of 100 nm or less that can emit incoherent light. Therefore, even in a minute light-emitting region, such as a rectangular light-emitting layer with a side length of 10 ⁇ m or less, a large number of light-emitting semiconductor particles can be densely arranged. Therefore, with this disclosure, high-brightness light emission can be achieved despite the minute light-emitting layer.
  • a voltage is applied from a charging device 11 to the surface of an electrophotographic photoreceptor 10, which rotates at a speed that enables high-speed printing, and light corresponding to the electrostatic latent image to be formed on the surface of the electrophotographic photoreceptor 10 is emitted from an exposure head 12 onto the charged electrophotographic photoreceptor 10.
  • the light-emitting element 40 included in the light source 122 of the exposure head 12 emits light whose light extraction efficiency has been improved by the microcavity structure.
  • Charged toner is supplied from the developing device 13 to the electrostatic latent image on the electrophotographic photoreceptor 10, developing the electrostatic latent image, and the toner image on the electrophotographic photoreceptor 10 is transferred to the recording medium 17 by applying voltage from the transfer device 14.
  • the unfixed toner image transferred to the recording medium 17 is fixed to the recording medium 17 by heating and pressurizing it with the fixing device 16.
  • the recording medium 17 with the image formed in this way is discharged from the electrophotographic apparatus 1 to the outside.
  • the exposure head 12 has light-emitting elements 40 arranged at a density of 600 or more per inch in the first direction X, as this allows for the formation of high-resolution electrostatic latent images. Furthermore, the light-emitting elements 40 have a light-emitting layer 33 containing semiconductor particles that emit incoherent light. If the fluorescence lifetime of the semiconductor particles that emit incoherent light is 10 nanoseconds or less, the fluorescence lifetime of the light-emitting layer 33 containing the semiconductor particles is also significantly faster, on the order of 10 nanoseconds or less, resulting in a significant improvement in the modulation speed of the light-emitting layer 33, which is preferable.
  • the particle diameter of the semiconductor particles is 100 nm or less, a large number of luminescent semiconductor particles can be densely contained even in a minute light-emitting region, such as a rectangular light-emitting layer with sides of 10 ⁇ m or less. This is even more effective, as it allows for high-brightness light emission despite the minute light-emitting layer.
  • a minute light-emitting region such as a rectangular light-emitting layer with sides of 10 ⁇ m or less. This is even more effective, as it allows for high-brightness light emission despite the minute light-emitting layer.
  • the exposure head 12 has light-emitting elements 40 and a driving transistor layer 20 arranged on the opposite side of the light-emitting elements 40 in the second direction Y and causing each of the multiple light-emitting elements 40 to emit light independently, there is no need to arrange wiring connecting the light-emitting elements 40 and the driving transistors on the same plane as the light-emitting elements 40. This allows the area of the light-emitting elements 40 to be maximized. As a result, even if the arrangement pitch of the light-emitting elements 40 is reduced, the light-emitting area of each light-emitting element 40 can be maximized, thereby minimizing the reduction in brightness of each light-emitting element 40.
  • the light-emitting elements and the driving transistor layer 20 three-dimensionally, it is possible to realize an exposure head capable of high-resolution printing of 2400 dpi or more, which is preferable.
  • the above configuration is advantageous from the perspective of manufacturing the exposure head 12 with a large number of light-emitting elements 40 densely on a substrate and integrally connecting each light-emitting element 40 to a driver.
  • the driving TFTs are formed three-dimensionally and integrally (monolithically) with the light-emitting elements 40, there is no need to arrange the light-emitting elements 40 at a narrow pitch and then connect each individual light-emitting element 40 to a driving circuit. This is preferable as it improves manufacturing yield compared to conventional methods in which discrete inorganic LEDs are mounted on a substrate and then the lead-out wiring from each LED is connected to a driver one by one.
  • the driving TFT layer 20 has a source electrode 261, a drain electrode 262, and a planarization layer 27, and the first electrode 31 of the light-emitting element 40 is electrically connected to the drain electrode 262 via a contact hole 28 formed in the planarization layer 27, the driving TFT can be easily integrated with the light-emitting element 40, which is preferable.
  • the first electrode 31 may be a cathode and the second electrode 35 may be an anode, as long as the effects of the present disclosure are achieved. Furthermore, the first electrode 31 may be electrically coupled to the source electrode 261, as long as the effects of the present disclosure are achieved.
  • the emission wavelength of the light-emitting layer 33 is shorter than the emission wavelength represented by the band gap energy of the semiconductor bulk, efficient exposure is possible through emission that matches the peak sensitivity of the electrophotographic photoreceptor 10, thereby achieving low power consumption and a long life for the light-emitting element 40, which is preferable.
  • a bulk material of semiconductor particles having an emission wavelength longer than the peak sensitivity wavelength of the electrophotographic photoreceptor 10 is granulated, and the particle size of the particles is controlled to the median value in the particle size distribution of the particles that corresponds to the peak sensitivity wavelength of the electrophotographic photoreceptor 10.
  • the light-emitting layer 33 can be made to emit light at a wavelength shorter than the Eg of the bulk material and at the peak sensitivity wavelength of the photoreceptor.
  • the above configuration is advantageous from the perspective of achieving exposure with light that closely matches the sensitivity characteristics of the electrophotographic photoreceptor 10 in the electrophotographic device 1.
  • the semiconductor particles contained in the light-emitting layer 33 have a bulk bandgap energy of 0.50 eV or more and 2.00 eV or less, and the number-based particle size of the semiconductor particles is 50 nm or less, it is possible to configure a light-emitting layer 33 capable of emitting light in the red to near-infrared wavelength range by controlling the median particle size and particle size distribution of the material, and this is preferable because it makes it possible to match the peak sensitivity wavelength and sensitivity spectrum shape of the photosensitive member. Therefore, the light emitted by the exposure head 12 can be used to expose the electrophotographic photosensitive member 10 without waste, which is preferable because it reduces the power consumption and extends the life of the light-emitting element 40. As such, the above configuration is suitable from the perspective of achieving exposure with light that closely matches the sensitivity characteristics of the electrophotographic photosensitive member 10 in the electrophotographic device 1.
  • the light-emitting layer 33 has a peak emission wavelength within the sensitivity spectrum of the electrophotographic photoreceptor 10, and the ratio of the full width at half maximum of the emission peak wavelength of the light-emitting layer 33 to the full width at half maximum of the sensitivity spectrum of the electrophotographic photoreceptor 10 is 25% or more, efficient exposure can be achieved by controlling the center value of the particle size distribution of the semiconductor particles and the state of particle size distribution to match the emission spectrum of the light-emitting layer 33 to the sensitivity peak and sensitivity spectrum of the electrophotographic photoreceptor 10, thereby achieving low power consumption and a long life of the light-emitting element 40, which is preferable.
  • the above configuration by adjusting the particle size peak and its distribution of the semiconductor particles that make up the light-emitting layer 33, it becomes extremely easy to match the emission characteristics of the light-emitting layer 33 to the sensitivity characteristics of the electrophotographic photoreceptor 10. Therefore, the above configuration is advantageous from the perspective of achieving exposure with light that closely matches the sensitivity characteristics of the electrophotographic photoreceptor in an electrophotographic device.
  • the effect of matching the light-emitting characteristics of the light-emitting layer 33 to the electrophotographic photoreceptor 10, which has absorption from red light to infrared, can be even greater than before, which is preferable.
  • the full width at half maximum in the particle size distribution based on the number of semiconductor particles is 5 nm or more, the effect of broadening the full width at half maximum at the emission peak wavelength of the light-emitting layer 33 to match the extremely broad sensitivity spectrum that the electrophotographic photoreceptor 10 generally has is fully realized.
  • the semiconductor particles can be manufactured so that the particle size distribution is more gradual in the production of the semiconductor particles, strict classification of the produced semiconductor particles is not necessary, and the production time for the semiconductor particles can also be shortened, which is preferable.
  • the semiconductor is one or more semiconductors selected from the group consisting of GaAs, InP, GaSb, CdTe, CdSe, CdZnTe , CdMnTe, ZnTe , CuInS2, CuInSe2, CuGaSe2 , HgSe, ternary mixed crystals thereof, and quaternary mixed crystals thereof, this is even more effective from the viewpoint of enhancing the effect of matching the light-emitting characteristics of the light-emitting layer 33 to the electrophotographic photoreceptor 10, which is a general-purpose organic photoreceptor having sensitivity in the wavelength range from red light to near-infrared light.
  • the element pitch (P) of the light-emitting elements 40 in the first direction X is 43 ⁇ m or less, and the ratio (S/P) of the element size (S) of the light-emitting elements 40 in the first direction X to the element pitch (P) is 0.7 or greater, this is even more effective from the perspective of achieving high-resolution exposure.
  • each light-emitting element is configured by stacking multiple pairs of a light-emitting layer and an electrical functional layer overlapping the light-emitting layer between a first electrode and a second electrode in the second direction Y.
  • the exposure head of this embodiment has a configuration similar to the exposure head 12 of the first embodiment described above, except for the configuration of the light-emitting elements.
  • Figure 8 schematically shows the layer configuration of the light-emitting element of this embodiment.
  • the light-emitting element 50 has a configuration similar to the light-emitting element 40 of the first embodiment described above, except for the fact that it further includes a functional layer 52 and a light-emitting layer 53 between the light-emitting layer 33 and the electron transport layer 34.
  • the functional layer 52 has an electron transport layer, an n-type charge generation layer, a p-type charge generation layer, and a hole transport layer, in this order from the first electrode 31 side.
  • the light-emitting layer 53 is a light-emitting layer that contains semiconductor particles that emit incoherent light, similar to the light-emitting layer 33.
  • the semiconductor particles contained in the light-emitting layer 53 may be the same as or different from those in the light-emitting layer 33, as long as the effects of the present disclosure are obtained.
  • the particle size of the semiconductor particles contained in the light-emitting layer 53 may be the same as or different from those in the light-emitting layer 33, as long as the effects of the present disclosure are obtained.
  • the configuration of the electron transport layer in the functional layer 52 may be the same as or different from that of the electron transport layer 34.
  • the configuration of the hole transport layer in the functional layer 52 may be the same as or different from that of the hole transport layer 32.
  • the n-type charge generation layer is an electron generation layer that generates electrons and can be formed, for example, from an organic electron transport material and a material containing Yb (ytterbium) or Li (lithium), an inorganic metal material added in the range of 5 to 20%, which acts as an electron donor material.
  • organic electron transport materials include oxadiazole-based compounds and phenanthroline-based compounds.
  • the electron donor material may be an organic material, and examples of organic electron donors include BUPH1, BPen, p-MeO-Phen, p-NMe 2 -Phen, and p-Pyrrd-Phen.
  • the p-type charge generation layer is a hole generation layer that generates holes, and can be formed, for example, from a material containing an organic hole transport material and an organic electron accepting material (hole supply material) added in the range of 1 to 10%.
  • organic hole transport materials include well-known triarylamine organic compounds.
  • organic electron accepting materials include tetracyanoquinodimethane tetrafluoride (TCNQ-4F).
  • the distance between the electrodes in the second direction Y is optimized, for example, by the thickness of the hole transport layer 32, making it a top-emission light-emitting element.
  • the set of layers from the hole transport layer 32 to the electron transport layer in the functional layer 52 is the layer that functions mainly to cause the light-emitting layer 33 to emit light. This set of layers is also referred to as the first stack.
  • the set of layers from the hole transport layer to the electron transport layer 34 in the functional layer 52 is the layer that functions mainly to cause the light-emitting layer 53 to emit light. This set of layers is also referred to as the second stack.
  • the ratio of the thickness of the light-emitting layer in each stack to the thickness of each stack is preferably 0.05 or more, and preferably 0.35 or less.
  • the thickness of the stack is calculated as the sum of the thicknesses of the layers in the stack, but layers with very small thicknesses (for example, layers with a thickness of less than 1 nm) may be ignored when calculating the thickness of the stack.
  • Light-emitting element 50 can be manufactured by performing steps of fabricating an n-type charge generation layer and a p-type charge generation layer between steps S16 and S17 described above, and then further performing steps similar to steps S14 to S16.
  • the light-emitting area of each light source 122 in the exposure head 12 can be kept small while increasing the amount of light emitted from the light-emitting element 50 and the irradiance on the electrophotographic photosensitive member 10.
  • the light-emitting element 50 is a so-called tandem light-emitting element that includes two light-emitting layers 33, 53 and their corresponding electrical functional layers in the second direction Y. This prevents the electrical functional layers from becoming too thick to adjust the distance between the electrode layers in order to create a microcavity structure. Therefore, this embodiment is preferable to embodiment 1 in terms of reducing the consumption of functionally unnecessary materials.
  • each light-emitting element 50 is configured by stacking multiple pairs of light-emitting layers 33 and electrical functional layers overlapping them between the first electrode 31 and the second electrode 35 in the second direction Y.
  • the inclusion of multiple light-emitting layers in the light-emitting element 50 is effective from the perspective of increasing the intensity of the emitted light. Therefore, with the above configuration, the light-emitting element 50 can increase the amount of light emitted while maintaining the appearance of a single element, and a light source 122 for the exposure head 12 can be realized that is capable of emitting high-brightness light in an extremely small area.
  • each of the light-emitting elements includes at least two light-emitting layers having different volumes in the second direction Y.
  • the exposure head of this embodiment has a configuration similar to that of the exposure head of the second embodiment described above, except for the configuration of the light-emitting elements.
  • Figure 9 schematically shows the layer configuration of the light-emitting elements of this embodiment. As shown in Figure 9, the light-emitting element 60 has a configuration similar to that of the light-emitting element 50 of the second embodiment described above, except for having a light-emitting layer 63 instead of the light-emitting layer 53.
  • Emitting layer 63 is thinner than light-emitting layer 53.
  • light-emitting element 60 is a tandem light-emitting element including light-emitting layer 33 and an even thinner light-emitting layer 63.
  • the thickness of light-emitting layer 33 is taken as 1, the thickness of light-emitting layer 63 is preferably 0.1 or more, and more preferably 0.3 or more, from the perspective of extending the element life and reducing excess carriers (holes) described below.
  • the thickness of light-emitting layer 33 is taken as 1, the thickness of light-emitting layer 63 is preferably 0.9 or less, and more preferably 0.8 or less, from the perspective of achieving both improved light-emitting efficiency and reduced driving voltage (power consumption).
  • the thickness of the light-emitting layer in this embodiment can be determined, for example, by the following method. That is, the applied voltage, light-emitting efficiency, or device life of a light-emitting element 50 having a light-emitting layer with the same thickness in the stacking direction is measured and used as a reference value. Meanwhile, a light-emitting element 60 is fabricated in which the thickness of light-emitting layer 63 is thinner than the thickness of light-emitting layer 33, and the applied voltage, light-emitting efficiency, or device life is measured. Based on the obtained measured values and the reference value, an appropriate thickness according to the purpose is determined.
  • the thickness of the light-emitting layer 63 can be determined according to the purpose, for example, by evaluating the carrier injection and/or carrier transport properties between the layers in the light-emitting element 60 using a simulation and conducting a demonstration experiment based on the evaluation.
  • the light-emitting element 60 is a tandem light-emitting element including a light-emitting layer 33 and a thinner light-emitting layer 63. Therefore, holes are supplied to the light-emitting layer 63 in an amount commensurate with the thickness of the light-emitting layer 63. Therefore, in the light-emitting layer 63, electrons and holes recombine without generating excess holes that cannot combine with electrons. Meanwhile, in the light-emitting layer 33, the amount of electrons and holes recombines is essentially the theoretical value. Therefore, each of the light-emitting layers 33, 63 stacked in the stacking direction emits light with an intensity corresponding to its thickness.
  • each of the light-emitting layers 33, 63 Furthermore, the generation of excess holes is prevented in each of the light-emitting layers 33, 63. Therefore, in this embodiment, current consumption is further reduced compared to the second embodiment described above, and power consumption is further reduced. In this way, by varying the volume (thickness) of each light-emitting layer in a tandem light-emitting element 60 having multiple light-emitting layers, carrier balance between the multiple light-emitting layers is achieved, and the problem of imbalance in carrier supply can be resolved.
  • an exposure head equipped with multiple tandem light-emitting elements 60 of this embodiment is even more effective in terms of reducing power consumption.
  • top-emission light-emitting elements if the second electrode 35 deteriorates due to the intrusion of oxygen or moisture, electron injection performance may decrease, resulting in a decrease in the amount of electrons supplied to the light-emitting layer 63.
  • the thickness of the light-emitting layer 63 on the second electrode 35 side is made thinner than the theoretical value from the initial design stage, it becomes possible to prevent the generation of excess holes in the light-emitting layer 63 due to deterioration of the second electrode 35.
  • Making the light-emitting layer 63 thinner than the light-emitting layer 33 is also an effective countermeasure when the second electrode 35 deteriorates in this way.
  • making the light-emitting layer 63 thinner than the light-emitting layer 33 is also effective as a measure to balance the carriers when the electron transport layer 34 is made of an organic material. Constructing the electrical functional layer solely from organic materials is preferable from the perspective of preventing thermal damage to the light-emitting element during the manufacturing process. On the other hand, the electron transport capacity of an electron transport layer made of an organic material tends to be inferior to that of an electron transport layer made of an inorganic material. Therefore, when the electron transport layer 34 is made of an organic material, the amount of electrons supplied to the light-emitting layer on the second electrode 35 side may be insufficient.
  • Making the light-emitting layer 63 thinner than the light-emitting layer 33 optimizes the balance (carrier balance) between the electrons and/or holes supplied from the charge generation layer in the functional layer 52 and the holes and/or electrons supplied from each electrode. Therefore, even when the electron transport layer 34 is made of an organic material, the generation of excess carriers is suppressed, and power consumption can be reduced.
  • each of the light-emitting elements includes three light-emitting layers having different volumes in the second direction Y.
  • the exposure head of this embodiment has the same configuration as the exposure head of the second embodiment, except for the configuration of the light-emitting elements.
  • Figure 10 schematically shows the layer configuration of the light-emitting element of this embodiment.
  • the light-emitting element 70 has substantially the same configuration as the light-emitting element 60 of the third embodiment, except for the light-emitting element 70 further including an electron transport layer 71, a functional layer 72, and a light-emitting layer 73 between the light-emitting layer 63 and the electron transport layer 34.
  • the configuration of the electron transport layer 71 may be the same as or different from that of the electron transport layer in the functional layer 52 and the electron transport layer 34.
  • Functional layer 72 has an n-type charge generation layer, a p-type charge generation layer, and a hole transport layer, in this order from the first electrode 31 side.
  • the configuration of the n-type charge generation layer in functional layer 72 may be the same as or different from that of the n-type charge generation layer in functional layer 52.
  • the configuration of the p-type charge generation layer in functional layer 72 may be the same as or different from that of the p-type charge generation layer in functional layer 52.
  • the hole transport layer in functional layer 72 may be the same as or different from that of the hole transport layer 32 and the hole transport layer in functional layer 52.
  • light-emitting layer 73 is a light-emitting layer that contains semiconductor particles that emit incoherent light.
  • the semiconductor particles contained in light-emitting layer 73 may be the same as or different from those in light-emitting layers 33 and 63, as long as the effects of the present disclosure are obtained.
  • the particle size of the semiconductor particles contained in light-emitting layer 73 may be the same as or different from that of light-emitting layer 63, as long as the effects of the present disclosure are obtained.
  • Light-emitting layer 73 is thinner than light-emitting layer 63.
  • light-emitting element 70 is a tandem light-emitting element including light-emitting layer 33, a thinner light-emitting layer 63, and an even thinner light-emitting layer 73.
  • the thickness of light-emitting layer 33 is 1, the thickness of light-emitting layer 63 is 0.1 to 0.9, and when the thickness of light-emitting layer 63 is 1, the thickness of light-emitting layer 73 is 0.1 to 0.9.
  • the set of layers from the hole transport layer in functional layer 52 to the electron transport layer in functional layer 72 is the layer that functions mainly to emit light from light-emitting layer 63, and therefore this set of layers is also referred to as the second stack.
  • the set of layers from the hole transport layer in functional layer 72 to the electron transport layer 34 is the layer that functions mainly to emit light from light-emitting layer 73. This set of layers is also referred to as the third stack.
  • the light-emitting element 70 can be manufactured by repeating twice between the aforementioned steps S16 and S17 the steps of forming an n-type charge generation layer, forming a p-type charge generation layer, and performing steps similar to steps S14 to S16.
  • the light-emitting element 70 can suppress the generation of excess carriers that cannot contribute to light emission, and can supply an appropriate amount of carriers to each light-emitting layer.
  • an exposure head equipped with multiple tandem light-emitting elements 70 of this embodiment is even more effective in terms of reducing power consumption.
  • the light-emitting element 70 is suitable for adjusting the carrier balance in one of three stacks when, as a result of adjusting the carrier balance in two adjacent stacks, a good carrier balance cannot be obtained in the remaining stack.
  • Examples of the configuration of the light-emitting element 70 in such a case include a light-emitting element having one or more configurations selected from the group consisting of a configuration in which the thicknesses of corresponding electrical functional layers in the first stack and the second stack are different, a configuration in which the materials of corresponding electrical functional layers in the first stack and the second stack are different, and a configuration in which the material of the light-emitting layer included in the first stack and the material of the light-emitting layer included in the second stack are different, and in which the thickness ratio of the light-emitting layers between at least the second stack and the third stack is the aforementioned thickness ratio.
  • each of the light-emitting elements includes at least two light-emitting layers having different volumes in the second direction Y.
  • the exposure head of this embodiment has a configuration similar to that of the exposure head of the second embodiment described above, except for the configuration of the light-emitting elements.
  • Figure 11 schematically shows the layer configuration of the light-emitting element of this embodiment.
  • the light-emitting element 80 has a configuration similar to that of the light-emitting element 50 of the second embodiment described above, except for the light-emitting layer 83 instead of the light-emitting layer 33.
  • the light-emitting layer 83 has a configuration similar to that of the light-emitting layer 33, except for the area of the light-emitting layer 83 being smaller than that of the light-emitting layer 33.
  • Light-emitting element 80 is a tandem light-emitting element including a light-emitting layer 83 having a smaller area and a light-emitting layer 53 having a larger area.
  • the "area" of the light-emitting layer refers to the area of each light-emitting layer when viewed from the side from which light is emitted (the second electrode 35 side).
  • the area of light-emitting layer 83 is 10 to 90% of the area of light-emitting layer 53. From the perspective of increasing light-emitting efficiency, the area of light-emitting layer 83 is preferably 10% or more of the area of light-emitting layer 53, more preferably 20% or more, and even more preferably 30% or more.
  • the area of light-emitting layer 83 is preferably less than 1% of the area of light-emitting layer 53, more preferably 90% or less, and even more preferably 80% or less.
  • the area of the light-emitting layer in this embodiment can be determined using the same method as the thickness of the light-emitting layer described above.
  • Light-emitting element 80 is a tandem light-emitting element including light-emitting layer 83 having a smaller area and light-emitting layer 53 having a larger area. Therefore, when the amount of carriers (electrons and/or holes) supplied to light-emitting layer 53 is greater than the amount of carriers (electrons and/or holes) supplied to light-emitting layer 83, the volume of light-emitting layer 53 where the carrier supply is excessive is larger than that of light-emitting layer 83. Therefore, in light-emitting element 80 as well, the carrier balance of all light-emitting layers in light-emitting element 80 is optimized.
  • an exposure head equipped with multiple tandem light-emitting elements 80 of this embodiment is even more effective in terms of achieving low power consumption and high resolution in electrophotographic devices.
  • each of the light-emitting elements includes three light-emitting layers having different volumes in the second direction Y.
  • the exposure head of this embodiment has the same configuration as the exposure head of the fourth embodiment described above, except for the configuration of the light-emitting elements.
  • Figure 12 schematically shows the layer configuration of the light-emitting elements of this embodiment.
  • the light-emitting element 90 has substantially the same configuration as the light-emitting element 70 of the fourth embodiment described above, except for the light-emitting layers 93, 103, and 113 instead of the light-emitting layers 33, 63, and 73.
  • Emitting layers 93, 103, and 113 have the same thickness but different areas.
  • Light-emitting element 90 is a tandem light-emitting element including light-emitting layer 93 with the smallest area, light-emitting layer 103 with the next smallest area, and light-emitting layer 113 with the largest area.
  • the area of light-emitting layer 93 is 0.1 to 0.9 when the area of light-emitting layer 103 is 1.
  • the area of light-emitting layer 103 is 0.1 to 0.9 when the area of light-emitting layer 113 is 1.
  • light-emitting device 90 can suppress the generation of excess carriers that cannot contribute to light emission, and can generate an appropriate amount of carriers in each light-emitting layer.
  • an exposure head equipped with multiple tandem light-emitting elements 90 of this embodiment has high light-emitting efficiency and is even more effective in terms of reducing power consumption.
  • light-emitting element 90 is suitable for adjusting the carrier balance in one of three stacks when, as a result of adjusting the carrier balance in two adjacent stacks, a good carrier balance cannot be obtained in the remaining stack.
  • Examples of such light-emitting element configurations include a light-emitting element having one or more configurations selected from the group consisting of a configuration in which the thicknesses of corresponding electrical functional layers in the first stack and the second stack are different, a configuration in which the materials of corresponding electrical functional layers in the first stack and the second stack are different, and a configuration in which the material of the light-emitting layer included in the first stack and the material of the light-emitting layer included in the second stack are different, and in which the relationship in the area of the light-emitting layer between at least the second stack and the third stack satisfies the above-mentioned area ratio.
  • each of the light-emitting elements includes at least two light-emitting layers with different volumes in the second direction Y. This configuration can further improve the light-emitting efficiency and light-emitting lifetime compared to the tandem light-emitting element in embodiment 2 described above.
  • the thickness of the light-emitting layer on the second electrode 35 side in the second direction Y may be thicker than that of the light-emitting layer on the first electrode 31 side.
  • the area of the light-emitting layer on the second electrode 35 side in the second direction Y may be smaller than that of the light-emitting layer on the first electrode 31 side.
  • the present disclosure makes it possible to achieve exposure that enables faster and more efficient high-resolution printing in electrophotographic devices.
  • This disclosure is expected to contribute to the realization of high-speed, high-resolution electrophotographic technology, and is also expected to bring about revolutionary changes in the configuration of electrophotographic devices.
  • the technology disclosed herein is expected to contribute to the achievement of, for example, Goal 12 "Responsible Consumption and Production” and Goal 9 "Build resilient infrastructure, promote inclusive and sustainable industrialization, and foster innovation" of the Sustainable Development Goals (SDGs) advocated by the United Nations.
  • the effectiveness of having different volumes of light-emitting layers in a tandem light-emitting device will be specifically explained using the example of a light-emitting device having a light-emitting layer containing semiconductor particles.
  • the first electrode is the anode and the second electrode is the cathode.
  • the second electrode is the cathode.
  • Example 1 Tandem light-emitting devices having two light-emitting layers (emission peak wavelength: 650 nm, full width at half maximum: 200 nm) that emit near-infrared light from red light were fabricated under three conditions, i) to iii) below.
  • the semiconductor particles contained in the light-emitting layer were InP (particle size: 3-10 nm). Note that under conditions i) to iii), the light-emitting region was a perfect circle with a diameter of 10 ⁇ m.
  • the radiant flux was measured for each of the tandem light-emitting elements under conditions i to iii.
  • the radiant flux was measured by directly facing the light-emitting area of the light-emitting element to the light-receiving surface of an optical power meter that uses a Si photodiode.
  • a radiant flux of 0.10 ⁇ W or more can be said to pose no practical problems when used as an exposure head for high-speed electrophotography.
  • the radiant flux of the tandem light-emitting element was 0.20 ⁇ W under condition i, 0.22 ⁇ W under condition ii, and 0.19 ⁇ W under condition iii. Compared to that of the single light-emitting element described below, this was 1.67 times under condition i, 1.83 times under condition ii, and 1.58 times under condition iii.
  • the element life of the tandem light-emitting element was 2.0 times longer under condition i, 2.1 times longer under condition ii, and 1.9 times longer under condition iii than that of the single light-emitting element described below.
  • the driving voltage of the tandem light-emitting element was 2.0 times higher under condition i, 1.94 times higher under condition ii, and 2.0 times higher under condition iii than that of the single light-emitting element described below.
  • Comparative Example 1 A comparative single light-emitting device having a single-layer light-emitting layer (emission peak wavelength: 650 nm, full width at half maximum: 200 nm) that emits red light to near-infrared light was fabricated.
  • the layer structure of the single light-emitting device is as follows. (layer structure) First electrode/first stack (electron transport layer/hole blocking layer/red light-emitting layer (thickness: 25 nm)/electron blocking layer/hole transport layer/hole injection layer)/second electrode (thickness ratio) Ratio of red light-emitting layer thickness (25 nm) to first stack thickness (200 nm): 0.125
  • Example 1 As in Example 1, the maximum light output of the single light-emitting element was measured, and the element life, driving voltage, and current efficiency of the single light-emitting element were also measured.
  • the radiant flux of the single light-emitting element was 0.12 ⁇ W.
  • the current efficiency of the single light-emitting element was 0.251 W/A.
  • the irradiance on the electrophotographic photosensitive member was approximately 0.10 ⁇ W. With this value, there is a possibility that the irradiance may be insufficient when printing high-resolution images exceeding 2400 dpi.
  • Electrophotographic apparatus 10 Electrophotographic photosensitive member 11 Charging device 12 Exposure head 13 Developing device 14 Transfer device 15 Conveying device 16 Fixing device 17 Recording medium 20 Driving TFT layer 21 Buffer layer 23 Gate first insulating film 24 Gate electrode 25 Gate second insulating film 27 Planarizing layer 28 Contact hole 30 Light-emitting element layer 31 First electrode 32 Hole transport layer 33, 53, 63, 73, 83, 93, 103, 113 Light-emitting layer 34 Electron transport layer 35 Second electrode 36 Bank 40, 50, 60, 70, 80, 90 Light-emitting element 52, 72 Functional layer 121 Substrate 122 Light source 123 Equivalent magnification lens 151 Conveying belt 152, 153 Conveying roller 161 Heating roller 162 Pressure roller 221 to 223 Semiconductor layer 261 Source electrode 262 Drain electrode X Arrow indicating a first direction in the present disclosure Y Arrow indicating a second direction in the present disclosure

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Abstract

本開示は、感光体の感度特性に対する高い一致度を有する光による露光を実現する技術を提供する。電子写真装置（１）の露光ヘッド（１２）は第一方向（Ｘ）に並ぶ複数の発光素子を有し、各発光素子はインコヒーレント光を出射する半導体の粒子を含む発光層を有する。発光層の発光ピーク波長は感光体（１０）の感度スペクトル内にあり、かつ当該発光ピーク波長の半値全幅は当該感度スペクトルの半値全幅に対して２５％以上である。

Description

露光ヘッド及び電子写真装置
　本開示は、露光ヘッド及び電子写真装置に関する。
　電子写真プロセスを利用した複写機、プリンタ等を総称して電子写真装置と呼ぶ。電子写真装置には、フルカラー画像の形成及び高速印刷の目的で、インライン方式あるいはタンデム方式と呼ばれる電子写真感光体を複数備えた構成が採用されている。インライン方式（タンデム方式）とは、電子写真装置の構成であって、露光による静電潜像の形成からトナー像の転写までのプロセスを実現する構成をトナー色ごとに有している構成である。従来の電子写真装置の露光装置には、レーザ光源とポリゴンミラーとからなるレーザ走査光源装置が使用されている。しかし、レーザ走査光源装置を有するインライン方式の電子写真装置は、小型化及び静音性の観点から検討の余地が残されている。
　レーザ走査光源装置に代わる小型化及び静音性を実現可能なインライン方式の電子写真装置の露光装置として、電子写真感光体ごとに配置される露光ヘッドが知られている。露光ヘッドとは、電子写真感光体の回転軸方向に沿って電子写真感光体の外周側に配置される基板上に、複数の小型光源（例えば、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）又は無機の発光ダイオード（ＬＥＤ）からなる発光素子）を当該回転軸方向に沿って配列させた電子写真感光体を感光させるための光源装置である（例えば、特許文献１又は２参照）。
　また、電子写真装置の露光ヘッドには、電子写真感光体の外周面に沿って配置される湾曲した基板上に複数（ｎ個、ｎ≧２）のＯＬＥＤと複数のボールレンズとを周方向に沿って配置し、それぞれのＯＬＥＤからの出射光が電子写真感光体の周方向おける一点に向けて全て収束されるように構成されている露光ヘッドが知られている（例えば、特許文献３参照）。
日本国特開平１１－１９８４３３号公報 日本国特開２００１－１５６６号公報 日本国特開２００５－０４７０１１号公報
　特許文献１に記載の有機エレクトロ・ルミネセンス（ＯＥＬ）発光素子（＝ＯＬＥＤ）を用いた露光ヘッド及び特許文献２に記載のＬＥＤを用いた露光ヘッドは、従来のレーザ光源を用いたレーザ走査光源装置と同等の微小なスポットサイズ及び大きな放射照度を実現することが困難である。そのため、印刷画像の高精細化が難しい、という問題を有する。さらに特許文献１に記載のＯＬＥＤを用いた露光ヘッドは、光源の寿命が短い、という問題を有する。
　特許文献３に記載の露光ヘッドでは、周方向に配置されている複数の光源（ＯＬＥＤ）からの光を周方向における１スポットに集光させることにより十分な放射照度の実現を図っている。しかしながら、高速かつ高精細な画像印刷が求められる電子写真装置において、複数のＯＬＥＤの光を周方向の１スポットに集光し、かつこのような光学系を回転軸方向に配列させるように露光ヘッドにおける位置合わせを実現することは困難である。また、このような露光ヘッドでは、電子写真感光体の回転軸に対して露光ヘッドの高い平行度が求められることから、非常に高い工作精度が要求される。さらに、後述するようにＯＬＥＤ又はＬＥＤから出射されるインコヒーレント光の場合、コヒーレント光であるレーザ光と異なり照射面積の大きさが素子サイズ以上に実質的に制限されるため、スポットサイズを小さく絞ることが難しい。
　また、電子写真装置における従来の露光ヘッドの発光素子は、いずれも発光層の材料起因の波長で発光する。したがって、従来の露光ヘッドの発光素子の発光波長を制御するためには発光層の材料を変更可能な種類の中から選択せざるを得ず、発光素子の発光波長を任意かつ自在に制御することが困難である。そのため、電子写真感光体の感度特性と一致するような波長域での露光を実現する観点から改善の余地が残されている。
　また、電子写真装置における高速印刷を実現するためには、露光用の光源の変調速度が当該印刷速度に対応して十分に高いことが求められる。露光用の光源にＯＬＥＤを採用する場合では、従来のレーザ光源と同等の変調速度を得ることが困難である。このように、従来技術は、電子写真装置における印刷の高速化を可能にする露光用の光源の高速変調を実現する観点から検討の余地が残されている。
　また、電子写真装置における高精細な印刷を実現するためには、露光ヘッドに配列させる発光素子の物理的な大きさをできるだけ小さくし、かつ、当該発光素子を狭いピッチで配列させる必要がある。この点、従来のレーザ走査による電子写真装置では原理的に問題にならないが、従来の露光ヘッドを用いた電子写真装置では、多数の発光素子を基板上に高密度で、かつ各発光素子を駆動ドライバに接続された状態で配置する観点から改善の余地が残されている。
　本開示の一態様は、電子写真装置において電子写真感光体の感度特性に対する高い一致度を有する光による露光を実現する技術を提供することを第一の課題とする。
　また、本開示の一態様は、電子写真装置における印刷の高速化を可能にする露光用の光源の高速変調を実現する技術を提供することを第二の課題とする。
　また、本開示の一態様は、電子写真装置の露光ヘッドにおいて、多数の発光素子を基板上に高密度で、かつ各発光素子を駆動ドライバに接続された状態で一体に製造する技術を提供することを第三の課題とする。
　前述の少なくとも第一の課題を解決するために、本開示の一態様に係る露光ヘッドは、電子写真感光体の表面に対向して配置される露光ヘッドであって、第一方向に並んで配置されているとともに、前記電子写真感光体の表面に形成されるべき静電潜像に対応する光を前記第一方向に交差する第二方向へ出射する複数の発光素子を有し、複数の前記発光素子のそれぞれは、前記第二方向において、第一電極、インコヒーレント光を出射する半導体の粒子を含む発光層、及び第二電極がこの順で重なって構成されており、前記発光層は、前記電子写真感光体の感度スペクトルの範囲内に発光のピーク波長を有し、かつ前記電子写真感光体の感度スペクトルの半値全幅に対する前記発光層の発光のピーク波長の半値全幅の割合が２５％以上である。
　また、前述の少なくとも第一の課題を解決するために、本開示の一態様に係る電子写真装置は、電子写真感光体と、前記電子写真感光体を帯電させる帯電装置と、帯電した前記電子写真感光体に光を照射して静電潜像を形成する上記の露光ヘッドと、前記電子写真感光体の表面に形成された前記静電潜像をトナーで現像する現像装置と、前記電子写真感光体の表面に形成されたトナー像を記録媒体に転写する転写装置と、前記記録媒体上に転写された前記トナー像を前記記録媒体に定着する定着装置と、を有する。
　本開示の一態様によれば、電子写真装置において電子写真感光体の感度特性に対する高い一致度を有する光による露光を実現する技術を提供することができる。
本開示の実施形態１に係る電子写真装置の構成を模式的に示す図である。 本開示の実施形態１に係る露光ヘッドの構成を模式的に示す斜視図である。 本開示の実施形態１に係る露光ヘッドにおける光源の配置の一例を模式的に示す図である。 本開示の実施形態１に係る露光ヘッドにおける基板上に形成された複数の光源（発光素子）の断面構造を模式的に示す図である。 本開示における半導体の粒子の粒径とバンドギャップエネルギーとの例を示す図である。 本開示における発光層の発光ピーク波長の半値全幅を説明するための図である。 本開示の実施形態１における発光素子の製造方法の一例を示すフローチャートである。 本開示の実施形態２における発光素子の層構成を概略的に示す図である。 本開示の実施形態３における発光素子の層構成を概略的に示す図である。 本開示の実施形態４における発光素子の層構成を概略的に示す図である。 本開示の実施形態５における発光素子の層構成を概略的に示す図である。 本開示の実施形態６における発光素子の層構成を概略的に示す図である。
　〔実施形態１〕
　［電子写真装置］
　図１は、本開示の実施形態１に係る電子写真装置の構成を模式的に示す図である。なお、電子写真装置の図において、特定のトナーに対応する構成であることを示すために、符号の後にトナーの色（シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）、及びブラック（Ｋ））を表示することがある。
　図１に示されるように、電子写真装置１は、電子写真感光体１０、帯電装置１１、露光ヘッド１２、現像装置１３、転写装置１４、搬送装置１５、及び定着装置１６を有している。電子写真装置１は、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）、及びブラック（Ｋ）の各色のトナー像を形成可能なフルカラー画像用の電子写真装置である。また、電子写真装置１は、電子写真感光体１０、帯電装置１１、露光ヘッド１２、現像装置１３、及び転写装置１４を４セット有しているインライン方式の電子写真装置である。各セットは、記録媒体１７の搬送方向に沿って配列されており、各色のトナー像を形成するように構成されている。
　電子写真感光体１０は、ドラム状であり、外周壁面に光電感光層が形成されている。光電感光層は、例えば有機感光体（ＯＰＣ）材料からなる。電子写真感光体１０の光電感光層の材料には、電子写真感光体の公知の種々の感光体材料が採用され得る。電子写真感光体の感度については後により詳しく説明する。
　帯電装置１１は、露光前の電子写真感光体１０を帯電させ、光電感光層の電位を調整する。帯電装置１１は、例えばコロナ放電によって電子写真感光体１０を帯電させるコロナ放電帯電装置であるが、帯電ローラ等の他の帯電装置であってもよい。
　露光ヘッド１２は、電子写真感光体１０の表面に対向して配置されている。露光ヘッド１２については後により詳しく説明する。
　現像装置１３は、例えば各色のトナーを収容するトナー容器と、トナー容器の開口部に回転自在に配置される現像ローラとを有する。現像ローラに担持されたトナーは、電子写真感光体１０の静電潜像に応じて現像ローラから電子写真感光体１０の表面に移り、静電潜像に応じたトナー像を電子写真感光体１０の表面に形成する。
　転写装置１４は、電子写真感光体１０の表面のトナー像を記録媒体１７に移すように電界を形成する。転写装置１４は、例えばコロナ放電帯電装置である。
　搬送装置１５は、転写ニップ部（転写装置１４が電子写真感光体１０に対向する部分）で四つの電子写真感光体１０のそれぞれと挟持しながら記録媒体１７を定着装置１６に向けて搬送する。搬送装置１５は、無端状の搬送ベルト１５１と、搬送ベルト１５１を張設するとともに定着装置１６に向かう方向に回転駆動させる搬送ローラ１５２、１５３とを有する。転写装置１４は、搬送ベルト１５１が形成する無端軌道の内側に配置されており、搬送ベルト１５１を介して電子写真感光体１０に電圧を印加する。
　定着装置１６は、例えば加熱ローラ１６１と加圧ローラ１６２とによって構成される。加熱ローラ１６１と加圧ローラ１６２とは互いに対向する部分（定着ニップ部）に導入された、未定着のトナー像を担持する記録媒体を加熱加圧し、トナー像のトナーを融かして記録媒体１７に定着させる。このようにして、電子写真装置１は、記録媒体１７に定着されたフルカラー画像を形成する。
　記録媒体１７は、電子写真感光体１０のトナー像を担持し、定着装置１６によって定着トナー像として担持可能な媒体であり、普通紙等のシート状の部材である。記録媒体１７は、四つの電子写真感光体１０における転写ニップ部に搬送装置１５によって順次搬送される。記録媒体１７は、それぞれの電子写真感光体１０が有する特定の色のトナー像を重ねて担持する。
　なお、電子写真感光体１０、帯電装置１１、露光ヘッド１２、現像装置１３、及び転写装置１４の各セットは、本実施形態の効果が得られる範囲において、上記以外の他の構成をさらに有していてもよい。このような他の構成の例には、転写後の電子写真感光体１０上の残留トナーを除去するためのクリーニング装置、及び、転写後の電子写真感光体１０の静電履歴を解消するための除電装置、が含まれる。また、各セットのうちの一部又は全部（例えば電子写真感光体１０、露光ヘッド１２、及び現像装置１３、並びに必要に応じてクリーニング装置、等）は、保持部材によって特定の位置関係で一体的に保持されているプロセスカートリッジを構成していてもよい。
　［露光ヘッド］
　図２には、本実施形態の露光ヘッド１２の構成を模式的に示す。露光ヘッド１２は、基板１２１、光源１２２、及び等倍レンズ１２３がこの順で重なるように配置されている。また、図３には、本実施形態の露光ヘッド１２における光源１２２の配置の一例を模式的に示す。この例では、基板１２１上に複数の光源１２２が一列に配置されている。
　なお、図中、矢印Ｘは第一方向を示しており、矢印Ｙは第二方向を示している。矢印Ｘは、図１の紙面から奥に向けて延在する矢印であり、矢印Ｘで表される第一方向は、露光ヘッド１２の基板１２１の長手方向であり、電子写真装置１においては電子写真感光体１０の回転軸に沿う方向である。矢印Ｙは、基板１２１の一方の主面から、当該主面に対して垂直方向に延在する矢印であり、矢印Ｙで表される第二方向は、露光ヘッド１２の各光源１２２からの光の出射方向であって、各光源１２２の光軸に沿う方向である。第二方向は、電子写真装置１においては、露光ヘッド１２の光源１２２が電子写真感光体１０に対向する方向である。
　基板１２１は、電子写真感光体１０の回転軸方向に沿って延在する基板である。基板１２１を平面視したときの形状は細長の矩形である。基板１２１は、その平面視したときの形状の中心軸が電子写真感光体１０の回転軸方向に沿うように、電子写真感光体１０の外周面から特定の距離だけ離れた位置に配置されている。
　それぞれの光源１２２は、発光素子を一つずつ含む。個々の発光素子は、電子写真感光体１０の感度スペクトルに合致する波長の光、例えば可視光から近赤外（波長３８０～２５００ｎｍ）のうちの任意の波長の光、あるいは赤色から近赤外の一部（波長６２０～１５００ｎｍ）のうちの任意の波長の光、を発光する発光層を含む。光源１２２とそれに含まれる発光素子の平面視したときの形状は同じであってよく、例えば円形であり、例えば直径１０μｍの真円形である。光源１２２のより詳しい構成については後述する。
　露光ヘッド１２では、複数の光源１２２が、基板１２１の一方の主面において第一方向Ｘに一列で並んで配置されている。このように、露光ヘッド１２は、電子写真感光体１０の表面に形成されるべき静電潜像に対応する光を第二方向Ｙへ出射する複数の光源１２２を有している。露光ヘッド１２における光源１２２（発光素子４０）の配置についても、後に詳しく説明する。
　等倍レンズ１２３は、光源１２２からの光を電子写真感光体１０の表面において、等倍の大きさに集光する。すなわち、直径１０μｍの真円形の発光素子からの光を電子写真感光体１０の表面に直径１０μｍの真円形の領域に集光する。
　電子写真感光体１０上における等倍レンズ１２３を介した光源１２２の発光素子の１素子当たりの最小放射照度は、例えば０．１０μＷ／ｄｏｔである。なお、等倍レンズ１２３を介した発光素子の１素子当たりの放射照度は、電子写真感光体１０上の照射位置と略同じ距離に設置した光パワーメーターを用いて測定される。
　露光ヘッド１２における基板１２１上に形成された複数の光源１２２（発光素子４０）の断面構造を図４に模式的に示す。図４に示されるように、露光ヘッド１２は、基板１２１、駆動用トランジスタ層（以下、「駆動用ＴＦＴ層」とも言う）２０、及び発光素子層３０が第二方向に沿ってこの順に重なっている構造を含んでいる。なお、基板１２１及び駆動用ＴＦＴ層２０が図４に示される順に重なってなる構造は「アクティブマトリクス基板」とも言われる。
　基板１２１は、例えば、ガラス、金属、あるいは硬質樹脂等からなるリジッドな基板であってもよく、ポリイミド等の樹脂材料を主成分とするフレキシブル基板であってもよい。ただし、電子写真感光体１０上に形成される露光パターンの大きさを厳密に制御する観点から、電子写真感光体１０と光源１２２との距離が一定であることが好ましい。このような観点から、基板１２１はリジッドであることが好ましい場合がある。
　駆動用ＴＦＴ層２０は、バッファ層２１、半導体層２２１、２２２、２２３、ゲート第一絶縁膜２３、ゲート電極２４、ゲート第二絶縁膜２５、ソース電極２６１、ドレイン電極２６２、平坦化層２７、及びコンタクト孔２８を有している。
　バッファ層２１は、第二方向において基板１２１に重なっている。バッファ層２１は、水又は酸素等の異物が第二方向に沿って駆動用ＴＦＴ層２０及び発光素子層３０に侵入することを防ぐ層である。バッファ層２１は、例えば、酸化シリコン膜、窒化シリコン膜、酸窒化シリコン膜、又はこれらの積層膜で構成することができ、ＣＶＤ法により作製し得る。
　半導体層２２１、２２２、２２３は、第二方向においてバッファ層２１に重なっている。当該半導体層２２１、２２２、２２３は、第一方向に沿って断続的に配置される複数のトランジスタを形成している。トランジスタは、例えばトップゲート構造であり、半導体膜の集合、すなわちチャンネル領域（半導体層２２１）とその両側に位置するソース領域（半導体層２２２）及びドレイン領域（半導体層２２３）と、によって構成されている。
　上記半導体膜は、例えば、低温ポリシリコン（ＬＴＰＳ）で構成され、ソース領域（半導体層２２２）及びドレイン領域（半導体層２２３）は、例えばＰ（リン）等の不純物がドープされた半導体膜である。
　なお、上記の半導体膜は、酸化物半導体（例えば、Ｉｎ－Ｇａ－Ｚｎ－Ｏ系の半導体）であってもよい。また、上記のトランジスタは、ボトムゲート構造であってもよい。
　ゲート第一絶縁膜２３は、第二方向において半導体層及びバッファ層２１上に重なっている。ゲート電極２４は、第二方向において、半導体層２２１（チャンネル領域）と重なる位置でゲート第一絶縁膜２３上に重なっている。ゲート第二絶縁膜２５は、第二方向においてゲート第一絶縁膜２３及びゲート電極２４上に重なっている。
　ゲート第一絶縁膜２３及びゲート第二絶縁膜２５は、いずれも無機材料で構成された絶縁性の膜であり、バッファ層２１と同様である。ゲート第一絶縁膜２３及びゲート第二絶縁膜２５の組成は同じであってもよいし異なっていてもよい。ゲート電極２４は、金属の単層膜又は積層膜によって構成され得る。当該金属の例には、アルミニウム、タングステン、モリブデン、タンタル、クロム、チタン、及び銅が含まれる。
　ソース電極２６１は、第二方向に沿ってゲート第二絶縁膜２５上の位置からゲート第一絶縁膜２３を貫通して半導体層２２２（ソース領域）に接続する位置まで延在している。ドレイン電極２６２は、第二方向に沿ってゲート第二絶縁膜２５上の位置からゲート第一絶縁膜２３を貫通して半導体層２２３（ドレイン領域）に接続する位置まで延在している。ソース電極２６１及びドレイン電極２６２は、ゲート電極２４と同様に、金属の単層膜又は積層膜によって構成され得る。
　平坦化層２７は、第二方向においてゲート第二絶縁膜２５、ソース電極２６１及びドレイン電極２６２上に重なっている。平坦化層２７は、例えば、ポリイミド又はアクリル等の塗布可能な有機材料によって構成され得る。
　コンタクト孔２８は、第二方向に沿って平坦化層２７を貫通して、平坦化層２７の表面からドレイン電極２６２に到達する孔である。コンタクト孔２８には、後述する第一電極３１の材料が充填されており、第一電極３１とドレイン電極２６２との導電路を構成している。
　発光素子層３０は、第一電極３１、正孔輸送層３２、発光層３３、電子輸送層３４、第二電極３５、及びバンク３６を有している。第一電極３１は、第二方向において平坦化層２７上に重なっており、第一方向においてコンタクト孔２８に対応して断続的に配置されている。バンク３６は、略台形の断面形状を有する突条部であり、第二方向において第一電極３１上に重なり、かつ第一方向において隣り合う二つの第一電極３１に跨って配置されている。正孔輸送層３２は第二方向において第一電極３１及びバンク３６上に重なっており、発光層３３は、正孔輸送層３２の第一方向における隣り合うバンク３６間の部分上に、第二方向において重なっている。電子輸送層３４は第二方向における発光層３３及び正孔輸送層３２上に重なっており、第二電極３５は第二方向における正孔輸送層３２上に重なっている。
　第一電極３１は、本実施形態において、層状の電極であり、陽極である。第一電極３１の材料には、正孔注入性を高める観点から、仕事関数が比較的大きい材料（例えば仕事関数が４．５ｅＶ以上の材料）が好適に使用される。仕事関数が大きな電極材料の例には、Ｐｔ（５．６５ｅＶ）、Ｉｒ（５．２５ｅＶ）、Ｎｉ（５．２ｅＶ）、Ａｕ（５．１５ｅＶ）、及びＰｄ（５．１５ｅＶ）、並びにindium tin oxide（Ｉｎ－Ｓｎ－Ｏ）等が含まれる。可視光を反射する電極材料の例には、Ａｌ、Ｍｇ、Ｌｉ、Ａｇ、Ｐｄ、及びＣｕ等の金属材料、並びに、これらの金属材料の合金（例えばＡＰＣ（Ａｇ－Ｐｄ－Ｃｕ）合金等）が含まれる。可視光を透過する電極材料の例には、透明金属酸化物（例えば、indium tin oxide、indium zinc oxide（Ｉｎ－Ｚｎ－Ｏ）及びindium gallium zinc oxide（Ｉｎ－Ｇａ－Ｚｎ－Ｏ）等）の薄膜、Ａｌ、Ｍｇ、及びＡｇ等の金属材料からなる薄膜、並びに当該金属材料からなるナノワイヤ（Nano Wire、ＮＷ）が含まれる。
　透明金属酸化物の中でも、indium tin oxideは仕事関数が４．６～５．０ｅＶと比較的高く、第一電極３１の材料として好適に用いられる。さらに、第一電極３１には、電極層としての導電性の向上又は可視光を反射する機能の追加を目的に、indium tin oxideを金属材料の表面に形成した積層体（例えばindium tin oxide／Ａｇ）が用いられ得る。
　正孔輸送層３２は、正孔の移動に寄与する機能を有する層であり、正孔注入層及び／又は電子ブロック層を伴っていてもよい。
　正孔注入層は、例えば第一電極３１に隣接して配置される。正孔注入層は、正孔輸送材料と電子受容材料とで構成され得る。正孔輸送材料の例には有機系の正孔輸送材料が含まれ、有機系の正孔輸送材料の例には公知のトリアリールアミン系有機化合物が含まれる。電子受容材料の例には有機系の電子受容材料が含まれ、有機系の電子受容材料の例にはテトラシアノキノジメタンの四フッ化物（ＴＣＮＱ－４Ｆ）が含まれる。
　正孔輸送層３２は、有機系の正孔輸送材料、例えば、トリアリールアミン系有機化合物で構成され得る。正孔輸送層３２の材料は、正孔注入層のそれと同じであってもよいし、異なっていてもよい。
　電子ブロック層も、正孔輸送層３２と同様に、有機系の正孔輸送材料で構成され得る。電子ブロック層の材料は、正孔輸送層３２のそれと同じであってもよいし、異なっていてもよい。
　発光層３３は、正孔と電子とからなるキャリアの注入と再結合によって所定の色の光を発光する層である。発光層３３は、キャリア注入によってインコヒーレント光を出射する半導体の粒子を含む。半導体の粒子の表面は、有機系又は無機系のリガンドにより覆われていてもよい。また、半導体の粒子は、マトリクス中に分散されていてもよい。
　発光層３３が発する光の波長は、電子写真感光体１０を感光させて静電潜像を形成可能な光の波長であればよい。積層方向における異なる発光層３３が照射する光の波長は、上記の観点の範囲において、同じであってもよいし、異なっていてもよい。また、平面視したときの複数の光源１２２が出射する光の波長も、上記の観点の範囲において、同じであってもよいし、異なっていてもよい。発光層３３については後により詳しく説明する。
　電子輸送層３４は、電子輸送材料で構成され得る。電子輸送材料の例には有機系の電子輸送材料が含まれ、有機系の電子輸送材料の例には、オキサジアゾール系化合物及びフェナントロリン系化合物が含まれる。電子輸送層の材料には、電子輸送材料に加えてリチウムキノリン（Ｌｉｑ）が含まれていてもよい。
　発光素子層３０は、電子輸送層３４と同様に電子の移動に寄与する他の層をさらに含んでいてもよく、このような他の層の例には、正孔ブロック層及び電子注入層が含まれる。
　正孔ブロック層は、電子輸送層３４と同様に、有機系の電子輸送材料で構成され得る。正孔ブロック層の材料は、電子輸送層３４のそれと同じであってもよいし、異なっていてもよい。
　電子注入層は、電子輸送層３４と同様に、有機系の電子輸送材料で構成され得る。電子注入層の材料は、電子輸送層３４のそれと同じであってもよいし、異なっていてもよい。電子注入層は、前述の有機系の電子輸送材料に金属材料（例えば、Ｌｉ又はＹｂ等）がドープされた構成であってもよい。
　第二電極３５は、本実施形態において、層状の電極であり、陰極である。第二電極３５は、積層方向において第一電極３１に対向して配置されている。第二電極３５は、例えば導電性と可視光の透過性とを有している。第二電極３５の材料には、例えば電子注入性を高める観点から、仕事関数が比較的小さい材料が好適に用いられる。第二電極３５を構成する電極材料の例には、アルカリ金属、アルカリ土類金属あるいはＡｌ等の金属材料、それらを含む合金、及びナノワイヤ（例えばＡｇのナノワイヤ等）が含まれる。合金の例には、ＭｇとＡｇとの合金、及び、Ｌｉを少量ドーピングしたＡｌ等が含まれる。
　バンク３６は、第二方向に沿って見たときに個々の光源１２２を区画するように配置されている。バンク３６は、透明又は有色（例えば黒色）の樹脂材料で構成され得る。当該樹脂材料の例には、ポリイミド及びアクリル樹脂が含まれる。バンク３６は、例えば、樹脂材料を含有するインクの塗布と、フォトリソグラフィー法によるパターニングとによって作製し得る。
　図４の第一方向における隣り合うバンク３６の中心間の範囲における発光素子層３０の部分は、本実施形態における発光素子４０に該当する。なお、発光素子４０を構成する発光層３３以外の層は、発光層３３を発光させるための電気的な機能を有する層であることから、これらの総称として電気機能層とも言う。また、発光素子４０では、第二方向Ｙにおける第一電極３１と第二電極３５との距離が発光層３３以外の層（例えば正孔輸送層３２）の厚さによって最適化されたマイクロキャビティ構造が構築されている。このように発光素子４０は、トップエミッション型の発光素子４０として構成されている。
　図４の第一方向における隣り合うバンク３６の中心間の範囲における駆動用ＴＦＴ層２０及び発光素子層３０の部分は、本実施形態における光源１２２に該当する。また、図４の第一方向における隣り合うバンク３６間の正孔輸送層３２の長さは、本実施形態における素子サイズＳに該当する。さらに、図４の第一方向における隣り合う正孔輸送層３２のそれぞれの一端間の距離は、本実施形態における素子ピッチＰに該当する。
　このように露光ヘッド１２は、電子写真感光体１０の表面に形成されるべき静電潜像に対応する光を第二方向Ｙへ出射する複数の発光素子４０を有している。そして、発光素子４０のそれぞれは、第二方向において、第一電極３１、発光層３３、及び第二電極３５がこの順で重なって構成されている。
　また、露光ヘッド１２は、第二方向における複数の発光素子４０の反対側に配置されて複数の発光素子４０のそれぞれを独立して発光させる駆動用ＴＦＴ層２０と、を有している。そして、駆動用ＴＦＴ層２０は、ソース電極２６１、ドレイン電極２６２、及び第二方向における最も発光素子４０側に平坦化層２７を有しており、発光素子４０の第一電極３１は、平坦化層２７に形成されたコンタクト孔２８を介してドレイン電極２６２と電気的に結合している。このように本実施形態では、外付けドライバを極力削減したシンプルな露光ヘッド１２が実現されており、露光ヘッド１２において、多数の発光素子４０が、基板１２１上に高密度で、かつ各発光素子４０が駆動ドライバに接続された状態で一体に製造される。
　なお、発光素子層３０は、第二方向における第二電極３５上に重なって、水及び酸素等の異物が発光素子層３０へ浸透することを防ぐための封止層をさらに有していてもよい。封止層は、例えば、２層の無機封止膜とこれらの間に形成される有機膜とによって構成され得る。
　［発光素子の配置］
　露光ヘッド１２において、光源１２２（発光素子４０）は、第一方向Ｘに並んで、例えば第一方向Ｘにおいて１インチ当たり６００個（６００ｄｐｉ）以上の密度で配置されている。
　電子写真装置の解像度は、概ね６００ｄｐｉ×６００ｄｐｉであるが、中には１２００ｄｐｉ×１２００ｄｐｉあるいは１２００ｄｐｉ×２４００ｄｐｉ等の高い解像度が知られている。露光ヘッド１２では、例えば２４００ｄｐｉとなるように１０．５８μｍピッチで３１２００個（電子写真感光体１０の回転軸方向に３１２００ドット）配置されている。このように露光ヘッド１２は、後述する発光層を有する発光素子を備えることから、露光ヘッド１２において６００ｄｐｉ以上の高精細に光源１２２を配置することが可能であり、２４００ｄｐｉ以上のより高精細に光源１２２を配置することが可能である。
　また、露光ヘッド１２の第一方向Ｘにおける発光素子４０の素子ピッチ（Ｐ）は、発光素子４０の第一方向Ｘにおける高精細な配置を実現する観点から小さいことが好ましい。また、６００ｄｐｉのドットサイズは４２．３３μｍであり、１２００ｄｐｉのドットサイズは２１．１７μｍであり、２４００ｄｐｉのドットサイズは１０．５８μｍである。よって、６００ｄｐｉの高精細な配置を可能とする観点から、素子ピッチＰは４３μｍ以下であることが好ましい。素子ピッチＰは、例えば電子写真装置における所望の解像度に応じて、上記のドットサイズと実質的に同等の大きさとなるように決めることが可能である。例えば、素子ピッチＰは、２４００ｄｐｉの高精細な配置を可能とする観点であれば１０μｍ以下であることが好ましく、４８００ｄｐｉの高精細な配置を可能とする観点であれば５μｍ以下であることが好ましい。
　また、露光ヘッド１２の第一方向Ｘにおける発光素子４０の素子サイズＳの素子ピッチＰに対する比Ｓ／Ｐが十分に大きいことは、電子写真装置１における発光素子４０の高精細な配置による高い解像度での露光を実現する観点から好ましい。このような観点から、当該比Ｓ／Ｐは０．７以上であることが好ましく、０．８以上であることがより好ましい。当該比Ｓ／Ｐの比は、露光ヘッド１２であればバンク３６が第一方向Ｘにおいて発光素子を区画する機能を発現可能な範囲で大きいほどよく、このような理由から、素子サイズＳは、素子ピッチＰより小さい範囲でできるだけ大きいことが好ましい。
　なお、従来のディスクリートな無機ＬＥＤを使った露光ヘッドでは、素子ピッチＰを小さくすることと素子サイズＳを大きくすることとを両立させることが困難である。高精細な配置に必要な素子ピッチとして例えば２４００ｄｐｉを実現しようとすると、従来のディスクリートな無機ＬＥＤでは、当該比Ｓ／Ｐは０．５未満となっており、０．７以上のＳ／Ｐ比の実現は困難である。
　本開示において、発光素子４０の配列は、電子写真感光体の露光を可能とする範囲において適宜に設定することが可能である。例えば発光素子４０は、図示のように第一方向に沿って一列に配置されていてもよく、あるいは第一方向に沿って延在する千鳥配列で配置されてもよい。
　［発光層］
　本実施形態において、発光層３３はインコヒーレント光を出射する半導体の粒子を含む。従来の電子写真装置において露光に使用されているレーザ光は、レーザダイオードの共振器構造から誘導放出したコヒーレント光である。コヒーレント光とは、光波の振幅と位相が揃っていて、時間的かつ空間的な可干渉性が高く、拡散しにくい光を意味する。そのため、コヒーレント光では光源サイズの概念を考慮する必要なく回折限界まで集光径（スポットサイズ）を小さくすることができる。コヒーレント光の代表的な例に誘導放出によるレーザ光が含まれる。
　それに対して発光層３３が出射する光は、通常のＬＥＤ又はＯＬＥＤと同じくインコヒーレント光である。インコヒーレント光は、自然放出光とも呼ばれ、振幅と位相がランダムな光波を意味する。レーザ光以外の大半の光はインコヒーレント光である。ここで、インコヒーレント光における集光可能なスポットサイズは光源のサイズに大きく影響される。インコヒーレント光では、ｅｔｅｎｄｕｅの概念から明らかなように、光をロスすることなく出射光のスポットサイズを光源１２２のサイズ（より厳密には光源１２２における発光領域の大きさ）よりも小さくすることはできず、出射光を全て利用しようとすると、当該スポットサイズは光源サイズ（素子サイズＳ）以上になる。したがって、インコヒーレントな光源１２２から出た光線すべてを結ぶことのできる最小の大きさは光源１２２と「同じ」大きさである。言い換えると、インコヒーレントな光源１２２から出た光束の全てを、光源１２２の大きさより小さい面積に集めるのは不可能である。よって、インコヒーレント光源であり有限の大きさを有する光源１２２が、より高出力の光を出射するためには光源サイズを大きくする必要があり、出射光をより多く利用しようとすればするほど集光スポットサイズはより大きくなる。したがって、電子写真技術で高精細な画像を印刷するためには、個々の光源から出射される光の高出力化を図ることと、複数のインコヒーレント光源からなる発光素子それぞれの素子サイズ（発光領域）自体を、高精細な画像の形成に対応可能な程度まで小さくすることとの両立が求められる。
　発光層３３の発光波長は、半導体のバルクのバンドギャップエネルギーで表される発光波長よりも短くてもよい。半導体のバルクとは、量子サイズ効果の影響を受けないサイズの半導体の物体（例えば塊）を意味する。また、半導体の塊を構成する原子の数が１０９個以上であれば、その半導体の塊における表面又は界面に存在する原子の影響は非常に小さい。よってこのような数の原子を有する半導体の塊も、半導体のバルクであると言える。粒子状（球形）の半導体であれば、例えば個数基準の粒径が１００ｎｍを超える半導体の粒子である。半導体のバルクのバンドギャップエネルギー（Ｅｇ）とは、当該バルクの半導体の粒子のバンドギャップエネルギーである。半導体の粒子をナノサイズ化（例えば粒径を１００ｎｍよりも十分小さく、好ましくは５０ｎｍ以下に、より好ましくは３０ｎｍ以下に）すると、半導体のバルクのＥｇよりも広い量子準位が形成される（これを「量子サイズ効果」ともいう）。半導体の発光波長λ（ｎｍ）は、バンドギャップエネルギーＥｇ（ｅＶ）を用いて、以下の式で表される。
　λ＝１２４０／Ｅｇ
　また、半導体の粒子の粒径とバンドギャップエネルギーとの典型的な例を図５に示す。
　ここで、半導体の粒子の製造方法について説明する。本開示において、本実施形態の半導体の粒子の製造方法には特に制限はないが、生成物質の構成元素を含む複数の出発物質を媒体に分散させ、これを反応させて目的の生成物質を得る化学合成法は、簡便な手法であり低コストである観点から好ましい。化学合成法の例には、ホットインジェクション法、ゾルゲル法（コロイド法）、逆ミセル法、ソルボサーマル法、分子プレカーサ法、水熱合成法、及びフラックス法が含まれる。
　［半導体の粒子の原料］
　半導体の粒子の製造方法における、当該半導体の粒子の合成の半導体原料としては、例えばアルミニウム（Ａｌ）、ガリウム（Ｇａ）、及びインジウム（Ｉｎ）の少なくとも１種を含むＩＩＩ族金属元素原料と、リン（Ｐ）及びヒ素（Ａｓ）の少なくとも１種を含むＶ族元素原料と、を使用することができる。
　［半導体の粒子の製造方法］
　本開示の半導体の粒子の製造方法には、ホットインジェクション法を用いることが好ましい。ホットインジェクション法とは、原料と高温に加熱した液相の有機溶媒とを混合して、結晶成長させる方法を意味する。ホットインジェクション法では、塩化ガリウム（ＧａＣｌ３）又は塩化インジウム（ＩｎＣｌ３）等のＩＩＩ族金属元素原料と、トリメチルシリルホスフィン（Ｐ［Ｓｉ（ＣＨ３）３］３）又はジメチルアミノホスフィン（Ｐ［Ｎ（ＣＨ３）２］３）等のＶ族元素原料とを、有機溶媒中で反応させる方法が好適に用いられる。例えば半導体原料が複数種ある場合、該半導体原料を予め混合してから反応容器に注入することが好ましいが、これらをそれぞれ単独で反応容器に注入してもよい。該半導体原料は、適当な希釈溶媒を用いて溶液にして使用してもよい。
　半導体の粒子の製造方法の一つである気相成長法と比較すると、ホットインジェクション法は、低温で合成可能である観点、液相の有機溶媒で合成するため大量生産に適している観点、及び比較的結晶性に優れた半導体微結晶が合成可能である観点において、優れた製造方法である。
　ホットインジェクション法を利用した半導体の粒子の製造方法の一例は、以下の通りである。まず、上述したＩＩＩ族金属元素原料とＶ族元素原料と液相有機溶媒とを混合する、原料の混合工程を行う。次に、混合した原料を昇温して該原料を合成させる、反応工程を行う。そして、最後に、生成物を冷却し回収する、回収工程を行う。
　また、別の例は、以下の通りである。まず、ＩＩＩ族金属元素原料とＶ族元素原料と液相の有機溶媒との混合物を、合成の温度に加熱した液相の有機溶媒に注入し合成させる、反応混合工程を行う。最後に、生成物を冷却し回収する、回収工程を行う。上述の反応工程又は反応混合工程では、半導体微結晶の合成と半導体の粒子の合成とが同時に行われる。
　ここで、上記ホットインジェクション法では、優れた半導体微結晶を有する半導体の粒子の製造方法の観点から、反応工程および反応混合工程を大気圧以上の高圧環境下で行うことが好ましい。中でも、高温高圧での反応が可能であることから、オートクレーブ装置を用いることがより好ましい。具体的には、上記ホットインジェクション法の反応工程及び反応混合工程は、０．１ＭＰａ～３０ＭＰａの雰囲気下で行うことが上記の観点から好ましい。
　上記高温高圧の環境下における反応工程及び反応混合工程の効果としては、半導体微結晶の結晶性の向上による欠陥の抑制により、優れた発光効率を有する半導体の粒子が得られることが挙げられる。
　上記ホットインジェクション法の反応工程及び反応混合工程における合成の温度は、４５０℃以下であってよく、より好ましくは４００℃以下である。従来の気相合成法等では４５０℃を超える温度で合成が行われており、本開示におけるホットインジェクション法は、上記気相合成法等よりも低温での合成を実現可能である。したがって、当該ホットインジェクション法は、より簡便に製造できる観点で工業的に優れている。
　上記ホットインジェクション法の反応工程及び反応混合工程における合成の時間は、２４時間以内であってよく、より好ましくは１８時間以内であり、最も好ましくは１２時間以内である。上記合成時間が２４時間を超える場合には、半導体微結晶が必要以上に大きくなり、所望の量子効果が得られない虞がある。
　また、半導体の粒子の製造工程は、半導体の粒子の酸化又は副生成物の生成等の副反応を抑制する観点から、乾燥窒素ガス又は乾燥アルゴンガス等の不活性ガスの雰囲気下で行われることが望ましい。
　上記ホットインジェクション法では、半導体の粒子の粒径は原理的に反応時間が長いほど大きくなる。したがって、フォトルミネッセンス、光吸収、又は動的光散乱等の方法によって生成するナノ粒子のコア粒子のサイズをモニタすることが、半導体の粒子の粒径を所望の粒径に制御する観点から好ましい。
　ただし、半導体の粒子の合成方法は、前述した方法に限定されず、例えば有機金属気相成長法（ＭＯＶＰＥ法）に代表される気相成長法、液相成長法の一つである逆ミセル法、及び超臨界合成法等の製造方法を採用してもよい。
　半導体の粒子のナノサイズ化においては、当該半導体の粒子の粒径が小さくなるほど当該半導体の粒子のＥｇがより広がり、当該半導体の粒子の吸収スペクトル及び蛍光スペクトルがいずれも青色側にシフト（短波長化）する。発光層３３に含まれる半導体の粒子の発光波長は、半導体のバルクのＥｇで表される発光波長よりも短いことから、半導体のバルクのＥｇで決まる発光波長よりも長波長側の光を出射することはできない。
　所望の発光波長を有する半導体の粒子は、半導体の組成に応じて決められ得るが、上記のような発光波長の短波長側へのシフトによって所望の発光波長を実現する観点から、半導体の粒子の粒径はある程度小さいことが好ましい。このような発光波長の短波長側へのシフトの効果が十分に得られる観点から、半導体の粒子の粒径は、個数基準で１００ｎｍ以下であることが好ましく、５０ｎｍ以下であることがより好ましく、３０ｎｍ以下であることがさらに好ましい。半導体の粒子の上記の粒径は、小さすぎるとその作製がより困難になることから、作製又は入手容易性の観点から２ｎｍ以上であってよい。
　半導体の粒子の個数基準の粒径は、例えば動的光散乱法によって、あるいは透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）による観察によって測定し得る。また、半導体の粒子の個数基準の粒径は、半導体の粒子の製造条件（例えば反応時間、反応温度、原料濃度、又は反応圧力等）によって調整することが可能である。
　発光層３３に含まれる、インコヒーレント光を出射する半導体の粒子の発光波長は、前述のように粒径が小さくなるほど短波長側にシフトすることから、粒径の制御によってバンドギャップエネルギーが制御され、そして発光波長が制御され得る。当該半導体の粒子の発光波長は、電子写真感光体の感度の波長範囲に応じて適宜に決定し得る。電子写真感光体の感度に応じた所望の発光波長を有する半導体の粒子は、小粒径化によって発光波長が短波長側にシフトする半導体の粒子を適宜に選択し、所望の発光波長で決まる粒径を有する半導体の粒子で発光層３３を構成すればよい。
　例えば前述したように発光素子４０の出射光の波長が６２０～１５００ｎｍである場合では、半導体のバルクのバンドギャップエネルギー（すなわち量子サイズ効果の影響を受けていない半導体の塊のバンドギャップエネルギー）が０．５０ｅＶ以上２．００ｅＶ以下であり、かつ半導体の粒子の個数基準の粒径が５０ｎｍ以下であり得る。半導体の粒子又はバルクのＥｇは、ＰＬ（フォトルミネッセンス）法で測定することが可能である。半導体の粒子のＥｇは、前述したように半導体の種類と粒径とによって調整可能である。
　また、発光層３３の半導体の粒子の蛍光寿命は、電子写真プロセスにおける高速化の観点から、十分に短いことが好ましい。このような観点から、半導体の粒子の蛍光寿命は、電子写真装置における高速印刷のための露光を実現可能であればよく、例えば５０ナノ秒以下であってよく、２０ナノ秒以下であってよく、１０ナノ秒以下が好ましく、５ナノ秒以下がさらに好ましい。蛍光寿命は、極短パルス光励起によって半導体の粒子を瞬間的に励起した際のその発光の減衰時間を意味する。当該蛍光寿命は、時間相関単一光子計測法（Time Correlated Single Photon Counting）等のフォトンカウンティング法を利用した公知の蛍光寿命測定装置によって測定することが可能である。蛍光寿命は、半導体の粒子の種類に応じて調整することが可能である。
　この蛍光寿命の値は、半導体の結晶品質又は測定環境等に影響されることもあるが、例えばＧａＡｓでは１ナノ秒以下、ＩｎＰでは０．５ナノ秒～３．５ナノ秒程度である。間接遷移型の半導体材料の蛍光寿命よりも直接遷移型の半導体材料の蛍光寿命の方が圧倒的に短い。したがって、本開示に適用される半導体材料は直接遷移型の半導体材料であることが好ましい。例えば、間接遷移型のＧａＰはよく光るが蛍光寿命は３ミリ秒である。また、Ｓｉ又はＧｅも量子ドット化すれば発光することが知られているが、その蛍光寿命はミリ秒から秒のオーダーである。よって、本開示のような高速高精細の電子写真装置の光源の半導体材料としては、直接遷移型の半導体材料が好適である。ただし、間接遷移型の半導体材料も、電子写真装置における所望の画像形成速度を実現可能な範囲において、露光ヘッドにおける発光層を構成する半導体の粒子の半導体材料に採用し得る。
　また、発光層３３は、電子写真プロセスにおける露光感度を高める観点から、電子写真感光体の感度スペクトルの範囲内に発光のピーク波長を有することが好ましい。
　本実施形態では種々の電子写真感光体１０を採用し得るが、電子写真感光体１０の感光体材料には種々の材料が知られており、その感度の波長範囲も様々である。また、電子写真感光体１０の感度は、一般に、発光層３３のように半導体の粒子を含む層の発光スペクトルに比べて十分にブロードなピークを形成する。例えば汎用されている有機感光材料による電子写真感光体１０の感度として一般的な６５０ｎｍから８５０ｎｍまでかなりフラットなピークを有し、かつ、非常にブロードなスペクトルを有している。より具体的には、電子写真感光体として一般的に使用されているフタロシアニン系感光体は、６００ｎｍから８５０ｎｍの波長領域においてフラットでかつ非常に高い分光感度特性を示し、その半値全幅は３２５ｎｍ程度である。
　発光層３３のピーク波長は、電子写真感光体１０のこのように広い感度スペクトルの範囲内のいずれの位置にあってもよい。露光感度を高める観点から、発光層３３のピーク波長は、電子写真感光体１０の感度のピーク波長と実質的に同じ位置（例えば電子写真感光体１０の感度のピーク波長±１００ｎｍの範囲）にあることが好ましい。
　また、発光層３３の発光スペクトルの波長範囲は、電子写真プロセスにおける電子写真感光体１０での感光の効率を高める観点から、電子写真感光体の感度スペクトルの波長範囲に対して十分に重なることが好ましい。発光層３３の発光スペクトルの波長範囲が電子写真感光体の感度スペクトルの波長範囲に対して十分に重なることによって、発光層３３の発光強度が小さい場合でも電子写真感光体１０を十分に感光させられることが期待される。その結果、露光ヘッド１２のエネルギ効率が高められ、あるいは発光層３３の長寿命化が図られる。
　上記の観点から、電子写真感光体１０の感度スペクトルの半値全幅に対する発光層３３の発光のピーク波長の半値全幅の割合は、２５％以上であることが好ましく、３５％以上であることがより好ましく、５０％以上であることがさらに好ましい。なお、上記の割合は、電子写真感光体１０を十分に感光させることができるのであれば、例えば１０％以上であってよく、発光層３３を構成する半導体の粒子の粒径の制御によって容易に実現可能な観点からは、例えば２０％以下であってよい。また、上記の割合は、上記の観点から高いほどよいが、半導体の粒子の粒径の制御による実現の容易性の観点及び波長範囲が重なることも効果が頭打ちになる観点等から、例えば７５％以下であってよい。
　電子写真感光体１０の感光体材料は、ＯＰＣ以外の材料であり得る。電子写真感光体１０に適用可能な各種の電子写真感光体における感度スペクトルの半値全幅の具体例を以下に示す。なお、下記の電子写真感光体の感度スペクトルの半値全幅は一例であり、電子写真感光体１０の形成方法等に応じて多少異なり得る。
　表１中、「ＰＶＫ－ＴＮＦ」は、ポリビニルカルバゾール－２，４，７－トリニトロフルオレノンを意味し、これらの化合物の当モル混合物である。また、「ＣＧＭ」は電荷キャリア生成材料（Charge Generation Material）を意味する。また、「アモルファスシリコン」の項に記載の数値は、水素化アモルファスシリコン（ａ－Ｓｉ：Ｈ）と水素化アモルファス炭化ケイ素（ａ－ＳｉＣ：Ｈ）との２層構造を有する感光体に関するデータである。
　発光層３３の発光のピーク波長の半値全幅ＦＷＨＭｑは、図６に示されるように、発光のピーク（点Ｄ）の強度の半値となる強度の二つの波長の差として求められ得る。半値全幅ＦＷＨＭｑは、発光層３３に含まれる半導体の粒子の粒度分布をより広くする（例えば半導体の粒子の製造がより容易になる方向に製造の条件を変更する、あるいは同種で粒径が異なる半導体の粒子を混合する等）ことにより、より大きくすることが可能である。
　より具体的には、半導体の粒子を製造する際の反応時間、反応温度、原料濃度、及び反応圧力のうちの少なくとも一つの製造条件基準を緩和することにより、半導体の粒子における個数基準の粒度分布を大きくできるとともに、半導体の粒子の製造をより容易にすることができる。
　製造条件の基準の緩和とは、製造条件のばらつきを許容する方向に製造条件を設定することを意味する。例えば、反応中の濃度の許容範囲をより広い範囲に（例えば±０．５％から±５％に）設定する、反応温度の許容範囲をより広い範囲に（例えば±１℃から±５℃に）設定する、反応の停止をより穏和な条件（例えば急速冷却から自然放冷）に変更する、反応中の原料の分散条件を緩和する（例えば反応容器での撹拌数を低くする、あるいは攪拌時間を短くする）、反応温度の制御をより簡易にする（反応容器のヒータ又はセンサの数を増やさないか、減らす）、等が当該製造条件の基準の緩和の例に該当する。
　ＬＥＤ等の光を出射する半導体は、材料固有の発光波長を有する。そのため、発光波長を調整することは通常困難であり、また、発光スペクトルの形状を変化させることも通常困難である。さらに、光を出射する半導体は、通常、波長範囲が狭い光を出射する用途で用いられる。よって、光を出射する半導体の発光スペクトルを一定以上に広い形状の発光スペクトルに特定することは、光を出射する半導体の通常の検討とは相反している。
　また、電子写真感光体１０は、通常、ブロードな感度スペクトルを有する。そのため、通常、電子写真感光体ではピーク波長及びその近傍の感度が強い波長範囲での利用が検討される傾向にある。しかしながら、電子写真感光体の感度スペクトルはブロードであるため、ピーク波長及びその近傍以外の波長であっても電子写真感光体は十分に高い感度を有している。本実施形態では、露光光の波長範囲をより広くする構成が含まれ、露光光の波長範囲が、電子写真感光体のブロードな感度スペクトル内の広い波長範囲と重ねられ得る。
　発光層３３が含む、インコヒーレント光を出射する半導体の粒子は、上記のような種々の特性の少なくとも一つを含む粒子であればよい。当該半導体の粒子には、電界又はキャリア注入による励起によって発光する量子ドットが採用され得る。この場合、量子ドットを含む発光層を有する発光素子は、量子ドットを発光層に用いた発光ダイオード（ＱＬＥＤ）の素子である。
　量子ドットは、量子サイズ効果を発現する半導体粒子である。このような半導体粒子では、一般に、粒径を小さくしたときに、粒径が１００ｎｍを下回る頃から徐々に量子サイズ効果が発現する。量子サイズ効果が十分に期待できる観点から、量子ドットは、例えば粒径が約５０ｎｍ以下（例えば２ｎｍ～３０ｎｍ程度）の半導体の粒子であり得る。量子ドットは、その組成が半導体材料由来であることから、半導体ナノ粒子と称される場合がある。量子ドットは、前述したように粒子の粒径又は組成等を調整することによって、発光波長を種々変更することができる。量子ドットの形状は限定されない。例えば、量子ドットの形状は、球形の立体形状（断面形状が円状）であってもよいし、あるいは、多角形の立体形状、棒状の立体形状、枝状の立体形状、又は表面に凹凸を有する立体形状であってもよく、また、それらの組み合わせであってもよい。
　量子ドットは、コアのみで形成されていてもよく、コアとシェルとを含むコアシェル構造を有していてもよい。シェルは、コアの表面に固溶化した状態で形成されていてもよい。また、量子ドットは、ドープされたナノ粒子を含んでいてもよい。
　量子ドットのコアの材料（半導体の粒子の半導体）の例には、Ｓｉ、Ｇｅ、ＧａＡｓ、ＧａＰ、ＧａＩｎＰ、ＩｎＰ、ＩｎＡｓ、ＩｎＳｂ、ＩｎＮ、ＧａＳｂ、ＣｄＴｅ、ＣｄＳ、ＣｄＳｅ、ＣｄＳｅＴｅ、ＣｄＺｎＴｅ、ＣｄＭｎＴｅ、ＺｎＴｅ、ＺｎＳ、ＺｎＳｅ、ＺｎＳｅＴｅ、ＣｕＩｎＳ２、ＣｕＩｎＳｅ２、ＣｕＧａＳ２、ＣｕＧａＳｅ２、ＨｇＳ、ＨｇＳｅ、ＰｂＳ、ＰｂＳｅ、それらの三元混晶、及びそれらの四元混晶が含まれる。量子ドットのシェルの材料の例には、ＣｄＳ、ＺｎＳ、ＣｄＳＳｅ、ＣｄＴｅＳｅ、ＣｄＳＴｅ、ＺｎＳＳｅ、ＺｎＳＴｅ、ＺｎＴｅＳｅ、及びＡｌＰが含まれる。
　量子ドットのコアの材料とシェルの材料との組み合わせの例には、ＣｄＳｅ／ＣｄＳ、ＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ、ＩｎＰ／ＺｎＳ、ＺｎＳｅ／ＺｎＳ、及びＣＩＧＳ／ＺｎＳが含まれる。
　中でも、コアの材料は、汎用されている有機感光体に対する露光光として適用されている赤色から近赤外の一部（波長６２０～１５００ｎｍ）の光を出射する観点から、半導体のバルクのＥｇが２．００ｅＶ以下である材料が好ましく、具体的にはＧａＡｓ、ＩｎＰ、ＧａＳｂ、ＣｄＴｅ、ＣｄＳｅ、ＣｄＺｎＴｅ、ＣｄＭｎＴｅ、ＺｎＴｅ、ＣｕＩｎＳ２、ＣｕＩｎＳｅ２、ＣｕＧａＳｅ２、ＨｇＳｅ、それらの三元混晶、及びそれらの四元混晶からなる群から選ばれる１以上の半導体であることが好ましい。
　上記の例示を含むいくつかの半導体のバルクのバンドギャップエネルギーＥｇの値は以下の通りである。下記数値は、そのほとんどが室温での数値であるが、室温以外の温度の数値を一部含んでおり、温度によって多少（±０．０２ｅＶ程度）変動し得る。半導体のバンドギャップエネルギーＥｇの数値は、所望の波長の出射光が得られる範囲において、多少の許容範囲を含み得る。
　ＧａＡｓ（１．４３ｅＶ）、ＧａＰ（２．３ｅＶ）、ＩｎＰ（１．２９ｅＶ）、ＩｎＡｓ（０．３６ｅＶ）、ＩｎＳｂ（０．１７ｅＶ）、ＧａＳｂ（０．６７ｅＶ）、ＣｄＴｅ（１．４ｅＶ）、ＣｄＳ（２．４２ｅＶ）、ＣｄＳｅ（１．７ｅＶ）、ＣｄＺｎＴｅ（１．６３ｅＶ）、ＣｄＭｎＴｅ（１．５ｅＶ）、ＺｎＴｅ（１．４ｅＶ）、ＺｎＳ（３．６ｅＶ）、ＺｎＳｅ（２．７ｅＶ）、ＣｕＩｎＳ２（１．５３ｅＶ）、ＣｕＩｎＳｅ２（１．０１ｅＶ）、ＣｕＧａＳ２（２．４３ｅＶ）、ＣｕＧａＳｅ２（１．６８ｅＶ）、ＨｇＳ（２．０２ｅＶ）、ＨｇＳｅ（２．０ｅＶ）、ＰｂＳ（０．４３ｅＶ）、ＰｂＳｅ（０．２６ｅＶ）。
　上記半導体材料を量子サイズ効果が発現するサイズにまで微細に粒子化することによって、半導体の粒子のバンドギャップエネルギーはバルクのＥｇに対して増大する。量子サイズ効果が発現したときのバンドギャップエネルギーをＥｇＱＤとすると、ＥｇＱＤは次式で表される。
　ＥｇＱＤ＝Ｅｇ＋π２（ｈ￣）２／２μＲ２　　　（１）
　ここで、πは円周率、「ｈ￣」（エッチバー）はディラック定数、μは当該半導体の電子及び正孔の有効質量から定まる定数、Ｒは粒子の半径である。
　（ｈ￣）＝ｈ／２π（ｈ：プランク定数）を用いると、式（１）は、
　ＥｇＱＤ＝Ｅｇ＋ｈ２／８μＲ２　　　（２）
と書き直すことができる。
　すなわち、半導体を量子サイズ効果が発現するサイズにまで粒子化すると、式（１）又は式（２）から明らかなように、バルクのＥｇよりもバンドギャップエネルギーが増大する。半導体材料によって電子及び正孔の有効質量が異なるため、粒子化したときのＥｇＱＤの変化の仕方は半導体ごとに異なる。以下、シミュレーションによるＥｇＱＤの結果を示す。
　例えばＧａＡｓの場合、バルクのＥｇは１．４３ｅＶ（８６７ｎｍ）であるが、粒径（＝直径）が１００ｎｍの粒子のＥｇＱＤは１．４４ｅＶ（８６４ｎｍ）、１５ｎｍの粒子のＥｇＱＤは１．４５ｅＶ（８５５ｎｍ）、１０ｎｍの粒子のＥｇＱＤは１．４８ｅＶ（８４１ｎｍ）、５ｎｍの粒子のＥｇＱＤは１．６０ｅＶ（７７７ｎｍ）、３ｎｍの粒子のＥｇＱＤは１．７３ｅＶ（７１９ｎｍ）となる（カッコ内は発光波長）。
　またＩｎＰの場合、バルクのＥｇは１．２９ｅＶ（９６１ｎｍ）と近赤外域で発光するが、粒径が１０ｎｍの粒子のＥｇＱＤは１．３３ｅＶ（９３０ｎｍ）、５ｎｍの粒子のＥｇＱＤは１．５２ｅＶ（８１８ｎｍ）、４ｎｍの粒子のＥｇＱＤは１．６５ｅＶ（７５２ｎｍ）、３ｎｍの粒子のＥｇＱＤは１．９８ｅＶ（６２５ｎｍ）、２．５ｎｍの粒子のＥｇＱＤは２．２９ｅＶ（５４１ｎｍ）、２ｎｍの粒子のＥｇＱＤは２．９０ｅＶ（４２８ｎｍ）となる。
　つまり、３ｎｍ以上１００ｎｍ以下に粒子化したＧａＡｓを発光層に含むようにすれば、発光波長として赤色光から近赤外域までを含む極めてブロードな発光スペクトルを有する発光層が実現できる。また、ＩｎＰの場合は３ｎｍ以上１０ｎｍ以下に粒子化すれば赤色光から近赤外域までを含む極めてブロードな発光スペクトルを有する発光層が実現できる。この赤色光から近赤外光までの波長範囲は、現在電子写真感光体材料として広く使用されているフタロシアニン系有機感光体の感度スペクトル（８００ｎｍを中心とし７００ｎｍから９００ｎｍにかけて高い感度を有する）に合致する。
　電子写真感光体材料は、上述したフタロシアニン系有機感光体に限られず表１に例示した種々の材料がある。今後も新たな材料が開発される可能性があるが、いずれも広い感度ピークを持つことが予想される。本開示の思想によれば、それら広い感度ピークを有する電子写真感光体材料に合致する発光特性を有する発光素子を提供することが可能となる。
　上述したＧａＡｓ及びＩｎＰを含む、いくつかの半導体材料のバルクのバンドギャップエネルギー（Ｅｇ）、発光波長（λｂ）及び発光色を表２及び表３に示す。表２及び表３中に示す半導体材料のうちのいくつかについては、粒子化（量子ドット化）した際の適用発光波長（λａ）と、各粒径におけるバンドギャップエネルギー（Ｅｇ）及び発光波長（λ）の一例を示している。本開示における半導体の粒子の半導体材料には、電子写真装置において使用する電子写真感光体の感度スペクトルに合わせて、表２又は表３に示す半導体材料の中から適切な材料を選択すればよい。
　半導体の粒子（量子ドット）の作製方法は、前述したように気相成長法と化学合成法とに大別される。気相成長法は、基板材料との格子不整合を利用して、基板上に基板材料とは異なる半導体材料を島状（粒子状）に堆積する方法である。具体的には分子線エピタキシー法（MBE: molecular beam epitaxy）又は有機金属気相成長法（MOCVD: metal organic chemical vapor deposition）が使用される。ただし気相成長法では格子不整合を利用するために、基板と成膜材料との組み合わせに起因して作製可能な半導体の粒子の材料が制限される。また、製造設備が大掛かりで製造コストが高いという問題点がある。そのため、半導体の粒子は、通常、化学合成法を使って作製されることが多い。
　化学合成法の中では、高い結晶性を有する半導体の粒子を製造できる方法としてホットインジェクション法が知られている。ホットインジェクション法は、高沸点の有機溶媒中で半導体の成分元素を含む錯体を反応させる手法である。溶液中に含まれる半導体の構成元素の錯体（原料モノマー）が、１５０℃から４５０℃で化学反応して核を生成し、同様な反応が核の表面及びそれが成長した微小な結晶表面で逐次生じ、その結果、結晶が成長する。この方法では、結晶成長速度が抑えられるので、ナノメータースケールの半導体の粒子を製造するのに適している。また、基板との組合せなどの材料の制約がないので、原理上はあらゆる化合物半導体を製造できることがこの方法の特長である。
　通常の量子ドットは、上記ホットインジェクション法を用いて結晶成長を行った後、種々の分級プロセスを経て、粒径分布が極めて小さい所望の粒径を有するように製造される。また、分級プロセス前の段階においても出来るだけ粒径を揃えるために、結晶成長プロセス中も精密な温度制御、時間制御及び溶媒中の原料モノマーの濃度管理が必要である。これは、これまで量子ドットが使用される場面においては発光スペクトルの半値全幅がより狭くなるように、すなわち量子ドットの発光の単色性が増す方向が求められていたからである。表２及び表３から明らかなように、量子ドットの粒径が１ｎｍ異なると量子ドットの発光波長が数１０ｎｍ以上変わってしまうことがある。そのため、単色で発光する量子ドットを作製する場合では、半導体の粒子の粒径を例えば０．１ｎｍオーダーで制御することが求められる。
　本開示における発光素子は、電子写真感光体が有する幅広い感度スペクトルに合致するようなブロードな発光スペクトルを有し得る。よって、上記結晶成長プロセス中における粒径を精密に制御するための製造条件（温度、時間、又は濃度）の精密な制御は不要であり、また極めてノウハウ性が高く実施が困難な、厳格な分級プロセスも不要となる。本開示における半導体の粒子を作製する場合の粒径は、個数基準の粒度分布（粒径分布）における半値全幅が例えば５ｎｍ以上であってよい。
　粒度分布における半値全幅を５ｎｍ以上とするために、本開示における半導体の粒子の作製では、上述した製造条件又は分級プロセスの緩和の他、異なる粒径を有する半導体の粒子同士を混合させてもよい。
　なお従来、発光素子として利用されている半導体の粒子（量子ドット）はフォトルミネッセンス（ＰＬ）型が多い。すなわち、光により励起され、励起光とは波長が異なる光（励起光から波長変換された光）が出射するタイプである。このＰＬ型の場合、異なる粒径の半導体粒子を有していると、粒径が小さい粒子から出射した光（より短波長の光）が粒径の大きな粒子を励起してより長波長の光を出射する自己吸収現象が発生することがある。そのため、粒径の小さな粒子から出射した短波長光が粒径の大きな粒子に吸収されて発光素子の外に出射され難くなり、発光スペクトルをブロード化する、すなわち、発光の半値全幅を広げる効果が発揮しにくくなる。さらに、粒径の小さな粒子と粒径の大きな粒子の両方を含む粒子全体の発光効率が低下するという問題がある。
　本開示における発光素子のように、光励起ではなく電子と正孔とを注入する注入型エレクトロルミネッセンス（注入型ＥＬ）を用いた発光素子では、粒径の小さな粒子も粒径の大きな粒子もいずれもキャリア注入によって発光する。そのため、ＰＬ型で見られるような自己吸収現象による発光効率の低下が発生しにくく、よって所望のブロードな発光スペクトルを実現することが可能である。したがって、粒径の異なる半導体の粒子を含む発光層として注入型ＥＬを用いた本開示における発光素子は、電子写真装置の露光ヘッドにおける発光効率を向上させる点で非常に効果がある。
　本開示の効果が得られる範囲において、量子ドット等の半導体の粒子の表面にはリガンドが配位していてもよい。当該リガンドには、公知の各種リガンドを用いることができる。当該リガンドは、有機リガンドであってもよく、無機リガンドであってもよい。
　また、発光層３３は、本開示の効果が得られる範囲において、上記のリガンド以外の成分をさらに含んでいてもよい。例えば、発光層３３は、個々の半導体の粒子間に介在し得るバインダ成分をさらに含んでいてもよい。発光層がバインダ成分を含むことで、半導体の粒子を含む発光素子の信頼性がより一層向上する。また、半導体の粒子を含む発光層３３の表面の平坦性が向上するため、それ以降の電子輸送層等の成膜プロセスが容易に、かつ高い歩留まりで実行され得る。さらに、個々の半導体の粒子間の距離が維持されることにより濃度消光を防ぐことができる。
　半導体の粒子を含む発光層３３は、前述したように半導体の粒子の大きさによって発光色を任意に設定することが可能である。また、半導体の粒子を含む発光層３３は、後述するように塗布法によって容易に、かつ精細に作製され、作製される発光層３３の厚さも十分に制御され得る。さらに、半導体の粒子を含む発光層以外の他の層は、発光層３３の製造条件による熱的ダメージを受けない。そのため、半導体の粒子を含む発光層３３を含む発光素子は、発光素子の信頼性を高める観点から好適である。
　［露光ヘッドに含まれる光源の製造方法］
　露光ヘッド１２に含まれる光源１２２は、例えば図７に示すようなフローに沿って製造することが可能である。
　ステップＳ１１において、アクティブマトリクス基板を準備する。例えばアクティブマトリクス基板を公知の方法で作製する。
　次いでステップＳ１２において、第一電極３１を、アクティブマトリクス基材上、すなわち平坦化層２７上に第一方向Ｘにおいて独立して配置されるように作製する。例えば、スパッタ法によりＡｇを、次いでＩＴＯを、フォトリソグラフィー法又はファインメタルマスクを介した真空蒸着法によって平坦化層２７上に堆積させて、第一方向Ｘにおいて断続的に配置される複数の反射型の第一電極３１を作製する。
　次いでステップＳ１３において、第一電極３１及び平坦化層２７上にバンク３６を作製する。例えば、透明樹脂を含有するインクをアクティブマトリクス基材の表面に塗布し、第一方向Ｘにおいて隣り合う第一電極３１の間に、両電極に跨るようにフォトリソグラフィー法によってパターニングすることによって、第一方向Ｘにおける第一電極３１間の位置にバンク３６を作製する。
　次いでステップＳ１４において、第一電極３１上に正孔輸送層３２を共通層として作製する。例えば、共蒸着により正孔輸送材料及び電子受容材料を、フォトリソグラフィー法又はコモンマスクを介した真空蒸着法によって所定の温度及び速度で堆積させて、第一方向Ｘに連続する第一電極３１上に正孔注入層を作製する。次いで蒸着により正孔輸送材料を、フォトリソグラフィー法又はコモンマスクを介した真空蒸着法によって所定の温度及び速度で堆積させて第一方向Ｘに連続する正孔輸送層３２を正孔注入層上に作製する。
　次いでステップＳ１５において、正孔輸送層３２上に発光層３３を作製する。例えば、分散媒中に半導体の粒子が分散しているインクを、スリットコーター又はインクジェットプリンタによって正孔輸送層３２上におけるバンク３６間の位置に塗布し、塗膜を乾燥し、必要に応じて当該塗膜を硬化させて、第一方向Ｘにおいて断続的に発光層３３を作製する。
　次いでステップＳ１６において、正孔輸送層３２及び発光層３３上に電子輸送層３４を共通層として作製する。例えば、フォトリソグラフィー法、又はコモンマスクを介した蒸着により電子輸送材料を、あるいはコモンマスクを介した共蒸着により電子輸送材料及びリチウムキノリンを、所定の温度及び速度で堆積させて、第一方向Ｘに連続する電子輸送層３４を作製する。
　次いでステップＳ１７において、電子輸送層３４上に第二電極３５を共通層として作製する。例えば、スパッタ法によりＭｇ及びＡｇを、コモンマスクを介して所定の温度及び速度で堆積させて、第一方向Ｘに連続するＭｇ／Ａｇ金属電極層を作製する。
　なお、第二電極３５上に封止層等の他の層を作製する場合は、当該他の層を共通層として作製し得る。
　［本実施形態の主な作用効果］
　本実施形態では、発光層３３が塗布法によって作製可能である。よって、例えば常温、常圧、大気雰囲気等の通常環境下で微細な発光層を作製することが可能となる。また、このような塗布法による発光層３３の作製工程を含むことから、上記の露光ヘッド１２に含まれる光源１２２の製造方法は、ファインメタルマスクを用いる蒸着法による発光層の作製工程を含む方法に比べて、製造設備及びマスクのコストを削減することが可能であり、製造における初期費用及び運転費用の低減の観点から有利である。
　また、発光層３３は、インコヒーレント光を出射できる粒径１００ｎｍ以下の半導体の粒子を含む。そのため、例えば一辺が１０μｍ以下の矩形の発光層のような微細な発光領域であっても、発光性の半導体の粒子を密に多数配置することができる。したがって、本開示では微細な発光層にも関わらず高輝度の発光が実現できる。
　電子写真装置１において、高速印刷を可能とする速度で回転する電子写真感光体１０の表面に帯電装置１１から電圧が印加され、帯電した電子写真感光体１０には電子写真感光体１０の表面に形成されるべき静電潜像に対応する光が露光ヘッド１２から出射される。露光ヘッド１２の光源１２２に含まれる発光素子４０からは、マイクロキャビティ構造によって光の取り出し効率がより高められた出射光が出射する。
　電子写真感光体１０の静電潜像に対して現像装置１３から帯電したトナーが供給されて静電潜像が現像され、電子写真感光体１０上のトナー像は転写装置１４からの電圧の印加によって記録媒体１７に転写される。記録媒体１７に転写された未定着のトナー像は、定着装置１６による加熱加圧によって記録媒体１７に定着される。こうして画像が形成された記録媒体１７は電子写真装置１から機外へ排出される。
　露光ヘッド１２が、第一方向Ｘにおいて１インチ当たり６００個以上の密度で配置されている発光素子４０を有していると、高精細な静電潜像を形成することができ、好ましい。また、発光素子４０は、インコヒーレント光を出射する半導体の粒子を含む発光層３３を有している。インコヒーレント光を出射する当該半導体の粒子の蛍光寿命が１０ナノ秒以下であると、当該半導体の粒子を含む発光層３３の蛍光寿命も格段に速い１０ナノ秒以下のオーダーとなり、その結果、発光層３３の変調速度を大幅に向上させることができ、好ましい。また、当該半導体の粒子の粒径が１００ｎｍ以下であると、例えば一辺が１０μｍ以下の矩形の発光層のような微細な発光領域であっても、発光性の半導体粒子を密に多数含有させることができる。したがって、微細な発光層にも関わらず高輝度な発光が実現できるようになるため、より一層効果的である。これらの構成は、電子写真装置１における高速かつ高精細な印刷を実現する観点から好適である。
　また、露光ヘッド１２が、発光素子４０と、第二方向Ｙにおける発光素子４０の反対側に配置されて複数の発光素子４０のそれぞれを独立して発光させる駆動用トランジスタ層２０と、を有していると、発光素子４０の同一平面に発光素子４０と駆動用トランジスタとを接続する配線を配置する必要が無くなる。そのため、発光素子４０の面積を極大化できる。その結果、発光素子４０の配列ピッチを微小化させても個々の発光素子４０の発光面積を最大限確保することができることから、それぞれの発光素子４０の輝度の低下を最大限抑制することができる。したがって、光源１２２の微細化が実現され、好ましい。このように、発光素子と駆動用トランジスタ層２０とを３次元的に重ねることによって、２４００ｄｐｉ以上の高精細印刷が可能な露光ヘッドを実現することが可能となり、好ましい。上記の構成は、露光ヘッド１２において多数の発光素子４０を基板上に高密度で、かつ各発光素子４０を駆動ドライバに接続された状態で一体に製造する観点から好適である。また、駆動用ＴＦＴが発光素子４０と３次元的かつ一体に（モノリシックに）形成されるため、発光素子４０を狭いピッチで配列させた後に個々の発光素子４０に駆動回路と接続する必要がない。そのため、従来のディスクリートな無機ＬＥＤを基板上に実装し、そこから駆動ドライバへの引出し配線を一つひとつ接続させる方法に比べて製造上の歩留まりも向上させることができ、好ましい。
　また、駆動用ＴＦＴ層２０が、ソース電極２６１、ドレイン電極２６２、及び平坦化層２７を有し、発光素子４０の第一電極３１が平坦化層２７に形成されたコンタクト孔２８を介してドレイン電極２６２と電気的に結合していると、駆動用ＴＦＴを発光素子４０と簡易に一体構成させることができ、好ましい。
　なお、本開示の効果が得られる範囲において、第一電極３１が陰極で第二電極３５が陽極であってもよい。また、本開示の効果が得られる範囲において、第一電極３１がソース電極２６１に電気的に結合していてもよい。
　また、発光層３３の発光波長が、半導体のバルクのバンドギャップエネルギーで表される発光波長よりも短いと、電子写真感光体１０の感度のピークに合致する発光により効率的な露光が可能となり、発光素子４０の低消費電力化と長寿命化とを実現することができ、好ましい。例えば、半導体の粒子のバルク材料の発光波長が電子写真感光体１０の感度ピーク波長よりも長いバルク材料を粒子化して当該粒子の粒径を、電子写真感光体１０の感度ピーク波長に対応する当該粒子の粒度分布における中心値に制御する。このようにすることで、バルク材料のＥｇよりも短い波長で、かつ、感光体の感度ピーク波長にて発光層３３を発光させることができる。このように上記の構成は、電子写真装置１において電子写真感光体１０の感度特性に対する高い一致度を有する光による露光を実現する観点から好適である。
　また、発光層３３に含まれる半導体の粒子における半導体のバルクのバンドギャップエネルギーが０．５０ｅＶ以上２．００ｅＶ以下であり、かつ当該半導体の粒子の個数基準の粒径が５０ｎｍ以下であると、上記材料の粒径中心値及び粒径分布状態を制御して赤色から近赤外の波長域で発光可能な発光層３３を構成することが可能であり、感光体の感度ピーク波長及び感度スペクトル形状に合致させることが可能となるため、好ましい。よって、露光ヘッド１２の発光が無駄なく電子写真感光体１０を露光させることができるようになるので、発光素子４０の低消費電力化と長寿命化とを実現することができ、好ましい。このように上記の構成は、電子写真装置１において電子写真感光体１０の感度特性に対する高い一致度を有する光による露光を実現する観点から好適である。
　また、発光層３３が電子写真感光体１０の感度スペクトルの範囲内に発光のピーク波長を有し、かつ電子写真感光体１０の感度スペクトルの半値全幅に対する発光層３３の発光のピーク波長の半値全幅の割合が２５％以上であると、半導体の粒子の粒径の粒度分布における中心値及び粒径分布の状態を制御して、発光層３３の発光スペクトルを電子写真感光体１０の感度ピーク及び感度スペクトルに合致させることにより効率的な露光ができるようになるので、発光素子４０の低消費電力化と長寿命化とを実現することでき、好ましい。上記の構成では、発光層３３を構成する半導体の粒子の粒径のピーク及びその分布状況を調整することにより、発光層３３の発光特性を電子写真感光体１０の感度特性に合わせることが極めて容易になる。よって、上記の構成は、電子写真装置において電子写真感光体の感度特性に対する高い一致度を有する光による露光を実現する観点から好適である。
　また、例えば発光層３３の発光の波長の範囲が６２０ｎｍ以上１５００ｎｍ以下であり、かつ発光層３３の発光のピーク波長の半値全幅が１５０ｎｍよりも大きいと、赤色光から赤外に吸収を有する電子写真感光体１０に対して発光層３３の発光特性を合わせることによる効果が従来よりもより一層高くすることができ、好ましい。
　また、例えば半導体の粒子の個数基準の粒度分布における半値全幅が５ｎｍ以上であると、電子写真感光体１０が一般的に有する極めてブロードな感度スペクトルに合わせるように発光層３３の発光ピーク波長における半値全幅をよりブロードにする効果が十分に発現する。そのため、電子写真感光体１０の感度スペクトルと発光層３３の発光スペクトルをより一致させることができるようになり、より効率的な露光が可能になる。さらに、半導体の粒子の作製において粒度分布がより緩やかな方向になるように半導体の粒子を製造することができるため、生成した半導体の粒子の厳格な分級作業が不要になり、半導体の粒子の製造時間の短縮も実現でき、好ましい。
　また、半導体がＧａＡｓ、ＩｎＰ、ＧａＳｂ、ＣｄＴｅ、ＣｄＳｅ、ＣｄＺｎＴｅ、ＣｄＭｎＴｅ、ＺｎＴｅ、ＣｕＩｎＳ２、ＣｕＩｎＳｅ２、ＣｕＧａＳｅ２、ＨｇＳｅ、それらの三元混晶、及びそれらの四元混晶からなる群から選ばれる１以上の半導体であると、赤色光から近赤外の波長範囲に感度を有する汎用の有機感光体の電子写真感光体１０に対して発光層３３の発光特性を合わせることによる効果を高める観点からより一層効果的である。
　また、第一方向Ｘにおける発光素子４０の素子ピッチ（Ｐ）が４３μｍ以下であり、第一方向Ｘにおける発光素子４０の素子サイズ（Ｓ）の当該素子ピッチ（Ｐ）に対する比（Ｓ／Ｐ）が０．７以上であると、高い解像度の露光を実現する観点からより一層効果的である。
　以下、本開示における他の実施形態を説明する。以下の実施形態の説明において、説明の便宜上、前述した実施形態における説明と同じ説明については、その説明を繰り返さず、前述した実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を繰り返さない。
　〔実施形態２〕
　本実施形態では、発光素子のそれぞれは、第二方向Ｙにおいて、第一電極と第二電極との間に、発光層及びそれに重なる電気機能層の組が複数組重ねられて構成されている。本実施形態の露光ヘッドは発光素子の構成が異なる以外は前述した実施形態１の露光ヘッド１２と同様の構成を有している。図８に、本実施形態における発光素子の層構成を模式的に示す。図８に示されるように、発光素子５０は、発光層３３と電子輸送層３４との間に機能層５２及び発光層５３をさらに有する以外は、前述の実施形態１における発光素子４０と同様の構成を有している。
　機能層５２は、電子輸送層、ｎ型電荷生成層、ｐ型電荷生成層、及び正孔輸送層を第一電極３１側からこの順で有している。発光層５３は、発光層３３と同様にインコヒーレント光を出射する半導体の粒子を含む発光層である。発光層５３が含む半導体の粒子は、本開示の効果が得られる範囲において発光層３３のそれと同じであってもよいし、異なっていてもよい。また、発光層５３が含む半導体の粒子の粒径は、本開示の効果が得られる範囲において発光層３３のそれと同じであってもよいし、異なっていてもよい。また、機能層５２中の電子輸送層の構成は、電子輸送層３４のそれと同じであってもよいし、異なっていてもよい。また、機能層５２中の正孔輸送層の構成は、正孔輸送層３２のそれと同じであってもよいし、異なっていてもよい。
　ｎ型電荷生成層は電子を生成する電子生成層であり、例えば有機系の電子輸送材料と、５～２０％の範囲で添加される無機の金属材料であり電子供給材料として作用するＹｂ（イッテルビウム）もしくはＬｉ（リチウム）を含む材料とによって形成され得る。有機系の電子輸送材料の例には、オキサジアゾール系化合物又はフェナントロリン系化合物が含まれる。電子供給材料は有機系の材料であってもよく、有機系の電子供給材料の例には、ＢＵＰＨ１、ＢＰｅｎ、ｐ－ＭｅＯ－Ｐｈｅｎ、ｐ－ＮＭｅ２－Ｐｈｅｎ、及びｐ－Ｐｙｒｒｄ－Ｐｈｅｎが含まれる。
　ｐ型電荷生成層は正孔を生成する正孔生成層であり、例えば有機系の正孔輸送材料と、１～１０％の範囲で添加される有機系の電子受容材料（正孔供給材料）とを含む材料によって形成され得る。有機系の正孔輸送材料の例には、公知のトリアリールアミン系有機化合物が含まれる。有機系の電子受容材料の例には、テトラシアノキノジメタンの四フッ化物（ＴＣＮＱ－４Ｆ）が含まれる。
　発光素子５０においても、発光素子４０と同様に、第二方向Ｙにおける電極間距離が例えば正孔輸送層３２の厚さによって最適化され、トップエミッション型の発光素子となっている。
　なお、正孔輸送層３２から機能層５２中の電子輸送層までの層の集合は、主に、発光層３３の発光のために機能する層である。この層の集合を第一スタックとも言う。機能層５２中の正孔輸送層から電子輸送層３４までの層の集合は、主に、発光層５３の発光のために機能する層である。この層の集合を第二スタックとも言う。
　発光素子５０の発光効率を高める観点から、各スタックの厚さに対するに各スタック中の発光層の厚さの比率は、０．０５以上であることが好ましく、また０．３５以下であることが好ましい。スタックの厚さは、スタック中の各層の厚さの総和で求められるが、厚さが非常に小さい層（例えば厚さが１ｎｍ未満の層）については、スタックの厚さの算出時に無視してもよい。
　発光素子５０は、前述したステップＳ１６とステップＳ１７との間に、ｎ型電荷生成層を作製するステップ、ｐ型電荷生成層を作製するステップを実施し、次いでステップＳ１４からステップＳ１６と同様のステップをさらに実施することによって製造され得る。
　本実施形態では、露光ヘッド１２における各光源１２２の発光領域を小さく保ったまま、発光素子５０の出射光の光量及び電子写真感光体１０上における放射照度を大きくすることができる。特に、発光素子５０に流れる電流値及び電流密度を変えずに出射光の光量を例えば２倍、３倍、又はそれ以上と増加させることが可能である。よって、本実施形態は、前述した実施形態１に比べて光源１２２の長寿命化を図る観点から好適である。
　発光素子５０は、第二方向Ｙにおいて二つの発光層３３、５３とそのそれぞれに対応する電気機能層とを備えた、いわゆるタンデム発光素子である。したがって、マイクロキャビティ構造を構築するために電極層間の距離を調整するための電気機能層の厚膜化が抑制される。よって、本実施形態は、実施形態１に比べて、機能的に不要な材料の消費を抑制する観点から好適である。
　このように発光素子５０のそれぞれは、第二方向Ｙにおいて、第一電極３１と第二電極３５との間に、発光層３３及びそれに重なる電気機能層の組が複数組重ねられて構成されている。発光素子５０がこのような複数の発光層を含むことは、出射光の強度を高める観点から有効である。よって、上記の構成によれば、発光素子５０が１素子の外観を有しながらもその放射光量を増加させることができ、極小面積で高輝度発光を可能な露光ヘッド１２用の光源１２２を実現することができる。
　〔実施形態３〕
　本実施形態では、発光素子のそれぞれは、第二方向Ｙにおいて、体積が異なる少なくとも二つの発光層を含んでいる。本実施形態の露光ヘッドは発光素子の構成が異なる以外は前述した実施形態２の露光ヘッドと同様の構成を有している。図９に、本実施形態における発光素子の層構成を模式的に示す。図９に示されるように、発光素子６０は、発光層５３に代えて発光層６３を有する以外は、前述の実施形態２における発光素子５０と同様の構成を有している。
　発光層６３は、発光層５３に比べてより薄い。すなわち、発光素子６０は、発光層３３と、それよりも薄い発光層６３とを含むタンデム発光素子である。発光層３３の厚さを１としたときの発光層６３の厚さは、素子寿命を延ばす観点及び後述する余剰キャリア（正孔）を削減する観点から、０．１以上であることが好ましく、０．３以上であることがより好ましい。一方、発光層３３の厚さを１としたときの発光層６３の厚さは、発光効率の向上と駆動電圧（消費電力）の低減とを両立させる観点から０．９以下であることが好ましく、０．８以下であることがより好ましい。
　本実施形態における発光層の厚さは、例えば、以下の方法で決定することが可能である。すなわち、積層方向で同じ厚さを有する発光層の発光素子５０における印加電圧、発光効率又は素子寿命を測定して基準値とする。一方で、発光層３３の厚みに対して発光層６３の厚みをより薄くした発光素子６０を作製し、印加電圧、発光効率又は素子寿命を測定する。得られた測定値と上記基準値とに基づいて、目的に応じた適当な上記の厚みを決定する。
　あるいは、発光層６３の厚さは、例えば、発光素子６０中の各層間のキャリアの注入性及び／又はキャリアの輸送性のシミュレーションによる評価と、それに基づく実証実験とにより、目的に応じた厚みとして決定することが可能である。
　発光素子６０は、発光層３３と、それよりも薄い発光層６３とを含むタンデム発光素子である。そのため発光層６３には、発光層６３の厚さに見合った正孔が供給される。そのため、発光層６３では、電子と結合できない余剰正孔の発生なしに電子と正孔が再結合する。一方で発光層３３では、実質的に理論値の通りの量の電子と正孔が再結合する。よって、積層方向に重なるいずれの発光層３３、６３も、その厚さに応じた強度の光を出射する。また、いずれの発光層３３、６３においても、余剰正孔の発生が防止される。したがって、本実施形態では、前述した実施形態２に比べて、消費電流のさらなる低減が実現され、消費電力のさらなる低減が実現される。このように、複数の発光層を備えたタンデム発光素子６０において各々の発光層自体の体積（厚み）を変えることで、複数の発光層間のキャリアバランスが取られ、キャリア供給量の不均衡の問題が解決され得る。
　したがって、本実施形態のタンデム発光素子６０を複数備えた露光ヘッドは、その消費電力削減を実現する観点からより一層効果的である。
　トップエミッション型の発光素子では、酸素又は水分の浸入により第二電極３５が劣化すると電子注入性が低下し、結果として発光層６３への電子供給量が少なくなることがある。しかしながら、このような場合を想定して、当初の設計段階から第二電極３５側の発光層６３の厚さを理論値よりも薄くすると、第二電極３５の劣化に伴う発光層６３における余剰の正孔の発生を防止することが可能となる。このような第二電極３５が劣化したときの対策としても、発光層３３に対して発光層６３をより薄くする構成は有効である。
　また、発光層３３に対して発光層６３をより薄くする構成は、電子輸送層３４を有機系材料で構成した場合のキャリアバランスを整える対策としても有効である。電気機能層を有機系材料のみで構成することは、発光素子の製造過程における発光素子への熱的ダメージを防止する観点から好ましい。一方で、有機系材料で構成された電子輸送層の電子輸送能力は、無機材料で構成された電子輸送層のそれよりも劣る傾向にある。そのため、電子輸送層３４を有機系材料で構成すると、第二電極３５側の発光層への電子供給量が不十分となることがある。発光層３３に対して発光層６３をより薄くすると、機能層５２中の電荷生成層から供給される電子及び／又は正孔と、各電極から供給される正孔及び／又は電子とのバランス（キャリアバランス）が適正化される。よって、電子輸送層３４を有機系材料で構成する場合でも、余剰キャリアの生成が抑制され、消費電力の削減が実現され得る。
　〔実施形態４〕
　本実施形態は、発光素子のそれぞれは、第二方向Ｙにおいて、体積が異なる三つの発光層を含んでいる一形態である。本実施形態の露光ヘッドは発光素子の構成が異なる以外は前述した実施形態２の露光ヘッドと同様の構成を有している。図１０に、本実施形態における発光素子の層構成を模式的に示す。図１０に示されるように、発光素子７０は、発光層６３と電子輸送層３４との間に電子輸送層７１、機能層７２、及び発光層７３をさらに有する以外は、前述した実施形態３の発光素子６０と実質的に同様の構成を有している。
　電子輸送層７１の構成は、機能層５２中の電子輸送層及び電子輸送層３４のそれと同じであってもよいし、異なっていてもよい。
　機能層７２は、ｎ型電荷生成層、ｐ型電荷生成層、及び正孔輸送層を第一電極３１側からこの順で有している。機能層７２中のｎ型電荷生成層の構成は、機能層５２中のｎ型電荷生成層のそれと同じであってもよいし、異なっていてもよい。機能層７２中のｐ型電荷生成層の構成は、機能層５２中のｐ型電荷生成層のそれと同じであってもよいし、異なっていてもよい。機能層７２中の正孔輸送層は、正孔輸送層３２及び機能層５２中の正孔輸送層のそれと同じであってもよいし、異なっていてもよい。
　発光層７３は、発光層３３、６３と同様にインコヒーレント光を出射する半導体の粒子を含む発光層である。発光層７３が含む半導体の粒子は、本開示の効果が得られる範囲において発光層３３、６３のそれと同じであってもよいし、異なっていてもよい。また、発光層７３が含む半導体の粒子の粒径は、本開示の効果が得られる範囲において発光層６３のそれと同じであってもよいし、異なっていてもよい。
　発光層７３は、発光層６３に比べてより薄い。すなわち、発光素子７０は、発光層３３と、それよりも薄い発光層６３と、それよりもさらに薄い発光層７３とを含むタンデム発光素子である。発光層３３の厚さを１としたときの発光層６３の厚さは０．１～０．９であり、発光層６３の厚さを１としたときの発光層７３の厚さは０．１～０．９である。
　なお、本実施形態では、機能層５２中の正孔輸送層から機能層７２中の電子輸送層までの層の集合が、主に発光層６３の発光のために機能する層であるため、この層の集合を第二スタックとも言う。また、本実施形態では、機能層７２中の正孔輸送層から電子輸送層３４までの層の集合が、主に発光層７３の発光のために機能する層である。この層の集合を第三スタックとも言う。
　発光素子７０は、前述したステップＳ１６とステップＳ１７との間に、ｎ型電荷生成層を作製するステップ、ｐ型電荷生成層を作製するステップ、及びステップＳ１４からステップＳ１６と同様のステップの実施、を２回繰り返すことによって製造され得る。
　発光素子７０も、他の実施形態の発光素子と同様に、発光に寄与できない余剰キャリア生成が抑制でき、かつ、いずれの発光層に対しても適正な量のキャリアが供給され得る。
　したがって、本実施形態のタンデム発光素子７０を複数備えた露光ヘッドは、その消費電力削減を実現する観点からより一層効果的である。
　発光素子７０は、三つのスタックのうちの隣り合う二つのスタックにおいてキャリアバランスを調整した結果、残りの一つのスタックにおいて良好なキャリアバランスが得られない場合に、当該残りの一つのスタックにおけるキャリアバランスを調整するのに好適である。このような場合の発光素子７０の構成の例には、第一スタックと第二スタックとにおいて対応する電気機能層の厚さが異なる構成、第一スタックと第二スタックとにおいて対応する電気機能層の材料が異なる構成、及び、第一スタックに含まれる発光層の材料と第二スタックに含まれる発光層の材料が異なる構成、からなる群から選ばれる１以上の構成を含む発光素子において、少なくとも第二スタックと第三スタックとの間で発光層の厚さの比率が前述の厚みの比率となっている構成、が含まれる。
　〔実施形態５〕
　本実施形態では、発光素子のそれぞれは、第二方向Ｙにおいて、体積が異なる少なくとも二つの発光層を含んでいる。本実施形態の露光ヘッドは発光素子の構成が異なる以外は前述した実施形態２の露光ヘッドと同様の構成を有している。図１１に、本実施形態における発光素子の層構成を模式的に示す。図１１に示されるように、発光素子８０は、発光層３３に代えて発光層８３を有する以外は、前述の実施形態２における発光素子５０と同様の構成を有している。発光層８３は、その面積が発光層３３のそれよりも小さい以外は発光層３３と同様の構成を有している。
　発光素子８０は、より小さい面積を有する発光層８３と、より大きい面積を有する発光層５３とを含むタンデム発光素子である。発光層の「面積」とは、光が出射する側（第二電極３５側）から見たときの個々の発光層の面積である。例えば、発光層８３の面積は、発光層５３の面積に対して１０～９０％である。発光層８３の面積は、発光効率を高める観点から発光層５３の面積に対して１０％以上であることが好ましく、２０％以上であることがより好ましく、３０％以上であることがさらに好ましい。一方で、発光層８３の面積は、余剰キャリアの発生を抑制して消費電力を低減する観点から、発光層５３の面積に対して１よりも小さいことが好ましく、９０％以下であることがより好ましく、８０％以下であることがさらに好ましい。本実施形態における発光層の面積は、前述した発光層の厚さと同様の方法によって決定することが可能である。
　発光素子８０は、より小さい面積を有する発光層８３と、より大きい面積を有する発光層５３とを含むタンデム発光素子である。したがって、発光層５３に対するキャリア（電子及び／又は正孔）の供給量が発光層８３に対するキャリア（電子及び／又は正孔）の供給量よりも多くなる場合において、キャリア供給が過剰となる発光層５３の体積が発光層８３のそれよりも大きくなっている。よって、発光素子８０においても、発光素子８０中の全ての発光層のキャリアバランスが適性化される。
　このように、発光素子８０では、実施形態３、４の発光素子と同様に、発光に寄与できない余剰キャリア生成が抑制され、発光層８３及び発光層５３のいずれにおいても適正な量のキャリアが生成される。よって、発光素子８０も高効率で高輝度な発光が可能となる。
　したがって、本実施形態のタンデム発光素子８０を複数備えた露光ヘッドは、電子写真装置の低消費電力化と高精細化とを実現する観点からより一層効果的である。
　〔実施形態６〕
　本実施形態は、発光素子のそれぞれは、第二方向Ｙにおいて、体積が異なる三つの発光層を含んでいる一形態である。本実施形態の露光ヘッドは発光素子の構成が異なる以外は前述した実施形態４の露光ヘッドと同様の構成を有している。図１２に、本実施形態における発光素子の層構成を模式的に示す。図１２に示されるように、発光素子９０は、発光層３３、６３、７３に代えて発光層９３、１０３、１１３を有する以外は、前述した実施形態４の発光素子７０と実質的に同様の構成を有している。
　発光層９３、１０３、１１３は、同じ厚さを有し、異なる面積を有している。発光素子９０は、最も小さい面積を有する発光層９３と、次いで小さい面積を有する発光層１０３と、最も大きい面積を有する発光層１１３とを含むタンデム発光素子である。発光層９３の面積は、発光層１０３の面積を１としたときの０．１～０．９である。発光層１０３の面積は、発光層１１３の面積を１としたときの０．１～０．９である。
　発光素子９０も、実施形態３～５の発光素子と同様に、発光に寄与できない余剰キャリア生成が抑制でき、かつ、いずれの発光層に対しても適正な量のキャリアが生成され得る。
　したがって、本実施形態のタンデム発光素子９０を複数備えた露光ヘッドは、発光効率が高く、その消費電力削減を実現する観点からより一層効果的である。
　なお、発光素子９０は、三つのスタックのうちの隣り合う二つのスタックにおいてキャリアバランスを調整した結果、残りの一つのスタックにおいて良好なキャリアバランスが得られない場合に、当該残りの一つのスタックにおけるキャリアバランスを調整するのに好適である。このような発光素子の構成の例には、第一スタックと第二スタックとにおいて対応する電気機能層の厚さが異なる構成、第一スタックと第二スタックとにおいて対応する電気機能層の材料が異なる構成、及び、第一スタックに含まれる発光層の材料と第二スタックに含まれる発光層の材料が異なる構成、からなる群から選ばれる１以上の構成を含む発光素子において、少なくとも第二スタックと第三スタックとの間で発光層の面積の関係が前述の面積の比率となっている構成、が含まれる。
　実施形態３～６において、発光素子のそれぞれは第二方向Ｙにおいて、体積が異なる少なくとも二つの発光層を含んでいる。このような構成によれば、前述した実施形態２におけるタンデム発光素子に比べて、発光効率及び発光寿命をさらに改善することができる。
　〔その他の実施形態〕
　第二方向Ｙにおける全ての発光層のキャリアバランスの適性化の観点から、本開示の発光素子では、第二方向Ｙにおける第二電極３５側の発光層の厚さが、第一電極３１側の発光層のそれに比べて厚くなっていてもよい。また、第二方向Ｙにおける全ての発光層のキャリアバランスの適性化の観点から、本開示の発光素子では、第二方向Ｙにおける第二電極３５側の発光層の面積が、第一電極３１側の発光層のそれに比べて小さくなっていてもよい。このような構成によっても、状況に応じて第二方向Ｙにおける全ての発光層のキャリアバランスの適性化が可能であり、発光に寄与できない余剰キャリア生成が抑制でき、かつ、いずれの発光層に対しても適正な量のキャリアが供給され得る。よって、上記の構成でも、高効率で高輝度な発光が可能となり得る。
　本開示は上述した各実施形態に限定されず、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態も、本開示の技術的範囲に含まれる。あるいは、本開示の効果が得られる範囲において、実施形態に開示された技術的手段の一部を欠く実施形態も、本開示の技術的範囲に含まれる。さらに、各実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を組み合わせることにより、新しい技術的特徴を形成することができる。
　前述した本開示によれば、電子写真装置における高精細な印刷の高速化と高効率化とが可能な露光を実現することができる。本開示は、高速かつ高精細な電子写真技術の実現に寄与することが期待され、また電子写真装置の構成に革新的な変化をもたらすことが期待される。このような本開示の技術は、例えば、国連が提唱する持続可能な開発目標（ＳＤＧｓ）の目標１２「つくる責任つかう責任」及び目標９「産業と技術革新の基盤をつくろう」等の達成に貢献することが期待される。
　以下、実施形態３～６に示すような、タンデム発光素子中の発光層が異なる体積を有することの有効性を、半導体の粒子を含む発光層を有する発光素子の場合を例に具体的に説明する。なお、以下の例において、第一電極が陽極であり、第二電極が陰極とする。また、同じ機能を有する層が２以上存在する場合では、陽極（第一電極）から数えた序数を付けて示す。
　〔実施例１〕
　２層の赤色光から近赤外光を出射する発光層（発光ピーク波長：６５０ｎｍ、半値全幅：２００ｎｍ）を有するタンデム発光素子を下記条件ｉから条件ｉｉｉの３種類の条件で作製した。発光層が含む半導体の粒子はＩｎＰ（粒径：３～１０ｎｍ）を使用した。なお、条件ｉから条件ｉｉｉまで、発光領域は直径１０μｍの真円形である。
　＜条件ｉ＞
　（層構成）
　第一電極／第二スタック（電子注入層／電子輸送層／正孔ブロック層／第二赤色発光層（厚み：２５ｎｍ）／正孔輸送層／正孔注入層）／電荷生成層／第一スタック（電子輸送層／正孔ブロック層／第一赤色発光層（厚み：２５ｎｍ）／電子ブロック層／正孔輸送層／正孔注入層）／第二電極
　（厚みの比）
　第二スタック厚（１００ｎｍ）に対する第二赤色発光層の厚み（２５ｎｍ）の比：０．２５
　第一スタック厚（２００ｎｍ）に対する第一赤色発光層の厚み（２５ｎｍ）の比：０．１２５
　＜条件ｉｉ＞
　（層構成）
　条件ｉのそれ同じ
　（厚みの比）
　第二スタック層内の電気機能層のトータルの厚み：８５ｎｍ
　第二スタック層の厚み（１１０ｎｍ）に対する第二赤色発光層の厚み（２５ｎｍ）の比：０．２２７
　それ以外は、条件ｉと同じ
　＜条件ｉｉｉ＞
　（層構成）
　条件ｉのそれと同じ
　（厚みの比）
　第二スタック層内の電気機能層のトータルの厚み：９５ｎｍ
　第二スタック層の厚み（１２０ｎｍ）に対する第二赤色発光層の厚み（２５ｎｍ）の比：０．２０８
　それ以外は、条件ｉと同じ
　条件ｉから条件ｉｉｉのタンデム発光素子のそれぞれについて、放射束を測定した。放射束は、Ｓｉフォトダイオードを利用した光パワーメーターの受光面に発光素子の発光領域を正対させて測定した。放射束は０．１０μＷ以上であれば、高速での電子写真技術の露光ヘッドとして実用上問題ない、と言える。
　また、条件ｉから条件ｉｉｉのタンデム発光素子のそれぞれについて、素子寿命、駆動電圧、及び電流効率を測定した。
　タンデム発光素子の放射束は、条件ｉで０．２０μＷ、条件ｉｉで０．２２μＷ、条件ｉｉｉで０．１９μＷであった。これは、後述のシングル発光素子のそれに対して、条件ｉで１．６７倍、条件ｉｉで１．８３倍、条件ｉｉｉで１．５８倍であった。
　また、タンデム発光素子の電流効率（＝放射束／駆動電流）は、条件ｉで０．４３Ｗ／Ａ、条件ｉｉで０．４８Ｗ／Ａ、条件ｉｉｉで０．３９Ｗ／Ａであった。これは、後述のシングル発光素子のそれに対して、１．７１倍、条件ｉｉで１．９１倍、条件ｉｉｉで１．５５倍であった。
　さらに、タンデム発光素子の素子寿命は、後述のシングル発光素子のそれに対して、条件ｉで２．０倍、条件ｉｉで２．１倍、条件ｉｉｉで１．９倍、であった。
　さらに、タンデム発光素子の駆動電圧は、後述のシングル発光素子のそれに対して、条件ｉで２．０倍、条件ｉｉで１．９４倍、条件ｉｉｉで２．０倍、であった。
　〔比較例１〕
　単層の赤色光から近赤外光を出射する発光層（発光ピーク波長：６５０ｎｍ、半値全幅：２００ｎｍ）を有する比較用のシングル発光素子を作製した。シングル発光素子の層構成は以下の通りである。
　（層構成）
　第一電極／第一スタック（電子輸送層／正孔ブロック層／赤色発光層（厚み：２５ｎｍ）／電子ブロック層／正孔輸送層／正孔注入層）／第二電極
　（厚みの比）
　第一スタック厚（２００ｎｍ）に対する赤色発光層の厚み（２５ｎｍ）の比：０．１２５
　実施例１と同様に、シングル発光素子の最大光量を測定し、またシングル発光素子の素子寿命、駆動電圧、及び電流効率を測定した。
　その結果、シングル発光素子の放射束は０．１２μＷであった。また、シングル発光素子の電流効率は０．２５１Ｗ／Ａであった。また、比較例１のシングル発光素子を、等倍レンズと結合させた後の電子写真感光体上の放射照度は０．１０μＷ程度である。この値では、２４００ｄｐｉを超える高精細画像の印字の際には照射照度が不足する可能性がある。
　このように、発光層を複数有するタンデム発光素子を用いることで、露光ヘッドの光源における発光領域のサイズをより小さくしながら、高速印刷に必要な放射束を十分に確保できるようになるため、高速かつ高精細に対応できる電子写真装置用の露光ヘッドを実現するために好適である。
　１　電子写真装置
　１０　電子写真感光体
　１１　帯電装置
　１２　露光ヘッド
　１３　現像装置
　１４　転写装置
　１５　搬送装置
　１６　定着装置
　１７　記録媒体
　２０　駆動用ＴＦＴ層
　２１　バッファ層
　２３　ゲート第一絶縁膜
　２４　ゲート電極
　２５　ゲート第二絶縁膜
　２７　平坦化層
　２８　コンタクト孔
　３０　発光素子層
　３１　第一電極
　３２　正孔輸送層
　３３、５３、６３、７３、８３、９３、１０３、１１３　発光層
　３４　電子輸送層
　３５　第二電極
　３６　バンク
　４０、５０、６０、７０、８０、９０　発光素子
　５２、７２　機能層
　１２１　基板
　１２２　光源
　１２３　等倍レンズ
　１５１　搬送ベルト
　１５２、１５３　搬送ローラ
　１６１　加熱ローラ
　１６２　加圧ローラ
　２２１～２２３　半導体層
　２６１　ソース電極
　２６２　ドレイン電極
　Ｘ　本開示における第一方向を示す矢印
　Ｙ　本開示における第二方向を示す矢印

 

Claims (8)

  1. 　電子写真感光体の表面に対向して配置される露光ヘッドであって、
    　第一方向に並んで配置されているとともに、前記電子写真感光体の表面に形成されるべき静電潜像に対応する光を前記第一方向に交差する第二方向へ出射する複数の発光素子を有し、
    　複数の前記発光素子のそれぞれは、前記第二方向において、第一電極、インコヒーレント光を出射する半導体の粒子を含む発光層、及び第二電極がこの順で重なって構成されており、
    　前記発光層は、前記電子写真感光体の感度スペクトルの範囲内に発光のピーク波長を有し、かつ
    　前記電子写真感光体の感度スペクトルの半値全幅に対する前記発光層の発光のピーク波長の半値全幅の割合が２５％以上である、
    露光ヘッド。
  2. 　前記発光層の発光の波長の範囲が６２０ｎｍ以上１５００ｎｍ以下であり、かつ前記発光層の発光のピーク波長の前記半値全幅が１５０ｎｍよりも大きい、請求項１に記載の露光ヘッド。
  3. 　前記半導体の粒子の個数基準の粒度分布における半値全幅が５ｎｍ以上である、請求項１又は２に記載の露光ヘッド。
  4. 　前記半導体は、ＧａＡｓ、ＩｎＰ、ＧａＳｂ、ＣｄＴｅ、ＣｄＳｅ、ＣｄＺｎＴｅ、ＣｄＭｎＴｅ、ＺｎＴｅ、ＣｕＩｎＳ２、ＣｕＩｎＳｅ２、ＣｕＧａＳｅ２、ＨｇＳｅ、それらの三元混晶、及びそれらの四元混晶からなる群から選ばれる１以上の半導体である、請求項１～３のいずれか１項に記載の露光ヘッド。
  5. 　前記第一方向における前記発光素子の素子ピッチが４３μｍ以下であり、前記第一方向における前記発光素子の素子サイズの前記素子ピッチに対する比が０．７以上である、請求項１～４のいずれか１項に記載の露光ヘッド。
  6. 　前記発光素子のそれぞれは、前記第二方向において、前記第一電極と前記第二電極との間に、前記発光層及びそれに重なる電気機能層の組が複数組重ねられて構成されている、請求項１～５のいずれか１項に記載の露光ヘッド。
  7. 　前記発光素子のそれぞれは、前記第二方向において、体積が異なる少なくとも二つの前記発光層を含む、請求項６に記載の露光ヘッド。
  8. 　電子写真感光体と、
    　前記電子写真感光体を帯電させる帯電装置と、
    　帯電した前記電子写真感光体に光を照射して静電潜像を形成する請求項１～７のいずれか１項に記載の露光ヘッドと、
    　前記電子写真感光体の表面に形成された前記静電潜像をトナーで現像する現像装置と、
    　前記電子写真感光体の表面に形成されたトナー像を記録媒体に転写する転写装置と、
    　前記記録媒体上に転写された前記トナー像を前記記録媒体に定着する定着装置と、を有する電子写真装置。
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