光プリンタヘッド
【課題】 有機ＥＬから出射される光の利用効率を向上させた光プリンタヘッドを提供する。
【解決手段】 光プリンタヘッド１０１は、有機ＥＬパネル１１１、ロッドレンズアレイ１１２及び光学シート１１３から構成されている。有機ＥＬパネル１１１は有機ＥＬ素子１１５を並べて配置されたものである。ロッドレンズアレイ１１２は入射した光を所定の位置に結像するものである。また、有機ＥＬパネル１１１とロッドレンズアレイ１１２の間に設置される光学シート１１３は、ロッドレンズアレイと対向した面に四角錐状のプリズム１３３を並べて形成したプリズム面１３２を有している。しかして、有機ＥＬパネル１１１から出射される光は、光学シート１１３で偏向されて効率よくロッドレンズアレイ１１２に入射させられる。
【解決手段】 光プリンタヘッド１０１は、有機ＥＬパネル１１１、ロッドレンズアレイ１１２及び光学シート１１３から構成されている。有機ＥＬパネル１１１は有機ＥＬ素子１１５を並べて配置されたものである。ロッドレンズアレイ１１２は入射した光を所定の位置に結像するものである。また、有機ＥＬパネル１１１とロッドレンズアレイ１１２の間に設置される光学シート１１３は、ロッドレンズアレイと対向した面に四角錐状のプリズム１３３を並べて形成したプリズム面１３２を有している。しかして、有機ＥＬパネル１１１から出射される光は、光学シート１１３で偏向されて効率よくロッドレンズアレイ１１２に入射させられる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光源に有機ＥＬ素子を用いた光プリンタヘッドに関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、プリンタには光源にレーザを用いたレーザービームプリンタやＬＥＤを用いたＬＥＤプリンタが実用化されている。
【０００３】
レーザービームプリンタは、レーザーダイオードから出射されたレーザービームを画像パターンに応じてＯＮ／ＯＦＦさせながら感光ドラム（感光体）上をポリゴンミラーなどで走査させる。しかし、このようなレーザービームプリンタでは、レーザービームを感光ドラムの端から端まで光学的に走査させる為には、ポリゴンミラーと感光ドラムとの間に相応の空間が必要である。また、ポリゴンミラーはモータによって回転させるようになっているので、レーザービームの走査系の小型化も困難である。そのため、レーザービームプリンタは、小型化には不向きである。また、さらに大きな感光ドラムにレーザービームを走査させる為には、さらに大きな光学系や空間が必要になる。さらに、感光ドラムの端付近ではレーザービームが大きな角度をもって感光ドラムに入射するので、レーザービームの変形などの問題も生じやすくなる。
【０００４】
次に、ＬＥＤプリンタは、レーザービームプリンタよりも小型にすることが可能である。しかし、ＬＥＤプリンタでは、ＬＥＤチップごとの輝度ばらつきが大きいため、ＬＥＤチップの選別や駆動回路による輝度調整など、輝度むらの対策が必要であり、コスト高の要因となる。
【０００５】
近年、有機薄膜エレクトロルミネッセンス（以下、有機ＥＬという）素子を利用したディスプレイデバイスの開発が各研究機関・企業などで活発に行われ、一部のメーカーでは商品化に向けて開発が行なわれている。このような有機ＥＬ素子は、ガラス基板やフィルムなどの上に一括して作製することが可能であり、プリンタに適用することで、輝度むらの低減・光学系の小型化・低コスト化の点で有望視されている。
【０００６】
一方、有機ＥＬ素子は単位面積あたりの発光強度が小さいため、感光ドラムを感光させるだけの出力を得るためには、有機ＥＬ素子にディスプレイデバイスとして用いるよりも高い電圧を印加して大きな電流密度の電流を流す必要がある。しかしながら、有機ＥＬ素子に印加する電圧を大きくして流れる電流の電流密度を大きくすると、有機ＥＬ素子の発光効率が下がり、その寿命も短くなる。そのため、有機ＥＬ素子に印加する電圧をむやみに大きくすることはできない。
【０００７】
図１に従来の有機ＥＬプリンタの光プリンタヘッド１（特許文献１）の概略断面図を示す。光プリンタヘッド１は、複数の有機ＥＬ素子２が配列された有機ＥＬパネル３と、有機ＥＬ素子２から出射された光を感光ドラム４に結像させるためのロッドレンズアレイ５で構成されている。ロッドレンズアレイ５は、有機ＥＬ素子２と感光ドラム４の間に設置されており、複数のロッドレンズ６を配列させて構成されている。ロッドレンズアレイ５を構成する各ロッドレンズ６は、例えば中心部が屈折率の高いコア部６ａとなっており、外周部が屈折率の小さなクラッド部６ｂとなっており、外表面は黒色被覆６ｃによって覆われている。
【０００８】
しかして、有機ＥＬ素子２から出射され比較的小さな取込角θでロッドレンズ６に入射した光は、ロッドレンズ６のコア部６ａ内に閉じこめられて導波され、図１に実線矢印で示すように感光ドラム４の表面の対応する位置に投射される。
【０００９】
しかしながら、有機ＥＬ素子２から出射されロッドレンズ６に大きな取込角θで入射した光は、図１に破線矢印で示すように、コア部６ａからクラッド部６ｂに侵入し、黒色被覆６ｃによって吸収されてしまう。
【００１０】
このため、有機ＥＬ素子２から放射された光のうちロッドレンズアレイ５に取り込める光には制限がある。例えば、日本板硝子（株）のＳＬＡ−９Ａでは、取込角θが±９度以下の範囲内でロッドレンズアレイ５に入射した光であればロッドレンズ６に取り込むことができるが、それ以上の取込角θで入射した光は取り込むことができず利用できない。有機ＥＬ素子２は前方へ出射される光の指向性が低く、ほぼランバート分布しているので、±９度以下の範囲内に出射される光は、有機ＥＬ素子２から出射される光全体の２０％程度に過ぎない。このように、従来の光プリンタヘッド１では、有機ＥＬ素子２から出射された光を有効に利用できていないという問題があった。
【００１１】
また、このような問題を解決するものとして特許文献２に開示された発明が提案されている。詳しくは、ロッドレンズアレイの代わりに有機（無機）ＥＬ素子の光が出射する面の表面に各有機ＥＬ素子と同程度の大きさで半球形のレンズを形成し、光の出射方向を揃えることが提案されている。しかしながら、この方法では、レンズの中心軸から外れた位置から出射された光は、中心軸と平行な方向と異なる方向に偏向されてレンズから出射されてしまう。したがって、このような光はロッドレンズアレイ内に取り込まれないので有効に利用されず、ロッドレンズアレイを用いない場合には隣の有機ＥＬ素子からの光で照射するべき領域に入射してしまい、解像度低下の原因となる可能性があった。
【００１２】
【特許文献１】特開昭６３−１０３２８８号公報
【特許文献２】特開２００４−５８４４８号公報
【特許文献３】特開２００３−５４０３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明は、上記のような技術的課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、有機ＥＬ素子に印加する電圧を大きくすることなく各ロッドレンズに有効に取り込むことのできる光量を増加させることのできる光プリンタヘッドを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明にかかるプリンタヘッドは、複数の有機ＥＬ素子を並べて形成された有機ＥＬパネルの発光面から出射される光を、円柱形のレンズを複数並べて形成されたロッドレンズアレイを介して感光体に投射する光プリンタヘッドにおいて、錐体状のプリズムをアレイ状に並べたプリズム面を一方の面に有する光学シートを、該プリズム面と反対側の面を前記発光面に対向させて配置し、前記発光面からの出射光を前記光学シートで偏向させて前記ロッドレンズアレイに入射させることを特徴としている。
【００１５】
本発明のプリンタヘッドにあっては、光学シートのプリズムにより、有機ＥＬ素子から出射された光をロッドレンズの中心軸に平行な方向に集めることができる。したがって、有機ＥＬ素子から出射された光のうちロッドレンズに有効な取込角で入射する光量を増加させることができ、感光体に投射される光の強度を高くすることができる。よって、有機ＥＬパネルから出射された光の利用効率を高めることができ、光学シートを設けないプリンタヘッドと同程度の光強度で感光体を露光する場合には、省電力化を図ることができると共に有機ＥＬ素子の劣化を抑えることができる（実質的な寿命が長くなる）。
【００１６】
本発明のプリンタヘッドのある実施態様は、前記光学シートと前記発光面の間に、空気層もしくは前記光学シートよりも屈折率の低い低屈折率層を設けたことを特徴としている。かかる実施態様にあっては、光学シートと有機ＥＬパネルの発光面の間に光学シートよりも屈折率の低い低屈折率層を設けているので、発光面から出射した光は光学シートのプリズム面と反対側の面でも光学シートと垂直な方向に集められる。つまり、光学シートのプリズム面及びプリズム面と反対側の面の両面で、発光面から出射された光を集めることができ、ロッドレンズの有効な取込角内に入射する光量を増加させることができる。
【００１７】
本発明のプリンタヘッドの別な実施態様は、前記光学シートの前記プリズム面と反対側の面に、低反射層を形成したことを特徴としている。かかる実施態様によれば、光学シートと有機ＥＬパネルの間でのフレネル反射による損失を減らすことができるので、有機ＥＬ素子から出射される光の利用効率を向上させることができ、感光体に投射される光の強度をより高くすることができる。
【００１８】
上記低反射層は、多層薄膜によって形成することができる。多層薄膜によって反射層を形成すれば、無反射コートも可能になるので、高い効率で反射光を減らすことができる。なお、低反射層に多層薄膜を用いる場合はフッ化マグネシウムや二酸化珪素などの多層膜を用いることができる。
【００１９】
また、上記低反射層は、前記有機ＥＬ素子からの出射光の波長以下の間隔で形成された凹状又は凸状をした微細構造体としてもよい。出射光の波長以下の間隔で凹状又は凸状をした微細構造体は、屈折率が平均化されて空気の屈折率と光学シートの屈折率の中間の屈折率となるので、光学シートのプリズム面と反対面における反射率を小さくすることができる。さらに、このような低反射層では、微細構造物をプリズム面を成形する際に同時に成形することができるので、製造が簡略化される。
【００２０】
本発明のプリンタヘッドのさらに別な実施態様は、前記光学シートのプリズム面に垂直な方向から見たとき、前記プリズムのそれぞれが前記有機ＥＬ素子のいずれかの領域内に収まっていることを特徴としている。かかる実施態様によれば、プリズムが複数の有機ＥＬ素子に跨って配置されていないので、隣接する有機ＥＬ素子から出射された光が混じりあって感光体に投射されにくくなる。したがって、ロッドレンズアレイを通して結像される感光体上の潜像の解像度が良好になる。なお、各プリズムの２方向の辺の長さは、有機ＥＬパネルの２方向の辺の長さのそれぞれ整数分の１となるようにすれば、プリズム間に隙間を空けないようにプリズム面にプリズムを配列させることができ、光学シートの効果を高くすることができる。
【００２１】
本発明のプリンタヘッドのさらに別な実施態様は、前記プリズムは四角錐形状をしており、かつ該プリズムの頂角が７０度以上１１０度以下の範囲内であることを特徴としている。かかる実施態様は、プリズムの頂角が７０度以上１１０度以下の範囲内に形成されているので、光学シートのプリズム面から出射される光をプリズムで光学シートに垂直な方向に効率良く集めることができる。
【００２２】
本発明のプリンタヘッドのさらに別な実施態様は、前記光学シートの前記プリズム面以外の領域に表裏判別用のマーク又は切り欠き部を形成したことを特徴としている。本発明にかかる光学シートに設けられているプリズムは非常に微細であるので、視覚などでは表裏の判別が困難であるが、かかる実施態様によれば、表裏判別用のマーク等を顕微鏡などで観察することにより容易に光学シートの表裏を判別できる。
【００２３】
本発明のプリンタヘッドのさらに別な実施態様は、前記光学シートの前記プリズム面以外の領域に、有機ＥＬパネルと位置合わせするためのマークあるいは切り欠き部を形成したことを特徴としている。本発明にかかる光学シートに設けられているプリズムは非常に微細であるので、視覚などでは表裏の判別が困難であるが、かかる実施態様によれば、位置合せ用のマーク等を顕微鏡などで観察することにより容易に各プリズムの位置を有機ＥＬ素子に合わせることができる。
【００２４】
本発明にかかる光プリンタヘッドは、感光体や、感光体にトナーを供給するトナー供給部と共にプリンタを構成することができる。このプリンタは、印刷機、ファックス、複写機等の各種機器の印刷部として使用することができる。
【００２５】
なお、本発明の以上説明した構成要素は、可能な限り任意に組み合わせることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、本発明の実施例を図面に従って詳細に説明する。ただし、本発明は以下に説明する実施例に限定されるものでないことは勿論である。
【実施例１】
【００２７】
図２は、光プリンタヘッド１０１を示す斜視図である。また、図３は光プリンタヘッド１０１と感光ドラム（感光体）１１４を示す模式図である。光プリンタヘッド１０１は、有機ＥＬパネル１１１と、ロッドレンズアレイ１１２と、光学シート１１３で構成されており、光学シート１１３は有機ＥＬパネル１１１とロッドレンズアレイ１１２の間に配置されている。また、有機ＥＬパネル１１１と光学シート１１３は距離α１だけ離して設置されており、有機ＥＬパネル１１１と光学シート１１３の間は空気層あるいは光学シート１１３よりも屈折率の低い低屈折率層１２６となっている。また、光学シート１１３の有機ＥＬパネル１１１と対向した面（光入射面１３０）とロッドレンズアレイ１１２の光学シート１１３と対向した面（光入射面１４１）の間隔は距離α２となるように設置されている。また、ロッドレンズアレイ１１２の光学シート１１３と対向する光入射面１４１と反対側の面（光出射面１４２）から感光ドラム１１４の表面までの距離がβとなるように感光ドラム１１４が設置されている。
【００２８】
図４は有機ＥＬパネル１１１の断面構造を示す。有機ＥＬパネル１１１の一方の面には複数の有機ＥＬ素子１１５が格子状に配列されている。有機ＥＬ素子１１５は、封止基板１２１、透明電極１２２、発光層１２３、背面電極１２４で構成され、透明電極１２２への印加電圧をＯＮ／ＯＦＦすることによって各有機ＥＬ素子１１５の発光層１２３を発光させて文字や画像を生成することができるようになっている。つまり、有機ＥＬパネル１１１は有機ＥＬ素子１１５を複数配列したものであって、各有機ＥＬ素子１１５を制御することによって文字や画像を生成する。また、有機ＥＬパネル１１１には、図５（ａ）に示すように有機ＥＬ素子１１５を格子状に配列したものや、図５（ｂ）に示すように有機ＥＬ素子１１５をデルタ配列したものなどがある。
【００２９】
また、有機ＥＬ素子１１５の材料としては、例えば封止基板１２１にはガスバリア性の良好な無アルカリガラス、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）などを用いることができ、透明電極１２２にはインジウム錫酸化物（ＩＴＯ）など、発光層にはトリス（８−キノリノラト）アルミニウム錯体（Ａｌｑ３）など、背面電極にはＡｌなどを用いることができる。
【００３０】
光学シート１１３は、ガラス（屈折率１.５）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ、アクリル）（屈折率１.４９）、ポリオレフィン系樹脂（屈折率１.５３等）、紫外線硬化型樹脂（屈折率１.３７等）、ポリカーボネート（ＰＣ）（屈折率１.５８）、ＰＥＴ（屈折率１.６）、などのポリマーなどによって略矩形平板状に成形されており、有機ＥＬパネル１１１とロッドレンズアレイ１１２の間に配置されている。
【００３１】
図６は光学シート１１３の正面図である。光学シート１１３は、片方の面に平坦な光入射面１３０が形成されており、他方の面に光出射面１３１が形成されている。また、図７及び図８に示すように光出射面１３１には四角錘形をした複数個のプリズム１３３が配列されたプリズム面１３２が形成されている。そして、図３に示すように光入射面１３０が有機ＥＬパネル１１１の発光面１２５と対向するようにして配置されて、有機ＥＬパネル１１１から出射された光を光学シート１１３で偏向させることによって、光の進行方向を光学シート１１３に入射した光よりも光学シート１１３に垂直な方向に集めてロッドレンズアレイ１１２側へ出射することができる。
【００３２】
また、光学シート１１３のプリズム面１３２に形成されたプリズム１３３は微細なため、目視にて光学シート１１３の表裏、すなわち光入射面１３０と光出射面１３１を見分けることは難しい。そのため図６に示すように光学シート１１３のプリズム面１３２以外の領域に切欠部１３５を設け、光学シート１１３を表向けたときと裏向けたときとで切欠部１３５の位置が異なることにより、光学シート１１３の光入射面１３０と光出射面１３１を目視で見分けることができるようにしている。
【００３３】
プリズム面１３２に形成したプリズム１３３は、光学シート１１３を有機ＥＬパネル１１１の前面に対向させて正しく配置したとき、各プリズム１３３が各有機ＥＬ素子１１５と１対１に対応して有機ＥＬ素子１１５の境界がプリズム１３３の境界と一致するようになっている。各プリズム１３３の大きさは互いに等しく、かつ、有機ＥＬ素子１１５と同じ大きさ、あるいはそれよりも小さくなっている。ただし、プリズム１３３の大きさが有機ＥＬ素子１１５の大きさよりも小さい場合には、有機ＥＬ素子１１５の境界がプリズム１３３の境界に一致するためには、プリズム１３３の縦横の寸法はそれぞれ有機ＥＬ素子１１５の縦横の寸法の整数分の一になっていなければならない。
【００３４】
図９（ａ）は格子状に配置された各有機ＥＬ素子１１５に対して１個のプリズム１３３が重なりあうように配置された状態を示しており、図９（ｂ）は格子状に配置された各有機ＥＬ素子１１５に対して複数個のプリズム１３３が重なりあうように配置された状態を示している。また、図１０（ａ）はデルタ状に配置された各有機ＥＬ素子１１５に対して１個のプリズム１３３が重なりあうように配置された状態を示しており、図１０（ｂ）はデルタ状に配置された各有機ＥＬ素子１１５に対して複数個のプリズム１３３が重なりあうように配置された状態を示している。特に、図１０（ｂ）のようにデルタ配置された有機ＥＬ素子１１５に複数個のプリズム１３３を対応させる場合には、１個の有機ＥＬ素子１１５に対応して配列される複数個のプリズム１３３は格子状配置となる。なお、図９（ａ）（ｂ）、図１０（ａ）（ｂ）において、太線は有機ＥＬ素子１１５の輪郭を表わしている。
【００３５】
たとえば、解像度６００ｄｐｉのプリンタの場合、１ｄｏｔ（有機ＥＬ素子１１５が１個分）の大きさは１辺が約４２μｍであるから、プリズム１３３の１辺も４２μｍとするか、あるいは２１μｍ、１４μｍなど４２μｍ／整数とする。また、１つのプリズム１３３が２つ以上の有機ＥＬ素子１１５に跨って対向しないよう、有機ＥＬパネル１１１と光学シート１１３を位置合わせする必要がある。また、図７に示すように、プリズム１３３の向かい合う斜面のなす角度を頂角ωと定義すると、各プリズム１３３の頂角ωは互いに等しく、後述のようにその頂角ωは約７０度〜１１０度の範囲に設定されており、より好ましくは８０度〜１１０度の範囲に設定されている。特に、プリズム１３３は、その頂角ωが９０度で最も光の利用効率が良くなる。
【００３６】
また、有機ＥＬ素子１１５が矩形状である場合、１個又は複数個のプリズム１３３を隙間無く配列させようとすれば、プリズム１３３の底面の形状も矩形状でなければならない。従って、用いるプリズム１３３は図１１（ａ）に示すようなピラミッド状をしたものが望ましいが、円錐状のプリズム１３３の場合であっても、図１１（ｂ）のように一部をカットして底面を矩形状にすれば使用することができる。
【００３７】
ロッドレンズアレイ１１２は、図１２に示したように円柱形状をした複数のロッドレンズ１４０を有機ＥＬ素子１１５やプリズム１３３の配列に合わせて並べられており、光学シート１１３のプリズム面１３３と対向した光入射面１４１とその反対側に光出射面１４２を有している。また、光入射面１４１は各ロッドレンズ１４０の一方の円形面の集合体、光出射面１４２は各ロッドレンズ１４０の他方の円形面の集合体で構成されている。さらに、ロッドレンズアレイ１１２の光入射面１４１は、光学シート１１３の光入射面１４１から距離α２だけ離れた位置になるように設置されている。
【００３８】
ロッドレンズ１４０は、任意の断面で屈折率が中心から外周方向に向けて次第に小さくなるように傾斜分布したもの（屈折率分布型のロッドレンズ）でもよく、屈折率の比較的大きなコア部の周囲をコア部よりも屈折率の小さなクラッド部で覆ったもの（ステップ型のロッドレンズ）でもよい。ロッドレンズアレイ１１２は、有機ＥＬパネル１１１で生成された画像をロッドレンズアレイ１１２の光出射面１４２から距離βだけ離れた場所に結像させるレンズとして機能するようになっている。従って、光学シート１１３からロッドレンズアレイ１１２までの距離α２と、ロッドレンズアレイ１１２から感光ドラム１１４の表面までの距離βはいずれも、ロットレンズ１４０の焦点距離と等しくするか、あるいはロッドレンズ１４０の焦点距離と同程度の距離に保っている。
【００３９】
また、感光ドラム１１４は、光が照射（露光）された位置の帯電極性が変化するものである。特に図示しないが、この帯電極性の変化した箇所にトナーなどを吸着して紙などに転写することにより、画像や文字などが紙に印刷される。
【００４０】
図１３は有機ＥＬパネル１１１から出射された光が感光ドラム１１４に到達するまでの挙動を説明する図である。有機ＥＬパネル１１１に駆動電圧を印加すると、電圧を印加された個所の有機ＥＬ素子１１５が発光する。有機ＥＬパネル１１１の発光面１２５から出射した光１８５は、発光面１２５に対してほぼ１８０度の広がりを持つほぼランバート分布の指向特性を有している。有機ＥＬパネル１１１の発光面１２５から出射して光学シート１１３の光入射面１３０に到達した光１８５は光学シート１１３内に入射する。その際、低屈折率層１２６と光入射面１３０との間の界面で屈折することにより、光１８５は光学シート１１３の光入射面１３０に垂直な方向に近くなるように光進行方向を偏向される。さらに、この光１８５は、光学シート１１３のプリズム面１３２から出射する際にプリズム１３３の斜面で屈折させられ、光学シート１１３の光入射面１３０に垂直な方向に集まるようにさらに偏向される。従って、光学シート１１３の光出射面１３１から出射された光１８５は、ロッドレンズ１４０の中心軸に対して小さな取込角θ（ロッドレンズ１４０への入射角）でロッドレンズアレイ１１２に入射する。
【００４１】
ロッドレンズアレイ１１２に入射した光１８５のうち、ある取込角θよりも狭い入射角で入射した光は、ロッドレンズアレイ１１２を透過し、有機ＥＬパネル１１１の発光位置と対向する位置で感光ドラム１１４に入射する。ここで、ロッドレンズアレイ１１２の光入射面１４１に入射する光１８５は、光学シート１１３によってロッドレンズ１４０の中心軸に平行な方向に集められているので、光学シート１１３を設置しない場合よりも多くの光１８５がロッドレンズアレイ１１２を透過して感光ドラム１１４に到達する。よって、有機ＥＬパネル１１１で生成された文字や画像は、大きな光強度をもって感光ドラム１１４の表面に結像され、感光ドラム１１４に潜像を生成させる。よって、感光ドラム１１４に強い光を投影させるために有機ＥＬパネル１１１の印加電圧を高くする必要がなくなるので、有機ＥＬパネル１１１の寿命を長くすることができる。
【００４２】
次に、図１４（ａ）〜（ｃ）により、光学シート１１３の製造方法の一例を説明する。光学シート１１３は上型１５０と下型１５１とを用いて成形される。下型１５１の表面は光学シート１１３の光入射面１３０を成形するための平坦面１５２となっている。また、上型１５０は光学シート１１３のプリズム面１３２を成形するための複数の凹パターン（あるいは、凸パターン）１５４が形成されたパターン成形面１５３となっている。
【００４３】
しかして、光学シート１１３を成形するに当たっては、図１４（ａ）に示すように、上型１５０と下型１５１を準備する。次に、図１４（ｂ）に示すように、上型１５０と下型１５１を対向させ、上型１５０と下型１５１の間に熱可塑性樹脂シート１５８を挟み込んで熱を加える。そうすると、一方の面に上型１５０に形成された凹パターン１５４が熱可塑性樹脂シート１５８に転写され、熱可塑性樹脂シート１５８の他方の面に下型１５１に形成された平坦面１５２が転写される。この後、上型１５０と下型１５１とを開くと、図１４（ｃ）に示すように、熱可塑性樹脂シート１５８によって光学シート１１３が形成される。そして、光学シート１１３の一方の面にプリズム面を有する光出射面１３１が形成され、他方の面に平坦な光入射面１３０が形成される。
【００４４】
ここで上型１５０及び下型１５１の作製方法としては、例えば上型１５０及び下型１５１は無酸素銅などの材料を加工して形成される。詳しくは、下型１５１は矩形平板状の材料の光入射面と対応する面を研磨などにより平坦な面としたものである。上型１５０は、図１５（ａ）に示すように、先端がダイヤモンドでできたバイト１５６を用い、無酸素銅製で矩形平板状をした母材１５７の一方の面に沿ってバイト１５６をＸ方向に移動させて溝１５４ａを切削すると共に順次バイト１５６をＹ方向に一定ピッチ毎に走査させて切削加工を繰り返す。次に、図１５（ｂ）に示すように、母材１５７の一方の面に沿ってバイト１５６をＹ方向に移動させて溝１５４ｂを切削すると共に順次バイト１５６をＸ方向に一定ピッチ毎に走査させて切削加工を繰り返す。この結果、Ｘ方向の溝とＹ方向の溝によって母材１５７の一方の面に、光学シート１１３のプリズム１３３に対応する多数のピラミッド状をした凹パターン１５４が形成され、上型１５０ができあがる。
【００４５】
この方法によれば、バイト１５６の刃先角を変化させることにより、光学シート１１３に形成されるプリズム１３３の頂角ωを任意の形状に形成できる。また、バイト１５６の刃先角に合わせた凹パターン１５４の切削深さ及びピッチで切削することにより、プリズム１３３を隙間無く形成することができる。
【００４６】
また、例えば下型１５１の材料を無酸素銅ではなく、紫外線が透過するガラスなどを用いれば、熱可塑性樹脂１５８の代わりに紫外線硬化樹脂を用いることができる。そして、上型１５０と下型１５１の間に紫外線硬化樹脂を挟んで下型１５１側から紫外線を照射することにより、上型１５０の凹パターン１５４及び下型１５１の平坦面１５２が転写された光学シート１１３を作製することができる。さらに、この場合には、紫外線の照射により紫外線硬化樹脂が硬化するので、熱を加える必要が無く熱膨張などの影響による変形を小さく抑えることができる。また、上型１５０の材料としても切削加工が可能な材料であれば特に無酸素銅である必要はなく、樹脂、ガラス、シリコン、その他の金属などを用いても良い。
【００４７】
次に、実施例１に示した光学シート１１３をロッドレンズアレイ１１２と組み合わせた光プリンタヘッドのシミュレーションによる特性評価結果を説明する。まず始めに、光プリンタヘッドをシミュレーションで評価する際の信頼性を検証するため、光学シート１１３から出射された光の出射角度依存性を実測とシミュレーションの結果で比較した。実測及びシミュレーションには、底面が１辺２０μｍの正方形で頂角ωが７０度の四角錐状をしたプリズム１３３を縦横に格子状に配列させた屈折率が１.５８の光学シート１１３を用いた。この光学シート１１３を空気層を介して有機ＥＬパネル１１１の正面に設置し、有機ＥＬパネル１１１から出た光線が光学シート１１３を通過した後の出射角度依存性を調べた。
【００４８】
図１６は実測とシミュレーションによる出射角度依存性を比較して示す図である。図１６において横軸は光学シートから出射される光の出射方向、即ち取込角θを表わし、縦軸は各方向における光の強度（任意単位）を表わしている。また、図１６に示す実線による曲線Ｌ１は実測値を表わし、破線による曲線Ｌ２はシミュレーションによる計算結果を示す。図１６から分かるようにシミュレーションによる計算結果は、実測値を反映したものとなっているので、以後はシミュレーションにより評価した結果を示す。
【００４９】
まず、光学シート１１３の光出射面１３１から出射された光の出射角度依存性を評価した。この結果を図１７に曲線Ｌ３で示す。この評価には、上記光学シートと同じモデルを用いた。すなわち、底面が１辺２０μｍの正方形で、頂角ωが７０度、屈折率１.５８の四角錐状をしたプリズム１３３を縦横に格子状に配列させた光学シート１１３を用いた。この光学シート１１３を空気層を介して有機ＥＬパネル１１１の正面に設置し、有機ＥＬパネル１１１から出た光線が光学シート１１３を通過した後で、ロッドレンズアレイ１１２に入射する際の取込角θを調べた。
【００５０】
図１７の横軸はロッドレンズアレイ１１２へ入射する光の取込角θを示し、縦軸は取込角θにおける効率ηを表わしている。ここで、取込角θにおける効率ηとは、光学シート１１３を設けた場合の取込角θにおける光強度を、光学シート１１３を設けない場合の取込角θにおける光強度で割った値を表わしている。
【００５１】
図１７から分かるように、実施例１にかかる光学シート１１３を有機ＥＬパネル１１１の前に配置すると、ロッドレンズアレイ１１２への取込角θが５０度以下の領域で効率ηが上昇し、取込角θが５０度以上では逆に効率ηが低下することが分かる。特に取込角θが９度付近（これは、ロッドレンズアレイ１１２における有効な取込角θのほぼ最大値に当たる。）においては、効率ηがほぼ１.６〜１.８倍程度まで大きく上昇することが分かる。
【００５２】
図１８は、プリズム１３３の頂角ωをパラメータとして変化させたときの、取込角θにおける効率ηを表わしている。図１８に示した曲線Ｌ４、Ｌ５、Ｌ６、Ｌ７、Ｌ８は、それぞれプリズム１３３の頂角ωが７０度、８０度、９０度、１００度、１１０度の場合の効率ηを表わしている。図１８によれば、頂角ωが７０度〜１１０度のプリズム１３３においては、取込角θが少なくとも０度から５０度で効率ηが１よりも大きくなっており、ロッドレンズアレイ１１２に取り込むことのできる光量が増加していることが分かる。特に、頂角ωがほぼ９０度のプリズム１３３を有する光学シート１１３を用いたときに最も良好な結果が得られることが分かる。
【００５３】
また、図１８に示す曲線Ｌ９は、光学シート１１３を表裏逆向きに配置した場合、つまりプリズム面１３２を有機ＥＬパネル１１１と対向させた場合のシミュレーション結果を表わしている。なお、曲線Ｌ９のシミュレーションに用いたプリズム１３３の頂角ωは９０度である。図１８からわかるように、光学シート１１３のプリズム面１３２を有機ＥＬパネル１１１側に向けて表裏逆向きに配置した場合には、光学シート１１３を配置しない場合よりも効率ηが悪くなってしまった。
【００５４】
図１９は光学シート１１３の効率ηとプリズム１３３の頂角ωとの関係を表わす図である。ここでは、底面が１辺２０μｍの正方形で屈折率１.５８の四角錐状をしたプリズム１３３を縦横に格子状に配列させた光学シート１１３を用いた。そして、プリズム１３３の頂角ωを７０度〜１１０度まで変化させ、取込角θ＝１０度における効率ηを求めたところ、図１９の曲線Ｌ１０が得られた。この曲線Ｌ１０からも、取込角θが１０度（９度付近）においては、頂角ωがほぼ９０度で最も効率ηが良くなることが分かる。
【００５５】
次に、プリズム１３３の屈折率を変化させて光学シート１１３を用いた場合の効率ηの変化を調べた結果を図２０に示す。ここでは、底面が１辺２０μｍの正方形で、頂角ωが７０度の四角錐状をしたプリズム１３３を縦横に格子状に配列させた光学シート１１３を用いた。そして、プリズム１３３の屈折率を１.３３、１.４９、１.５８と異ならせた光学シート１１３を用いて効率ηを調べた。
【００５６】
図２０に示す曲線Ｌ１１、Ｌ１２、Ｌ１３は、それぞれ屈折率が１.３７、１.４９、１.５８の光学シート１１３を用いた場合の効率ηを表わす。図２０からわかるように、プリズム１３３の頂角ωが同じ場合には、プリズム１３３の屈折率が高いほど高い効率ηが得られることがわかる。したがって、光学シート１１３の材料としては、前述した様々な材料を用いることができるが、屈折率の高いＰＣ、ＰＥＴなどの樹脂を用いればより高い効果を見込める。
【００５７】
次に、光学シート１１３を透過する光１８５の光線図を図２１及び図２２に示す。図２１及び図２２は、実施例１にかかる光学シート１１３に設けられているプリズム１３３の一つをプリズム１７０で模式的に表わした図であって、光学シート１１３の光出射面１３１に形成されたプリズム１３３をプリズム１７０の両斜辺１７２で表わし、光学シート１１３の光入射面１３０をプリズム１７０の底辺１７１で表わしている。図２１は、プリズム１７０の底辺１７１（図２１及び図２２では光学シート１１３の光入射面１３０に相当する）の垂直二等分線１７３上に配置した点光源１８０から出射された光の挙動を計算した結果を示す図である。また、図２２は垂直二等分線１７３上からずれた位置に配置した点光源１８１から出射された光の挙動を計算した結果を示す図である。また、図２３及び図２４は、実施例１で使用した四角錐形状のプリズム１７０の代わりに半球形状のレンズ１７４を使用した場合の光１８５の挙動を２次元平面で計算した比較例を示す。なお、図２３は、レンズ１７４の断面において底辺１７５の垂直二等分線１７６上に配置した点光源１８２から出射された光の挙動を計算した結果を示す図であり、図２４は垂直二等分線１７６上からずれた位置に配置した点光源１８３から出射された光の挙動を計算した結果を示す図である。
【００５８】
図２１から分かるように、四角錐形状をしたプリズム１７０の底辺１７１の垂直二等分線１７３上にある点光源１８０から出射された光は、プリズム１７０を通過することによって、底辺１７１の垂直二等分線１７３と平行な方向に偏向される。同様に、図２３から分かるように、半球形状をしたレンズ１７４の底辺１７５の垂直二等分線１７６上にある点光源１８２から出射された光は、レンズ１７４を通過することによって、底辺１７５の垂直二等分線１７６と平行な方向に偏向される。
【００５９】
一方、図２２に示すような四角錐形状のプリズム１７０の場合には、点光源１８１がプリズム１７０の垂直二等分線１７３上からずれていても、プリズム１７０の斜辺１７２から出射された光はある程度垂直二等分線１７３と平行な方向に出射される。これに対し、図２４に示すような半球形状のレンズ１７４の場合ニは、点光源１８３がレンズ１７４の垂直二等分線１７６からずれていると、レンズ１７４から出射される光はほとんど垂直二等分線１７６と平行な方向に出射されていないことが分かる。
【００６０】
したがって、半球形状のレンズ１７４を用いるよりも、四角錐形状のプリズム１７０を用いた方が光の利用効率が良くなることがわかる。
【００６１】
しかして、実施例１にかかる光プリンタヘッド１０１にあっては、有機ＥＬ素子１１５から出射された光を光学シート１１３で偏向させて取込角の狭い範囲内に集め、効率よくロッドレンズアレイ１１２内に取り込むことができるので、光の利用効率にすぐれる。また、印加電圧を変えずにロッドレンズアレイ１１２に垂直な方向の輝度を向上させることができる。さらに、従来の光プリンタヘッドと同程度の輝度で充分な場合には、印加電圧を下げることができるので省電力化及び有機ＥＬの長寿命化を図れる。
【００６２】
また、光学シート１１３から不要な方向に出射された光はロッドレンズアレイ１１２を透過しないので、不要な方向に出射された光が隣接する有機ＥＬ素子１１５によって照射されるべき感光ドラム１１４の領域に入射して露光してしまい、解像度が低下することがない。
【００６３】
なお、有機ＥＬパネル１１１と光学シート１１３の間の距離α１は、大きくなりすぎると光学シート１１３より手前での光線の干渉が発生するので、空気の層を挟みつつ可能な限り接近させることが好ましい。また、空気の層を挟むことによって空気の層と光学シート１１３の光入射面１３０との間で屈折率が異なるので、光学シート１１３の光入射面１３０で光を偏向させることができる（図１３参照）。
【実施例２】
【００６４】
実施例２は、光学シート１１３の作製時に用いる上型及び下型の製造方法が実施例１に示した上型１５０の製造方法と異なるものである。図２５（ａ）〜（ｂ）に従って上型１９０の作製方法を説明する。実施例２にかかる上型１９０は、実施例１で作製した上型１５０を用いて、フォトリソグラフィーなどの技術を用いて複製の型を作製したものである。
【００６５】
まず、実施例１の上型１５０と同様（図１５（ａ）、（ｂ）参照）にして先端がダイヤモンド製のバイト１５６を用いて凹パターン１９２を形成し、上型１９０の型原版１９１を作製する（図２５（ａ））。ただし、楔形の凹パターン１９２は、実施例１に示した上型１５０と１／２ピッチずらして形成する。次に、図２５（ｂ）に示すように型原版１９１に形成した凹パターン１９２上にニッケルなどを電気鋳造法により形成し、型原版１９１を剥離すれば実施例１の上型１５０と同じ凹パターン１５４を有する上型１９０が得られる（図２５（ｃ））。
【００６６】
このようにして作製した上型１９０は、硬いニッケルなどの材料でできているので実施例１に示した無酸素銅製の上型１５０よりも光学シート１１３の製造時に消耗しにくい。したがって、大量生産時のコストを低減することができる。また、型原版１９１を使用して光学シート１１３を製造しないので、上型１９０が消耗した場合においても保存しておいた型原版１９１から再び電気鋳造法により上型１９０を容易に複製することができる。
【００６７】
なお、本実施例２では上型１９０について記述したが、下型の製造方法については、上型１９０と同じ材料の矩形平板状のものを準備し、実施例１と同様に研磨により製造してもよいし、実施例２示した上型１９０の製造方法と同様に電気鋳造法により製造してもよい。
【実施例３】
【００６８】
本実施例３は、実施例１と光学シート１１３の作製時に用いる上型の製造方法が異なるものである。図２６（ａ）〜（ｅ）を用いて実施例３にかかる上型１９３の作製方法を説明する。実施例３にかかる上型１９３は、実施例１で作製した上型１５０を用いてドライエッチング用のマスクを作製し、母材１９４をドライエッチングすることにより作製したものである。
【００６９】
まず、実施例１の上型１５０と同様（図１５（ａ）、（ｂ）参照）に先端がダイヤモンド製のバイト１５６を用いて凹パターン１９５を形成し、上型１９３の型原版１９６を作製する（図２６（ａ））。ただし、楔形の凹パターン１９５は、実施例１に示した上型１５０と１／２ピッチずらして形成する。同時に図２６（ｂ）に示すようにガラスなどのドライエッチングが可能な母材１９４上に紫外線硬化樹脂１９７を塗布したものを用意する。なお、母材１９４と硬化後の紫外線硬化樹脂１９７（エッチングマスク１９８）はドライエッチングのエッチング速度が等しくできる材料を選択する。図２６（ｃ）に示すように型原版１９６の凹パターン１９５を紫外線硬化樹脂１９７に押し当てて紫外線を照射することにより紫外線硬化樹脂１９７を硬化させる。紫外線硬化樹脂１９７が充分に硬化したら型原版１９６を剥離すれば、図２６（ｄ）に示すように母材１９４上にピラミッド形をした凸パターン１９９を有するエッチングマスク１９８が形成されたものを得る。次に、母材１９４のエッチングマスク１９８を形成した面側からドライエッチングによりエッチングマスク１９８がすべて除去されるまでエッチングを行う（図２６(e)）。母材１９４とエッチングマスク１９８のエッチング速度は等しくしているので、図２６（ｆ）に示すように母材１９４にエッチングマスク１９８のピラミッド形をした凸パターン１９９が転写されたピラミッド形の凹パターン２００を有する上型１９３を得る。
【００７０】
なお、エッチングマスク１９８の材料にはドライエッチングが可能な熱可塑性樹脂や熱硬化性樹脂などを用いてもよい。この場合、母材１９４には不透明な材料でもドライエッチングが可能な素材であれば用いることができる。
【００７１】
このようにして作製した上型１９３は、型原版１９４を複製して作製しているので、１枚１枚の上型１９３をバイトなどの切削加工により作製したものと比べて、各上型１９３のばらつきを小さくすることができる。したがって、大量生産などで同じ凹パターン１９９を有する上型１９３を多量に使用する場合は、ロット毎のばらつきや製造ライン毎のばらつきを低減することができる。
【実施例４】
【００７２】
本実施例４は、実施例１に示した光学シート１３３を形成するための上型１５０の形成方法が異なるものである。実施例４にかかる上型２０１の作製方法は、シリコン結晶の異方性エッチングにより上型２０１を作製したものである。図２７（ａ）〜図２７（ｇ）を用いて上型２０１の作製方法を説明する。
【００７３】
まず、図２７（ａ）及び図２７（ｂ）に示すようにシリコン基板２０２上にフォトリソグラフィなどにより、適切な凹パターンが形成されるようにレジストパターン２０３を形成する。次に図２７（ｃ）に示すようにシリコン基板２０２の異方性エッチングを行い、凹パターン２０４を形成する。レジストパターン２０３を除去すればシリコンでできた上型２０１を得ることができる（図２７（ｄ）参照）。
【００７４】
また、下型の製造方法については、シリコンを実施例１と同様に研磨することにより製造してもよいし、下型にもパターンを形成する場合等には実施例４に示した上型２０１の製造方法と同様にシリコンの異方性エッチングにより製造すればよい。
【００７５】
しかし、シリコンの異方性エッチングのプロセス上、レジストパターン２０３が形成されている箇所はシリコンをエッチングしきれない。そのため、上型２０１を用いて形成した光学シート２０６は、図２８（ａ）及び（ｂ）に示すように隣接するプリズム２０７の間に一定の間隔δを有する隙間部２０８が形成されてしまう。例えば、底辺が２０μｍ四方の四角錐形状をしたプリズム２０７に対して、間隔δが１.２μｍの隙間部２０８が形成されると全体に対して６％程度が隙間部２０８となる。さらに、四角錐のプリズム２０７のサイズを小さくすればするほど、この隙間部２０８の面積の割合は大きくなってしまい、プリズム面２０９全体に占めるプリズム２０７の割合が減ることになり、有機ＥＬパネル１１１から出射された光１８５を屈折させる効果が小さくなってしまう。また、この隙間部２０８の面積を小さくすることもできるが、制御が難しく歩留まりを落とす原因となる。故に高い解像度が必要な光学シート１１３の作製には向かない。また、シリコンの異方性エッチングをもちいて上型２０１を作製する場合には、四角錐の形状がシリコンの結晶方位で決定されてしまうため頂角ωが７０.５度の上型２０１は作製できるが、それ以外の任意の頂角ωに作製できず効率ηの最適化が行えない等の制限がある。しかしながら、比較的精度を要求されない光学シート１１３を作製する場合には有効である。
【実施例５】
【００７６】
実施例５にかかる光学シート２２０は、実施例１にかかる光学シート１１３の裏表の判別手段がことなるものである。図２９に実施例５にかかる光学シート２２０の平面図を示す。光学シート２２０は、光学シート１１３と同様に一方の面に光入射面（図示せず）が形成され、他方の面に光出射面２２５が形成されている。また光出射面２２５には複数のプリズム２２７が形成されたプリズム面２２６が形成されている。一方、光学シート２２０の外周に切欠部１３５は形成されておらず、代わりに光学シート２２０の光出射面２２５のプリズム面２２６が形成されていない領域に位置合わせマーク２２８が設けられている。また、位置合わせマーク２２８を複数設けた場合は、点対称あるいは線対称とならないように配置されている。
【００７７】
この位置合わせマーク２２８は、プリズム２２７と同様に型に位置合わせマーク２２８に対応するパターンを形成しておき、プリズム２２７の形成工程と同時に形成されるようにすれば、製造工程を減らすことができる。さらに、位置合わせマーク２２８の断面形状をプリズム２２７の断面と同様な四角錐形状及び半球形をした凸状或いは凹状にしておけば、光の屈折により透過光の輝度の違いにより目視で光学シート２２０の表裏を確認できる。また、この位置合わせマーク２２８を光学シート２２０と有機ＥＬパネル１１１とのアライメント時の基準として用いることができる。
【００７８】
変形例としては、図３０（ａ）に示した光学シート２２１のように光出射面２２５のプリズム面２２６の領域以外の外周部にスルーホール２２９を設けてもよい。また、図３０（ｂ）に示した光学シート２２２のように切欠部（ノッチ）２３０を設けてもよい。
【実施例６】
【００７９】
実施例１にかかる光学シート１１３は、光入射面１３０が平坦な面に形成されているので、有機ＥＬパネル１１１の発光面１２５から出射された光が光学シート１１３の光入射面１３０でフレネル反射などによって反射されてしまい光学シート１１３内に入射しないので、その分だけ光の損失が生じる。そのため、光の利用効率が悪くなる可能性がある。実施例６にかかる光学シート２４０は、光学シート２４０の光入射面２４１での反射を防止し、光の利用効率をさらに上げることを可能にしたものである。図３１は、実施例６にかかる光学シート２４０の断面図である。
【００８０】
実施例６にかかる光学シート２４０は、実施例１に示した光学シート１１３の光入射面１３０に微細な凸状又は凹状の反射防止パターン２４２を設けたものである。この凸状又は凹状の反射防止パターン２４２は、有機ＥＬ素子１１５から出射される光の波長よりも短い間隔で配列されている。光の波長よりも短い間隔で微細な凸状又は凹状の反射防止パターン２４２を形成していると、その層では屈折率が１の領域（凹部内の空気）と屈折率が光学シート２４０の屈折率と等しい領域（光学シート２４０の凸部）が混在しているので、反射防止パターン２４２の設けられている層は屈折率が光学シート２４０の屈折率と空気の屈折率との中間の屈折率とみなすことができる。よって、光学シート２４０の光入射面１３０に低屈折率層を設けたのと同様の働きをし、入射光が光学シート２４０の光入射面１３０で反射されにくくなる。また、このような反射防止パターン２４２は、光学シート２４０にプリズム１３３のプリズム面１３２を形成する際、同時に成形することができるので、光学シート２４０の製作が容易になる。
【００８１】
また、変形例としては図３２に示す光学シート２４５のように光学シート１１３の光入射面１３０にフッ化マグネシウムや二酸化珪素などの多層膜を蒸着やスパッタなどにより形成した低反射層２４６を設けることによっても光学シート２４０と同様の効果を得ることができる。このような多層膜では、無反射コートとすることもできるので、高い反射防止効果を得ることも可能になる。
【００８２】
なお、図示しないが、光学シートの裏面にいわゆるエアロゲルの層を付着させたり、光学シートと有機ＥＬパネルの間にエアロゲルを充填させてもよい。エアロゲルは、マトリックス中に微少な気泡が分散した透明性多孔質体である。エアロゲルについては、たとえば特開２００５−３７９２７号公報、特開２００４−１９５６７７号公報、特開２００３−１１９０５２号公報、作花済夫著「ゾル−ゲル法の応用」（アグネ承風社、１９９７年、ｐｐ.４２〜４７）に記載がある。
【実施例７】
【００８３】
実施例７のプリンタ２５０は、上記に記載した光プリンタヘッドを組み込んだものである。図３３にプリンタ２５０の構成図を示す。図３３を用いてプリンタ２５０の動作を説明する。印刷される紙２５１は、矢印Ａの方向へ流れ、感光ドラム２５２は矢印Ｂの方向へ回転する。最初感光ドラム２５２の表面はプラスに帯電した部分とマイナスに帯電した部分が混在しているが、帯電ローラー２５３と接触することによって表面全体が電気的にマイナスに帯電する。
【００８４】
次に光プリンタヘッド２５４により印刷したい文字あるいは画像が感光ドラム２５２上に潜像として書き込まれる。つまり、印刷したい文字あるいは画像のデータに対応して有機ＥＬ素子を発光させ感光ドラム２５２の光が照射された部分はプラスに帯電し、他の部分はマイナスに帯電したままである。
【００８５】
次に現像機２５５で感光ドラム２５２の表面にトナー２５６が付着されるが、トナー２５６はマイナスに帯電されており感光ドラム２５２のプラスに帯電した箇所のみに付着する。
【００８６】
転写機２５７は感光ドラム２５２の表面よりも強くプラスに帯電させられており、マイナスに帯電しているトナー２５６は転写機２５７の方へ移ろうとして紙２５１に付着する。トナー２５６が付着した紙２５１が矢印Ａ方向に送られて、定着機２５８で熱と圧力が加えられることにより、トナー２５６が紙２５１に定着し印刷される。感光ドラム２５２はクリーナー２５９で残ったトナー２５６が落とされ、再び帯電ローラー２５３と接触して帯電させられる。このサイクルを繰り返すことによって紙２５１へ文字や画像が印刷される。
【図面の簡単な説明】
【００８７】
【図１】従来の有機ＥＬプリンタの光学系を示した断面図である。
【図２】実施例１にかかる光プリンタヘッドの斜視図である。
【図３】実施例１にかかるプリンタの光学系の断面図である。
【図４】同上のプリンタの光学系に用いられている有機ＥＬパネルの一部を拡大した断面図である。
【図５】（ａ）、（ｂ）は同上の有機ＥＬパネルに形成されている有機ＥＬ素子の配置を示した図である。
【図６】実施例１にかかる光プリンタヘッドで用いられている光学シートの上面図である。
【図７】同上の光学シートの断面図である。
【図８】図６の光学シートの斜視図である。
【図９】（ａ）、（ｂ）はいずれも格子状に配置された有機ＥＬ素子に対して配置されたプリズムを示す正面図である。
【図１０】（ａ）、（ｂ）はいずれもデルタ状に配置された有機ＥＬ素子に対して配置されたプリズムを示す正面図である。
【図１１】（ａ）はピラミッド状をしたプリズムの斜視図、（ｂ）は一部切欠された円柱状のプリズムを示す斜視図である。
【図１２】実施例１にかかる光プリンタヘッドで用いられているロッドレンズアレイの斜視図である。
【図１３】図３のプリンタの光学系における光の挙動を説明するための断面図である。
【図１４】（ａ）〜（ｃ）は、実施例１のプリンタの光学系に用いられる光学シートの製造工程を説明するための図である。
【図１５】（ａ）、（ｂ）は、同上の光学シートを製造するために使用する型の製造工程を説明するための図である。
【図１６】有機ＥＬパネルから出射された光の出射角度依存性を実測とシミュレーションの結果で比較した図である。
【図１７】光学シートの光出射面から出射された光の出射角度依存性を評価した計算結果を示した図である。
【図１８】光学シートに形成したプリズムの頂角ωを変えた時のロッドレンズアレイへの取込角θと効率ηの関係を示した図である。
【図１９】ロッドレンズアレイへの取込角θが１０度における、プリズムの頂角ωを変えた時のと効率ηの関係を示した図である。
【図２０】光学シートの材料の屈折率を変えた時のロッドレンズアレイへの取込角θと効率ηの関係を示した図である。
【図２１】四角錐形状のプリズムにおける、四角錐の底面の中心を通る垂線上から出射する光のでの挙動を計算した結果を示す図である。
【図２２】四角錐形状のプリズムにおける、四角錐の底面の中心を通る垂線上から外れた位置から出射する光のでの挙動を計算した結果を示す図である。
【図２３】半球形レンズにおける、半球形レンズの底面の中心を通る垂線上から出射する光の挙動を計算した結果を示す図である。
【図２４】半球形レンズにおける、半球形レンズ底面の中心を通る垂線上から外れた位置から出射する光の挙動を計算した結果を示す図である。
【図２５】（ａ）〜（ｃ）は、実施例２にかかる光学シート製造用の型の製造方法を説明する図である。
【図２６】（ａ）〜（ｅ）は、実施例３にかかる光学シート製造用の型の製造方法を説明する図である。
【図２７】（ａ）〜（ｄ）は、実施例４にかかる光学シート製造用の型の製造方法を説明する図である。
【図２８】（ａ）は同上の型を用いて製造した光学シートの断面図である。（ｂ）は同上の型を用いて製造した光学シートの上面図である。
【図２９】実施例５にかかる光学シートの上面図である。
【図３０】（ａ）、（ｂ）は、実施例５にかかる光学シートの変形例を示す上面図である。
【図３１】実施例６にかかる光学シートの断面図である。
【図３２】実施例６にかかる光学シートの変形例を示す断面図である。
【図３３】実施例７にかかるプリンタの構成を説明する概略断面図である・
【符号の説明】
【００８８】
１０１ 光プリンタヘッド
１０２ 光学系
１１２ ロッドレンズアレイ
１１３ 光学シート
１１４ 感光ドラム
１２５ 発光面
１３０ 光入射面
１３１ 光出射面
１３２ プリズム面
１３３ プリズム
１３５ 切欠部
１４０ ロットレンズ
１４１ 光入射面
１４２ 光出射面
２５０ プリンタ
２５１ 紙
２５２ 感光ドラム
２５３ 帯電ローラー
２５４ 光プリンタヘッド
２５５ 現像機
２５６ トナー
２５７ 転写機
２５８ 定着機
２５９ クリーナー
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光源に有機ＥＬ素子を用いた光プリンタヘッドに関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、プリンタには光源にレーザを用いたレーザービームプリンタやＬＥＤを用いたＬＥＤプリンタが実用化されている。
【０００３】
レーザービームプリンタは、レーザーダイオードから出射されたレーザービームを画像パターンに応じてＯＮ／ＯＦＦさせながら感光ドラム（感光体）上をポリゴンミラーなどで走査させる。しかし、このようなレーザービームプリンタでは、レーザービームを感光ドラムの端から端まで光学的に走査させる為には、ポリゴンミラーと感光ドラムとの間に相応の空間が必要である。また、ポリゴンミラーはモータによって回転させるようになっているので、レーザービームの走査系の小型化も困難である。そのため、レーザービームプリンタは、小型化には不向きである。また、さらに大きな感光ドラムにレーザービームを走査させる為には、さらに大きな光学系や空間が必要になる。さらに、感光ドラムの端付近ではレーザービームが大きな角度をもって感光ドラムに入射するので、レーザービームの変形などの問題も生じやすくなる。
【０００４】
次に、ＬＥＤプリンタは、レーザービームプリンタよりも小型にすることが可能である。しかし、ＬＥＤプリンタでは、ＬＥＤチップごとの輝度ばらつきが大きいため、ＬＥＤチップの選別や駆動回路による輝度調整など、輝度むらの対策が必要であり、コスト高の要因となる。
【０００５】
近年、有機薄膜エレクトロルミネッセンス（以下、有機ＥＬという）素子を利用したディスプレイデバイスの開発が各研究機関・企業などで活発に行われ、一部のメーカーでは商品化に向けて開発が行なわれている。このような有機ＥＬ素子は、ガラス基板やフィルムなどの上に一括して作製することが可能であり、プリンタに適用することで、輝度むらの低減・光学系の小型化・低コスト化の点で有望視されている。
【０００６】
一方、有機ＥＬ素子は単位面積あたりの発光強度が小さいため、感光ドラムを感光させるだけの出力を得るためには、有機ＥＬ素子にディスプレイデバイスとして用いるよりも高い電圧を印加して大きな電流密度の電流を流す必要がある。しかしながら、有機ＥＬ素子に印加する電圧を大きくして流れる電流の電流密度を大きくすると、有機ＥＬ素子の発光効率が下がり、その寿命も短くなる。そのため、有機ＥＬ素子に印加する電圧をむやみに大きくすることはできない。
【０００７】
図１に従来の有機ＥＬプリンタの光プリンタヘッド１（特許文献１）の概略断面図を示す。光プリンタヘッド１は、複数の有機ＥＬ素子２が配列された有機ＥＬパネル３と、有機ＥＬ素子２から出射された光を感光ドラム４に結像させるためのロッドレンズアレイ５で構成されている。ロッドレンズアレイ５は、有機ＥＬ素子２と感光ドラム４の間に設置されており、複数のロッドレンズ６を配列させて構成されている。ロッドレンズアレイ５を構成する各ロッドレンズ６は、例えば中心部が屈折率の高いコア部６ａとなっており、外周部が屈折率の小さなクラッド部６ｂとなっており、外表面は黒色被覆６ｃによって覆われている。
【０００８】
しかして、有機ＥＬ素子２から出射され比較的小さな取込角θでロッドレンズ６に入射した光は、ロッドレンズ６のコア部６ａ内に閉じこめられて導波され、図１に実線矢印で示すように感光ドラム４の表面の対応する位置に投射される。
【０００９】
しかしながら、有機ＥＬ素子２から出射されロッドレンズ６に大きな取込角θで入射した光は、図１に破線矢印で示すように、コア部６ａからクラッド部６ｂに侵入し、黒色被覆６ｃによって吸収されてしまう。
【００１０】
このため、有機ＥＬ素子２から放射された光のうちロッドレンズアレイ５に取り込める光には制限がある。例えば、日本板硝子（株）のＳＬＡ−９Ａでは、取込角θが±９度以下の範囲内でロッドレンズアレイ５に入射した光であればロッドレンズ６に取り込むことができるが、それ以上の取込角θで入射した光は取り込むことができず利用できない。有機ＥＬ素子２は前方へ出射される光の指向性が低く、ほぼランバート分布しているので、±９度以下の範囲内に出射される光は、有機ＥＬ素子２から出射される光全体の２０％程度に過ぎない。このように、従来の光プリンタヘッド１では、有機ＥＬ素子２から出射された光を有効に利用できていないという問題があった。
【００１１】
また、このような問題を解決するものとして特許文献２に開示された発明が提案されている。詳しくは、ロッドレンズアレイの代わりに有機（無機）ＥＬ素子の光が出射する面の表面に各有機ＥＬ素子と同程度の大きさで半球形のレンズを形成し、光の出射方向を揃えることが提案されている。しかしながら、この方法では、レンズの中心軸から外れた位置から出射された光は、中心軸と平行な方向と異なる方向に偏向されてレンズから出射されてしまう。したがって、このような光はロッドレンズアレイ内に取り込まれないので有効に利用されず、ロッドレンズアレイを用いない場合には隣の有機ＥＬ素子からの光で照射するべき領域に入射してしまい、解像度低下の原因となる可能性があった。
【００１２】
【特許文献１】特開昭６３−１０３２８８号公報
【特許文献２】特開２００４−５８４４８号公報
【特許文献３】特開２００３−５４０３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明は、上記のような技術的課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、有機ＥＬ素子に印加する電圧を大きくすることなく各ロッドレンズに有効に取り込むことのできる光量を増加させることのできる光プリンタヘッドを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明にかかるプリンタヘッドは、複数の有機ＥＬ素子を並べて形成された有機ＥＬパネルの発光面から出射される光を、円柱形のレンズを複数並べて形成されたロッドレンズアレイを介して感光体に投射する光プリンタヘッドにおいて、錐体状のプリズムをアレイ状に並べたプリズム面を一方の面に有する光学シートを、該プリズム面と反対側の面を前記発光面に対向させて配置し、前記発光面からの出射光を前記光学シートで偏向させて前記ロッドレンズアレイに入射させることを特徴としている。
【００１５】
本発明のプリンタヘッドにあっては、光学シートのプリズムにより、有機ＥＬ素子から出射された光をロッドレンズの中心軸に平行な方向に集めることができる。したがって、有機ＥＬ素子から出射された光のうちロッドレンズに有効な取込角で入射する光量を増加させることができ、感光体に投射される光の強度を高くすることができる。よって、有機ＥＬパネルから出射された光の利用効率を高めることができ、光学シートを設けないプリンタヘッドと同程度の光強度で感光体を露光する場合には、省電力化を図ることができると共に有機ＥＬ素子の劣化を抑えることができる（実質的な寿命が長くなる）。
【００１６】
本発明のプリンタヘッドのある実施態様は、前記光学シートと前記発光面の間に、空気層もしくは前記光学シートよりも屈折率の低い低屈折率層を設けたことを特徴としている。かかる実施態様にあっては、光学シートと有機ＥＬパネルの発光面の間に光学シートよりも屈折率の低い低屈折率層を設けているので、発光面から出射した光は光学シートのプリズム面と反対側の面でも光学シートと垂直な方向に集められる。つまり、光学シートのプリズム面及びプリズム面と反対側の面の両面で、発光面から出射された光を集めることができ、ロッドレンズの有効な取込角内に入射する光量を増加させることができる。
【００１７】
本発明のプリンタヘッドの別な実施態様は、前記光学シートの前記プリズム面と反対側の面に、低反射層を形成したことを特徴としている。かかる実施態様によれば、光学シートと有機ＥＬパネルの間でのフレネル反射による損失を減らすことができるので、有機ＥＬ素子から出射される光の利用効率を向上させることができ、感光体に投射される光の強度をより高くすることができる。
【００１８】
上記低反射層は、多層薄膜によって形成することができる。多層薄膜によって反射層を形成すれば、無反射コートも可能になるので、高い効率で反射光を減らすことができる。なお、低反射層に多層薄膜を用いる場合はフッ化マグネシウムや二酸化珪素などの多層膜を用いることができる。
【００１９】
また、上記低反射層は、前記有機ＥＬ素子からの出射光の波長以下の間隔で形成された凹状又は凸状をした微細構造体としてもよい。出射光の波長以下の間隔で凹状又は凸状をした微細構造体は、屈折率が平均化されて空気の屈折率と光学シートの屈折率の中間の屈折率となるので、光学シートのプリズム面と反対面における反射率を小さくすることができる。さらに、このような低反射層では、微細構造物をプリズム面を成形する際に同時に成形することができるので、製造が簡略化される。
【００２０】
本発明のプリンタヘッドのさらに別な実施態様は、前記光学シートのプリズム面に垂直な方向から見たとき、前記プリズムのそれぞれが前記有機ＥＬ素子のいずれかの領域内に収まっていることを特徴としている。かかる実施態様によれば、プリズムが複数の有機ＥＬ素子に跨って配置されていないので、隣接する有機ＥＬ素子から出射された光が混じりあって感光体に投射されにくくなる。したがって、ロッドレンズアレイを通して結像される感光体上の潜像の解像度が良好になる。なお、各プリズムの２方向の辺の長さは、有機ＥＬパネルの２方向の辺の長さのそれぞれ整数分の１となるようにすれば、プリズム間に隙間を空けないようにプリズム面にプリズムを配列させることができ、光学シートの効果を高くすることができる。
【００２１】
本発明のプリンタヘッドのさらに別な実施態様は、前記プリズムは四角錐形状をしており、かつ該プリズムの頂角が７０度以上１１０度以下の範囲内であることを特徴としている。かかる実施態様は、プリズムの頂角が７０度以上１１０度以下の範囲内に形成されているので、光学シートのプリズム面から出射される光をプリズムで光学シートに垂直な方向に効率良く集めることができる。
【００２２】
本発明のプリンタヘッドのさらに別な実施態様は、前記光学シートの前記プリズム面以外の領域に表裏判別用のマーク又は切り欠き部を形成したことを特徴としている。本発明にかかる光学シートに設けられているプリズムは非常に微細であるので、視覚などでは表裏の判別が困難であるが、かかる実施態様によれば、表裏判別用のマーク等を顕微鏡などで観察することにより容易に光学シートの表裏を判別できる。
【００２３】
本発明のプリンタヘッドのさらに別な実施態様は、前記光学シートの前記プリズム面以外の領域に、有機ＥＬパネルと位置合わせするためのマークあるいは切り欠き部を形成したことを特徴としている。本発明にかかる光学シートに設けられているプリズムは非常に微細であるので、視覚などでは表裏の判別が困難であるが、かかる実施態様によれば、位置合せ用のマーク等を顕微鏡などで観察することにより容易に各プリズムの位置を有機ＥＬ素子に合わせることができる。
【００２４】
本発明にかかる光プリンタヘッドは、感光体や、感光体にトナーを供給するトナー供給部と共にプリンタを構成することができる。このプリンタは、印刷機、ファックス、複写機等の各種機器の印刷部として使用することができる。
【００２５】
なお、本発明の以上説明した構成要素は、可能な限り任意に組み合わせることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、本発明の実施例を図面に従って詳細に説明する。ただし、本発明は以下に説明する実施例に限定されるものでないことは勿論である。
【実施例１】
【００２７】
図２は、光プリンタヘッド１０１を示す斜視図である。また、図３は光プリンタヘッド１０１と感光ドラム（感光体）１１４を示す模式図である。光プリンタヘッド１０１は、有機ＥＬパネル１１１と、ロッドレンズアレイ１１２と、光学シート１１３で構成されており、光学シート１１３は有機ＥＬパネル１１１とロッドレンズアレイ１１２の間に配置されている。また、有機ＥＬパネル１１１と光学シート１１３は距離α１だけ離して設置されており、有機ＥＬパネル１１１と光学シート１１３の間は空気層あるいは光学シート１１３よりも屈折率の低い低屈折率層１２６となっている。また、光学シート１１３の有機ＥＬパネル１１１と対向した面（光入射面１３０）とロッドレンズアレイ１１２の光学シート１１３と対向した面（光入射面１４１）の間隔は距離α２となるように設置されている。また、ロッドレンズアレイ１１２の光学シート１１３と対向する光入射面１４１と反対側の面（光出射面１４２）から感光ドラム１１４の表面までの距離がβとなるように感光ドラム１１４が設置されている。
【００２８】
図４は有機ＥＬパネル１１１の断面構造を示す。有機ＥＬパネル１１１の一方の面には複数の有機ＥＬ素子１１５が格子状に配列されている。有機ＥＬ素子１１５は、封止基板１２１、透明電極１２２、発光層１２３、背面電極１２４で構成され、透明電極１２２への印加電圧をＯＮ／ＯＦＦすることによって各有機ＥＬ素子１１５の発光層１２３を発光させて文字や画像を生成することができるようになっている。つまり、有機ＥＬパネル１１１は有機ＥＬ素子１１５を複数配列したものであって、各有機ＥＬ素子１１５を制御することによって文字や画像を生成する。また、有機ＥＬパネル１１１には、図５（ａ）に示すように有機ＥＬ素子１１５を格子状に配列したものや、図５（ｂ）に示すように有機ＥＬ素子１１５をデルタ配列したものなどがある。
【００２９】
また、有機ＥＬ素子１１５の材料としては、例えば封止基板１２１にはガスバリア性の良好な無アルカリガラス、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）などを用いることができ、透明電極１２２にはインジウム錫酸化物（ＩＴＯ）など、発光層にはトリス（８−キノリノラト）アルミニウム錯体（Ａｌｑ３）など、背面電極にはＡｌなどを用いることができる。
【００３０】
光学シート１１３は、ガラス（屈折率１.５）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ、アクリル）（屈折率１.４９）、ポリオレフィン系樹脂（屈折率１.５３等）、紫外線硬化型樹脂（屈折率１.３７等）、ポリカーボネート（ＰＣ）（屈折率１.５８）、ＰＥＴ（屈折率１.６）、などのポリマーなどによって略矩形平板状に成形されており、有機ＥＬパネル１１１とロッドレンズアレイ１１２の間に配置されている。
【００３１】
図６は光学シート１１３の正面図である。光学シート１１３は、片方の面に平坦な光入射面１３０が形成されており、他方の面に光出射面１３１が形成されている。また、図７及び図８に示すように光出射面１３１には四角錘形をした複数個のプリズム１３３が配列されたプリズム面１３２が形成されている。そして、図３に示すように光入射面１３０が有機ＥＬパネル１１１の発光面１２５と対向するようにして配置されて、有機ＥＬパネル１１１から出射された光を光学シート１１３で偏向させることによって、光の進行方向を光学シート１１３に入射した光よりも光学シート１１３に垂直な方向に集めてロッドレンズアレイ１１２側へ出射することができる。
【００３２】
また、光学シート１１３のプリズム面１３２に形成されたプリズム１３３は微細なため、目視にて光学シート１１３の表裏、すなわち光入射面１３０と光出射面１３１を見分けることは難しい。そのため図６に示すように光学シート１１３のプリズム面１３２以外の領域に切欠部１３５を設け、光学シート１１３を表向けたときと裏向けたときとで切欠部１３５の位置が異なることにより、光学シート１１３の光入射面１３０と光出射面１３１を目視で見分けることができるようにしている。
【００３３】
プリズム面１３２に形成したプリズム１３３は、光学シート１１３を有機ＥＬパネル１１１の前面に対向させて正しく配置したとき、各プリズム１３３が各有機ＥＬ素子１１５と１対１に対応して有機ＥＬ素子１１５の境界がプリズム１３３の境界と一致するようになっている。各プリズム１３３の大きさは互いに等しく、かつ、有機ＥＬ素子１１５と同じ大きさ、あるいはそれよりも小さくなっている。ただし、プリズム１３３の大きさが有機ＥＬ素子１１５の大きさよりも小さい場合には、有機ＥＬ素子１１５の境界がプリズム１３３の境界に一致するためには、プリズム１３３の縦横の寸法はそれぞれ有機ＥＬ素子１１５の縦横の寸法の整数分の一になっていなければならない。
【００３４】
図９（ａ）は格子状に配置された各有機ＥＬ素子１１５に対して１個のプリズム１３３が重なりあうように配置された状態を示しており、図９（ｂ）は格子状に配置された各有機ＥＬ素子１１５に対して複数個のプリズム１３３が重なりあうように配置された状態を示している。また、図１０（ａ）はデルタ状に配置された各有機ＥＬ素子１１５に対して１個のプリズム１３３が重なりあうように配置された状態を示しており、図１０（ｂ）はデルタ状に配置された各有機ＥＬ素子１１５に対して複数個のプリズム１３３が重なりあうように配置された状態を示している。特に、図１０（ｂ）のようにデルタ配置された有機ＥＬ素子１１５に複数個のプリズム１３３を対応させる場合には、１個の有機ＥＬ素子１１５に対応して配列される複数個のプリズム１３３は格子状配置となる。なお、図９（ａ）（ｂ）、図１０（ａ）（ｂ）において、太線は有機ＥＬ素子１１５の輪郭を表わしている。
【００３５】
たとえば、解像度６００ｄｐｉのプリンタの場合、１ｄｏｔ（有機ＥＬ素子１１５が１個分）の大きさは１辺が約４２μｍであるから、プリズム１３３の１辺も４２μｍとするか、あるいは２１μｍ、１４μｍなど４２μｍ／整数とする。また、１つのプリズム１３３が２つ以上の有機ＥＬ素子１１５に跨って対向しないよう、有機ＥＬパネル１１１と光学シート１１３を位置合わせする必要がある。また、図７に示すように、プリズム１３３の向かい合う斜面のなす角度を頂角ωと定義すると、各プリズム１３３の頂角ωは互いに等しく、後述のようにその頂角ωは約７０度〜１１０度の範囲に設定されており、より好ましくは８０度〜１１０度の範囲に設定されている。特に、プリズム１３３は、その頂角ωが９０度で最も光の利用効率が良くなる。
【００３６】
また、有機ＥＬ素子１１５が矩形状である場合、１個又は複数個のプリズム１３３を隙間無く配列させようとすれば、プリズム１３３の底面の形状も矩形状でなければならない。従って、用いるプリズム１３３は図１１（ａ）に示すようなピラミッド状をしたものが望ましいが、円錐状のプリズム１３３の場合であっても、図１１（ｂ）のように一部をカットして底面を矩形状にすれば使用することができる。
【００３７】
ロッドレンズアレイ１１２は、図１２に示したように円柱形状をした複数のロッドレンズ１４０を有機ＥＬ素子１１５やプリズム１３３の配列に合わせて並べられており、光学シート１１３のプリズム面１３３と対向した光入射面１４１とその反対側に光出射面１４２を有している。また、光入射面１４１は各ロッドレンズ１４０の一方の円形面の集合体、光出射面１４２は各ロッドレンズ１４０の他方の円形面の集合体で構成されている。さらに、ロッドレンズアレイ１１２の光入射面１４１は、光学シート１１３の光入射面１４１から距離α２だけ離れた位置になるように設置されている。
【００３８】
ロッドレンズ１４０は、任意の断面で屈折率が中心から外周方向に向けて次第に小さくなるように傾斜分布したもの（屈折率分布型のロッドレンズ）でもよく、屈折率の比較的大きなコア部の周囲をコア部よりも屈折率の小さなクラッド部で覆ったもの（ステップ型のロッドレンズ）でもよい。ロッドレンズアレイ１１２は、有機ＥＬパネル１１１で生成された画像をロッドレンズアレイ１１２の光出射面１４２から距離βだけ離れた場所に結像させるレンズとして機能するようになっている。従って、光学シート１１３からロッドレンズアレイ１１２までの距離α２と、ロッドレンズアレイ１１２から感光ドラム１１４の表面までの距離βはいずれも、ロットレンズ１４０の焦点距離と等しくするか、あるいはロッドレンズ１４０の焦点距離と同程度の距離に保っている。
【００３９】
また、感光ドラム１１４は、光が照射（露光）された位置の帯電極性が変化するものである。特に図示しないが、この帯電極性の変化した箇所にトナーなどを吸着して紙などに転写することにより、画像や文字などが紙に印刷される。
【００４０】
図１３は有機ＥＬパネル１１１から出射された光が感光ドラム１１４に到達するまでの挙動を説明する図である。有機ＥＬパネル１１１に駆動電圧を印加すると、電圧を印加された個所の有機ＥＬ素子１１５が発光する。有機ＥＬパネル１１１の発光面１２５から出射した光１８５は、発光面１２５に対してほぼ１８０度の広がりを持つほぼランバート分布の指向特性を有している。有機ＥＬパネル１１１の発光面１２５から出射して光学シート１１３の光入射面１３０に到達した光１８５は光学シート１１３内に入射する。その際、低屈折率層１２６と光入射面１３０との間の界面で屈折することにより、光１８５は光学シート１１３の光入射面１３０に垂直な方向に近くなるように光進行方向を偏向される。さらに、この光１８５は、光学シート１１３のプリズム面１３２から出射する際にプリズム１３３の斜面で屈折させられ、光学シート１１３の光入射面１３０に垂直な方向に集まるようにさらに偏向される。従って、光学シート１１３の光出射面１３１から出射された光１８５は、ロッドレンズ１４０の中心軸に対して小さな取込角θ（ロッドレンズ１４０への入射角）でロッドレンズアレイ１１２に入射する。
【００４１】
ロッドレンズアレイ１１２に入射した光１８５のうち、ある取込角θよりも狭い入射角で入射した光は、ロッドレンズアレイ１１２を透過し、有機ＥＬパネル１１１の発光位置と対向する位置で感光ドラム１１４に入射する。ここで、ロッドレンズアレイ１１２の光入射面１４１に入射する光１８５は、光学シート１１３によってロッドレンズ１４０の中心軸に平行な方向に集められているので、光学シート１１３を設置しない場合よりも多くの光１８５がロッドレンズアレイ１１２を透過して感光ドラム１１４に到達する。よって、有機ＥＬパネル１１１で生成された文字や画像は、大きな光強度をもって感光ドラム１１４の表面に結像され、感光ドラム１１４に潜像を生成させる。よって、感光ドラム１１４に強い光を投影させるために有機ＥＬパネル１１１の印加電圧を高くする必要がなくなるので、有機ＥＬパネル１１１の寿命を長くすることができる。
【００４２】
次に、図１４（ａ）〜（ｃ）により、光学シート１１３の製造方法の一例を説明する。光学シート１１３は上型１５０と下型１５１とを用いて成形される。下型１５１の表面は光学シート１１３の光入射面１３０を成形するための平坦面１５２となっている。また、上型１５０は光学シート１１３のプリズム面１３２を成形するための複数の凹パターン（あるいは、凸パターン）１５４が形成されたパターン成形面１５３となっている。
【００４３】
しかして、光学シート１１３を成形するに当たっては、図１４（ａ）に示すように、上型１５０と下型１５１を準備する。次に、図１４（ｂ）に示すように、上型１５０と下型１５１を対向させ、上型１５０と下型１５１の間に熱可塑性樹脂シート１５８を挟み込んで熱を加える。そうすると、一方の面に上型１５０に形成された凹パターン１５４が熱可塑性樹脂シート１５８に転写され、熱可塑性樹脂シート１５８の他方の面に下型１５１に形成された平坦面１５２が転写される。この後、上型１５０と下型１５１とを開くと、図１４（ｃ）に示すように、熱可塑性樹脂シート１５８によって光学シート１１３が形成される。そして、光学シート１１３の一方の面にプリズム面を有する光出射面１３１が形成され、他方の面に平坦な光入射面１３０が形成される。
【００４４】
ここで上型１５０及び下型１５１の作製方法としては、例えば上型１５０及び下型１５１は無酸素銅などの材料を加工して形成される。詳しくは、下型１５１は矩形平板状の材料の光入射面と対応する面を研磨などにより平坦な面としたものである。上型１５０は、図１５（ａ）に示すように、先端がダイヤモンドでできたバイト１５６を用い、無酸素銅製で矩形平板状をした母材１５７の一方の面に沿ってバイト１５６をＸ方向に移動させて溝１５４ａを切削すると共に順次バイト１５６をＹ方向に一定ピッチ毎に走査させて切削加工を繰り返す。次に、図１５（ｂ）に示すように、母材１５７の一方の面に沿ってバイト１５６をＹ方向に移動させて溝１５４ｂを切削すると共に順次バイト１５６をＸ方向に一定ピッチ毎に走査させて切削加工を繰り返す。この結果、Ｘ方向の溝とＹ方向の溝によって母材１５７の一方の面に、光学シート１１３のプリズム１３３に対応する多数のピラミッド状をした凹パターン１５４が形成され、上型１５０ができあがる。
【００４５】
この方法によれば、バイト１５６の刃先角を変化させることにより、光学シート１１３に形成されるプリズム１３３の頂角ωを任意の形状に形成できる。また、バイト１５６の刃先角に合わせた凹パターン１５４の切削深さ及びピッチで切削することにより、プリズム１３３を隙間無く形成することができる。
【００４６】
また、例えば下型１５１の材料を無酸素銅ではなく、紫外線が透過するガラスなどを用いれば、熱可塑性樹脂１５８の代わりに紫外線硬化樹脂を用いることができる。そして、上型１５０と下型１５１の間に紫外線硬化樹脂を挟んで下型１５１側から紫外線を照射することにより、上型１５０の凹パターン１５４及び下型１５１の平坦面１５２が転写された光学シート１１３を作製することができる。さらに、この場合には、紫外線の照射により紫外線硬化樹脂が硬化するので、熱を加える必要が無く熱膨張などの影響による変形を小さく抑えることができる。また、上型１５０の材料としても切削加工が可能な材料であれば特に無酸素銅である必要はなく、樹脂、ガラス、シリコン、その他の金属などを用いても良い。
【００４７】
次に、実施例１に示した光学シート１１３をロッドレンズアレイ１１２と組み合わせた光プリンタヘッドのシミュレーションによる特性評価結果を説明する。まず始めに、光プリンタヘッドをシミュレーションで評価する際の信頼性を検証するため、光学シート１１３から出射された光の出射角度依存性を実測とシミュレーションの結果で比較した。実測及びシミュレーションには、底面が１辺２０μｍの正方形で頂角ωが７０度の四角錐状をしたプリズム１３３を縦横に格子状に配列させた屈折率が１.５８の光学シート１１３を用いた。この光学シート１１３を空気層を介して有機ＥＬパネル１１１の正面に設置し、有機ＥＬパネル１１１から出た光線が光学シート１１３を通過した後の出射角度依存性を調べた。
【００４８】
図１６は実測とシミュレーションによる出射角度依存性を比較して示す図である。図１６において横軸は光学シートから出射される光の出射方向、即ち取込角θを表わし、縦軸は各方向における光の強度（任意単位）を表わしている。また、図１６に示す実線による曲線Ｌ１は実測値を表わし、破線による曲線Ｌ２はシミュレーションによる計算結果を示す。図１６から分かるようにシミュレーションによる計算結果は、実測値を反映したものとなっているので、以後はシミュレーションにより評価した結果を示す。
【００４９】
まず、光学シート１１３の光出射面１３１から出射された光の出射角度依存性を評価した。この結果を図１７に曲線Ｌ３で示す。この評価には、上記光学シートと同じモデルを用いた。すなわち、底面が１辺２０μｍの正方形で、頂角ωが７０度、屈折率１.５８の四角錐状をしたプリズム１３３を縦横に格子状に配列させた光学シート１１３を用いた。この光学シート１１３を空気層を介して有機ＥＬパネル１１１の正面に設置し、有機ＥＬパネル１１１から出た光線が光学シート１１３を通過した後で、ロッドレンズアレイ１１２に入射する際の取込角θを調べた。
【００５０】
図１７の横軸はロッドレンズアレイ１１２へ入射する光の取込角θを示し、縦軸は取込角θにおける効率ηを表わしている。ここで、取込角θにおける効率ηとは、光学シート１１３を設けた場合の取込角θにおける光強度を、光学シート１１３を設けない場合の取込角θにおける光強度で割った値を表わしている。
【００５１】
図１７から分かるように、実施例１にかかる光学シート１１３を有機ＥＬパネル１１１の前に配置すると、ロッドレンズアレイ１１２への取込角θが５０度以下の領域で効率ηが上昇し、取込角θが５０度以上では逆に効率ηが低下することが分かる。特に取込角θが９度付近（これは、ロッドレンズアレイ１１２における有効な取込角θのほぼ最大値に当たる。）においては、効率ηがほぼ１.６〜１.８倍程度まで大きく上昇することが分かる。
【００５２】
図１８は、プリズム１３３の頂角ωをパラメータとして変化させたときの、取込角θにおける効率ηを表わしている。図１８に示した曲線Ｌ４、Ｌ５、Ｌ６、Ｌ７、Ｌ８は、それぞれプリズム１３３の頂角ωが７０度、８０度、９０度、１００度、１１０度の場合の効率ηを表わしている。図１８によれば、頂角ωが７０度〜１１０度のプリズム１３３においては、取込角θが少なくとも０度から５０度で効率ηが１よりも大きくなっており、ロッドレンズアレイ１１２に取り込むことのできる光量が増加していることが分かる。特に、頂角ωがほぼ９０度のプリズム１３３を有する光学シート１１３を用いたときに最も良好な結果が得られることが分かる。
【００５３】
また、図１８に示す曲線Ｌ９は、光学シート１１３を表裏逆向きに配置した場合、つまりプリズム面１３２を有機ＥＬパネル１１１と対向させた場合のシミュレーション結果を表わしている。なお、曲線Ｌ９のシミュレーションに用いたプリズム１３３の頂角ωは９０度である。図１８からわかるように、光学シート１１３のプリズム面１３２を有機ＥＬパネル１１１側に向けて表裏逆向きに配置した場合には、光学シート１１３を配置しない場合よりも効率ηが悪くなってしまった。
【００５４】
図１９は光学シート１１３の効率ηとプリズム１３３の頂角ωとの関係を表わす図である。ここでは、底面が１辺２０μｍの正方形で屈折率１.５８の四角錐状をしたプリズム１３３を縦横に格子状に配列させた光学シート１１３を用いた。そして、プリズム１３３の頂角ωを７０度〜１１０度まで変化させ、取込角θ＝１０度における効率ηを求めたところ、図１９の曲線Ｌ１０が得られた。この曲線Ｌ１０からも、取込角θが１０度（９度付近）においては、頂角ωがほぼ９０度で最も効率ηが良くなることが分かる。
【００５５】
次に、プリズム１３３の屈折率を変化させて光学シート１１３を用いた場合の効率ηの変化を調べた結果を図２０に示す。ここでは、底面が１辺２０μｍの正方形で、頂角ωが７０度の四角錐状をしたプリズム１３３を縦横に格子状に配列させた光学シート１１３を用いた。そして、プリズム１３３の屈折率を１.３３、１.４９、１.５８と異ならせた光学シート１１３を用いて効率ηを調べた。
【００５６】
図２０に示す曲線Ｌ１１、Ｌ１２、Ｌ１３は、それぞれ屈折率が１.３７、１.４９、１.５８の光学シート１１３を用いた場合の効率ηを表わす。図２０からわかるように、プリズム１３３の頂角ωが同じ場合には、プリズム１３３の屈折率が高いほど高い効率ηが得られることがわかる。したがって、光学シート１１３の材料としては、前述した様々な材料を用いることができるが、屈折率の高いＰＣ、ＰＥＴなどの樹脂を用いればより高い効果を見込める。
【００５７】
次に、光学シート１１３を透過する光１８５の光線図を図２１及び図２２に示す。図２１及び図２２は、実施例１にかかる光学シート１１３に設けられているプリズム１３３の一つをプリズム１７０で模式的に表わした図であって、光学シート１１３の光出射面１３１に形成されたプリズム１３３をプリズム１７０の両斜辺１７２で表わし、光学シート１１３の光入射面１３０をプリズム１７０の底辺１７１で表わしている。図２１は、プリズム１７０の底辺１７１（図２１及び図２２では光学シート１１３の光入射面１３０に相当する）の垂直二等分線１７３上に配置した点光源１８０から出射された光の挙動を計算した結果を示す図である。また、図２２は垂直二等分線１７３上からずれた位置に配置した点光源１８１から出射された光の挙動を計算した結果を示す図である。また、図２３及び図２４は、実施例１で使用した四角錐形状のプリズム１７０の代わりに半球形状のレンズ１７４を使用した場合の光１８５の挙動を２次元平面で計算した比較例を示す。なお、図２３は、レンズ１７４の断面において底辺１７５の垂直二等分線１７６上に配置した点光源１８２から出射された光の挙動を計算した結果を示す図であり、図２４は垂直二等分線１７６上からずれた位置に配置した点光源１８３から出射された光の挙動を計算した結果を示す図である。
【００５８】
図２１から分かるように、四角錐形状をしたプリズム１７０の底辺１７１の垂直二等分線１７３上にある点光源１８０から出射された光は、プリズム１７０を通過することによって、底辺１７１の垂直二等分線１７３と平行な方向に偏向される。同様に、図２３から分かるように、半球形状をしたレンズ１７４の底辺１７５の垂直二等分線１７６上にある点光源１８２から出射された光は、レンズ１７４を通過することによって、底辺１７５の垂直二等分線１７６と平行な方向に偏向される。
【００５９】
一方、図２２に示すような四角錐形状のプリズム１７０の場合には、点光源１８１がプリズム１７０の垂直二等分線１７３上からずれていても、プリズム１７０の斜辺１７２から出射された光はある程度垂直二等分線１７３と平行な方向に出射される。これに対し、図２４に示すような半球形状のレンズ１７４の場合ニは、点光源１８３がレンズ１７４の垂直二等分線１７６からずれていると、レンズ１７４から出射される光はほとんど垂直二等分線１７６と平行な方向に出射されていないことが分かる。
【００６０】
したがって、半球形状のレンズ１７４を用いるよりも、四角錐形状のプリズム１７０を用いた方が光の利用効率が良くなることがわかる。
【００６１】
しかして、実施例１にかかる光プリンタヘッド１０１にあっては、有機ＥＬ素子１１５から出射された光を光学シート１１３で偏向させて取込角の狭い範囲内に集め、効率よくロッドレンズアレイ１１２内に取り込むことができるので、光の利用効率にすぐれる。また、印加電圧を変えずにロッドレンズアレイ１１２に垂直な方向の輝度を向上させることができる。さらに、従来の光プリンタヘッドと同程度の輝度で充分な場合には、印加電圧を下げることができるので省電力化及び有機ＥＬの長寿命化を図れる。
【００６２】
また、光学シート１１３から不要な方向に出射された光はロッドレンズアレイ１１２を透過しないので、不要な方向に出射された光が隣接する有機ＥＬ素子１１５によって照射されるべき感光ドラム１１４の領域に入射して露光してしまい、解像度が低下することがない。
【００６３】
なお、有機ＥＬパネル１１１と光学シート１１３の間の距離α１は、大きくなりすぎると光学シート１１３より手前での光線の干渉が発生するので、空気の層を挟みつつ可能な限り接近させることが好ましい。また、空気の層を挟むことによって空気の層と光学シート１１３の光入射面１３０との間で屈折率が異なるので、光学シート１１３の光入射面１３０で光を偏向させることができる（図１３参照）。
【実施例２】
【００６４】
実施例２は、光学シート１１３の作製時に用いる上型及び下型の製造方法が実施例１に示した上型１５０の製造方法と異なるものである。図２５（ａ）〜（ｂ）に従って上型１９０の作製方法を説明する。実施例２にかかる上型１９０は、実施例１で作製した上型１５０を用いて、フォトリソグラフィーなどの技術を用いて複製の型を作製したものである。
【００６５】
まず、実施例１の上型１５０と同様（図１５（ａ）、（ｂ）参照）にして先端がダイヤモンド製のバイト１５６を用いて凹パターン１９２を形成し、上型１９０の型原版１９１を作製する（図２５（ａ））。ただし、楔形の凹パターン１９２は、実施例１に示した上型１５０と１／２ピッチずらして形成する。次に、図２５（ｂ）に示すように型原版１９１に形成した凹パターン１９２上にニッケルなどを電気鋳造法により形成し、型原版１９１を剥離すれば実施例１の上型１５０と同じ凹パターン１５４を有する上型１９０が得られる（図２５（ｃ））。
【００６６】
このようにして作製した上型１９０は、硬いニッケルなどの材料でできているので実施例１に示した無酸素銅製の上型１５０よりも光学シート１１３の製造時に消耗しにくい。したがって、大量生産時のコストを低減することができる。また、型原版１９１を使用して光学シート１１３を製造しないので、上型１９０が消耗した場合においても保存しておいた型原版１９１から再び電気鋳造法により上型１９０を容易に複製することができる。
【００６７】
なお、本実施例２では上型１９０について記述したが、下型の製造方法については、上型１９０と同じ材料の矩形平板状のものを準備し、実施例１と同様に研磨により製造してもよいし、実施例２示した上型１９０の製造方法と同様に電気鋳造法により製造してもよい。
【実施例３】
【００６８】
本実施例３は、実施例１と光学シート１１３の作製時に用いる上型の製造方法が異なるものである。図２６（ａ）〜（ｅ）を用いて実施例３にかかる上型１９３の作製方法を説明する。実施例３にかかる上型１９３は、実施例１で作製した上型１５０を用いてドライエッチング用のマスクを作製し、母材１９４をドライエッチングすることにより作製したものである。
【００６９】
まず、実施例１の上型１５０と同様（図１５（ａ）、（ｂ）参照）に先端がダイヤモンド製のバイト１５６を用いて凹パターン１９５を形成し、上型１９３の型原版１９６を作製する（図２６（ａ））。ただし、楔形の凹パターン１９５は、実施例１に示した上型１５０と１／２ピッチずらして形成する。同時に図２６（ｂ）に示すようにガラスなどのドライエッチングが可能な母材１９４上に紫外線硬化樹脂１９７を塗布したものを用意する。なお、母材１９４と硬化後の紫外線硬化樹脂１９７（エッチングマスク１９８）はドライエッチングのエッチング速度が等しくできる材料を選択する。図２６（ｃ）に示すように型原版１９６の凹パターン１９５を紫外線硬化樹脂１９７に押し当てて紫外線を照射することにより紫外線硬化樹脂１９７を硬化させる。紫外線硬化樹脂１９７が充分に硬化したら型原版１９６を剥離すれば、図２６（ｄ）に示すように母材１９４上にピラミッド形をした凸パターン１９９を有するエッチングマスク１９８が形成されたものを得る。次に、母材１９４のエッチングマスク１９８を形成した面側からドライエッチングによりエッチングマスク１９８がすべて除去されるまでエッチングを行う（図２６(e)）。母材１９４とエッチングマスク１９８のエッチング速度は等しくしているので、図２６（ｆ）に示すように母材１９４にエッチングマスク１９８のピラミッド形をした凸パターン１９９が転写されたピラミッド形の凹パターン２００を有する上型１９３を得る。
【００７０】
なお、エッチングマスク１９８の材料にはドライエッチングが可能な熱可塑性樹脂や熱硬化性樹脂などを用いてもよい。この場合、母材１９４には不透明な材料でもドライエッチングが可能な素材であれば用いることができる。
【００７１】
このようにして作製した上型１９３は、型原版１９４を複製して作製しているので、１枚１枚の上型１９３をバイトなどの切削加工により作製したものと比べて、各上型１９３のばらつきを小さくすることができる。したがって、大量生産などで同じ凹パターン１９９を有する上型１９３を多量に使用する場合は、ロット毎のばらつきや製造ライン毎のばらつきを低減することができる。
【実施例４】
【００７２】
本実施例４は、実施例１に示した光学シート１３３を形成するための上型１５０の形成方法が異なるものである。実施例４にかかる上型２０１の作製方法は、シリコン結晶の異方性エッチングにより上型２０１を作製したものである。図２７（ａ）〜図２７（ｇ）を用いて上型２０１の作製方法を説明する。
【００７３】
まず、図２７（ａ）及び図２７（ｂ）に示すようにシリコン基板２０２上にフォトリソグラフィなどにより、適切な凹パターンが形成されるようにレジストパターン２０３を形成する。次に図２７（ｃ）に示すようにシリコン基板２０２の異方性エッチングを行い、凹パターン２０４を形成する。レジストパターン２０３を除去すればシリコンでできた上型２０１を得ることができる（図２７（ｄ）参照）。
【００７４】
また、下型の製造方法については、シリコンを実施例１と同様に研磨することにより製造してもよいし、下型にもパターンを形成する場合等には実施例４に示した上型２０１の製造方法と同様にシリコンの異方性エッチングにより製造すればよい。
【００７５】
しかし、シリコンの異方性エッチングのプロセス上、レジストパターン２０３が形成されている箇所はシリコンをエッチングしきれない。そのため、上型２０１を用いて形成した光学シート２０６は、図２８（ａ）及び（ｂ）に示すように隣接するプリズム２０７の間に一定の間隔δを有する隙間部２０８が形成されてしまう。例えば、底辺が２０μｍ四方の四角錐形状をしたプリズム２０７に対して、間隔δが１.２μｍの隙間部２０８が形成されると全体に対して６％程度が隙間部２０８となる。さらに、四角錐のプリズム２０７のサイズを小さくすればするほど、この隙間部２０８の面積の割合は大きくなってしまい、プリズム面２０９全体に占めるプリズム２０７の割合が減ることになり、有機ＥＬパネル１１１から出射された光１８５を屈折させる効果が小さくなってしまう。また、この隙間部２０８の面積を小さくすることもできるが、制御が難しく歩留まりを落とす原因となる。故に高い解像度が必要な光学シート１１３の作製には向かない。また、シリコンの異方性エッチングをもちいて上型２０１を作製する場合には、四角錐の形状がシリコンの結晶方位で決定されてしまうため頂角ωが７０.５度の上型２０１は作製できるが、それ以外の任意の頂角ωに作製できず効率ηの最適化が行えない等の制限がある。しかしながら、比較的精度を要求されない光学シート１１３を作製する場合には有効である。
【実施例５】
【００７６】
実施例５にかかる光学シート２２０は、実施例１にかかる光学シート１１３の裏表の判別手段がことなるものである。図２９に実施例５にかかる光学シート２２０の平面図を示す。光学シート２２０は、光学シート１１３と同様に一方の面に光入射面（図示せず）が形成され、他方の面に光出射面２２５が形成されている。また光出射面２２５には複数のプリズム２２７が形成されたプリズム面２２６が形成されている。一方、光学シート２２０の外周に切欠部１３５は形成されておらず、代わりに光学シート２２０の光出射面２２５のプリズム面２２６が形成されていない領域に位置合わせマーク２２８が設けられている。また、位置合わせマーク２２８を複数設けた場合は、点対称あるいは線対称とならないように配置されている。
【００７７】
この位置合わせマーク２２８は、プリズム２２７と同様に型に位置合わせマーク２２８に対応するパターンを形成しておき、プリズム２２７の形成工程と同時に形成されるようにすれば、製造工程を減らすことができる。さらに、位置合わせマーク２２８の断面形状をプリズム２２７の断面と同様な四角錐形状及び半球形をした凸状或いは凹状にしておけば、光の屈折により透過光の輝度の違いにより目視で光学シート２２０の表裏を確認できる。また、この位置合わせマーク２２８を光学シート２２０と有機ＥＬパネル１１１とのアライメント時の基準として用いることができる。
【００７８】
変形例としては、図３０（ａ）に示した光学シート２２１のように光出射面２２５のプリズム面２２６の領域以外の外周部にスルーホール２２９を設けてもよい。また、図３０（ｂ）に示した光学シート２２２のように切欠部（ノッチ）２３０を設けてもよい。
【実施例６】
【００７９】
実施例１にかかる光学シート１１３は、光入射面１３０が平坦な面に形成されているので、有機ＥＬパネル１１１の発光面１２５から出射された光が光学シート１１３の光入射面１３０でフレネル反射などによって反射されてしまい光学シート１１３内に入射しないので、その分だけ光の損失が生じる。そのため、光の利用効率が悪くなる可能性がある。実施例６にかかる光学シート２４０は、光学シート２４０の光入射面２４１での反射を防止し、光の利用効率をさらに上げることを可能にしたものである。図３１は、実施例６にかかる光学シート２４０の断面図である。
【００８０】
実施例６にかかる光学シート２４０は、実施例１に示した光学シート１１３の光入射面１３０に微細な凸状又は凹状の反射防止パターン２４２を設けたものである。この凸状又は凹状の反射防止パターン２４２は、有機ＥＬ素子１１５から出射される光の波長よりも短い間隔で配列されている。光の波長よりも短い間隔で微細な凸状又は凹状の反射防止パターン２４２を形成していると、その層では屈折率が１の領域（凹部内の空気）と屈折率が光学シート２４０の屈折率と等しい領域（光学シート２４０の凸部）が混在しているので、反射防止パターン２４２の設けられている層は屈折率が光学シート２４０の屈折率と空気の屈折率との中間の屈折率とみなすことができる。よって、光学シート２４０の光入射面１３０に低屈折率層を設けたのと同様の働きをし、入射光が光学シート２４０の光入射面１３０で反射されにくくなる。また、このような反射防止パターン２４２は、光学シート２４０にプリズム１３３のプリズム面１３２を形成する際、同時に成形することができるので、光学シート２４０の製作が容易になる。
【００８１】
また、変形例としては図３２に示す光学シート２４５のように光学シート１１３の光入射面１３０にフッ化マグネシウムや二酸化珪素などの多層膜を蒸着やスパッタなどにより形成した低反射層２４６を設けることによっても光学シート２４０と同様の効果を得ることができる。このような多層膜では、無反射コートとすることもできるので、高い反射防止効果を得ることも可能になる。
【００８２】
なお、図示しないが、光学シートの裏面にいわゆるエアロゲルの層を付着させたり、光学シートと有機ＥＬパネルの間にエアロゲルを充填させてもよい。エアロゲルは、マトリックス中に微少な気泡が分散した透明性多孔質体である。エアロゲルについては、たとえば特開２００５−３７９２７号公報、特開２００４−１９５６７７号公報、特開２００３−１１９０５２号公報、作花済夫著「ゾル−ゲル法の応用」（アグネ承風社、１９９７年、ｐｐ.４２〜４７）に記載がある。
【実施例７】
【００８３】
実施例７のプリンタ２５０は、上記に記載した光プリンタヘッドを組み込んだものである。図３３にプリンタ２５０の構成図を示す。図３３を用いてプリンタ２５０の動作を説明する。印刷される紙２５１は、矢印Ａの方向へ流れ、感光ドラム２５２は矢印Ｂの方向へ回転する。最初感光ドラム２５２の表面はプラスに帯電した部分とマイナスに帯電した部分が混在しているが、帯電ローラー２５３と接触することによって表面全体が電気的にマイナスに帯電する。
【００８４】
次に光プリンタヘッド２５４により印刷したい文字あるいは画像が感光ドラム２５２上に潜像として書き込まれる。つまり、印刷したい文字あるいは画像のデータに対応して有機ＥＬ素子を発光させ感光ドラム２５２の光が照射された部分はプラスに帯電し、他の部分はマイナスに帯電したままである。
【００８５】
次に現像機２５５で感光ドラム２５２の表面にトナー２５６が付着されるが、トナー２５６はマイナスに帯電されており感光ドラム２５２のプラスに帯電した箇所のみに付着する。
【００８６】
転写機２５７は感光ドラム２５２の表面よりも強くプラスに帯電させられており、マイナスに帯電しているトナー２５６は転写機２５７の方へ移ろうとして紙２５１に付着する。トナー２５６が付着した紙２５１が矢印Ａ方向に送られて、定着機２５８で熱と圧力が加えられることにより、トナー２５６が紙２５１に定着し印刷される。感光ドラム２５２はクリーナー２５９で残ったトナー２５６が落とされ、再び帯電ローラー２５３と接触して帯電させられる。このサイクルを繰り返すことによって紙２５１へ文字や画像が印刷される。
【図面の簡単な説明】
【００８７】
【図１】従来の有機ＥＬプリンタの光学系を示した断面図である。
【図２】実施例１にかかる光プリンタヘッドの斜視図である。
【図３】実施例１にかかるプリンタの光学系の断面図である。
【図４】同上のプリンタの光学系に用いられている有機ＥＬパネルの一部を拡大した断面図である。
【図５】（ａ）、（ｂ）は同上の有機ＥＬパネルに形成されている有機ＥＬ素子の配置を示した図である。
【図６】実施例１にかかる光プリンタヘッドで用いられている光学シートの上面図である。
【図７】同上の光学シートの断面図である。
【図８】図６の光学シートの斜視図である。
【図９】（ａ）、（ｂ）はいずれも格子状に配置された有機ＥＬ素子に対して配置されたプリズムを示す正面図である。
【図１０】（ａ）、（ｂ）はいずれもデルタ状に配置された有機ＥＬ素子に対して配置されたプリズムを示す正面図である。
【図１１】（ａ）はピラミッド状をしたプリズムの斜視図、（ｂ）は一部切欠された円柱状のプリズムを示す斜視図である。
【図１２】実施例１にかかる光プリンタヘッドで用いられているロッドレンズアレイの斜視図である。
【図１３】図３のプリンタの光学系における光の挙動を説明するための断面図である。
【図１４】（ａ）〜（ｃ）は、実施例１のプリンタの光学系に用いられる光学シートの製造工程を説明するための図である。
【図１５】（ａ）、（ｂ）は、同上の光学シートを製造するために使用する型の製造工程を説明するための図である。
【図１６】有機ＥＬパネルから出射された光の出射角度依存性を実測とシミュレーションの結果で比較した図である。
【図１７】光学シートの光出射面から出射された光の出射角度依存性を評価した計算結果を示した図である。
【図１８】光学シートに形成したプリズムの頂角ωを変えた時のロッドレンズアレイへの取込角θと効率ηの関係を示した図である。
【図１９】ロッドレンズアレイへの取込角θが１０度における、プリズムの頂角ωを変えた時のと効率ηの関係を示した図である。
【図２０】光学シートの材料の屈折率を変えた時のロッドレンズアレイへの取込角θと効率ηの関係を示した図である。
【図２１】四角錐形状のプリズムにおける、四角錐の底面の中心を通る垂線上から出射する光のでの挙動を計算した結果を示す図である。
【図２２】四角錐形状のプリズムにおける、四角錐の底面の中心を通る垂線上から外れた位置から出射する光のでの挙動を計算した結果を示す図である。
【図２３】半球形レンズにおける、半球形レンズの底面の中心を通る垂線上から出射する光の挙動を計算した結果を示す図である。
【図２４】半球形レンズにおける、半球形レンズ底面の中心を通る垂線上から外れた位置から出射する光の挙動を計算した結果を示す図である。
【図２５】（ａ）〜（ｃ）は、実施例２にかかる光学シート製造用の型の製造方法を説明する図である。
【図２６】（ａ）〜（ｅ）は、実施例３にかかる光学シート製造用の型の製造方法を説明する図である。
【図２７】（ａ）〜（ｄ）は、実施例４にかかる光学シート製造用の型の製造方法を説明する図である。
【図２８】（ａ）は同上の型を用いて製造した光学シートの断面図である。（ｂ）は同上の型を用いて製造した光学シートの上面図である。
【図２９】実施例５にかかる光学シートの上面図である。
【図３０】（ａ）、（ｂ）は、実施例５にかかる光学シートの変形例を示す上面図である。
【図３１】実施例６にかかる光学シートの断面図である。
【図３２】実施例６にかかる光学シートの変形例を示す断面図である。
【図３３】実施例７にかかるプリンタの構成を説明する概略断面図である・
【符号の説明】
【００８８】
１０１ 光プリンタヘッド
１０２ 光学系
１１２ ロッドレンズアレイ
１１３ 光学シート
１１４ 感光ドラム
１２５ 発光面
１３０ 光入射面
１３１ 光出射面
１３２ プリズム面
１３３ プリズム
１３５ 切欠部
１４０ ロットレンズ
１４１ 光入射面
１４２ 光出射面
２５０ プリンタ
２５１ 紙
２５２ 感光ドラム
２５３ 帯電ローラー
２５４ 光プリンタヘッド
２５５ 現像機
２５６ トナー
２５７ 転写機
２５８ 定着機
２５９ クリーナー
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の有機ＥＬ素子を並べて形成された有機ＥＬパネルの発光面から出射される光を、円柱形のレンズを複数並べて形成されたロッドレンズアレイを介して感光体に投射する光プリンタヘッドにおいて、
錐体状のプリズムをアレイ状に並べたプリズム面を一方の面に有する光学シートを、該プリズム面と反対側の面を前記発光面に対向させて配置し、
前記発光面からの出射光を前記光学シートで偏向させて前記ロッドレンズアレイに入射させることを特徴とする光プリンタヘッド。
【請求項２】
前記光学シートと前記発光面の間に、空気層もしくは前記光学シートよりも屈折率の低い低屈折率層を設けたことを特徴とする、請求項１に記載の光プリンタヘッド。
【請求項３】
前記光学シートの前記プリズム面と反対側の面に、低反射層を形成したことを特徴とする、請求項１に記載の光プリンタヘッド。
【請求項４】
前記低反射層は、多層薄膜であることを特徴とする、請求項３に記載の光プリンタヘッド。
【請求項５】
前記低反射層は、前記有機ＥＬ素子からの出射光の波長以下の間隔で形成された凹状又は凸状をした微細構造体であることを特徴とする、請求項３に記載の光プリンタヘッド。
【請求項６】
前記光学シートのプリズム面に垂直な方向から見たとき、前記プリズムのそれぞれが前記有機ＥＬ素子のいずれかの領域内に収まっていることを特徴とする、請求項１に記載の光プリンタヘッド。
【請求項７】
前記プリズムは四角錐形状をしており、かつ該プリズムの頂角が７０度以上１１０度以下の範囲内であることを特徴とする、請求項１に記載の光プリンタヘッド。
【請求項８】
前記光学シートの前記プリズム面以外の領域に表裏判別用のマーク又は切り欠き部を形成したことを特徴とする、請求項１に記載の光プリンタヘッド。
【請求項９】
前記光学シートの前記プリズム面以外の領域に、有機ＥＬパネルと位置合わせするためのマークあるいは切り欠き部を形成したことを特徴とする、請求項１に記載の光プリンタヘッド。
【請求項１０】
請求項１に記載した光プリンタヘッドと、感光体と、感光体にトナーを供給するトナー供給部とを備えたプリンタ。
【請求項１】
複数の有機ＥＬ素子を並べて形成された有機ＥＬパネルの発光面から出射される光を、円柱形のレンズを複数並べて形成されたロッドレンズアレイを介して感光体に投射する光プリンタヘッドにおいて、
錐体状のプリズムをアレイ状に並べたプリズム面を一方の面に有する光学シートを、該プリズム面と反対側の面を前記発光面に対向させて配置し、
前記発光面からの出射光を前記光学シートで偏向させて前記ロッドレンズアレイに入射させることを特徴とする光プリンタヘッド。
【請求項２】
前記光学シートと前記発光面の間に、空気層もしくは前記光学シートよりも屈折率の低い低屈折率層を設けたことを特徴とする、請求項１に記載の光プリンタヘッド。
【請求項３】
前記光学シートの前記プリズム面と反対側の面に、低反射層を形成したことを特徴とする、請求項１に記載の光プリンタヘッド。
【請求項４】
前記低反射層は、多層薄膜であることを特徴とする、請求項３に記載の光プリンタヘッド。
【請求項５】
前記低反射層は、前記有機ＥＬ素子からの出射光の波長以下の間隔で形成された凹状又は凸状をした微細構造体であることを特徴とする、請求項３に記載の光プリンタヘッド。
【請求項６】
前記光学シートのプリズム面に垂直な方向から見たとき、前記プリズムのそれぞれが前記有機ＥＬ素子のいずれかの領域内に収まっていることを特徴とする、請求項１に記載の光プリンタヘッド。
【請求項７】
前記プリズムは四角錐形状をしており、かつ該プリズムの頂角が７０度以上１１０度以下の範囲内であることを特徴とする、請求項１に記載の光プリンタヘッド。
【請求項８】
前記光学シートの前記プリズム面以外の領域に表裏判別用のマーク又は切り欠き部を形成したことを特徴とする、請求項１に記載の光プリンタヘッド。
【請求項９】
前記光学シートの前記プリズム面以外の領域に、有機ＥＬパネルと位置合わせするためのマークあるいは切り欠き部を形成したことを特徴とする、請求項１に記載の光プリンタヘッド。
【請求項１０】
請求項１に記載した光プリンタヘッドと、感光体と、感光体にトナーを供給するトナー供給部とを備えたプリンタ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図３２】
【図３３】
【図２】
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【図４】
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【図６】
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【図１６】
【図１７】
【図１８】
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【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
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【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図３２】
【図３３】
【公開番号】特開２００６−２９７８１４（Ｐ２００６−２９７８１４Ａ）
【公開日】平成１８年１１月２日（２００６．１１．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−１２４９１５（Ｐ２００５−１２４９１５）
【出願日】平成１７年４月２２日（２００５．４．２２）
【出願人】（０００００２９４５）オムロン株式会社 (3,542)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１１月２日（２００６．１１．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年４月２２日（２００５．４．２２）
【出願人】（０００００２９４５）オムロン株式会社 (3,542)
【Ｆターム（参考）】
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