説明

発光装置、および、それを用いた画像形成装置

【課題】 有機ELを用いたラインプリンタヘッドは、小型、高精細のヘッドとして期待が高い。しかし、印字スピードを上げると発光輝度の半減寿命が落ち、実用耐久時間が短くなるという欠点を有している。発光輝度、光量が充分な発光装置を提供し、画像形成装置に対応可能とする。
【解決手段】 互いに独立に形成された2つの発光素子基板を相対配置、または重畳配置し、前記2つの発光素子基板上の複数の発光素子同士を重ねることによって、一方の発光素子基板から発光した一点の光を、他方の対応する一点の光と重ね合わせ、各素子の負担を軽減しながらトータルの輝度を上げる。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、発光装置、および、それを用いた画像形成装置に関する。より具体的にはエレクトロルミネッセンス(以後ELと略す)発光装置、特に有機材料を用いたEL発光装置と、それを光源に用いた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【0002】
EL発光装置は、ディスプレイ、照明等の用途の他に、プリンターなどの画像形成装置への応用が検討されている。特に有機EL発光装置は、基材上に形成された1対の電極間に発光材料を挟み込むだけの簡単な構造であり、製造上も蒸着、印刷等の技術を用い複雑な工程がないため、上記種々の分野での応用への期待が高い。しかし、有機EL材料の可能性が無限であるにも関わらず、発光輝度の不足、短命であること等の問題が解決されていない。そのため輝度向上、寿命向上に関する改良が様々な観点から成されている。(特許文献1参照)
【0003】
一方プリンター分野では、光学部品の縮小限界からレーザープリンターに次ぐ軽量、小型、高速のプリンターとして光プリンターが開発されている。光プリンタ-の光源としては、現在固体の発光ダイオード(LED)アレイがあるが、単結晶を用いるため高価なこと、アレイ化のための位置出しに時間がかかる事などから、固体のLEDに変わる発光素子が求められている。(特許文献2参照)
【0004】
図8は、このような背景の中で開発された有機EL発光装置を用いたプリンタヘッドの図である。図8(a)は平面図であり、図8(b)はその側面図である。プリンタヘッド1は、後述する画像形成装置の露光手段として用いられるものであって、図のように細長い矩形形状の素子基板7上に、複数の有機EL素子3を配列した単一色の発光素子列3Lと、これらの有機EL素子3を駆動する駆動素子4からなる。また、これらの駆動素子4は薄膜トランジスタの技術を用い制御回路5と一体形成されている。
【0005】
また図8(b)の側面図に示すように、素子基板7上には、有機EL素子3および駆動素子4等の素子層2を外界から遮断する封止基板6が、透明性の接着剤(図示せず)によって接着されている。ここでこのプリンタヘッド1は、有機EL素子3で発光した光を素子基板7側から射出するボトムエミッション型でも良く、また封止基板6側から出射するトップエミッション型のものであっても良い。しかし後者の場合は、封止基板6をガラス等の透光性基板にする必要がある。なお、図中の番号8,9は電源線である。
【0006】
図9は、上記プリンタヘッドを用いた画像形成装置の概略図である。画像形成装置は、画像データを出力する装置11、上記発光装置を用いたラインプリンタヘッド12、集束性ロッドレンズアレイ13、感光ドラム14、帯電器15、現像器16、転写器17、用紙18の各部から構成される。この装置を用いた印刷は、以下の工程に従い行なわれる。まず、感光ドラム14上に形成された感光体の表面を、帯電器15によって一様に帯電させる(帯電)。そして、帯電させた感光ドラム14上に画像パターンに応じた光を、ラインヘッド12から照射すると、光の当たった部分が除電され、感光ドラム14上に静電荷による潜像が書き込まれる(露光)。次に、感光ドラム14上に静電荷を帯びたトナーと呼ばれる着色微粒子を現像器16を用い散布することによって、静電荷による潜像をトナーによる画像に顕在化する(現像)。次いで、この感光ドラム14上に用紙18を押し当てて、例えば電界を印加してトナーを用紙18に転写し(転写)、そして転写器17で、例えば熱を与える等の手段でトナーを用紙18に融着させる(定着)。転写後の感光ドラム14表面は、例えば交流電圧や全面光照射を加えることによって電荷を消す(除電)。そして、転写後に残ったトナーを取り除く(クリーニング)。以後このプロセスを繰り返すことによって新しい印刷を行なう。
【0007】
【特許文献1】特開平6−310275
【特許文献2】特開平8−48052
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
このように有機ELは、薄型平板の発光アレイを簡単に製造し提供できるので、次世代の画像形成装置の小型化、低コスト化、高精細化に最適なプリンタヘッドといえる。しかし、印刷スピードの高速化に対しては高い発光輝度で、充分なエネルギーを感光ドラムに与え露光することが要求されるが、輝度不足のため充分な対応ができていないのが現状である。ちなみに、LEDを用いたラインプリンタヘッドでは、発光点密度600ドット/インチで最高1000mm/秒の印字スピードを有しているが、有機ELを用いたラインプリンタヘッドでは、同じ発光点密度では数100mm/秒の印字スピードしか出ていない。また、これ以上に印字スピードを上げると発光輝度の半減寿命が落ち、実用耐久時間には達しないという欠点を有している。
【課題を解決するための手段】
【0009】
上記課題を解決するため本発明による発光装置は、基板上に形成された複数の発光素子を有する発光装置において、互いに独立に形成された2つの発光素子基板を相対配置、または重畳配置し、前記2つの発光素子基板上の複数の発光素子同士を重ねることによって、一方の発光素子基板から発光した一点の光を、他方の対応する一点の光と重ね合わせる構成を有する。従って、本発明による発光装置は1個の発光点では不足する光エネルギー(光量、輝度)を簡単に倍化することができ、既存のLEDに匹敵する光エネルギーを達成できる。また、それぞれの発光素子基板は独立に製造されるので、一方の発光素子を製造した後、引き続き重ねてもう一方の発光素子を製造する構成に比較し、製造の際の汚染、熱による劣化、破壊などの現象を抑圧することができ、歩留まりが高く信頼性の高い発光装置を提供できる。
【0010】
また本発明による発光装置は、前記複数の発光素子の発光点を、一列以上の直線上に整列させることを特徴としている。従って、本発明による発光装置はラインプリンタ用ヘッドに最適である。特に、発光点列を半導体プロセスを用いて単一の基板上に製造する際には、その直線性は従来のLEDに比べて極めて高精度に構成することが可能となる。さらに、一括して複数の素子を製造するので発光素子自身の光量ムラが小さく、光量補正がなくとも光量を均一にすることができる。また、上記発明と組み合わされることによって、光量も倍化されているだけでなく、光学系を通した後もスポット径は均一となり、高画質な高速ラインヘッドを構成することができる。
【0011】
また、上記課題を解決するために本発明による発光装置は、重ねられた2つの発光素子の電極配列が、光透過性−光透過性−光透過性−光反射性の順番となることを特徴とする。即ち、このような電極構成にすると、互いに重ねられた発光素子の上部の光は一部下部の発光素子に到達し、その後下部の発光素子の反射電極で反射され、再び上部の発光素子を透過して外部に出射されるので無駄のない光の利用ができる。また、下部の発光素子で発光した光も内部で反射した光と、直接上部の発光素子を透過する光が合流して外部に出射されるので、発光光の損失が少なく輝度の高い発光装置となる。
【0012】
また、本発明による発光装置は、発光素子に半導体プロセスが可能な有機エレクトロルミネッセンス(EL)素子を用いる。例えば、ラインヘッドの発光部にこの有機EL素子を用いた場合には、その発光素子列の直線性は、従来のLEDに比べて極めて高精度に構成することが可能となる。さらに、発光素子自身の光量ムラもプリンターに用いるレンズアレイの透過光量ムラに比べて小さく、レンズアレイの中心線と発光素子列を高精度に位置決めできれば、光量補正がなくとも光量を均一にすることができる。また、そのスポット径も均一となるので、高画質なラインヘッドを提供することができる。
【0013】
さらに、本発明による発光装置では、発光素子が光透過性の2つの電極を有するボトムエミッション型の有機EL素子と、一方が光透過性で、他方が光反射性の電極を有するトップエミッション型の有機EL素子を相対するように配置した構成とすることができる。また、前記発光素子が、光透過性の2つの電極を有するボトムエミッション型の有機EL素子と、一方が光透過性で、他方が光反射性の電極を有するボトムエミッション型の有機EL素子同士を重畳するように配置した構成であっても良い。また、前記発光素子は、光透過性の2つの電極を有するトップエミッション型の有機EL素子と、一方が光透過性で、他方が光反射性の電極を有するトップエミッション型の有機EL素子同士を重畳するように配置した構成であっても良い。更には、前記発光素子が光透過性の2つの電極を有するトップエミッション型の有機EL素子と、一方が光透過性で、他方が光反射性の電極を有するボトムエミッション型の有機EL素子を背中合わせに配置した構成であっても良い。このように本発明では、上下発光素子基板の組合せを自由に変更が可能であり、要は光量と信頼性、製造のし易さから有機EL素子の組合せを考えることができる。特に、発光素子が、光透過性の2つの電極を有するボトムエミッション型の有機EL素子と、一方が光透過性で、他方が光反射性の電極を有するトップエミッション型の有機EL素子を相対するように配置した構成では、2枚の素子基板が外側になるため、特に信頼性向上のための封止基板を必要としない。
【0014】
本発明による発光装置では、2つの発光素子基板にアライメントマークを有することを特徴とする。このようにアライメントマークを上下2つの基板に形成しておけば、上下基板上にある複数の発光点を一度に位置決めすることができる。特に、前述した直線状に半導体プロセスを用いて製造された発光素子においては、アライメントマークの合わせだけで多数の発光点を正確に位置合わせすることができ、高輝度、高精度のラインプリンタヘッドへの応用が可能となる。また、アライメント後は上下の素子基板を接着剤によって全面固定、あるいは、周囲を固定することによって上下の発光点のずれを防止することができる。更には貼りあわせ精度向上のために、上下基板間の間隔を正確に保つよう、接着剤にガラスファイバー、ガラスボール、プラスチックボールなどを混入し固定を行なうこともできる。
【0015】
また、本発明による発光装置では、前記発光素子のドライバー、または、制御回路を発光素子基板上、または、外付けの回路として有することを特徴とする。即ち、発光装置の一部であるドライバー、制御回路を内臓または外付けとし、輝度の向上だけでなく、さらに発光装置の薄型化、小型化を一層図ったものである。その結果、後述するタンデム型等の画像形成装置において、従来のレーザープリンターに比較して容量の小さいフルカラープリンターの実現が可能となる。
【0016】
また、上記発明を具体化するために本発明では、ドライバー、または、制御回路に、発光素子基板上に形成された薄膜トランジスタを含むこと、発光素子基板上に実装されたチップ部品を含むこと、フレキシブル基板に実装されたチップ部品を含むことなどを特徴とする。これらの手段を用いることによって、発光装置の薄型化、小型化が図れる。また、前記制御回路は、前記2つの発光素子基板の制御を独立、あるいは、組み合わせた制御が可能な機能を有することを特徴としている。これは本発光装置を画像形成装置に応用した際、特に高解像度の階調表現をするときに役立つ。即ち、2つの素子基板でそれぞれ16階調の輝度変調を行い、これを独立に制御し、かつ、組み合わせると256階調の輝度制御が簡単に行なえることになる。また、この他発光の立ち上がり、立下り特性などに合わせ、上下の素子制御を行なえばより正確な潜像形成が可能となる。
【0017】
また、本発明による発光装置は、互いに独立に形成された2つの発光素子基板に、互いに発光色の異なる発光素子を形成したことを特徴とする。このように本発明は、同色の発光を重ね光を強くするだけでなく、2色の発光を混合することによって発光装置を様々な応用機器に最適な発光色とすることができる。例えば、本発光装置を画像形成装置のアレイ発光光源に用いた場合には、画像の潜像を形成する感光体の感度に最適な波長に発光のスペクトルを合わせることができる。その結果、装置自体の発光エネルギの低減、消費電力の低下などの効果が見込める。また、単色で発光スペクトルの調整を行なう場合に比べ手軽に波長調整が行なえるため、単純なピーク波長のシフトから広帯域の白色化まで発光スペクトルを変換することが可能である。
【0018】
さらに前述の課題を解決するために本発明は、以上述べた発光装置を用い画像形成装置を構成する。例えば、ラインヘッドの発光部に本発明による有機EL発光装置を用いる場合には、発光素子列は単一の基板上に半導体プロセスで製造されているので、その直線性は従来のLEDに比べて極めて高精度であり、かつ輝度は倍化され従来のLEDに匹敵する。また、発光素子自身の光量ムラも小さく、光量補正がなくとも光量を均一にすることができる。従って、スポット径も均一となり、高画質、高速な画像形成装置を提供することができる。また、本発明の発光装置は、上下に配置した2つの有機EL発光素子を独立に制御できるので、階調表示がきめ細かにできる。例えば、それぞれの基板で16階調の輝度変調を行なえば、合計256階調の発光となるので、写真等の高階調濃度の印刷にも対応できる光源となる。しかも、それぞれの階調制御は16階調でよいので発光の制御そのものは簡単である。以上述べた他に、本発明に寄ればラインヘッドの小型化も叶うので、画像形成装置全体の小型・軽量化にも貢献できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0019】
以下、本発明の実施例について図を参照しながら詳細を説明する。なお、以下に述べる構成、寸法、使用材料、成膜法、膜厚、その他の条件については一例を示したに過ぎず、本発明がこの条件のみに限定されるものではない。また、図中の縦横の比率等は実際に即していない場合もあり、本発明の理解を助けるためのものとして描いてある。
<発光装置>
【実施例1】
【0020】
本発明による有機EL発光装置の構成を図1に示す。図1(a)は平面図であり、図1(b)は側面図である。本実施形態の発光装置1は、前述した画像形成装置の露光手段として用いられるものであって、図1(a)に示すように、2枚の細長い矩形状の素子基板7aおよび7b上に、それぞれ複数の有機EL素子3を直線状に配列してなる発光素子群と、有機EL素子3を駆動する駆動素子4からなる駆動素子群と、これら駆動素子を制御する制御回路群5とを一体形成したものである。また、2枚の素子基板7a、7bは図1(b)に示すように、互いの素子層2a、2bを重ねるように配置され、かつ素子層2a、2b上に形成された発光素子群は互いに発光点が重なるように位置合わせがしてある。即ち、本発明のプリンタヘッドは、素子基板7a,7bの発光素子3同士が上下で重ね合って1個の発光点となる。また、有機EL素子群の点灯を制御する制御回路5、および駆動素子4の信号線、電源配線8、9等は、素子基板の両端で外部回路(図示しない)と接続される。
【0021】
図2は、上記重ね合わせの状態をさらに詳しく見た図であり、図2(a)はその平面図である。有機EL素子3は一直線状に並んでおり、その両側にはアライメントマークAMが設けられている。従って、これを基準に上下の発光点を重ねることが可能となる。また、この例では有機ELが一列となっているが、複数列であっても良く、さらには千鳥配置であっても良い。
【0022】
図2(b)、(c)は上下の素子基板7a、7bを重ねる際の2つの方法を示した側面図である。図2(b)は接着層10によって直接2枚の素子基板7a、7bを貼りあわせた場合であり、接着層には光透過性が必要となる。図2(c)は周辺部のみを接着層10によって貼り合わせたものであり、接着層に光透過性は必要ない。また、貼り合わせのギャップを正確に出したい場合には、接着層10にガラスファイバーあるいはガラスボール等のスペーサー材を混入させて貼りあわせると良い。さらには、中央部でのへこみ、膨らみ等が生ずる際には、中央部分その他適所に部分的な接着層を設け、ギャップの変化を防止することもできる。
【0023】
図3は、本発明の発光素子部分の貼りあわせ状態を模式的に示した図である。素子基板7aの下部に設けられた有機EL素子3aと、素子基板7bの上部に設けられた有機EL素子3bは、接着層10によって固定、積層されている。上層の有機EL素子3aは、上下の電極51、52が共に下層の有機EL素子の発光色に対して透明、ないしは半透過の電極からなる。例えば、酸化インジウム錫(ITO)の薄膜であれば、可視光を充分透過する。また、発光層55自身も発光した光を透すことが望まれる。下層の有機EL素子3bは、上の電極53が発光した光に透明ないしは半透過の性質を有し、下の電極54は発光した光を反射する材質が選択される。例えば、金属のアルミニウムなどが選択される。そして、接着層10も光透過性を有する。あるいは、接着層部分は図2(c)の実施例のように何もない空間である場合もある。従って、図のように上下の有機EL素子3a、3b内で発生した光は、直接基板外に飛び出す光と、最下層の電極54によって反射されてから外部に出射する光が合わさって輝度の高い発光源となる。また、発光層2層、電極4層、および接着層(または空間)1層の屈折率と厚みを調整することによって、発光した光のマイクロ共振器を形成することも可能であるので、光の純度、輝度をさらに光学的に増すことができる。
【0024】
また、図3において上層の有機EL素子3aは素子基板7a側に射出発光する所謂ボトムエミッション型のEL素子であり、下層の有機EL素子3bは素子基板7bの反対側へ光を射出するトップエミッション型のEL素子である。従ってこの実施形態では、外界に対して2枚の素子基板が直接触れる形になるので、図8の封止基板6を必要としない。なお、上記説明では発光層55、56を一層のように扱ったが、発光層には正孔注入層、正孔輸送層、電子注入層、電子輸送層、さらには、これらのブロック層などを適宜含むことを付け加える。
【0025】
<実施例1の変形>
他にEL素子同士を貼り合わせる実施の変形としては、図4(a)のボトムエミッションとボトムエミッションの組合せ、図4(b)のトップエミッションとトップエミッションの組合せ、さらには図4(c)のトップエミッションとボトムエミッションの組合せなどが考えられる。しかし、この場合には外界に対する信頼性向上の観点から、更なる封止キャップ61を設ける必要がある。あるいは、図4(c)に例示したような薄膜の封止層62a、62bを最外部の電極上に形成する必要がある。もちろんこの際には光の射出側は封止層62aが透明であるように薄膜を形成しなければならない。以上述べたいくつかの構成の取捨選択は、上下2枚の素子基板の製造の容易さから選択すべき項目である。なお光学的には、前述した実施例1の発光層が最近接する配置がベストであることは言うまでも無く、この構成では封止基板が不要になることも大きな長所の一つである。しかし、有機のフィルム基板上に安定した有機EL素子が形成できるようになれば、基板の厚さは大きな障害とはならないので、上記構成の選択はさらに自由となる。
【0026】
次に、プリンタヘッド1における有機EL素子3と駆動素子4の詳細構成について説明する。図5は、プリンタヘッド1の下部素子基板7b上に形成された要部を示す断面図である。なお上部基板7aの詳細構成は、この図のミラー対称となるため省略した。本実施形態における下部の有機EL素子はトップエミッション型であり、素子基板7aの反対側から発光光を取り出すため、素子基板7aは透明基板及び不透明基板の何れも用いることができる。例えば、素子基板7aに透明な基板を用いる場合には、ガラス、プラスチック樹脂、不透明基板を用いる場合には、アルミナ等のセラミック、ステンレススチール等の金属シートに表面酸化等の絶縁処理を施したもの、さらには、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂等を用いることもできる。以下の説明では、透明なガラスの基板を用いるものとする。
【0027】
図5において、素子基板7b上には駆動用TFT40(前記駆動素子4に対応)からなる回路部と、その上に平坦化膜47を介して形成された有機EL素子3がある。有機EL素子3は、第1隔壁35および第2隔壁36によって囲まれ、他の画素と分離され、陽極21上には正孔注入層31、発光層32を積層した有機層33を備えている。また、最上部には陰極34があり、この電極は他の画素と共通化されている。なお、図面上は最小限の層構成のみを示したが、陰極、陽極、さらには有機層をそれぞれ多層構造とし、発光効率の向上を行なうのが常である。上記構成によって有機EL素子3は、正孔輸送層31から注入された正孔と陰極34からの電子とが、発光層32で結合することにより光を発する。
【0028】
陽極となる電極21は、通常ITO(Indium Tin Oxide:インジウムスズ酸化物)によって形成されるが、トップエミッション型の場合は、チタン、タングステン、アルミ等の単体の金属、またはこれらの合金を形成して反射層とするか、さらにこの反射層上にITOを積層してもよい。
【0029】
正孔注入層31は、3,4−ポリエチレンジオシチオフェン/ポリスチレンスルフォン酸(PEDOT/PSS)の液を水に分散させた分散液が用いられる。尚、正孔注入層31の形成材料としては、これに限定されることなく種々のものが使用可能である。例えば、ポリスチレン、ポリピロール、ポリアニリン、ポリアセチレン、その誘導体等を適宜な分散媒、例えば上記のポリスチレンスルフォン酸に分散させたものが使用可能である。
【0030】
正孔注入層31上に形成する発光層32は、蛍光あるいは燐光を発する公知の発光材料が用いられる。尚、本発明のプリンタヘッド用途では、発光波長帯域が赤色に対応した単一色の発光色が好適に採用されるが、発光波長帯域が緑や青に対応した発光色を採用するようにしてもよい。要は、後述する画像形成装置の感光体の最良感度波長域に適合させた発光色にすればよい。具体的な発光材料としては、(ポリ)フルオレン誘導体(PF)、(ポリ)パラフェニレンビニレン誘導体(PPV)、ポリフェニレン誘導体(PP)、ポリパラフェニレン誘導体(PPP)、ポリビニルカルバゾール(PVK)、ポリチオフェン誘導体、ポリメチルフェニルシラン(PMPS)等のポリシラン系が好適に用いられる。また、これらの高分子材料に、ペリレン系色素、クマリン系色素、ローダミン系色素等の高分子材料や、ルブレン、ペリレン、9,10−ジフェニルアントラセン、テトラフェニルブタジエン、ナイルレッド、クマリン6、キナクリドン等の低分子材料をドープして用いることもできる。
【0031】
発光層を覆って形成される陰極34は、特にトップエミッション型である本実施形態の場合には、仕事関数の小さな透明導電材料によって形成されることが望まれる。例えば、バソクプロインとセシウムの共蒸着膜を用い、更に導電性を付与するためにITOを積層する構造が採用される。この他アルカリ金属、またはアルカリ土類金属の薄膜、例えばCaを5nm程度に形成して、透明性を有する補助電極を積層してもよい。
【0032】
一方、有機EL素子3の下方には、薄膜トランジスタ(TFT)40を用いた回路部があり、その構成は以下の通りである。素子基板7bの表面にはSiO2を主体とする下地保護膜20があり、その上にシリコン層41がある。このシリコン層41の表面には、SiO2及び/又はSiNを主体とするゲート絶縁膜45が形成されている。また、上記のシリコン層41のうち、ゲート絶縁膜45を挟んでゲート電極42と重なる領域がチャネル領域41aとなり、他のシリコン領域は、不純物注入により導電性のソース領域41sおよびドレイン領域41dに変換される。尚、このゲート電極42は、図示しない走査線の一部ともなる。さらにゲート電極42およびゲート絶縁層45の表面には、SiO2を主体とする第1層間絶縁膜46が形成されている。第1層間絶縁膜46には、コンタクトホール43a、44aが開孔され、その先は電源線(図示せず)とつながるソース電極43となり、また、前述した有機ELの陽極とつながるドレイン電極44となる。
【0033】
ソース電極43及びドレイン電極44が形成された第1層間絶縁膜46の上層には、第2層間絶縁膜47が形成されている。この第2層間絶縁膜47は、窒化珪素、酸化珪素、酸窒化珪素の厚膜、もしくはアクリル系やポリイミド系の耐熱性絶縁樹脂によって形成され、回路部の凹凸吸収と、その上に形成される画素電極21との短絡を防止するべく形成されたものである。この第2層間絶縁膜47の表面には、前述したITO等からなる陽極の電極21が形成され、第2層間絶縁膜47に貫設されたコンタクトホール22を介してドレイン電極44と接続される。
【0034】
さて、本発明では前述した構成の下部素子基板7bと、これとほぼミラー対称の関係にある上部素子基板7aを、図6(a)のように重ね合わせ一体化することによって発光輝度の倍化を図るものである。但し、上部素子基板7aの陽極、陰極は共に光透過性を要することは前述した通りである。従って、最も簡単には上記説明の下部基板7bの陽極にITOを用いればよい。しかし、これに限られるものではなく種々の陽極、陰極の組合せによって発光輝度の向上を図ることがよい。また、上下基板の重ね合わせも完全対称とする必要は無いので、発光点の位置を合わせる以外は自由な設計ができることは言うまでもない。
【0035】
以上述べたように、ラインプリンタヘッドの発光部に本発明による有機EL発光装置を用いた場合には、現状の実力であっても簡単に輝度を倍化することができ、LEDに匹敵するプリンタヘッドを提供できる。また、本発明の発光素子列は単一の基板上に半導体プロセスを用いて製造されるため、その直線性は、従来のLEDに比べて極めて高精度に構成することが可能となる。さらには、発光素子自身の光量ムラも小さく、上下基板の発光素子列を高精度に位置決めすることもできる。また、上下基板の構成は殆ど同じであるので、プリンタヘッドの製造が複雑になることも無く、歩留まりの高い組立が可能である。この他、独立の制御回路を有しているので、上下の発光を独立に制御することも、組み合わせて制御することも可能である。即ち、より精細な階調印刷を行なう際には各々16階調の制御を行い、組合せで256階調の輝度制御を行なうなどの高度の制御が可能となる。
【実施例2】
【0036】
本発明の他の実施例を説明する。図6は実施例1と実施例2の断面図を比較したものである。即ち、実施例1は図6(a)のように素子基板7a、7bの各々と一体化されるように薄膜トランジスタ(TFT)40によって有機ELドライバーと制御回路を形成している。これに対し実施例2では、図6(b)のように素子基板7a、7b上に直接回路素子70、例えば有機ELのドライバ、スイッチング素子、あるいはこれらの制御回路、更には付加容量素子などをチップ実装するものである。また、当然このような構成にあっては、回路素子70は樹脂モールドなどによって1mm前後の個々の厚みが存在するため、発光点を近接させた状態でミラー対称に2枚の素子基板を重ねるには不利である。従って、図6(b)のように発光部のみを上下で重ね、チップ実装部が互い違いになるように組み立てる。
【0037】
本実施例では、回路部分と有機ELによる発光部分の製造を全く別個の工程によって作成することができるので、実施例1の場合と比較し発光素子の製造工程でTFTに与えるダメージは無く、安定した回路系を形成できる。また、シリコン基板を使った通常のICが使えるので、電流素子である有機ELに対して充分電流容量のあるドライバーを提供できる。従って、回路上の問題は殆ど発生しない。
【0038】
また、図6(c)のように本実施例をさらに変形させ、上記チップ部品71をフレキシブル基板72上に実装し、これを有機EL素子基板側の端子と接続、フレキシブル基板72をたたんで実装してもよい。この場合には、回路基板が別となるのでチップボンディングの際に発生する熱の影響がさらに軽減でき、また、IC実装の信頼性も高い有機EL装置を提供できる。
【実施例3】
【0039】
本実施例では、前記実施例1、2で用いる有機EL素子の発光層32、55、56に互いに発光色の違う発光材料を用いる。使用する具体的な発光材料の例は、実施例1で既に述べた蛍光、燐光、あるいはこれらの発光材料に色素を混ぜたものを用いる。本実施例のポイントは、上下の発光点で2色の色を混合することによって、プリンター側の感光材料の最も感度の高い波長域に発光色を調節、適合させることと、2発光点からの光エネルギーの重畳を行い充分な光エネルギー照射を感光体に行なうものである。従って、本発明の実施は発光材料の選択と組合せのみで簡単に達成できる。例えば、赤の発光に緑系の発光を重ね短波長側に発光スペクトルをシフトさせたり、黄色の発光に青を重ね白色の発光とすることも可能である。通常用いられるSe系、a-Siなど短波長側に感光感度の高い感光材、あるいは様々な感度域を持つ有機感光導電材料(OPC)など、本実施例は原理的にどのような波長にも対応が可能であり、単色の発光材料を用いる場合より適応がし易く、かつ、照射エネルギーの増化が図れる。また、このような感光材と光源の波長を最適化することによって、発光エネルギの低減と駆動電流の低減が見込めるので、装置自体の低消費電力化にも効果が現れる。
【0040】
<画像形成装置>
次に、本発明のプリンタヘッド1が設けられた画像形成装置について説明する。図7は、本発明に係る画像形成装置の構成を示す図である。画像形成装置80において、上記有機ELプリンタヘッド81K、81C、81M、81Yは、同構成の4個の感光体ドラム(像担持体)82K、82C、82M、82Yにそれぞれ配備してあり、一般的にはこれをタンデム方式と呼ぶ。なお、上記符号のK、C、M、Yは、それぞれ黒、シアン、マゼンタ、イエローを意味し、以後他の部材についても同様に用いる。
【0041】
各感光体ドラム82(K、C、M、Y)は外周面に感光層を有し、駆動ローラ83、従動ローラ84、テンションローラ85を備えた中間転写ベルト86と所定間隔で配置されている。中間転写ベルト86は、図中の矢印方向(反時計方向)に循環駆動し、各感光体82は中間転写ベルト86と同期して、時計方向に回転する。また、各感光体ドラム82(K、C、M、Y)の周囲には、それぞれの感光層を一様に帯電させるコロナ帯電器87(K、C、M、Y)と、この回転に同期して順次ライン走査する有機ELプリンタヘッド81(K、C、M、Y)とが設けられている。
【0042】
各有機ELプリンタヘッド81(K、C、M、Y)は4色の静電潜像を形成し、現像装置88(K、C、M、Y)はこれをトナー像として現像する。各トナー像は、一次転写ローラ89(K、C、M、Y)に印加されたバイアスによって中間転写ベルト86上に順次一次転写される。順次重ね合わされたカラーのトナー像は、二次転写ローラ91において用紙等の記録媒体Pに二次転写され、さらに定着ローラ対92を通ることで記録媒体P上に定着される。その後、排紙ローラ対93によって装置上部に形成された排紙トレイ94上に排出される。一方、感光体82の表面に残留しているトナーはクリーニング装置90(K、C、M、Y)によって除去される。尚上記構成において、各有機ELプリンタヘッド81(K、C、M、Y)は、それぞれのアレイ方向が感光体ドラム82(K、C、M、Y)の母線に沿うように設置されている。また、各有機ELプリンタヘッド81(K、C、M、Y)の発光エネルギーピーク波長は、感光体82(K、C、M、Y)の感度ピーク波長と略一致するように設定されている。
【0043】
図7中の他の符号について説明する。符号95は記録媒体Pが保持されている給紙カセット、96は記録媒体Pを一枚ずつ給送するピックアップローラ、97は記録媒体Pの供給タイミングを規定するゲートローラ対、91は中間転写ベルト86との間で二次転写部を形成する二次転写ローラ、98は二次転写後に中間転写ベルト86の表面に残留しているトナーを除去するクリーニングブレードである。
【0044】
以上のように図7の画像形成装置は、露光手段に有機ELプリンタヘッド81(K、C、M、Y)を用いているので、例えばレーザ走査光学系を用いた画像形成装置に比べ、装置の小型化を図ることができる。また、2つの素子基板を重ねた発光装置となっているので、発光源を独立に制御可能であり、特に高階調の印刷を行なう時には、発光輝度の倍化のみならず、階調の二乗化も簡単に実現され印刷が高品質となる。
【図面の簡単な説明】
【0045】
【図1】(a)本発明による発光装置の平面図。(b)本発明による発光装置の側面図。
【図2】(a)本発明による発光装置のアライメントの平面図。(b)本発明による発光装置の貼りあわせ断面図。(c)本発明による発光装置の他の貼りあわせ断面図。
【図3】本発明の発光素子構成断面図。
【図4】(a)本発明の他の発光素子構成断面図。(b)本発明の他の発光素子構成断面図。(c)本発明の他の発光素子構成断面図。
【図5】本発明の発光素子基板の断面図。
【図6】(a)本発明による発光素子基板の貼りあわせ方法を示す断面図。(b)本発明による他の発光素子基板の貼りあわせ方法を示す断面図。(c)本発明による他の発光素子基板の貼りあわせ方法を示す断面図。
【図7】本発明に係る画像形成装置例の概略図。
【図8】(a)従来の発光装置(有機ELプリンタヘッド)の平面図。(b)従来の発光装置(有機ELプリンタヘッド)の側面図。
【図9】画像形成装置の概略図。
【符号の説明】
【0046】
1.発光装置(プリンタヘッド) 2.素子層 3.発光素子(有機EL素子) 4.駆動素子(ドライバー) 5.制御回路 7a.上部素子基板 7b.下部素子基板 10.接着材 21.陽極 31.正孔輸送層 32.発光層(有機EL) 33.有機層 34.陰極 40.TFT 51、52、53.透光性電極 54.反射性電極 55、56.発光層 70.回路素子 71.チップ部品 72.フレキシブル基板 81.有機ELプリンタヘッド 82.感光体ドラム

【特許請求の範囲】
【請求項1】
基板上に形成された複数の発光素子を有する発光装置において、互いに独立に形成された2つの発光素子基板を相対配置、または重畳配置し、前記2つの発光素子基板上の複数の発光素子同士を重ねることによって、一方の発光素子基板から発光した一点の光を、他方の対応する一点の光と重ね合わせることを特徴とする発光装置。
【請求項2】
請求項1において、前記複数の発光素子の発光点は、一列以上の直線上に整列していることを特徴とする発光装置。
【請求項3】
請求項1において、重ねられた前記2つの発光素子の電極配列は、光透過性−光透過性−光透過性−光反射性の順番となることを特徴とする発光装置。
【請求項4】
請求項3において、前記発光素子は有機エレクトロルミネッセンス(EL)素子であることを特徴とする発光装置。
【請求項5】
請求項4において、前記発光素子は、光透過性の2つの電極を有するボトムエミッション型の有機EL素子と、一方が光透過性で、他方が光反射性の電極を有するトップエミッション型の有機EL素子を相対するように配置したことを特徴とする発光装置。
【請求項6】
請求項4において、前記発光素子は、光透過性の2つの電極を有するボトムエミッション型の有機EL素子と、一方が光透過性で、他方が光反射性の電極を有するボトムエミッション型の有機EL素子同士を重畳するように配置したことを特徴とする発光装置。
【請求項7】
請求項4において、前記発光素子は、光透過性の2つの電極を有するトップエミッション型の有機EL素子と、一方が光透過性で、他方が光反射性の電極を有するトップエミッション型の有機EL素子同士を重畳するように配置したことを特徴とする発光装置。
【請求項8】
請求項4において、前記発光素子は、光透過性の2つの電極を有するトップエミッション型の有機EL素子と、一方が光透過性で、他方が光反射性の電極を有するボトムエミッション型の有機EL素子を背中合わせに配置したことを特徴とする発光装置。
【請求項9】
請求項1において、前記2つの発光素子基板はアライメントマークを有することを特徴とする発光装置。
【請求項10】
請求項1において、前記2つの発光素子基板は、その全面または一部が接着材によって固定されていることを特徴とする発光装置。
【請求項11】
請求項1において、前記発光装置は、前記発光素子のドライバー、または、制御回路を前記発光素子基板上、または、外付けの回路として有することを特徴とする発光装置。
【請求項12】
請求項11において、前記ドライバー、または、制御回路は、前記発光素子基板上に形成された薄膜トランジスタを含むことを特徴とする発光装置。
【請求項13】
請求項11において、前記ドライバー、または、制御回路は、前記発光素子基板上に実装されたチップ部品を含むことを特徴とする発光装置。
【請求項14】
請求項11において、前記ドライバー、または、制御回路は、前記発光素子基板外のフレキシブル基板に実装されたチップ部品を含むことを特徴とする発光装置。
【請求項15】
請求項11において、前記制御回路は、前記2つの発光素子基板の制御を独立、あるいは、組み合わせた制御が可能な機能を有することを特徴とする発光装置。
【請求項16】
請求項1において、前記互いに独立に形成された2つの発光素子基板は、互いに発光色の異なる発光素子を有することを特徴とする発光装置。
【請求項17】
請求項2に記載された発光装置を用いた画像形成装置。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【図7】
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【図8】
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【図9】
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【公開番号】特開2007−80604(P2007−80604A)
【公開日】平成19年3月29日(2007.3.29)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2005−264878(P2005−264878)
【出願日】平成17年9月13日(2005.9.13)
【出願人】(000002369)セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Fターム(参考)】