発光部及び印刷装置
【課題】水分の影響を受けやすい有機ＥＬ素子における発光材料を外気に触れることの無いよう完全に封止でき、且つ単純な導波路構造にて必要十分な光量を得ることができるＥＬ発光部を提供すること。
【解決手段】基板上に所定の間隔でアレイ状に配置され且つ基板２１及び封止基板２８によって気密に封止された複数の有機ＥＬ素子２０Ａを具備するＥＬ発光部であって、前記有機ＥＬ素子２０Ａは、光を発する有機ＥＬ素子２０Ａと、反射膜５９が形成された導波路Ａ部５５と、屈折率差を利用して光を反射する導波路Ｂ部５６とを有する。
【解決手段】基板上に所定の間隔でアレイ状に配置され且つ基板２１及び封止基板２８によって気密に封止された複数の有機ＥＬ素子２０Ａを具備するＥＬ発光部であって、前記有機ＥＬ素子２０Ａは、光を発する有機ＥＬ素子２０Ａと、反射膜５９が形成された導波路Ａ部５５と、屈折率差を利用して光を反射する導波路Ｂ部５６とを有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光素子を光源として利用した発光部及び印刷装置に関し、特に有機ＥＬ素子を光源として利用した発光部及び印刷装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、有機ＥＬ素子を光源として利用したＥＬ発光部が知られており、例えば印刷装置における露光デバイス等に用いられている。これに関連する技術として、例えば特許文献１には、有機ＥＬ素子を具備する露光装置及び画像形成装置が開示されている。前記特許文献１に開示されている技術では、有機ＥＬ素子と感光体とがレンズを介して一定の距離をおいて設置され、前記有機ＥＬ素子からのフォーカスされた光によって前記感光体上に静電潜像が形成される。
【特許文献１】特開２００４−３２７２１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、有機ＥＬ素子を光源として利用したＥＬ発光部を露光に利用する印刷装置等は、有機ＥＬ素子に特有の問題を抱えている。すなわち、印刷装置等における感光体にとって必要な光量を得る為には、発光強度が本来弱い有機ＥＬ素子を用いる場合には露光の時間を長くしなければならず、結果として印刷時間が遅くなってしまう。ここで、印刷時間を短縮する為に有機ＥＬ素子の瞬間発光強度を強くすると、印刷時間を短縮することはできるが、過電流制御によって当該有機ＥＬ素子の寿命が短くなってしまう。なお、前記特許文献１に開示されている技術は、このような問題を解決するものではない。
【０００４】
本発明は、前記の事情に鑑みてなされたもので、印刷装置等における露光に充分な光量を得ることができる発光部及び印刷装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
前記の目的を達成するために、本発明の第１の態様による発光部は、
基板上に形成され、上又は下方向に光を発する複数の発光素子と、
前記発光素子が発した光を横方向に集光する導波路と、
前記導波路より屈折率の高いクラッド部と、
を有することを特徴とする。
【０００６】
前記導波路は、前記発光素子の発光面に対して所定の角度で傾斜している部分を有していることが好ましい。
【０００７】
前記導波路は、周囲に反射膜が形成されている部分を有していることが好ましい。
【０００８】
前記発光素子は主走査方向にそれぞれ配列され、前記発光素子の発光面は、前記主走査方向より前記主走査方向と直交する方向が幅広であることが好ましい。
【０００９】
前記発光部は印刷装置に適応することができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば印刷装置等における露光に充分な光量を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、図面を参照して、本発明の一実施形態に係るＥＬ発光部を説明する。
【００１２】
図１は、本一実施形態に係るＥＬ発光部を用いた印刷装置の構成の一例を示す図である。まず、図１に示すように、本一実施形態に係るＥＬ発光部を用いた印刷装置は、感光体ドラム１と、本一実施形態に係るＥＬ発光部２Ａとロッドレンズアレイ２Ｂとから成る露光部２と、帯電ローラ３と、イレーサ光源感光体４と、クリーニング部材５と、現像ローラ６ａを含む現像器６と、転写ローラ８と、定着ローラ９と、搬送ベルト１１とを具備している。なお、参照符号７が付されているのは印刷用紙である。
【００１３】
前記感光体ドラム１は負帯電型ＯＰＣ（Organic Photo Conductor）感光体（有機感光体）である。このことに鑑みて、前記帯電ローラ３は負帯電器とされている。また、前記現像器６は負帯電トナーで現像を行う現像器である。また、前記ＥＬ発光部２Ａは、詳しくは後述するが、複数の有機ＥＬ素子がアレイ状に配列されて構成されている。
【００１４】
ところで、図１に示す印刷装置では、おおまかには以下のような工程により印刷が行われる。まず、前記帯電ローラ３が回転する感光体ドラム１の表面に接触することによって、前記感光体ドラム１の接触した表面が一様に負電位となるように帯電される。続いて、前記ＥＬ発光部２Ａによって、前記ロッドレンズアレイ２Ｂを介して前記感光体ドラム１に対して光照射が為され、前記感光体ドラム１上には静電潜像が形成される。その後、前記現像器６によって、前記静電潜像にトナーが付着される。そして、前記転写ローラ８によって、前記静電潜像に付着しているトナーが前記印刷用紙７に転写される。以下、このような印刷工程を詳細に説明する。
【００１５】
まず、前記感光体ドラム１は、帯電用電源（不図示）から供給される負電位であって且つ後述する現像器６で出力される現像電圧に比較的近似している或いは等しい電位の初期化帯電電圧を、前記帯電ローラ３によって印加される。これにより、前記感光体ドラム１における周表面は一様に負帯電され、電位的に初期化される（初期化帯電状態となる）。
【００１６】
そして、周表面が初期化帯電状態となった前記感光体ドラム１には、前記ＥＬ発光部２Ａによって、印字情報に従った光書き込み（露光）が行われる。これにより、露光が行われないために初期化帯電状態のままの前記初期化帯電部と、前記露光によって初期化帯電部より相対的に高い負電位である−５０（Ｖ）程度の露光帯電電圧が印加されて帯電された露光帯電部とから成る静電潜像が、前記感光体ドラム１の周表面上に形成される。
【００１７】
ここで、前記現像器６内に収容されている弱いマイナス電位に帯電したトナーが、前記現像ローラ６ａによって、前記現像ローラ６ａと前記感光体ドラム１との対向部に回転搬送される。このとき、前記現像ローラ６ａは、不図示の電源から、前記露光帯電部よりもさらに低い−２５０（Ｖ）程度の現像電圧を印加される。したがって、前記感光体ドラム１における前記静電潜像の−５０（Ｖ）程度の前記露光帯電部では、現像電圧よりも２００（Ｖ）程度高電位となり、前記初期化帯電部では、現像電圧との差が２００（Ｖ）よりも絶対値が十分小さい電圧になる。
【００１８】
これらの静電潜像における現像電圧との電位差の違いにより、前記現像ローラ６ａに対して相対的にプラス極性の電位となった前記静電潜像における前記露光帯電部には、マイナス極性に帯電しているトナーが付着してトナー像が形成されるのに対し、前記初期化帯電部には、トナーを静電的に吸引する程の電界が生じないのでトナーが付着しない。このトナー像は、前記感光体ドラム１の回転によって、前記感光体ドラム１と前記転写ローラ８とが対向している転写部へと搬送される。
【００１９】
なお、上述したようにして形成されたトナー像におけるトナー付着量（現像された画像の濃度）は、前記ＥＬ発光部２Ａによる前記感光体ドラム１への露光量に応じて生じる前記感光体ドラム１の周表面上における電位、つまり現像電圧との電位差によって決定される。
【００２０】
ところで、上述したように前記トナー像が前記転写部へ搬送されると、前記搬送ベルト１１によって、前記印刷用紙７が前記転写部へ搬送される。そして、前記転写部においては、前記トナー像が前記印刷用紙７上に、前記転写ローラ８によって転写される。このようにして前記トナー像を転写された前記印刷用紙７は更に下流に搬送され、前記トナー像が前記定着ローラ９によって熱定着された後、前記印刷用紙７は当該印刷装置の外部へ排出される。
【００２１】
以下、ＥＬ発光部２Ａの基本的な構造について、図２〜４を参照して説明する。ここで、前記ＥＬ発光部２Ａは、主として発光を放射する有機ＥＬ素子２０Ａと、主として前記有機ＥＬ素子２０Ａが発した光の進行方向を所定の方向に設定し、出射させる導光部５０と、主として前記有機ＥＬ素子２０Ａの発光制御を電気的に行う駆動回路部４０とから成る。
【００２２】
前記有機ＥＬ素子２０Ａは、図２に示すようにガラス等の基板２１上に形成され、ガラス等の封止基板２８によって封止されている。具体的には、基板２１上に有機ＥＬ素子２０Ａとして、光反射性のアノード電極２３、正孔輸送層（ＨＴＬ）２４、発光層２５、電子輸送層（ＥＴＬ）２６、及び光透過性のカソード電極２７がこの順にて形成されている。ここで、前記正孔輸送層２４、前記発光層２５、前記電子輸送層（ＥＴＬ）２６が有機化合物からなる有機ＥＬ層となる。この有機ＥＬ層は、上記に限らず、例えば、正孔輸送層及び電子輸送性発光層でもよく、正孔輸送兼電子輸送性発光層のみでもよく、正孔輸送性発光層及び電子輸送層でもよく、また、間に適宜担体輸送層が介在してもよく、その他の担体輸送層の組合せであってもよい。
【００２３】
また前記アノード電極２３は、下層側に設けられたアルミニウム合金等の反射金属層と、上層側に設けられた錫ドープ酸化インジウム（Indium Thin Oxide；ＩＴＯ）や亜鉛ドープ酸化インジウム等の透明電極材料からなる透明な導電性酸化金属層と、の積層構造であってもよく、アルミニウム合金等の反射金属層の単層であってもよい。
【００２４】
前記カソード電極２７は、下層側に設けられたバリウム、マグネシウム、リチウム等の仕事関数の低い電子注入層と、上層側に設けられた上記と同様の透明な導電性酸化金属層と、の積層構造であってもよい。
【００２５】
そして、前記アノード電極２３と前記カソード電極２７との間に、所定の電圧が掛けられることで、前記アノード電極２３から正孔が、前記カソード電極２７から電子が、前記発光層２５に注入され、前記発光層２５にて正孔と電子とが再結合して発光する。この発光によって生じた光ｈν１００は、光透過性の前記カソード電極２７を通過して上方向に向けて完全拡散放射する。
【００２６】
ところで、本一実施形態においては、前記ＥＬ発光部２Ａと前記ロッドレンズアレイ２Ｂとから成る露光部２によって、該露光部２からミリオーダーの距離を隔てた前記感光体ドラム１上に小径の光スポットを形成し、各ドットを解像する光ビームを作る。以下、前記露光部２の詳細な構成を、前記露光部２の外観を示す図である図３を参照して説明する。
【００２７】
前記ＥＬ発光部２Ａには、複数の前記有機ＥＬ素子２０Ａがアレイ状に配列されている。ここで、前記有機ＥＬ素子２０Ａは、前記基板２１と前記封止基板２８との間に挟まれて存在しており、導光部５０によって進行方向を制御された光が、前記基板２１の光出射領域３３から前記基板２１外へ放射する。したがって、前記有機ＥＬ素子２０Ａは図３においては不図示となっているが、前記有機ＥＬ素子２０Ａと前記光出射領域３３とは一対一対応の関係であるので、前記有機ＥＬ素子２０Ａの配列は同図から容易に推測できる。
【００２８】
すなわち、前記ＥＬ発光部２Ａには、図１に示す前記感光体ドラム１への露光走査の主走査方向（前記感光体ドラム１の幅方向つまり前記印刷用紙７の幅方向）に並ぶように複数の前記有機ＥＬ素子２０Ａが配設され、有機ＥＬアレイを形成している。この有機ＥＬアレイは、当該印刷装置が、例えばＡ４サイズの印刷用紙を縦方向に用いてその幅一杯に印字密度１２００ｄｐｉ（ドット／インチ）で印字可能な印刷装置の場合であれば、およそ１４０００個の有機ＥＬ素子を備えている。そして、これらの個々の有機ＥＬ素子２０Ａには、ホスト機器（不図示）から出力される印字情報に従ったパルス電圧が印加される。すなわち、個々の有機ＥＬ素子２０Ａは、選択的に発光制御される。
【００２９】
また、各有機ＥＬ素子２０Ａは、図３に示す制御ケーブル３１Ａ，３１Ｂによって、前記ホスト機器（不図示）と電気的に接続されている。ここで、前記制御ケーブル３１Ａ，３１Ｂと、前記有機ＥＬ素子２０Ａとの接続方法に関しては、前記有機ＥＬ素子２０Ａを駆動させることができる接続方法であればどのような接続方法であってもよい。
【００３０】
ところで、前記基板２１と前記封止基板２８との間に設けられている前記有機ＥＬ素子２０Ａは、図３に示すようにシール材２９によって周囲を封止されているが必ずしも必要がない。
【００３１】
このように、前記ＥＬ発光部２Ａにおいて、前記ロッドレンズアレイ２Ｂと対向する面であって、且つ前記基板２１と前記封止基板２８との間の部位に複数の出射端面８０が一列に設けられている。前記出射端面８０は、前記有機ＥＬ素子２０Ａの発する光を前記ＥＬ発光部２Ａの外部へ出射させる為の領域であり、前記ＥＬ発光部２Ａの横方向の一端面に位置している。
【００３２】
以下、図４を参照して、本第１実施形態に係るＥＬ発光部２Ａの詳細な構造を説明する。
【００３３】
図４に示すように、前記有機ＥＬ素子２０Ａは、前記基板２１上に形成され、前記封止基板２８によって封止されている。
【００３４】
ここで、前記封止基板２８には、同図に示すように樹脂コーティングによってクラッド光学層７０が形成されている。そして、このクラッド光学層７０（屈折率１．５）に、各有機ＥＬ素子２０Ａに対応するように複数の前記導光部５０が形成されている。
【００３５】
また、前記基板２１上には前記有機ＥＬ素子２０Ａが形成されており、前記有機ＥＬ素子２０Ａには、前記駆動回路部４０が電気的に接続して設けられている。
【００３６】
前記導光部５０は、前記クラッド光学層７０に形成された導波路Ａ部５５及び導波路Ｂ部５６から成る導波路５７と、光を反射する反射膜５９とから成る。導波路５７には、コア光学樹脂（屈折率１．６又は１．７；詳しくは後述する）が充填されており、上面及び側面の一部に反射膜５９が設けられ、下面の一部に反射膜６０が設けられている。導波路Ｂ部５６は、四角柱でもよいし、円柱でもよい。
【００３７】
図４に示すように、前記導波路５７は、導波路Ａ部５５及び導波路Ａ部５６を備えている。
【００３８】
前記導波路Ａ部５５は、前記有機ＥＬ素子２０Ａに対向する面に対応されている部分を含み、上面が有機ＥＬ発光面６１（前記有機ＥＬ素子２０Ａにおける発光が出射される面であって前記導波路５７に対向する面）に対して所定の角度で傾斜している部分及び前記有機ＥＬ発光面６１に平行になっている部分であって、且つ前記反射膜５９又は前記反射膜６０が形成されている部分に対応する。
【００３９】
前記導波路Ｂ部５６は、前記導波路５７のうち、導波路Ａ部５５を除く部分であって、前記反射膜５９又は前記反射膜６０が形成されていない部分に対応し、周囲がクラッド光学層７０に包囲されている。
【００４０】
ここで、前記導波路Ａ部５５は、上面が、図５に示すように前記有機ＥＬ発光面６１に対して所定の角度で傾斜する斜面５５ａと、前記有機ＥＬ発光面６１に対して平行な面である水平面５５ｂを有している。
【００４１】
また、詳しくは後述するが前記導波路５７は前記クラッド光学層７０にインプリントされた凹部空間に前記コア光学樹脂が凹部に充填されてなる。
【００４２】
前記駆動回路部４０は、ソース電極４１と、ドレイン電極４２と、ゲート電極４３と、半導体４４と、ゲート絶縁層４５と、層間絶縁層４６とから成る。
【００４３】
なお、前記駆動回路部４０に関しては本発明の特徴部ではないので詳細な説明は省略するが、本一実施形態においては、前記駆動回路部４０におけるソース電極４２と、ドレイン電極４１と、ゲート電極４３を備えるＴＦＴトランジスタに画像信号を出力することで、前記発光部２Ａが適宜ライン状に適宜発光し、この動作を繰り返すことによって回転する前記感光体ドラム１の表面に２次元的な静電潜像を形成する。
【００４４】
つまり、ＴＦＴトランジスタが前記有機ＥＬ素子２０Ａに流す電流の電流値を制御することによって、前記有機ＥＬ素子２０Ａを発光制御する。ここで、例えば、前記カソード電極２７は零ボルトに固定され、前記アノード電極２３は前記ＴＦＴトランジスタに電気的に接続される。なお、反射層２２は、入射された光を前記反射膜５９側に反射させる部材であり、ゲートメタルを用いて前記ゲート電極４３と一括パターニングして形成してもよいし、別途形成することなく、前記アノード電極２３に光反射性をもたせることによって代替とすることができる。
【００４５】
ところで、一般的に有機ＥＬ素子のカソード電極は酸素、水分によって酸化されやすい。したがって、有機ＥＬ素子のカソード電極の酸化を防ぐ為に、例えば以下のような封止処理を行うことで、有機ＥＬ素子が、水分を含む外気に直接触れることが無いようにする。
【００４６】
すなわち、前記有機ＥＬ素子２０Ａ及び前記駆動回路部４０上には、図４に示すように透明の封止膜３４が形成されている。換言すれば、前記有機ＥＬ素子２０Ａ及び前記駆動回路部４０は前記封止膜３４によって封止されている。さらに、前記封止膜３４上には、図４に示すようにＵＶ硬化性エポキシ系樹脂（屈折率１．５）によって平坦化層３５が形成されている。すなわち、クラッド光学層７０と同様の屈折率の平坦化層３５によって前記有機ＥＬ素子２０Ａ及び前記駆動回路部４０の平坦化処理が為されている。このように、前記導波路Ｂ部５６の周囲が、前記導波路Ｂ部５６より低屈折率の前記クラッド光学層７０及び前記平坦化層３５に包囲されており、前記導波路Ｂ部５６をコア部とし、前記クラッド光学層７０及び前記平坦化層３５をクラッド部とした光ファイバ構造が形成されている。
【００４７】
また、前記アノード電極２３、前記ＨＴＬ２４、前記発光層２５、前記ＥＴＬ２６、及び前記カソード電極２７は、前記基板２１と前記封止基板２８との間すなわちガラス内部に形成されている。このような構造は、光取り出し効率の高効率化を図る構造ではないものの、前記導波路５７を簡易な構造とすることができる。また、このような構造は、酸素や水分の影響を受けやすい前記有機ＥＬ素子２０Ａを、酸素や水分を含み得る外気に触れることの無いよう気密に封止することができるという利点も有する。
【００４８】
上述したような構造の下、前記有機ＥＬ素子２０Ａが発した光は、前記導波路Ａ部５５においては前記反射膜５９、前記反射膜６０、前記反射層２２によって前記導波路５７のコア光学樹脂内で反射される。このとき、前記斜面５５ａが傾斜しているため、光は前記導波路Ｂ部５６側に集光されるように反射される。一方、前記導波路Ｂ部５６においては前記導波路Ａ部５５側から入射された光は、前記コア光学樹脂と前記クラッド光学層７０及び前記平坦化層３５との屈折率の違いによって反射されて出射端面８０側に集光される。
【００４９】
すなわち、前記導波路Ｂ部５６においては、屈折率の異なる物質との界面に光が照射されると該光は全反射するという原理を応用する為、屈折率の高い材料（前記コア光学樹脂）をコアとし、その周囲に屈折率の低い周辺材料（前記クラッド光学層７０及び平坦化層３５）をクラッドとして、屈折率の高い材料（前記コア光学樹脂）内の光を前記クラッド光学層７０及び前記平坦化層３５との界面で全反射の繰り返しで伝播させていく。このように前記導波路５７によって反射集光された光は、前記出射端面８０から前記ロッドレンズアレイ２Ｂに向けて放射される。
【００５０】
以下、前記有機ＥＬ素子２０Ａ及び前記導光部５０を構築する際の留意点について説明する。なお、前記ＥＬ発光部２Ａには、上述したように実際には図１に示す前記感光体ドラム１への露光走査の主走査方向に、複数の有機ＥＬ素子２０Ａが一列に構築されて有機ＥＬアレイが形成されている。
【００５１】
まず、前記基板２１上に、前記有機ＥＬ素子２０Ａを構築する際には、前記有機ＥＬ素子２０Ａ（有機ＥＬ発光面６１）を前記封止基板２８側から見たときの形状が、副走査方向（紙搬送方向）を長手方向とする長方形となるようにする。このため、前記有機ＥＬ発光面６１の幅が狭いピッチであっても前記有機ＥＬ発光面６１を増大することができる。これにより、前記有機ＥＬ素子２０Ａにおける発光面積を大きくすることができる。前記出射端面８０での単位面積あたりの出射光の強度は（有機ＥＬ素子２０Ａの有機ＥＬ発光面６１の面積）／（出射端面８０の面積）となる。傾斜した前記導波路Ａ部５５及びコアとクラッドを備えた前記導波路Ｂ部５６によって指向性が付与された光は、前記出射端面８０の面積を小さく抑えることができるため、前記出射端面８０での単位面積あたりの出射光の強度して出射することができる。
【００５２】
また、前記導光部５０を形成する際には、まず図５に示す前記導波路５７と同型の楔型形状金型を、前記封止基板２８に堆積された未硬化の前記クラッド光学層７０となる樹脂に押しつけた後、樹脂を硬化して、前記封止基板２８に形成された前記クラッド光学層７０に対してアレイ状にインプリントした凹部を形成する。なお、このインプリントにおいては、前記有機ＥＬ素子２０Ａに対して前記導波路５７が一対一に対応するように、前記楔形導波路５７を凹にインプリントする。
【００５３】
さらに、前記クラッド光学層７０に凹にインプリントされて形成された前記導波路５７の内表面のうち一部には前記反射膜５９を形成して前記導波路Ａ部５５を設ける。この時、前記反射膜５９を形成しない部分にはマスクをしておくことで、前記反射膜５９を形成しないようにする。このように、前記導波路５７において前記反射膜５９を形成しない部分が前記導波路Ｂ部５６となる。
【００５４】
そして、前記クラッド光学層７０に凹にインプリントされて形成された前記導波路５７内にコア光学樹脂（例えばポリカーボネイト：屈折率１．６）を充填して平坦化する。その後、前記導光部５０と前記有機ＥＬ素子２０Ａとが対向するように、前記導光部５０が設けられた前記封止基板２８と、前記有機ＥＬ素子２０Ａが設けられた前記基板２１と、を貼り合わせる。なお、前記反射膜６０は、貼り付ける前に前記導波路５７に形成してあってもよいし、前記平坦化層３５に形成されていてもよい。
【００５５】
以上説明したような形成工程によって、前記ＥＬ発光部２Ａに前記有機ＥＬ素子２０Ａのアレイを形成していく。なお、上述したように前記有機ＥＬ素子２０Ａと前記導光部５０とを別工程にて作成した後に貼り合わせる方法以外にも、前記有機ＥＬ素子２０Ａを形成した後、該有機ＥＬ素子２０Ａに前記導光部５０を積層する方法を採っても勿論よい。
【００５６】
以下、前記導波路Ａ部５５からの出力光量を基準（１００％）とした場合の、前記有機ＥＬ素子２０Ａにおける出射端面８０からの出力効率（端面出力効率）及び前記ロッドレンズアレイ２Ｂの光入射面における光入射効率（ロッドレンズ表面効率）のシミュレーション結果を、図７に示す結果一覧を参照して説明する。
【００５７】
なお、前記ロッドレンズアレイ２Ｂは、その中心部から周辺部にかけて放物線状の屈折率分布を有する。通常、前記ロッドレンズアレイ２Ｂは、筒状のロッドレンズが１列または２列に規則正しく精密に配列され、２枚のフレーム板にて挟み込まれて利用される。また、ロッドレンズは各光学パラメータ（作動距離ｌo，入射角θo，共役長ＴＣ等）により各種存在するが、通常のロッドレンズは、レンズ径は０．５〜１ｍｍ、入射角θoは約２０°、作動距離ｌoは２〜５ｍｍ程度である。
【００５８】
ここで、本シミュレーションにおいては、代表的光学パラメータが下記の値であるロッドレンズを想定した。すなわち、図６（Ａ），（Ｂ）に示すように、２列で構成され、レンズ径は０．５ｍｍ、入射角はθo＝２０°、作動距離ｌo＝２．５ｍｍであるロッドレンズアレイ２Ｂを想定した。そして、ロッドレンズアレイ２Ｂが取り込める光量は、直径２ｍｍの円形の受光体に入射する光の光量であるとする。
【００５９】
さらに、当該シミュレーションにおいては、前記有機ＥＬ発光面６１の大きさを１０×２００μｍ、前記導波路Ｂ部５６における出射開口を１０×１０μｍ、及び前記導波路Ｂ部５６の導波路長を２ｍｍとする。
【００６０】
そして、図７に示すように前記導波路５７として次の３種類の導波路を想定して、前記端面出力効率及び前記ロッドレンズ表面効率を求めるシミュレーションを行う。
【００６１】
導波路（１）；
前記コア光学樹脂の屈折率を１．７とし、前記クラッド光学層７０及び平坦化層３５の屈折率を１．５とした場合、前記端面出力効率は約８０％、前記ロッドレンズアレイ２Ｂの表面効率は約１５％となる。
【００６２】
導波路（２）；
前記コア光学樹脂の屈折率を１．６とし、前記クラッド光学層７０及び平坦化層３５の屈折率を１．５とした場合、前記端面出力効率は約４０％、前記ロッドレンズアレイ２Ｂの表面効率は約２０％となる。
【００６３】
導波路（３）；
全導波路に渡って、屈折率差ではなく反射膜を利用した導波路では、前記端面出力効率は約１０％となる。
【００６４】
前記のシミュレーション結果から、以下の事項が分かる。
【００６５】
（Ａ）反射膜を利用した導波路よりも屈折率差を利用した導波路のほうが、前記端面出力効率が良い。
【００６６】
（Ｂ）屈折率差を利用した導波路においては、屈折率差が大きいほど前記端面出力効率が良い。
【００６７】
（Ｃ）屈折率差を利用した導波路においては、屈折率差が小さいほうが指向性が狭くなる為、前記ロッドレンズアレイ２Ｂの表面効率が良い。
【００６８】
したがって、当該シミュレーションにおいては、前記“導波路（２）”で設定したパラメータの導波路が、最も高効率な導波路であると言える。このように、本一実施形態においては導波路の長さ及びコア（コア光学樹脂）・クラッド（クラッド光学層７０及び平坦化層３５）間の屈折率差を調整することによって指向性を制御し、有機ＥＬ素子が発光した光の外部への取り出し効率を最適化することができる。
【００６９】
なお、単一モード光ファイバにおけるコアとクラッドとの比屈折率差は、通常０．３％程度と極めて小さい。したがって、光源としてレーザー光のように狭指向性の光源を用い、且つ該光源が発する光の当該光ファイバへの入射角を全反射角よりも大きくした場合、当該光は全反射によってコアのみを通りながら伝搬する。このような光ファイバの構造におけるポイントは、コアとクラッドとの比屈折率差が小さいことである。これにより、全反射角が大きくなるので、当該光はほぼ直進することになる。
【００７０】
ところが、光源として有機ＥＬ素子を用いる場合、有機ＥＬ素子が発する光は拡散光である為、上述したような通常の光ファイバにおける極めて小さい比屈折率差では、直進性は向上するのであるが、コアからの光漏れが多くなってしまう。したがって、本一実施形態においては、比屈折率差を１０％程度とすることによって、光漏れを少なくし且つ照射指向性を狭くしている。
【００７１】
ところで、図４に示す前記有機ＥＬ素子２０Ａにおける主要な各部の寸法は、図８に示す通りである。すなわち、前記導波路Ａ部５５の副走査方向（紙搬送方向）における長さは２１５μｍ（うち前記斜面５５ａは２００μｍ、前記水平面５５ｂは１５μｍ）であり、前記導波路Ｂ部５６の副走査方向（紙搬送方向）における長さは２０００μｍである。ここで、前記水平面５５ｂの高さ（主走査方向と副走査方向とに垂直な方向における長さ）は７μｍである。
【００７２】
さらに、前記封止基板２８の高さは７００μｍであり、前記クラッド光学層７０の高さは２０μｍであり、前記基板２１の高さは７００μｍであり、前記平坦化層３５における最も高い箇所における高さは３μｍである。
【００７３】
なお、前記ＨＴＬ２４、前記発光層２５、及び前記ＥＴＬ２６に関しては、紙面の大きさの都合上、図８においては発光層２００としてまとめて１つの層として表現されている。また、図８に示す各部の寸法の具体的な数値はあくまでも一例であって、それらの数値に限られないことは勿論である。
【００７４】
以上説明したように、本一実施形態によれば、単純な導波路構造を有する有機ＥＬ素子を用いたＥＬ発光部でありながら、印刷装置等における露光に充分な光量を得ることができ、且つ水分の影響を受けやすい有機ＥＬ素子における発光部を外気に触れることの無いよう完全に封止できるＥＬ発光部を提供することができる。
【００７５】
具体的には、本一実施形態に係るＥＬ発光部によれば、前記有機ＥＬ発光面６１からの光を前記導波路５７によって反射集光して放射する構造を採ることで、水分の影響を受けやすい有機ＥＬの発光材料を外気に触れることの無いようガラスによって完全に封止することができ、単純な導波路構造によって十分な光量を得ることができる。
【００７６】
また、本一実施形態に係るＥＬ発光部によれば、上述したように前記導波路５７の長さ及びコア（コア光学樹脂）・クラッド（クラッド光学層７０）間の屈折率差を調整することによって指向性を制御できるので、有機ＥＬ素子が発した光の外部への取り出し効率を最適化することができる。
【００７７】
なお、上述したように有機ＥＬ素子の発光材料は水分の影響を受けやすく、外気とはある程度の距離を置く必要がある。そこで、本一実施形態においては、前記有機ＥＬ素子２０Ａが発した光を前記導波路５７によって前記出射端面８０に導く構造とすることで、前記有機ＥＬ素子２０Ａを外気からある程度の距離を置いた位置に設けることを可能とした。
【００７８】
以上、一実施形態に基づいて本発明を説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形及び応用が可能なことは勿論である。
【００７９】
さらに、上述した実施形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件の適当な組み合わせにより種々の発明が抽出され得る。例えば、実施形態に示される全構成要件からいくつかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題が解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成も発明として抽出され得る。
【００８０】
例えば上記各実施形態では、前記有機ＥＬ発光面６１が、前記有機ＥＬ素子２０Ａの上側に設けられているトップエミッション構造であったが、ボトムエミッション構造とし、前記有機ＥＬ素子２０Ａの下側に前記有機ＥＬ発光面６１を設け、前記有機ＥＬ素子２０Ａの下方に前記導波路Ａ部５５が配置するように前記導波路５７を形成し、前記導波路５７の周囲にクラッド部を設けて、前記ＥＬ発光部２Ａの横方向の前記出射端面８０から光を出射するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１】本発明の一実施形態に係るＥＬ発光部を用いた印刷装置の一構成例を示す図。
【図２】有機ＥＬ素子における発光部の構造を示す図。
【図３】本発明の一実施形態に係るＥＬ発光部を用いた印刷装置の露光部の外観を示す図。
【図４】本発明の一実施形態に係るＥＬ発光部における有機ＥＬ素子の構造を示す図。
【図５】本発明の一実施形態に係るＥＬ発光部の有する有機ＥＬ素子の導光部における導波路の形状を示す図。
【図６】（Ａ），（Ｂ）は、シミュレーションにおいて想定したロッドレンズの代表的光学パラメータを示す図。
【図７】シミュレーション結果を示す図。
【図８】本発明の一実施形態に係る有機ＥＬ素子における主要な各部の寸法を示す図。
【符号の説明】
【００８２】
１…感光体ドラム、 ３…帯電ローラ、 ４…イレーサ光源感光体、 ５…クリーニング部材、 ６…現像器、 ６ａ…現像ローラ、 ７…印刷用紙、 ８…転写ローラ、 ９…定着ローラ、 １１…搬送ベルト、 ２０Ａ…有機ＥＬ素子、 ２１…基板、 ２２…反射層、 ２３…アノード電極、 ２４…正孔輸送層、 ２５…発光層、 ２６…電子輸送層、 ２７…カソード電極、 ２８…封止基板、 ２９…シール材、 ２０Ａ…ＥＬ素子、 ３１Ａ，３１Ｂ…制御ケーブル、 ３４…封止膜、 ３５…平坦化層、 ４０…駆動回路部、 ４１…ソース電極、 ４２…ドレイン電極、 ４３…ゲート電極、 ４４…半導体、 ４５…ゲート絶縁層、 ４６…層間絶縁層、 ５０…導光部、 ５５…導波路Ａ部、 ５６…導波路Ｂ部、 ５７…導波路、 ５９…反射膜、 ６１…有機ＥＬ発光面、 ７０…クラッド光学層、 ８０…出射端面。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光素子を光源として利用した発光部及び印刷装置に関し、特に有機ＥＬ素子を光源として利用した発光部及び印刷装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、有機ＥＬ素子を光源として利用したＥＬ発光部が知られており、例えば印刷装置における露光デバイス等に用いられている。これに関連する技術として、例えば特許文献１には、有機ＥＬ素子を具備する露光装置及び画像形成装置が開示されている。前記特許文献１に開示されている技術では、有機ＥＬ素子と感光体とがレンズを介して一定の距離をおいて設置され、前記有機ＥＬ素子からのフォーカスされた光によって前記感光体上に静電潜像が形成される。
【特許文献１】特開２００４−３２７２１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、有機ＥＬ素子を光源として利用したＥＬ発光部を露光に利用する印刷装置等は、有機ＥＬ素子に特有の問題を抱えている。すなわち、印刷装置等における感光体にとって必要な光量を得る為には、発光強度が本来弱い有機ＥＬ素子を用いる場合には露光の時間を長くしなければならず、結果として印刷時間が遅くなってしまう。ここで、印刷時間を短縮する為に有機ＥＬ素子の瞬間発光強度を強くすると、印刷時間を短縮することはできるが、過電流制御によって当該有機ＥＬ素子の寿命が短くなってしまう。なお、前記特許文献１に開示されている技術は、このような問題を解決するものではない。
【０００４】
本発明は、前記の事情に鑑みてなされたもので、印刷装置等における露光に充分な光量を得ることができる発光部及び印刷装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
前記の目的を達成するために、本発明の第１の態様による発光部は、
基板上に形成され、上又は下方向に光を発する複数の発光素子と、
前記発光素子が発した光を横方向に集光する導波路と、
前記導波路より屈折率の高いクラッド部と、
を有することを特徴とする。
【０００６】
前記導波路は、前記発光素子の発光面に対して所定の角度で傾斜している部分を有していることが好ましい。
【０００７】
前記導波路は、周囲に反射膜が形成されている部分を有していることが好ましい。
【０００８】
前記発光素子は主走査方向にそれぞれ配列され、前記発光素子の発光面は、前記主走査方向より前記主走査方向と直交する方向が幅広であることが好ましい。
【０００９】
前記発光部は印刷装置に適応することができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば印刷装置等における露光に充分な光量を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、図面を参照して、本発明の一実施形態に係るＥＬ発光部を説明する。
【００１２】
図１は、本一実施形態に係るＥＬ発光部を用いた印刷装置の構成の一例を示す図である。まず、図１に示すように、本一実施形態に係るＥＬ発光部を用いた印刷装置は、感光体ドラム１と、本一実施形態に係るＥＬ発光部２Ａとロッドレンズアレイ２Ｂとから成る露光部２と、帯電ローラ３と、イレーサ光源感光体４と、クリーニング部材５と、現像ローラ６ａを含む現像器６と、転写ローラ８と、定着ローラ９と、搬送ベルト１１とを具備している。なお、参照符号７が付されているのは印刷用紙である。
【００１３】
前記感光体ドラム１は負帯電型ＯＰＣ（Organic Photo Conductor）感光体（有機感光体）である。このことに鑑みて、前記帯電ローラ３は負帯電器とされている。また、前記現像器６は負帯電トナーで現像を行う現像器である。また、前記ＥＬ発光部２Ａは、詳しくは後述するが、複数の有機ＥＬ素子がアレイ状に配列されて構成されている。
【００１４】
ところで、図１に示す印刷装置では、おおまかには以下のような工程により印刷が行われる。まず、前記帯電ローラ３が回転する感光体ドラム１の表面に接触することによって、前記感光体ドラム１の接触した表面が一様に負電位となるように帯電される。続いて、前記ＥＬ発光部２Ａによって、前記ロッドレンズアレイ２Ｂを介して前記感光体ドラム１に対して光照射が為され、前記感光体ドラム１上には静電潜像が形成される。その後、前記現像器６によって、前記静電潜像にトナーが付着される。そして、前記転写ローラ８によって、前記静電潜像に付着しているトナーが前記印刷用紙７に転写される。以下、このような印刷工程を詳細に説明する。
【００１５】
まず、前記感光体ドラム１は、帯電用電源（不図示）から供給される負電位であって且つ後述する現像器６で出力される現像電圧に比較的近似している或いは等しい電位の初期化帯電電圧を、前記帯電ローラ３によって印加される。これにより、前記感光体ドラム１における周表面は一様に負帯電され、電位的に初期化される（初期化帯電状態となる）。
【００１６】
そして、周表面が初期化帯電状態となった前記感光体ドラム１には、前記ＥＬ発光部２Ａによって、印字情報に従った光書き込み（露光）が行われる。これにより、露光が行われないために初期化帯電状態のままの前記初期化帯電部と、前記露光によって初期化帯電部より相対的に高い負電位である−５０（Ｖ）程度の露光帯電電圧が印加されて帯電された露光帯電部とから成る静電潜像が、前記感光体ドラム１の周表面上に形成される。
【００１７】
ここで、前記現像器６内に収容されている弱いマイナス電位に帯電したトナーが、前記現像ローラ６ａによって、前記現像ローラ６ａと前記感光体ドラム１との対向部に回転搬送される。このとき、前記現像ローラ６ａは、不図示の電源から、前記露光帯電部よりもさらに低い−２５０（Ｖ）程度の現像電圧を印加される。したがって、前記感光体ドラム１における前記静電潜像の−５０（Ｖ）程度の前記露光帯電部では、現像電圧よりも２００（Ｖ）程度高電位となり、前記初期化帯電部では、現像電圧との差が２００（Ｖ）よりも絶対値が十分小さい電圧になる。
【００１８】
これらの静電潜像における現像電圧との電位差の違いにより、前記現像ローラ６ａに対して相対的にプラス極性の電位となった前記静電潜像における前記露光帯電部には、マイナス極性に帯電しているトナーが付着してトナー像が形成されるのに対し、前記初期化帯電部には、トナーを静電的に吸引する程の電界が生じないのでトナーが付着しない。このトナー像は、前記感光体ドラム１の回転によって、前記感光体ドラム１と前記転写ローラ８とが対向している転写部へと搬送される。
【００１９】
なお、上述したようにして形成されたトナー像におけるトナー付着量（現像された画像の濃度）は、前記ＥＬ発光部２Ａによる前記感光体ドラム１への露光量に応じて生じる前記感光体ドラム１の周表面上における電位、つまり現像電圧との電位差によって決定される。
【００２０】
ところで、上述したように前記トナー像が前記転写部へ搬送されると、前記搬送ベルト１１によって、前記印刷用紙７が前記転写部へ搬送される。そして、前記転写部においては、前記トナー像が前記印刷用紙７上に、前記転写ローラ８によって転写される。このようにして前記トナー像を転写された前記印刷用紙７は更に下流に搬送され、前記トナー像が前記定着ローラ９によって熱定着された後、前記印刷用紙７は当該印刷装置の外部へ排出される。
【００２１】
以下、ＥＬ発光部２Ａの基本的な構造について、図２〜４を参照して説明する。ここで、前記ＥＬ発光部２Ａは、主として発光を放射する有機ＥＬ素子２０Ａと、主として前記有機ＥＬ素子２０Ａが発した光の進行方向を所定の方向に設定し、出射させる導光部５０と、主として前記有機ＥＬ素子２０Ａの発光制御を電気的に行う駆動回路部４０とから成る。
【００２２】
前記有機ＥＬ素子２０Ａは、図２に示すようにガラス等の基板２１上に形成され、ガラス等の封止基板２８によって封止されている。具体的には、基板２１上に有機ＥＬ素子２０Ａとして、光反射性のアノード電極２３、正孔輸送層（ＨＴＬ）２４、発光層２５、電子輸送層（ＥＴＬ）２６、及び光透過性のカソード電極２７がこの順にて形成されている。ここで、前記正孔輸送層２４、前記発光層２５、前記電子輸送層（ＥＴＬ）２６が有機化合物からなる有機ＥＬ層となる。この有機ＥＬ層は、上記に限らず、例えば、正孔輸送層及び電子輸送性発光層でもよく、正孔輸送兼電子輸送性発光層のみでもよく、正孔輸送性発光層及び電子輸送層でもよく、また、間に適宜担体輸送層が介在してもよく、その他の担体輸送層の組合せであってもよい。
【００２３】
また前記アノード電極２３は、下層側に設けられたアルミニウム合金等の反射金属層と、上層側に設けられた錫ドープ酸化インジウム（Indium Thin Oxide；ＩＴＯ）や亜鉛ドープ酸化インジウム等の透明電極材料からなる透明な導電性酸化金属層と、の積層構造であってもよく、アルミニウム合金等の反射金属層の単層であってもよい。
【００２４】
前記カソード電極２７は、下層側に設けられたバリウム、マグネシウム、リチウム等の仕事関数の低い電子注入層と、上層側に設けられた上記と同様の透明な導電性酸化金属層と、の積層構造であってもよい。
【００２５】
そして、前記アノード電極２３と前記カソード電極２７との間に、所定の電圧が掛けられることで、前記アノード電極２３から正孔が、前記カソード電極２７から電子が、前記発光層２５に注入され、前記発光層２５にて正孔と電子とが再結合して発光する。この発光によって生じた光ｈν１００は、光透過性の前記カソード電極２７を通過して上方向に向けて完全拡散放射する。
【００２６】
ところで、本一実施形態においては、前記ＥＬ発光部２Ａと前記ロッドレンズアレイ２Ｂとから成る露光部２によって、該露光部２からミリオーダーの距離を隔てた前記感光体ドラム１上に小径の光スポットを形成し、各ドットを解像する光ビームを作る。以下、前記露光部２の詳細な構成を、前記露光部２の外観を示す図である図３を参照して説明する。
【００２７】
前記ＥＬ発光部２Ａには、複数の前記有機ＥＬ素子２０Ａがアレイ状に配列されている。ここで、前記有機ＥＬ素子２０Ａは、前記基板２１と前記封止基板２８との間に挟まれて存在しており、導光部５０によって進行方向を制御された光が、前記基板２１の光出射領域３３から前記基板２１外へ放射する。したがって、前記有機ＥＬ素子２０Ａは図３においては不図示となっているが、前記有機ＥＬ素子２０Ａと前記光出射領域３３とは一対一対応の関係であるので、前記有機ＥＬ素子２０Ａの配列は同図から容易に推測できる。
【００２８】
すなわち、前記ＥＬ発光部２Ａには、図１に示す前記感光体ドラム１への露光走査の主走査方向（前記感光体ドラム１の幅方向つまり前記印刷用紙７の幅方向）に並ぶように複数の前記有機ＥＬ素子２０Ａが配設され、有機ＥＬアレイを形成している。この有機ＥＬアレイは、当該印刷装置が、例えばＡ４サイズの印刷用紙を縦方向に用いてその幅一杯に印字密度１２００ｄｐｉ（ドット／インチ）で印字可能な印刷装置の場合であれば、およそ１４０００個の有機ＥＬ素子を備えている。そして、これらの個々の有機ＥＬ素子２０Ａには、ホスト機器（不図示）から出力される印字情報に従ったパルス電圧が印加される。すなわち、個々の有機ＥＬ素子２０Ａは、選択的に発光制御される。
【００２９】
また、各有機ＥＬ素子２０Ａは、図３に示す制御ケーブル３１Ａ，３１Ｂによって、前記ホスト機器（不図示）と電気的に接続されている。ここで、前記制御ケーブル３１Ａ，３１Ｂと、前記有機ＥＬ素子２０Ａとの接続方法に関しては、前記有機ＥＬ素子２０Ａを駆動させることができる接続方法であればどのような接続方法であってもよい。
【００３０】
ところで、前記基板２１と前記封止基板２８との間に設けられている前記有機ＥＬ素子２０Ａは、図３に示すようにシール材２９によって周囲を封止されているが必ずしも必要がない。
【００３１】
このように、前記ＥＬ発光部２Ａにおいて、前記ロッドレンズアレイ２Ｂと対向する面であって、且つ前記基板２１と前記封止基板２８との間の部位に複数の出射端面８０が一列に設けられている。前記出射端面８０は、前記有機ＥＬ素子２０Ａの発する光を前記ＥＬ発光部２Ａの外部へ出射させる為の領域であり、前記ＥＬ発光部２Ａの横方向の一端面に位置している。
【００３２】
以下、図４を参照して、本第１実施形態に係るＥＬ発光部２Ａの詳細な構造を説明する。
【００３３】
図４に示すように、前記有機ＥＬ素子２０Ａは、前記基板２１上に形成され、前記封止基板２８によって封止されている。
【００３４】
ここで、前記封止基板２８には、同図に示すように樹脂コーティングによってクラッド光学層７０が形成されている。そして、このクラッド光学層７０（屈折率１．５）に、各有機ＥＬ素子２０Ａに対応するように複数の前記導光部５０が形成されている。
【００３５】
また、前記基板２１上には前記有機ＥＬ素子２０Ａが形成されており、前記有機ＥＬ素子２０Ａには、前記駆動回路部４０が電気的に接続して設けられている。
【００３６】
前記導光部５０は、前記クラッド光学層７０に形成された導波路Ａ部５５及び導波路Ｂ部５６から成る導波路５７と、光を反射する反射膜５９とから成る。導波路５７には、コア光学樹脂（屈折率１．６又は１．７；詳しくは後述する）が充填されており、上面及び側面の一部に反射膜５９が設けられ、下面の一部に反射膜６０が設けられている。導波路Ｂ部５６は、四角柱でもよいし、円柱でもよい。
【００３７】
図４に示すように、前記導波路５７は、導波路Ａ部５５及び導波路Ａ部５６を備えている。
【００３８】
前記導波路Ａ部５５は、前記有機ＥＬ素子２０Ａに対向する面に対応されている部分を含み、上面が有機ＥＬ発光面６１（前記有機ＥＬ素子２０Ａにおける発光が出射される面であって前記導波路５７に対向する面）に対して所定の角度で傾斜している部分及び前記有機ＥＬ発光面６１に平行になっている部分であって、且つ前記反射膜５９又は前記反射膜６０が形成されている部分に対応する。
【００３９】
前記導波路Ｂ部５６は、前記導波路５７のうち、導波路Ａ部５５を除く部分であって、前記反射膜５９又は前記反射膜６０が形成されていない部分に対応し、周囲がクラッド光学層７０に包囲されている。
【００４０】
ここで、前記導波路Ａ部５５は、上面が、図５に示すように前記有機ＥＬ発光面６１に対して所定の角度で傾斜する斜面５５ａと、前記有機ＥＬ発光面６１に対して平行な面である水平面５５ｂを有している。
【００４１】
また、詳しくは後述するが前記導波路５７は前記クラッド光学層７０にインプリントされた凹部空間に前記コア光学樹脂が凹部に充填されてなる。
【００４２】
前記駆動回路部４０は、ソース電極４１と、ドレイン電極４２と、ゲート電極４３と、半導体４４と、ゲート絶縁層４５と、層間絶縁層４６とから成る。
【００４３】
なお、前記駆動回路部４０に関しては本発明の特徴部ではないので詳細な説明は省略するが、本一実施形態においては、前記駆動回路部４０におけるソース電極４２と、ドレイン電極４１と、ゲート電極４３を備えるＴＦＴトランジスタに画像信号を出力することで、前記発光部２Ａが適宜ライン状に適宜発光し、この動作を繰り返すことによって回転する前記感光体ドラム１の表面に２次元的な静電潜像を形成する。
【００４４】
つまり、ＴＦＴトランジスタが前記有機ＥＬ素子２０Ａに流す電流の電流値を制御することによって、前記有機ＥＬ素子２０Ａを発光制御する。ここで、例えば、前記カソード電極２７は零ボルトに固定され、前記アノード電極２３は前記ＴＦＴトランジスタに電気的に接続される。なお、反射層２２は、入射された光を前記反射膜５９側に反射させる部材であり、ゲートメタルを用いて前記ゲート電極４３と一括パターニングして形成してもよいし、別途形成することなく、前記アノード電極２３に光反射性をもたせることによって代替とすることができる。
【００４５】
ところで、一般的に有機ＥＬ素子のカソード電極は酸素、水分によって酸化されやすい。したがって、有機ＥＬ素子のカソード電極の酸化を防ぐ為に、例えば以下のような封止処理を行うことで、有機ＥＬ素子が、水分を含む外気に直接触れることが無いようにする。
【００４６】
すなわち、前記有機ＥＬ素子２０Ａ及び前記駆動回路部４０上には、図４に示すように透明の封止膜３４が形成されている。換言すれば、前記有機ＥＬ素子２０Ａ及び前記駆動回路部４０は前記封止膜３４によって封止されている。さらに、前記封止膜３４上には、図４に示すようにＵＶ硬化性エポキシ系樹脂（屈折率１．５）によって平坦化層３５が形成されている。すなわち、クラッド光学層７０と同様の屈折率の平坦化層３５によって前記有機ＥＬ素子２０Ａ及び前記駆動回路部４０の平坦化処理が為されている。このように、前記導波路Ｂ部５６の周囲が、前記導波路Ｂ部５６より低屈折率の前記クラッド光学層７０及び前記平坦化層３５に包囲されており、前記導波路Ｂ部５６をコア部とし、前記クラッド光学層７０及び前記平坦化層３５をクラッド部とした光ファイバ構造が形成されている。
【００４７】
また、前記アノード電極２３、前記ＨＴＬ２４、前記発光層２５、前記ＥＴＬ２６、及び前記カソード電極２７は、前記基板２１と前記封止基板２８との間すなわちガラス内部に形成されている。このような構造は、光取り出し効率の高効率化を図る構造ではないものの、前記導波路５７を簡易な構造とすることができる。また、このような構造は、酸素や水分の影響を受けやすい前記有機ＥＬ素子２０Ａを、酸素や水分を含み得る外気に触れることの無いよう気密に封止することができるという利点も有する。
【００４８】
上述したような構造の下、前記有機ＥＬ素子２０Ａが発した光は、前記導波路Ａ部５５においては前記反射膜５９、前記反射膜６０、前記反射層２２によって前記導波路５７のコア光学樹脂内で反射される。このとき、前記斜面５５ａが傾斜しているため、光は前記導波路Ｂ部５６側に集光されるように反射される。一方、前記導波路Ｂ部５６においては前記導波路Ａ部５５側から入射された光は、前記コア光学樹脂と前記クラッド光学層７０及び前記平坦化層３５との屈折率の違いによって反射されて出射端面８０側に集光される。
【００４９】
すなわち、前記導波路Ｂ部５６においては、屈折率の異なる物質との界面に光が照射されると該光は全反射するという原理を応用する為、屈折率の高い材料（前記コア光学樹脂）をコアとし、その周囲に屈折率の低い周辺材料（前記クラッド光学層７０及び平坦化層３５）をクラッドとして、屈折率の高い材料（前記コア光学樹脂）内の光を前記クラッド光学層７０及び前記平坦化層３５との界面で全反射の繰り返しで伝播させていく。このように前記導波路５７によって反射集光された光は、前記出射端面８０から前記ロッドレンズアレイ２Ｂに向けて放射される。
【００５０】
以下、前記有機ＥＬ素子２０Ａ及び前記導光部５０を構築する際の留意点について説明する。なお、前記ＥＬ発光部２Ａには、上述したように実際には図１に示す前記感光体ドラム１への露光走査の主走査方向に、複数の有機ＥＬ素子２０Ａが一列に構築されて有機ＥＬアレイが形成されている。
【００５１】
まず、前記基板２１上に、前記有機ＥＬ素子２０Ａを構築する際には、前記有機ＥＬ素子２０Ａ（有機ＥＬ発光面６１）を前記封止基板２８側から見たときの形状が、副走査方向（紙搬送方向）を長手方向とする長方形となるようにする。このため、前記有機ＥＬ発光面６１の幅が狭いピッチであっても前記有機ＥＬ発光面６１を増大することができる。これにより、前記有機ＥＬ素子２０Ａにおける発光面積を大きくすることができる。前記出射端面８０での単位面積あたりの出射光の強度は（有機ＥＬ素子２０Ａの有機ＥＬ発光面６１の面積）／（出射端面８０の面積）となる。傾斜した前記導波路Ａ部５５及びコアとクラッドを備えた前記導波路Ｂ部５６によって指向性が付与された光は、前記出射端面８０の面積を小さく抑えることができるため、前記出射端面８０での単位面積あたりの出射光の強度して出射することができる。
【００５２】
また、前記導光部５０を形成する際には、まず図５に示す前記導波路５７と同型の楔型形状金型を、前記封止基板２８に堆積された未硬化の前記クラッド光学層７０となる樹脂に押しつけた後、樹脂を硬化して、前記封止基板２８に形成された前記クラッド光学層７０に対してアレイ状にインプリントした凹部を形成する。なお、このインプリントにおいては、前記有機ＥＬ素子２０Ａに対して前記導波路５７が一対一に対応するように、前記楔形導波路５７を凹にインプリントする。
【００５３】
さらに、前記クラッド光学層７０に凹にインプリントされて形成された前記導波路５７の内表面のうち一部には前記反射膜５９を形成して前記導波路Ａ部５５を設ける。この時、前記反射膜５９を形成しない部分にはマスクをしておくことで、前記反射膜５９を形成しないようにする。このように、前記導波路５７において前記反射膜５９を形成しない部分が前記導波路Ｂ部５６となる。
【００５４】
そして、前記クラッド光学層７０に凹にインプリントされて形成された前記導波路５７内にコア光学樹脂（例えばポリカーボネイト：屈折率１．６）を充填して平坦化する。その後、前記導光部５０と前記有機ＥＬ素子２０Ａとが対向するように、前記導光部５０が設けられた前記封止基板２８と、前記有機ＥＬ素子２０Ａが設けられた前記基板２１と、を貼り合わせる。なお、前記反射膜６０は、貼り付ける前に前記導波路５７に形成してあってもよいし、前記平坦化層３５に形成されていてもよい。
【００５５】
以上説明したような形成工程によって、前記ＥＬ発光部２Ａに前記有機ＥＬ素子２０Ａのアレイを形成していく。なお、上述したように前記有機ＥＬ素子２０Ａと前記導光部５０とを別工程にて作成した後に貼り合わせる方法以外にも、前記有機ＥＬ素子２０Ａを形成した後、該有機ＥＬ素子２０Ａに前記導光部５０を積層する方法を採っても勿論よい。
【００５６】
以下、前記導波路Ａ部５５からの出力光量を基準（１００％）とした場合の、前記有機ＥＬ素子２０Ａにおける出射端面８０からの出力効率（端面出力効率）及び前記ロッドレンズアレイ２Ｂの光入射面における光入射効率（ロッドレンズ表面効率）のシミュレーション結果を、図７に示す結果一覧を参照して説明する。
【００５７】
なお、前記ロッドレンズアレイ２Ｂは、その中心部から周辺部にかけて放物線状の屈折率分布を有する。通常、前記ロッドレンズアレイ２Ｂは、筒状のロッドレンズが１列または２列に規則正しく精密に配列され、２枚のフレーム板にて挟み込まれて利用される。また、ロッドレンズは各光学パラメータ（作動距離ｌo，入射角θo，共役長ＴＣ等）により各種存在するが、通常のロッドレンズは、レンズ径は０．５〜１ｍｍ、入射角θoは約２０°、作動距離ｌoは２〜５ｍｍ程度である。
【００５８】
ここで、本シミュレーションにおいては、代表的光学パラメータが下記の値であるロッドレンズを想定した。すなわち、図６（Ａ），（Ｂ）に示すように、２列で構成され、レンズ径は０．５ｍｍ、入射角はθo＝２０°、作動距離ｌo＝２．５ｍｍであるロッドレンズアレイ２Ｂを想定した。そして、ロッドレンズアレイ２Ｂが取り込める光量は、直径２ｍｍの円形の受光体に入射する光の光量であるとする。
【００５９】
さらに、当該シミュレーションにおいては、前記有機ＥＬ発光面６１の大きさを１０×２００μｍ、前記導波路Ｂ部５６における出射開口を１０×１０μｍ、及び前記導波路Ｂ部５６の導波路長を２ｍｍとする。
【００６０】
そして、図７に示すように前記導波路５７として次の３種類の導波路を想定して、前記端面出力効率及び前記ロッドレンズ表面効率を求めるシミュレーションを行う。
【００６１】
導波路（１）；
前記コア光学樹脂の屈折率を１．７とし、前記クラッド光学層７０及び平坦化層３５の屈折率を１．５とした場合、前記端面出力効率は約８０％、前記ロッドレンズアレイ２Ｂの表面効率は約１５％となる。
【００６２】
導波路（２）；
前記コア光学樹脂の屈折率を１．６とし、前記クラッド光学層７０及び平坦化層３５の屈折率を１．５とした場合、前記端面出力効率は約４０％、前記ロッドレンズアレイ２Ｂの表面効率は約２０％となる。
【００６３】
導波路（３）；
全導波路に渡って、屈折率差ではなく反射膜を利用した導波路では、前記端面出力効率は約１０％となる。
【００６４】
前記のシミュレーション結果から、以下の事項が分かる。
【００６５】
（Ａ）反射膜を利用した導波路よりも屈折率差を利用した導波路のほうが、前記端面出力効率が良い。
【００６６】
（Ｂ）屈折率差を利用した導波路においては、屈折率差が大きいほど前記端面出力効率が良い。
【００６７】
（Ｃ）屈折率差を利用した導波路においては、屈折率差が小さいほうが指向性が狭くなる為、前記ロッドレンズアレイ２Ｂの表面効率が良い。
【００６８】
したがって、当該シミュレーションにおいては、前記“導波路（２）”で設定したパラメータの導波路が、最も高効率な導波路であると言える。このように、本一実施形態においては導波路の長さ及びコア（コア光学樹脂）・クラッド（クラッド光学層７０及び平坦化層３５）間の屈折率差を調整することによって指向性を制御し、有機ＥＬ素子が発光した光の外部への取り出し効率を最適化することができる。
【００６９】
なお、単一モード光ファイバにおけるコアとクラッドとの比屈折率差は、通常０．３％程度と極めて小さい。したがって、光源としてレーザー光のように狭指向性の光源を用い、且つ該光源が発する光の当該光ファイバへの入射角を全反射角よりも大きくした場合、当該光は全反射によってコアのみを通りながら伝搬する。このような光ファイバの構造におけるポイントは、コアとクラッドとの比屈折率差が小さいことである。これにより、全反射角が大きくなるので、当該光はほぼ直進することになる。
【００７０】
ところが、光源として有機ＥＬ素子を用いる場合、有機ＥＬ素子が発する光は拡散光である為、上述したような通常の光ファイバにおける極めて小さい比屈折率差では、直進性は向上するのであるが、コアからの光漏れが多くなってしまう。したがって、本一実施形態においては、比屈折率差を１０％程度とすることによって、光漏れを少なくし且つ照射指向性を狭くしている。
【００７１】
ところで、図４に示す前記有機ＥＬ素子２０Ａにおける主要な各部の寸法は、図８に示す通りである。すなわち、前記導波路Ａ部５５の副走査方向（紙搬送方向）における長さは２１５μｍ（うち前記斜面５５ａは２００μｍ、前記水平面５５ｂは１５μｍ）であり、前記導波路Ｂ部５６の副走査方向（紙搬送方向）における長さは２０００μｍである。ここで、前記水平面５５ｂの高さ（主走査方向と副走査方向とに垂直な方向における長さ）は７μｍである。
【００７２】
さらに、前記封止基板２８の高さは７００μｍであり、前記クラッド光学層７０の高さは２０μｍであり、前記基板２１の高さは７００μｍであり、前記平坦化層３５における最も高い箇所における高さは３μｍである。
【００７３】
なお、前記ＨＴＬ２４、前記発光層２５、及び前記ＥＴＬ２６に関しては、紙面の大きさの都合上、図８においては発光層２００としてまとめて１つの層として表現されている。また、図８に示す各部の寸法の具体的な数値はあくまでも一例であって、それらの数値に限られないことは勿論である。
【００７４】
以上説明したように、本一実施形態によれば、単純な導波路構造を有する有機ＥＬ素子を用いたＥＬ発光部でありながら、印刷装置等における露光に充分な光量を得ることができ、且つ水分の影響を受けやすい有機ＥＬ素子における発光部を外気に触れることの無いよう完全に封止できるＥＬ発光部を提供することができる。
【００７５】
具体的には、本一実施形態に係るＥＬ発光部によれば、前記有機ＥＬ発光面６１からの光を前記導波路５７によって反射集光して放射する構造を採ることで、水分の影響を受けやすい有機ＥＬの発光材料を外気に触れることの無いようガラスによって完全に封止することができ、単純な導波路構造によって十分な光量を得ることができる。
【００７６】
また、本一実施形態に係るＥＬ発光部によれば、上述したように前記導波路５７の長さ及びコア（コア光学樹脂）・クラッド（クラッド光学層７０）間の屈折率差を調整することによって指向性を制御できるので、有機ＥＬ素子が発した光の外部への取り出し効率を最適化することができる。
【００７７】
なお、上述したように有機ＥＬ素子の発光材料は水分の影響を受けやすく、外気とはある程度の距離を置く必要がある。そこで、本一実施形態においては、前記有機ＥＬ素子２０Ａが発した光を前記導波路５７によって前記出射端面８０に導く構造とすることで、前記有機ＥＬ素子２０Ａを外気からある程度の距離を置いた位置に設けることを可能とした。
【００７８】
以上、一実施形態に基づいて本発明を説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形及び応用が可能なことは勿論である。
【００７９】
さらに、上述した実施形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件の適当な組み合わせにより種々の発明が抽出され得る。例えば、実施形態に示される全構成要件からいくつかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題が解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成も発明として抽出され得る。
【００８０】
例えば上記各実施形態では、前記有機ＥＬ発光面６１が、前記有機ＥＬ素子２０Ａの上側に設けられているトップエミッション構造であったが、ボトムエミッション構造とし、前記有機ＥＬ素子２０Ａの下側に前記有機ＥＬ発光面６１を設け、前記有機ＥＬ素子２０Ａの下方に前記導波路Ａ部５５が配置するように前記導波路５７を形成し、前記導波路５７の周囲にクラッド部を設けて、前記ＥＬ発光部２Ａの横方向の前記出射端面８０から光を出射するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１】本発明の一実施形態に係るＥＬ発光部を用いた印刷装置の一構成例を示す図。
【図２】有機ＥＬ素子における発光部の構造を示す図。
【図３】本発明の一実施形態に係るＥＬ発光部を用いた印刷装置の露光部の外観を示す図。
【図４】本発明の一実施形態に係るＥＬ発光部における有機ＥＬ素子の構造を示す図。
【図５】本発明の一実施形態に係るＥＬ発光部の有する有機ＥＬ素子の導光部における導波路の形状を示す図。
【図６】（Ａ），（Ｂ）は、シミュレーションにおいて想定したロッドレンズの代表的光学パラメータを示す図。
【図７】シミュレーション結果を示す図。
【図８】本発明の一実施形態に係る有機ＥＬ素子における主要な各部の寸法を示す図。
【符号の説明】
【００８２】
１…感光体ドラム、 ３…帯電ローラ、 ４…イレーサ光源感光体、 ５…クリーニング部材、 ６…現像器、 ６ａ…現像ローラ、 ７…印刷用紙、 ８…転写ローラ、 ９…定着ローラ、 １１…搬送ベルト、 ２０Ａ…有機ＥＬ素子、 ２１…基板、 ２２…反射層、 ２３…アノード電極、 ２４…正孔輸送層、 ２５…発光層、 ２６…電子輸送層、 ２７…カソード電極、 ２８…封止基板、 ２９…シール材、 ２０Ａ…ＥＬ素子、 ３１Ａ，３１Ｂ…制御ケーブル、 ３４…封止膜、 ３５…平坦化層、 ４０…駆動回路部、 ４１…ソース電極、 ４２…ドレイン電極、 ４３…ゲート電極、 ４４…半導体、 ４５…ゲート絶縁層、 ４６…層間絶縁層、 ５０…導光部、 ５５…導波路Ａ部、 ５６…導波路Ｂ部、 ５７…導波路、 ５９…反射膜、 ６１…有機ＥＬ発光面、 ７０…クラッド光学層、 ８０…出射端面。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に形成され、上又は下方向に光を発する複数の発光素子と、
前記発光素子が発した光を横方向に集光する導波路と、
前記導波路より屈折率の高いクラッド部と、
を有することを特徴とする発光部。
【請求項２】
前記導波路は、前記発光素子の発光面に対して所定の角度で傾斜している部分を有することを特徴とする請求項１に記載の発光部。
【請求項３】
前記導波路は、周囲に反射膜が形成されている部分を有することを特徴とする請求項１に記載の発光部。
【請求項４】
前記発光素子は主走査方向にそれぞれ配列され、前記発光素子の発光面は、前記主走査方向より前記主走査方向と直交する方向が幅広であることを特徴とする請求項１に記載の発光部。
【請求項５】
請求項１に記載の発光部を有することを特徴とする印刷装置。
【請求項１】
基板上に形成され、上又は下方向に光を発する複数の発光素子と、
前記発光素子が発した光を横方向に集光する導波路と、
前記導波路より屈折率の高いクラッド部と、
を有することを特徴とする発光部。
【請求項２】
前記導波路は、前記発光素子の発光面に対して所定の角度で傾斜している部分を有することを特徴とする請求項１に記載の発光部。
【請求項３】
前記導波路は、周囲に反射膜が形成されている部分を有することを特徴とする請求項１に記載の発光部。
【請求項４】
前記発光素子は主走査方向にそれぞれ配列され、前記発光素子の発光面は、前記主走査方向より前記主走査方向と直交する方向が幅広であることを特徴とする請求項１に記載の発光部。
【請求項５】
請求項１に記載の発光部を有することを特徴とする印刷装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２００８−８７２５８（Ｐ２００８−８７２５８Ａ）
【公開日】平成２０年４月１７日（２００８．４．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２６８９４７（Ｐ２００６−２６８９４７）
【出願日】平成１８年９月２９日（２００６．９．２９）
【出願人】（０００００１４４３）カシオ計算機株式会社 (8,748)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年４月１７日（２００８．４．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年９月２９日（２００６．９．２９）
【出願人】（０００００１４４３）カシオ計算機株式会社 (8,748)
【Ｆターム（参考）】
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