発光部及び印刷装置
【課題】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を提供すること。
【解決手段】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、前記有機ＥＬ素子２０Ａが発した光を反射集光する為の集光導光部５６と、前記集光導光部５６が反射集光した光を、所定の方向に放射する為の下向き放射反射部５５と、を有する。
【解決手段】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、前記有機ＥＬ素子２０Ａが発した光を反射集光する為の集光導光部５６と、前記集光導光部５６が反射集光した光を、所定の方向に放射する為の下向き放射反射部５５と、を有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光素子を具備し、露光等に用いられる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素子を具備するＥＬ発光部を露光に利用する印刷装置が知られている。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素子を具備する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、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るＥＬ発光部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、上方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集光する為の集光導光部と、
前記集光導光部から集光された光を、前記基板を介して出射するように反射する放射反射部と、
を有することを特徴とする。
【０００６】
前記発光部は、
前記複数の発光素子における前記放射反射部が全て直線上に並ぶように、前記複数の発光素子は前記直線を軸として互い違いに２列に配置されるようにしてもよい。
【０００７】
前記集光導光部は、前記発光素子の発光面に対して傾斜している楔形状部を有するようにしてもよい。
【０００８】
前記集光導光部は、複数の反射面を備えていることが好ましく、特に側面及び上面を反射面とすることが好ましい。
【０００９】
また、印刷装置であって上記発光部を有することを特徴とする。
前記の目的を達成するために、本発明の第２の態様による発光部は、
基板上に形成され、上方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集光する為の集光導光部と、
前記集光導光部から集光された光を、前記基板を介して出射するように反射する放射反射部と、
をそれぞれ備えた第一発光アレイ及び第二発光アレイを有し、
前記第一発光アレイの放射反射部及び前記第二発光アレイの放射反射部が互いに対向して一つの光出射領域に光を出射することを特徴とする。
【００１０】
前記発光部は、
前記複数の発光素子における前記放射反射部が全て直線上に並ぶように、前記複数の発光素子は前記直線を軸として互い違いに２列に配置されるようにしてもよい。
【００１１】
前記集光導光部は、前記発光素子の発光面に対して傾斜している楔形状部を有するようにしてもよい。
【００１２】
前記集光導光部は、複数の反射面を備えていることが好ましく、特に側面及び上面を反射面とすることが好ましい。
【００１３】
また、印刷装置であって上記発光部を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
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光部を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
[第１実施形態]
以下、図面を参照して、本発明の第１実施形態に係るＥＬ発光部及び印刷装置を説明する。
【００１６】
図１は、本第１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、本第１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、本第１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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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）。
【００２０】
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。
【００２１】
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）程度の露光帯電部では、現像電圧よりも２００（Ｖ）程度高電位となり、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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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、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。
【００２６】
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、正孔輸送層２４、発光層２５、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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
ところで、このように前記有機ＥＬ素子２０Ａが図３、４に示すように、一対の基板（前記基板２１と封止基板２８と）に挟まれている場合、当然ながら基板間での発光となるので、光取り出し効率を高める為に以下のような工夫が為されている。
【００３１】
例えば、前記基板２１上に形成された複数の有機ＥＬ素子毎に光ファイバ機能を持たせることで、前記基板２１の表面に擬似発光体を形成する。このようにファイバ機能を持たせる為には、例えばフォトニック結晶ファイバを適用することができる。このフォトニック結晶ファイバは、中心のコアの周囲に、コアと同一の材質空気孔を結晶のように整然と並べることで屈折率がコアと異なるクラッドが設けられており、光を反射させている。
【００３２】
また、フェムト秒レーザーの集光照射によって誘起される屈折率変化を利用することで、前記基板２１内部にファイバを直接形成してもよい。さらには、ファイバオプティクプレート（浜松ホトニクス（株）製）を用いても勿論よい。
【００３３】
ところで、本第１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。
【００３４】
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、基板２１の光出射領域３３から基板２１外へ放射する。したがって、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。
【００３５】
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。
【００３６】
このように、前記光出射領域３３は、前記有機ＥＬ素子２０Ａの発する光を前記基板２１の外部へ出射させる為に、前記基板２１に設けられた領域である。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。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導波路加工層７０が形成されている。そして、この導波路加工層７０には、各有機ＥＬ素子２０Ａに対応するように複数の導光部５０が形成されている。また、前記基板２１と前記導光部５０との間には、有機ＥＬ素子２０Ａが形成されている。さらに、前記有機ＥＬ素子２０Ａには、駆動回路部４０が電気的に接続して設けられている。以下、前記有機ＥＬ素子２０Ａと前記導光部５０と前記駆動回路部４０とを有するＥＬ発光部２Ａの構造を詳細に説明する。
【００４１】
前記導光部５０は、前記導波路加工層７０の下面に形成された楔形の凹部の表面に被膜された反射膜５９と、コア光学樹脂から成る楔形導波路５７とを備え、これら部材は、有機ＥＬ素子２０Ａからの光を集光する集光導光部５６と、集光導光部５６で集光された光を光出射領域３３側に反射する下向き放射反射部５５とに分割される。
【００４２】
前記駆動回路部４０は、ソース電極４２と、ドレイン電極４１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、本第１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ＥＬ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ＥＬ発光部２Ａの発光輝度を制御する。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。
【００４５】
前記有機ＥＬ素子２０Ａの下面には反射層２２が設けられており、前記有機ＥＬ素子２０Ａの発光による光線５１は、図４に示すように前記有機ＥＬ素子２０Ａの上方に位置する前記集光導光部５６において、前記集光導光部５６の上面及び側面の前記反射膜５９及び前記反射層２２を反射面とし、これらの反射面の間で反射を繰り返していく間に、前記下向き放射反射部５５に向かうように光の指向性が制御されている。なお、前記反射層２２は、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。そして、前記集光導光部５６によって反射集光された光は、前記下向き放射反射部５５によって、前記基板２１の所定位置に設けられた光出射領域３３に向けて反射される。すなわち、前記集光導光部５６によって反射集光された光は、前記下向き放射反射部５５によって、前記基板２１の前記光出射領域３３が形成されている面方向に対して、例えば図４に示すように略垂直に入射するように照射される。
【００４６】
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、前記有機ＥＬ素子２０Ａの前記カソード電極２７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。
【００４７】
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）によって透明の平坦化層３５が形成されている。すなわち、前記平坦化層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。前記封止膜３４及び前記平坦化層３５は、前記導光部５０からの光を前記光出射領域３３に伝搬する光路としての機能も兼ね備えている。
【００４８】
ところで、本第１実施形態によれば、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。
【００４９】
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。
【００５０】
まず、前記基板２１上に、複数の前記有機ＥＬ素子２０Ａをアレイ状に構築する際には、前記有機ＥＬ素子２０Ａの有機ＥＬ発光面６１の前記封止基板２８側から見たときの形状が、副走査方向（紙搬送方向）を長手方向とし、長手方向と直交する方向を短手方向とする長方形となるようにする。これにより、隣接する前記有機ＥＬ素子２０Ａの間隔を短くして高精細なピッチとするとともに前記有機ＥＬ素子２０Ａにおける発光面積を大きくすることができる。なお、図５及び図６に示す前記有機ＥＬ発光面６１とは、前記有機ＥＬ素子２０Ａにおける上面（前記楔形導波路５７に対向する面）であって前記有機ＥＬ素子２０Ａから光が放出される面を意味する。
【００５１】
また、前記導光部５０を形成する際には、まず図５及び図６に示す前記楔型導波路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導波路加工層７０となる樹脂に押しつけた後、樹脂を硬化して、前記導波路加工層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、アレイ状に構築された複数の前記有機ＥＬ素子２０Ａに対して、前記楔形導波路５７が一対一で対応するように、前記導波路加工層７０に対して前記楔形導波路５７をアレイ状にインプリントする。
【００５２】
そして、前記導波路加工層７０にインプリントされた凹部の内壁に、図４に示すように反射膜５９を形成する。その後、コア光学系樹脂（例えばポリカーボネイト：屈折率１．６）を充填して、前記有機ＥＬ素子２０Ａとの境界面を平坦化した前記楔形導波路５７を形成する。その後、前記導光部５０と前記有機ＥＬ素子２０Ａとを貼り合わせることによって、前記有機ＥＬ素子２０Ａが形成される。
【００５３】
以上説明したような形成工程によって、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のアレイと前記導光部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のアレイを形成した後、前記有機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。
【００５４】
ところで、当該印刷装置における印字密度を例えば１２００ｄｐｉとする場合、前記有機ＥＬ素子２０Ａの素子ピッチは約２１μｍ、素子幅は約１０μｍとなる。したがって、前記有機ＥＬ素子２０Ａ及び前記導波路部５０を製造する上で、高精細に製造する必要となる。
【００５５】
ここで、前記有機ＥＬ素子２０Ａのアレイは、当然ながら主走査方向（紙搬送方向）に関して等間隔に配置されることが必要である。逆に言えば、各有機ＥＬ素子２０Ａの主走査方向における間隔さえ等間隔とすれば、必ずしも前記有機ＥＬ素子２０Ａを一列に配列しなくても良い。このことに鑑みて、本第１実施形態においては前記有機ＥＬ素子２０Ａを以下のように配列する。
【００５６】
すなわち、図７に示すように前記下向き放射反射部５５が、前記光出射領域３３が主走査方向に沿って配列するときの配列軸５８上に前記光出射領域３３が一列に配列するとともに、前記配列軸５８の左右に互い違いに前記有機ＥＬ素子２０Ａのアレイを配列する。このとき、前記光出射領域３３のピッチをＸとすると、前記光出射領域３３の前記配列軸５８方向に隣接する前記有機ＥＬ素子２０Ａの前記有機ＥＬ発光面６１のピッチを２Ｘとすることができる。換言すれば、前記光出射領域３３を２Ｙ（例えば１２００）ｄｐｉとする場合、前記光出射領域３３の前記配列軸５８方向に隣接する前記有機ＥＬ素子２０Ａの前記有機ＥＬ発光面６１を、Ｙ（例えば６００ｄｐｉ）となるような幅にすることができる。
【００５７】
より具体的には、図７に示すように、主走査方向における前記有機ＥＬ発光面６１の寸法を３０μｍとし、主走査方向における前記楔形導波路５７の寸法を１０μｍとし、主走査方向における隣接する有機ＥＬ素子２０Ａ間の寸法を１０μｍとする。そして、前記有機ＥＬ素子２０Ａを上述したように互い違いに配置する。これにより、前記有機ＥＬ素子２０Ａを構築する際に、通常必要とする主走査方向の密度の半分の密度で前記有機ＥＬ素子２０Ａをアライメントすればよくなる。したがって、前記有機ＥＬ素子２０Ａのアライメント精度、すなわち前記有機ＥＬ素子２０Ａ及び前記導光部５０のアライメント精度に余裕をもたせることができる。また、例えば前記有機ＥＬ素子２０Ａと前記導光部５０とを貼り合わせる構造を形成する際に、主走査方向においては約±１０μｍの誤差を吸収することができる。
【００５８】
以下、シミュレーションソフト（光線追跡）による、１０μｍ×１０μｍの発光面積を有する発光体が基板間にて発光した場合にガラス外部へ取り出される光量と、本第１実施形態に係るＥＬ発光部２Ａにおける１つの前記有機ＥＬ素子２０Ａからの光量（光の出射端面は１０μｍ×１０μｍとする）との比較結果を記す。
【００５９】
なお、各ロッドレンズは、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、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。
【００６０】
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８に示すように、前記ロッドレンズアレイ２Ｂはロッドレンズが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とする。そして、前記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。
【００６１】
本シミュレーションの結果、本第１実施形態に係るＥＬ発光部２Ａにおける１つの前記有機ＥＬ素子２０Ａからの光量（光の出射端面は１０μｍ×１０μｍとする）は、１０μｍ×１０μｍの発光面積を有する発光体が基板間にて発光した場合にガラス外部へ取り出される光量の約１０倍となった。この結果から、本第１実施形態に係るＥＬ発光部２Ａの具備する前記有機ＥＬ素子２０Ａに特有の構造は、光取り出し効率を非常に高めることが分かる。
【００６２】
なお、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９に示す通りである。すなわち、前記集光導光部５６の副走査方向（紙搬送方向）における長さは２００μｍであり、前記下向き放射反射部５５の副走査方向（紙搬送方向）における長さは１５μｍである。また、前記楔形導波路５７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１５μｍである。さらに、前記封止基板２８の高さは７００μｍであり、前記導波路加工層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。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９においては有機ＥＬ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。
【００６３】
以上説明したように、本第１実施形態によれば、単純な導波路構造にて露光部として必要十分な光量を得ることができ、さらに製造時における有機ＥＬ素子のアライメント精度にある程度の余裕を持つＥＬ発光部を提供することができる。
【００６４】
具体的には、本第１実施形態に係るＥＬ発光部によれば、前記有機ＥＬ発光面６１からの光を前記集光導光部５６にて反射集光し、前記下向き放射反射部５５によって放射する構造とすることで出射光の進行方向を制御でき、且つ単純な導波路構造によって露光部として十分な光量を得ることができる。
【００６５】
また、当該ＥＬ発光部における前記有機ＥＬ素子２０Ａの配置を、図７に示すように２列配置且つ千鳥配置とすることによって、主走査方向における前記有機ＥＬ素子２０Ａの密度を半分にすることができる。これにより、前記有機ＥＬ素子２０Ａのアライメント精度に余裕をもたせることができる。
【００６６】
[第２実施形態]
以下、本発明の第２実施形態に係るＥＬ発光部を説明する。なお、前記第１実施形態に係るＥＬ発光部との相違点のみを説明する。
【００６７】
前記第１実施形態に係るＥＬ発光部では、図７を参照して説明したように、印字密度を６００ｄｐｉとする場合の素子ピッチ及び素子幅である前記有機ＥＬ素子２０Ａのアレイを２列、前記下向き放射反射部５５に関しては１２００ｄｐｉとする場合の素子ピッチとなるように、千鳥配置した。
【００６８】
一方、本第２実施形態に係るＥＬ発光部では、２つの前記導光部５０を、図１０に示すように副走査方向に関して前記下向き放射反射部５５が互いに対向して隣接するように配置する。そして、図１０に示すように前記有機ＥＬ発光面６１（Top viewにおける斜線部）は、２つの前記楔形導波路５７の双方に架かるように設ける。つまり、本第２実施形態においては、１つの前記有機ＥＬ発光面６１に対して２つの導光部５０を、副走査方向に関して前記下向き放射反射部５５が互いに隣接するように設ける。このため２つの前記放射反射部５５からの光が１つの前記光出射領域３３から出射する。つまり、１つの前記光出射領域３３に対して二つの前記有機ＥＬ素子２０Ａが設けられている。
【００６９】
前記のような構造を採らせることで、本第２実施形態に係るＥＬ発光部では、前記有機ＥＬ発光面６１の面積を、前記第１実施形態におけるそれに比べて約２倍の面積とすることができる。したがって、得られる光量も当然に２倍となる。
【００７０】
また、前記第１実施形態において行ったシミュレーションと同様のシミュレーションを行った結果、本第２実施形態に係るＥＬ発光部２Ａにおける１つの有機ＥＬ素子からの光量（光の出射端面は１０μｍ×１０μｍとする）は、１０μｍ×１０μｍの発光面積を有する発光体が基板間にて発光した場合にガラス外部へ取り出される光量の約２０倍となった。
【００７１】
なお、上述したような本第２実施形態に特有の構造を採らずに、単純に前記有機ＥＬ発光面６１の面積を２倍にした場合、前記楔型導波路５７の前記集光導光部５６におけるスロープ角度が緩くなってしまう。この場合、前記有機ＥＬ発光面６１から見ると、前記集光導光部５６における光の反射角が大きくなってしまう。つまり、前記集光導光部５６における集光効率が悪くなるので、前記有機ＥＬ発光面６１の面積を２倍にしたにも関わらず、結果として前記光出射領域３３を出射する光量はほとんど変化しない。
【００７２】
以上説明したように、本第２実施形態によれば、単純な導波路構造にて露光部として十分な光量を得ることができ、さらに前記第１実施形態に係るＥＬ発光部に比べて２倍の光量を得ることができるＥＬ発光部を提供することができる。
【００７３】
以上、第１実施形態及び第２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。
【００７４】
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。
【００７５】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態以外にも、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形実施が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】本発明の第１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発光体の基本構造を説明する図。
【図３】本発明の第１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概略的に示す図。
【図４】本発明の第１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】本発明の第１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楔型導波路の形状を示す図。
【図６】本発明の第１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楔型導波路の形状を示す図。
【図７】本発明の第１実施形態に係るＥＬ発光部における有機ＥＬ素子の配置例を示す図。
【図８】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９】本発明の第１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。
【図１０】本発明の第２実施形態に係るＥＬ発光部における有機ＥＬ素子の配置例を示す図。
【符号の説明】
【００７７】
１…感光体ドラム、 ２Ａ…ＥＬ発光部、 ２Ｂ…ロッドレンズアレイ、 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…有機ＥＬ素子、 ３１Ａ，３１Ｂ…制御ケーブル、 ３３…光出射領域、 ３４…封止膜、 ３５…平坦化層、 ４０…駆動回路部、 ４１…ドレイン電極、 ４２…ソース電極、 ４３…ゲート電極、 ４４…半導体、 ４５…ゲート絶縁層、 ４６…絶縁層、 ５０…導光部、 ５３…反射膜、 ５５…下向き放射反射部、 ５６…集光導光部、 ５７…楔型導波路、 ５８…配列軸、 ５９…反射膜、 ６１…ＥＬ発光面、 ７０…導波路加工層。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光素子を具備し、露光等に用いられる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素子を具備するＥＬ発光部を露光に利用する印刷装置が知られている。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素子を具備する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、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るＥＬ発光部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、上方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集光する為の集光導光部と、
前記集光導光部から集光された光を、前記基板を介して出射するように反射する放射反射部と、
を有することを特徴とする。
【０００６】
前記発光部は、
前記複数の発光素子における前記放射反射部が全て直線上に並ぶように、前記複数の発光素子は前記直線を軸として互い違いに２列に配置されるようにしてもよい。
【０００７】
前記集光導光部は、前記発光素子の発光面に対して傾斜している楔形状部を有するようにしてもよい。
【０００８】
前記集光導光部は、複数の反射面を備えていることが好ましく、特に側面及び上面を反射面とすることが好ましい。
【０００９】
また、印刷装置であって上記発光部を有することを特徴とする。
前記の目的を達成するために、本発明の第２の態様による発光部は、
基板上に形成され、上方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集光する為の集光導光部と、
前記集光導光部から集光された光を、前記基板を介して出射するように反射する放射反射部と、
をそれぞれ備えた第一発光アレイ及び第二発光アレイを有し、
前記第一発光アレイの放射反射部及び前記第二発光アレイの放射反射部が互いに対向して一つの光出射領域に光を出射することを特徴とする。
【００１０】
前記発光部は、
前記複数の発光素子における前記放射反射部が全て直線上に並ぶように、前記複数の発光素子は前記直線を軸として互い違いに２列に配置されるようにしてもよい。
【００１１】
前記集光導光部は、前記発光素子の発光面に対して傾斜している楔形状部を有するようにしてもよい。
【００１２】
前記集光導光部は、複数の反射面を備えていることが好ましく、特に側面及び上面を反射面とすることが好ましい。
【００１３】
また、印刷装置であって上記発光部を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
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光部を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
[第１実施形態]
以下、図面を参照して、本発明の第１実施形態に係るＥＬ発光部及び印刷装置を説明する。
【００１６】
図１は、本第１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、本第１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、本第１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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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）。
【００２０】
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。
【００２１】
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）程度の露光帯電部では、現像電圧よりも２００（Ｖ）程度高電位となり、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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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、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。
【００２６】
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、正孔輸送層２４、発光層２５、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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
ところで、このように前記有機ＥＬ素子２０Ａが図３、４に示すように、一対の基板（前記基板２１と封止基板２８と）に挟まれている場合、当然ながら基板間での発光となるので、光取り出し効率を高める為に以下のような工夫が為されている。
【００３１】
例えば、前記基板２１上に形成された複数の有機ＥＬ素子毎に光ファイバ機能を持たせることで、前記基板２１の表面に擬似発光体を形成する。このようにファイバ機能を持たせる為には、例えばフォトニック結晶ファイバを適用することができる。このフォトニック結晶ファイバは、中心のコアの周囲に、コアと同一の材質空気孔を結晶のように整然と並べることで屈折率がコアと異なるクラッドが設けられており、光を反射させている。
【００３２】
また、フェムト秒レーザーの集光照射によって誘起される屈折率変化を利用することで、前記基板２１内部にファイバを直接形成してもよい。さらには、ファイバオプティクプレート（浜松ホトニクス（株）製）を用いても勿論よい。
【００３３】
ところで、本第１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。
【００３４】
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、基板２１の光出射領域３３から基板２１外へ放射する。したがって、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。
【００３５】
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。
【００３６】
このように、前記光出射領域３３は、前記有機ＥＬ素子２０Ａの発する光を前記基板２１の外部へ出射させる為に、前記基板２１に設けられた領域である。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。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導波路加工層７０が形成されている。そして、この導波路加工層７０には、各有機ＥＬ素子２０Ａに対応するように複数の導光部５０が形成されている。また、前記基板２１と前記導光部５０との間には、有機ＥＬ素子２０Ａが形成されている。さらに、前記有機ＥＬ素子２０Ａには、駆動回路部４０が電気的に接続して設けられている。以下、前記有機ＥＬ素子２０Ａと前記導光部５０と前記駆動回路部４０とを有するＥＬ発光部２Ａの構造を詳細に説明する。
【００４１】
前記導光部５０は、前記導波路加工層７０の下面に形成された楔形の凹部の表面に被膜された反射膜５９と、コア光学樹脂から成る楔形導波路５７とを備え、これら部材は、有機ＥＬ素子２０Ａからの光を集光する集光導光部５６と、集光導光部５６で集光された光を光出射領域３３側に反射する下向き放射反射部５５とに分割される。
【００４２】
前記駆動回路部４０は、ソース電極４２と、ドレイン電極４１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、本第１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ＥＬ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ＥＬ発光部２Ａの発光輝度を制御する。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。
【００４５】
前記有機ＥＬ素子２０Ａの下面には反射層２２が設けられており、前記有機ＥＬ素子２０Ａの発光による光線５１は、図４に示すように前記有機ＥＬ素子２０Ａの上方に位置する前記集光導光部５６において、前記集光導光部５６の上面及び側面の前記反射膜５９及び前記反射層２２を反射面とし、これらの反射面の間で反射を繰り返していく間に、前記下向き放射反射部５５に向かうように光の指向性が制御されている。なお、前記反射層２２は、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。そして、前記集光導光部５６によって反射集光された光は、前記下向き放射反射部５５によって、前記基板２１の所定位置に設けられた光出射領域３３に向けて反射される。すなわち、前記集光導光部５６によって反射集光された光は、前記下向き放射反射部５５によって、前記基板２１の前記光出射領域３３が形成されている面方向に対して、例えば図４に示すように略垂直に入射するように照射される。
【００４６】
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、前記有機ＥＬ素子２０Ａの前記カソード電極２７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。
【００４７】
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）によって透明の平坦化層３５が形成されている。すなわち、前記平坦化層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。前記封止膜３４及び前記平坦化層３５は、前記導光部５０からの光を前記光出射領域３３に伝搬する光路としての機能も兼ね備えている。
【００４８】
ところで、本第１実施形態によれば、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。
【００４９】
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。
【００５０】
まず、前記基板２１上に、複数の前記有機ＥＬ素子２０Ａをアレイ状に構築する際には、前記有機ＥＬ素子２０Ａの有機ＥＬ発光面６１の前記封止基板２８側から見たときの形状が、副走査方向（紙搬送方向）を長手方向とし、長手方向と直交する方向を短手方向とする長方形となるようにする。これにより、隣接する前記有機ＥＬ素子２０Ａの間隔を短くして高精細なピッチとするとともに前記有機ＥＬ素子２０Ａにおける発光面積を大きくすることができる。なお、図５及び図６に示す前記有機ＥＬ発光面６１とは、前記有機ＥＬ素子２０Ａにおける上面（前記楔形導波路５７に対向する面）であって前記有機ＥＬ素子２０Ａから光が放出される面を意味する。
【００５１】
また、前記導光部５０を形成する際には、まず図５及び図６に示す前記楔型導波路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導波路加工層７０となる樹脂に押しつけた後、樹脂を硬化して、前記導波路加工層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、アレイ状に構築された複数の前記有機ＥＬ素子２０Ａに対して、前記楔形導波路５７が一対一で対応するように、前記導波路加工層７０に対して前記楔形導波路５７をアレイ状にインプリントする。
【００５２】
そして、前記導波路加工層７０にインプリントされた凹部の内壁に、図４に示すように反射膜５９を形成する。その後、コア光学系樹脂（例えばポリカーボネイト：屈折率１．６）を充填して、前記有機ＥＬ素子２０Ａとの境界面を平坦化した前記楔形導波路５７を形成する。その後、前記導光部５０と前記有機ＥＬ素子２０Ａとを貼り合わせることによって、前記有機ＥＬ素子２０Ａが形成される。
【００５３】
以上説明したような形成工程によって、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のアレイと前記導光部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のアレイを形成した後、前記有機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。
【００５４】
ところで、当該印刷装置における印字密度を例えば１２００ｄｐｉとする場合、前記有機ＥＬ素子２０Ａの素子ピッチは約２１μｍ、素子幅は約１０μｍとなる。したがって、前記有機ＥＬ素子２０Ａ及び前記導波路部５０を製造する上で、高精細に製造する必要となる。
【００５５】
ここで、前記有機ＥＬ素子２０Ａのアレイは、当然ながら主走査方向（紙搬送方向）に関して等間隔に配置されることが必要である。逆に言えば、各有機ＥＬ素子２０Ａの主走査方向における間隔さえ等間隔とすれば、必ずしも前記有機ＥＬ素子２０Ａを一列に配列しなくても良い。このことに鑑みて、本第１実施形態においては前記有機ＥＬ素子２０Ａを以下のように配列する。
【００５６】
すなわち、図７に示すように前記下向き放射反射部５５が、前記光出射領域３３が主走査方向に沿って配列するときの配列軸５８上に前記光出射領域３３が一列に配列するとともに、前記配列軸５８の左右に互い違いに前記有機ＥＬ素子２０Ａのアレイを配列する。このとき、前記光出射領域３３のピッチをＸとすると、前記光出射領域３３の前記配列軸５８方向に隣接する前記有機ＥＬ素子２０Ａの前記有機ＥＬ発光面６１のピッチを２Ｘとすることができる。換言すれば、前記光出射領域３３を２Ｙ（例えば１２００）ｄｐｉとする場合、前記光出射領域３３の前記配列軸５８方向に隣接する前記有機ＥＬ素子２０Ａの前記有機ＥＬ発光面６１を、Ｙ（例えば６００ｄｐｉ）となるような幅にすることができる。
【００５７】
より具体的には、図７に示すように、主走査方向における前記有機ＥＬ発光面６１の寸法を３０μｍとし、主走査方向における前記楔形導波路５７の寸法を１０μｍとし、主走査方向における隣接する有機ＥＬ素子２０Ａ間の寸法を１０μｍとする。そして、前記有機ＥＬ素子２０Ａを上述したように互い違いに配置する。これにより、前記有機ＥＬ素子２０Ａを構築する際に、通常必要とする主走査方向の密度の半分の密度で前記有機ＥＬ素子２０Ａをアライメントすればよくなる。したがって、前記有機ＥＬ素子２０Ａのアライメント精度、すなわち前記有機ＥＬ素子２０Ａ及び前記導光部５０のアライメント精度に余裕をもたせることができる。また、例えば前記有機ＥＬ素子２０Ａと前記導光部５０とを貼り合わせる構造を形成する際に、主走査方向においては約±１０μｍの誤差を吸収することができる。
【００５８】
以下、シミュレーションソフト（光線追跡）による、１０μｍ×１０μｍの発光面積を有する発光体が基板間にて発光した場合にガラス外部へ取り出される光量と、本第１実施形態に係るＥＬ発光部２Ａにおける１つの前記有機ＥＬ素子２０Ａからの光量（光の出射端面は１０μｍ×１０μｍとする）との比較結果を記す。
【００５９】
なお、各ロッドレンズは、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、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。
【００６０】
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８に示すように、前記ロッドレンズアレイ２Ｂはロッドレンズが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とする。そして、前記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。
【００６１】
本シミュレーションの結果、本第１実施形態に係るＥＬ発光部２Ａにおける１つの前記有機ＥＬ素子２０Ａからの光量（光の出射端面は１０μｍ×１０μｍとする）は、１０μｍ×１０μｍの発光面積を有する発光体が基板間にて発光した場合にガラス外部へ取り出される光量の約１０倍となった。この結果から、本第１実施形態に係るＥＬ発光部２Ａの具備する前記有機ＥＬ素子２０Ａに特有の構造は、光取り出し効率を非常に高めることが分かる。
【００６２】
なお、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９に示す通りである。すなわち、前記集光導光部５６の副走査方向（紙搬送方向）における長さは２００μｍであり、前記下向き放射反射部５５の副走査方向（紙搬送方向）における長さは１５μｍである。また、前記楔形導波路５７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１５μｍである。さらに、前記封止基板２８の高さは７００μｍであり、前記導波路加工層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。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９においては有機ＥＬ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。
【００６３】
以上説明したように、本第１実施形態によれば、単純な導波路構造にて露光部として必要十分な光量を得ることができ、さらに製造時における有機ＥＬ素子のアライメント精度にある程度の余裕を持つＥＬ発光部を提供することができる。
【００６４】
具体的には、本第１実施形態に係るＥＬ発光部によれば、前記有機ＥＬ発光面６１からの光を前記集光導光部５６にて反射集光し、前記下向き放射反射部５５によって放射する構造とすることで出射光の進行方向を制御でき、且つ単純な導波路構造によって露光部として十分な光量を得ることができる。
【００６５】
また、当該ＥＬ発光部における前記有機ＥＬ素子２０Ａの配置を、図７に示すように２列配置且つ千鳥配置とすることによって、主走査方向における前記有機ＥＬ素子２０Ａの密度を半分にすることができる。これにより、前記有機ＥＬ素子２０Ａのアライメント精度に余裕をもたせることができる。
【００６６】
[第２実施形態]
以下、本発明の第２実施形態に係るＥＬ発光部を説明する。なお、前記第１実施形態に係るＥＬ発光部との相違点のみを説明する。
【００６７】
前記第１実施形態に係るＥＬ発光部では、図７を参照して説明したように、印字密度を６００ｄｐｉとする場合の素子ピッチ及び素子幅である前記有機ＥＬ素子２０Ａのアレイを２列、前記下向き放射反射部５５に関しては１２００ｄｐｉとする場合の素子ピッチとなるように、千鳥配置した。
【００６８】
一方、本第２実施形態に係るＥＬ発光部では、２つの前記導光部５０を、図１０に示すように副走査方向に関して前記下向き放射反射部５５が互いに対向して隣接するように配置する。そして、図１０に示すように前記有機ＥＬ発光面６１（Top viewにおける斜線部）は、２つの前記楔形導波路５７の双方に架かるように設ける。つまり、本第２実施形態においては、１つの前記有機ＥＬ発光面６１に対して２つの導光部５０を、副走査方向に関して前記下向き放射反射部５５が互いに隣接するように設ける。このため２つの前記放射反射部５５からの光が１つの前記光出射領域３３から出射する。つまり、１つの前記光出射領域３３に対して二つの前記有機ＥＬ素子２０Ａが設けられている。
【００６９】
前記のような構造を採らせることで、本第２実施形態に係るＥＬ発光部では、前記有機ＥＬ発光面６１の面積を、前記第１実施形態におけるそれに比べて約２倍の面積とすることができる。したがって、得られる光量も当然に２倍となる。
【００７０】
また、前記第１実施形態において行ったシミュレーションと同様のシミュレーションを行った結果、本第２実施形態に係るＥＬ発光部２Ａにおける１つの有機ＥＬ素子からの光量（光の出射端面は１０μｍ×１０μｍとする）は、１０μｍ×１０μｍの発光面積を有する発光体が基板間にて発光した場合にガラス外部へ取り出される光量の約２０倍となった。
【００７１】
なお、上述したような本第２実施形態に特有の構造を採らずに、単純に前記有機ＥＬ発光面６１の面積を２倍にした場合、前記楔型導波路５７の前記集光導光部５６におけるスロープ角度が緩くなってしまう。この場合、前記有機ＥＬ発光面６１から見ると、前記集光導光部５６における光の反射角が大きくなってしまう。つまり、前記集光導光部５６における集光効率が悪くなるので、前記有機ＥＬ発光面６１の面積を２倍にしたにも関わらず、結果として前記光出射領域３３を出射する光量はほとんど変化しない。
【００７２】
以上説明したように、本第２実施形態によれば、単純な導波路構造にて露光部として十分な光量を得ることができ、さらに前記第１実施形態に係るＥＬ発光部に比べて２倍の光量を得ることができるＥＬ発光部を提供することができる。
【００７３】
以上、第１実施形態及び第２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。
【００７４】
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。
【００７５】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態以外にも、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形実施が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】本発明の第１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発光体の基本構造を説明する図。
【図３】本発明の第１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概略的に示す図。
【図４】本発明の第１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】本発明の第１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楔型導波路の形状を示す図。
【図６】本発明の第１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楔型導波路の形状を示す図。
【図７】本発明の第１実施形態に係るＥＬ発光部における有機ＥＬ素子の配置例を示す図。
【図８】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９】本発明の第１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。
【図１０】本発明の第２実施形態に係るＥＬ発光部における有機ＥＬ素子の配置例を示す図。
【符号の説明】
【００７７】
１…感光体ドラム、 ２Ａ…ＥＬ発光部、 ２Ｂ…ロッドレンズアレイ、 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…有機ＥＬ素子、 ３１Ａ，３１Ｂ…制御ケーブル、 ３３…光出射領域、 ３４…封止膜、 ３５…平坦化層、 ４０…駆動回路部、 ４１…ドレイン電極、 ４２…ソース電極、 ４３…ゲート電極、 ４４…半導体、 ４５…ゲート絶縁層、 ４６…絶縁層、 ５０…導光部、 ５３…反射膜、 ５５…下向き放射反射部、 ５６…集光導光部、 ５７…楔型導波路、 ５８…配列軸、 ５９…反射膜、 ６１…ＥＬ発光面、 ７０…導波路加工層。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に形成され、上方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集光する為の集光導光部と、
前記集光導光部から集光された光を、前記基板を介して出射するように反射する放射反射部と、
を有することを特徴とする発光部。
【請求項２】
前記複数の発光素子における前記放射反射部が全て直線上に並ぶように、前記複数の発光素子は前記直線を軸として互い違いに２列に配置されることを特徴とする請求項１に記載の発光部。
【請求項３】
前記集光導光部は、前記発光素子の発光面に対して傾斜している楔形状部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】
前記集光導光部は、複数の反射面を備えてい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６】
基板上に形成され、上方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集光する為の集光導光部と、
前記集光導光部から集光された光を、前記基板を介して出射するように反射する放射反射部と、
をそれぞれ備えた第一発光アレイ及び第二発光アレイを有し、
前記第一発光アレイの放射反射部及び前記第二発光アレイの放射反射部が互いに対向して一つの光出射領域に光を出射することを特徴とする発光部。
【請求項７】
前記集光導光部は、前記発光素子の発光面に対して傾斜している楔形状部を有することを特徴とする請求項６に記載の発光部。
【請求項８】
前記集光導光部は、複数の反射面を備えていることを特徴とする請求項６に記載の発光部。
【請求項９】
請求項６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、上方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集光する為の集光導光部と、
前記集光導光部から集光された光を、前記基板を介して出射するように反射する放射反射部と、
を有することを特徴とする発光部。
【請求項２】
前記複数の発光素子における前記放射反射部が全て直線上に並ぶように、前記複数の発光素子は前記直線を軸として互い違いに２列に配置されることを特徴とする請求項１に記載の発光部。
【請求項３】
前記集光導光部は、前記発光素子の発光面に対して傾斜している楔形状部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】
前記集光導光部は、複数の反射面を備えてい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６】
基板上に形成され、上方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集光する為の集光導光部と、
前記集光導光部から集光された光を、前記基板を介して出射するように反射する放射反射部と、
をそれぞれ備えた第一発光アレイ及び第二発光アレイを有し、
前記第一発光アレイの放射反射部及び前記第二発光アレイの放射反射部が互いに対向して一つの光出射領域に光を出射することを特徴とする発光部。
【請求項７】
前記集光導光部は、前記発光素子の発光面に対して傾斜している楔形状部を有することを特徴とする請求項６に記載の発光部。
【請求項８】
前記集光導光部は、複数の反射面を備えていることを特徴とする請求項６に記載の発光部。
【請求項９】
請求項６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９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２００８−８７３０４（Ｐ２００８−８７３０４Ａ）
【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２００６−２６９９１５（Ｐ２００６−２６９９１５）
【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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