走査ヘッド及びドット照射素子
【課題】素子寿命を低下させることなく、出射面から出射する光量を増加させることのできる走査ヘッド及びドット照射素子を提供する。
【解決手段】走査ヘッド２は、面状に発光する複数の面発光部２２が一列に配列された面発光部アレイパネル２０と、面発光部２２にそれぞれ対向した複数の導光部６０とを備える。導光部６０は、面発光部２２に対向した入射面６３と、入射面６３に対して傾斜した状態で入射面６３に対向した第一対向反射面６４と、入射面６３の延長平面上に延在する第二反射面５３と、第一対向反射面６４に沿って連続して設けられ入射面６３と第一対向反射面６４との間の狭角よりも大きな狭角となるように、第二反射面５３に対して傾斜した状態で第二反射面５３に対向した第二対向反射面５４と、狭角に対向する出射面５２とを有する。
【解決手段】走査ヘッド２は、面状に発光する複数の面発光部２２が一列に配列された面発光部アレイパネル２０と、面発光部２２にそれぞれ対向した複数の導光部６０とを備える。導光部６０は、面発光部２２に対向した入射面６３と、入射面６３に対して傾斜した状態で入射面６３に対向した第一対向反射面６４と、入射面６３の延長平面上に延在する第二反射面５３と、第一対向反射面６４に沿って連続して設けられ入射面６３と第一対向反射面６４との間の狭角よりも大きな狭角となるように、第二反射面５３に対して傾斜した状態で第二反射面５３に対向した第二対向反射面５４と、狭角に対向する出射面５２とを有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プリンタ、スキャナ、その他の画像出力装置又は画像入寮装置に適した構造を有する走査ヘッドに関するとともに、その走査ヘッドのドット照射素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
ページプリンタは普通紙にも印刷できることから、近年ページプリンタの開発が盛んになっている。従来のページプリンタには、レーザダイオードとポリゴンレンズを組み合わせたレーザ型走査ヘッドが用いられている。しかし、レーザ型走査ヘッドはレーザ光の照射点をポリゴンレンズによって移動させるため、印刷の高速化や制御が難しいという問題点がある。
【０００３】
一方、印刷の高速化を図るために、複数のＬＥＤを用いたＬＥＤ型走査ヘッドが開発されている。ＬＥＤ型走査ヘッドは複数のＬＥＤを一列に配列するように実装させたものであり、これらＬＥＤを同時に且つそれぞれ別個の強度で発光させることで感光体に対して走査を行う。しかしながら、さらなる高画質化の要求に伴い、複数のＬＥＤの高密度実装技術に対して非常に高い精度が要求されるようになるとともに、その部品点数の増大が問題になってきた。
【０００４】
このような問題を解決するために、有機エレクトロルミネッセンス素子を用いた走査ヘッドの提案がなされている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平９−２２６１７２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、有機エレクトロルミネッセンス素子においても、感光体が十分に感光する程度の光量は、発光強度と感光体への露光時間との積になるため、１ドット当たりの有機エレクトロルミネッセンス素子の発光強度が弱いと、１ドット当たりの露光時間を長くしなければならない。露光時間を長くするためには、印刷速度を遅くしなければならない。一方、有機エレクトロルミネッセンス素子の１ドット当たりの発光強度を強くすれば１ドット当たりの露光時間が短くなり、印刷速度が速くなるが、有機エレクトロルミネッセンス素子の寿命の低下を招いていた。
【０００６】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、素子寿命を低下させることなく、発光部から入射した光を出射面から出射される出射光量を増加させることのできる走査ヘッド及びドット照射素子を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するため、請求項１の発明は、
面状に発光する複数の面発光部が一列に配列された面発光部アレイパネルと、
前記面発光部にそれぞれ対向した複数の導光部とを備え、
前記導光部は、前記面発光部に対向した入射面と、前記入射面に対して傾斜した状態で前記入射面に対向した第一対向反射面と、前記第一対向反射面に沿って設けられ前記入射面と前記第一対向反射面との間の狭角よりも大きな狭角となるように、前記入射面に対して傾斜している第二対向反射面と、前記面発光部からの光を出射する出射面と、を有することを特徴とする。
【０００８】
請求項１０の発明は、
面状に発光する面発光部と、
前記面発光部に対向した導光部と、
前記導光部は、前記面発光部に対向した入射面と、前記入射面に対して傾斜した状態で前記入射面に対向した第一対向反射面と、前記第一対向反射面に沿って設けられ前記入射面と前記第一対向反射面との間の狭角よりも大きな狭角となるように、前記入射面に対して傾斜している第二対向反射面と、前記面発光部からの光を出射する出射面と、を有することを特徴とする。
【０００９】
請求項１、請求項１０の発明によれば、面発光部から発した光が導光部の入射面に入射し、入射した光が第一対向反射面や第二対向反射面で反射して、反射した光が出射面から出射する。このように導光部内を伝播することにより、第二対向反射面は、第一対向反射面と入射面との間の狭角よりも大きな狭角となるように、傾斜した状態で設けられているため、出射面に対して垂直な方向への光の指向性を高めることができる。
【００１０】
請求項２の発明は、請求項１に記載の走査ヘッドにおいて、
前記導光部の前記第一対向反射面、第二対向反射面には、反射膜が形成されていることを特徴とする。
【００１１】
請求項３の発明は、請求項１又は２に記載の走査ヘッドにおいて、
前記入射面と前記第一対向反射面との間には第一側反射面が形成され、前記第一側反射面の高さは、前記出射面に近づくにしたがって漸次広がっていくことを特徴とする。
【００１２】
請求項４の発明は、請求項１〜３のいずれか一項に記載の走査ヘッドにおいて、
前記第一対向反射面の幅は、前記出射面に近づくにしたがって漸次広がっていくことを特徴とする。
【００１３】
請求項５の発明は、請求項１〜４のいずれか一項に記載の走査ヘッドにおいて、
前記第二対向反射面の幅は、前記出射面に近づくにしたがって漸次広がっていくことを特徴とする。
【００１４】
請求項６の発明は、請求項１〜５のいずれか一項に記載の走査ヘッドにおいて、
前記第二対向反射面と前記入射面側の面との間には、第二側反射面が形成され、前記第二側反射面の高さは、前記出射面に近づくにしたがって漸次広がっていくことを特徴とする。
【００１５】
請求項７の発明は、請求項１〜６のいずれか一項に記載の走査ヘッドにおいて、
前記面発光部が基板上に下部電極、有機ＥＬ層、上部電極の順に積層された有機エレクトロルミネッセンス素子であり、前記導光部の前記入射面が前記上部電極側において前記上部電極に対向していることを特徴とする。
【００１６】
請求項８の発明は、請求項１〜７のいずれか一項に記載の走査ヘッドにおいて、
前記入射面側の面における前記第二対向反射面との対向部には、反射膜が設けられていることを特徴とする。
【００１７】
請求項９の発明は、請求項１〜８のいずれか一項に記載の走査ヘッドにおいて、
前記入射面は、前記面発光部の発光形状に重なっていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、発光部から入射した光を出射面から出射される光量を増加させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明を実施するための最良の形態について図面を用いて説明する。但し、以下に述べる実施形態には、本発明を実施するために技術的に好ましい種々の限定が付されているが、発明の範囲を以下の実施形態及び図示例に限定するものではない。
【００２０】
図１は、画像出力装置１を示す斜視図である。図１に示すように、この画像出力装置１においては、複数の発光素子を有する走査ヘッド２が、その光出射部が感光ドラム３の母線に対向するように且つその長手方向がローラ状の感光ドラム３の回転軸と平行になるように配置されている。そして、走査ヘッド２の光出射部と感光ドラム３の母線との間にはセルフォックレンズアレイ４が感光ドラム３の半径方向の線上を光軸とする複数のセルフォックレンズを走査ヘッド２の光出射部に沿って一列又は複数列に配列されている。走査ヘッド２の光出射部からの光はセルフォックレンズアレイ４によって感光ドラム３の母線に結像される。
【００２１】
図２は、走査ヘッド２のうち発光素子３ドット分の構成を示した斜視図である。走査ヘッド２は、面発光部アレイパネル２０と、面発光部アレイパネル２０の発光面２１上に一列に配列された複数の導光部６０と、を具備する。
【００２２】
図３は、面発光部アレイパネル２０の発光面２１の平面図であり、図４は、図３の切断線IV−IVを通り絶縁性基板３０の厚さ方向に沿った面の矢視断面図であり、図５は、図３
の切断線Ｖ−Ｖを通り絶縁性基板３０の厚さ方向に沿った面の矢視断面図である。
図３〜図５に示すように、面発光部アレイパネル２０は、絶縁性基板３０と、絶縁性基板３０上で、導光部６０の下面に位置するように一列に配列され、平面視して略長方形状（略四辺形）に発光する複数の面発光部２２と、を備えている。
【００２３】
面発光部２２は、有機エレクトロルミネッセンス素子２７を有する。即ち、面発光部２２は、絶縁性基板３０上に形成された光反射性の下部電極２３と、下部電極２３上に積層された有機ＥＬ層と、透明な上部電極２６と、を備える。
【００２４】
有機ＥＬ層は、例えば図４に示すように、正孔輸送層２４と発光層２５とを備える。正孔輸送層２４は、例えば、導電性高分子であるＰＥＤＯＴ（ポリチオフェン）及びドーパントであるＰＳＳ（ポリスチレンスルホン酸）を含む。発光層２５は、例えば、ポリフェニレンビニレン等の共役二重結合ポリマを含む。なお、面発光部２２が有機エレクトロルミネッセンス素子として発光するのであれば、下部電極２３と上部電極２６との間の有機ＥＬ層が正孔輸送層２４と発光層２５の二層構造となっていなくても良い。例えば、下部電極２３と上部電極２６との間の層が、下部電極２３から順に正孔輸送層、発光層、電子輸送層となる三層構造であっても良いし、発光層からなる一層構造であっても良いし、発光層と電子輸送層であっても良いし、これらの層構造において適切な層間に電子又は正孔の輸送層が介在した積層構造であっても良いし、その他の積層構造であっても良い。また、下部電極２３をカソード、上部電極２６をアノードとした場合では、下部電極２３が電子輸送性の電荷輸送層、上部電極２６側に正孔輸送性の電荷輸送層を配置させる。
【００２５】
下部電極２３は、有機ＥＬ層の光に対して反射性を示すことが好ましく、アノードとして適用される場合、正孔輸送層２４に対して正孔を輸送しやすい材料からなり、例えば、アルミニウム、クロム、チタン等の金属を含むことが好ましい。またこのような反射性導電体層を下層に設け、その上層に正孔輸送層２４に接するように、錫ドープ酸化インジウム（ＩＴＯ）、亜鉛ドープ酸化インジウム、酸化インジウム（Ｉｎ2Ｏ3）、酸化スズ（ＳｎＯ2）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、及びカドミウム−錫酸化物（ＣｄＳｎＯ4）の少なくとも一種を含む透明導電体層を配置させた積層体でもよい。
【００２６】
上部電極２６は、有機ＥＬ層の光に対して透過性を示し、カソードとして適用される場合、電子輸送性の電荷輸送層に接する面に設けられる、例えば、インジウム、マグネシウム、カルシウム、リチウム、バリウム、希土類金属の少なくとも一種を含む単体又は合金で形成されているアノードよりも仕事関数の低い材料で１〜２０ｎｍ、望ましくは５〜１２ｎｍ程度の厚さの電子輸送膜と、カソードとしてのシート抵抗を低くするための透明導電体層とを有する。透明導電体層は、錫ドープ酸化インジウム（ＩＴＯ）、亜鉛ドープ酸化インジウム、酸化インジウム（Ｉｎ2Ｏ3）、酸化スズ（ＳｎＯ2）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、及びカドミウム−錫酸化物（ＣｄＳｎＯ4）の少なくとも一種を含む透明導電体層と、の積層体であり、アノード電極として適用される場合、正孔輸送性の電荷輸送層に接する面に錫ドープ酸化インジウム（ＩＴＯ）、亜鉛ドープ酸化インジウム、酸化インジウム（Ｉｎ2Ｏ3）、酸化スズ（ＳｎＯ2）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、及びカドミウム−錫酸化物（ＣｄＳｎＯ4）の少なくとも一種を含み、３０〜２００ｎｍの厚さが好ましい。
【００２７】
これら面発光部２２では、各有機エレクトロルミネッセンス素子２７が適宜独立して発光するように、上部電極２６と下部電極２３のうちの少なくとも一方が有機エレクトロルミネッセンス素子２７ごとに電気的に絶縁されるように別々に形成されている。本実施形態では、下部電極２３が面発光部２２ごとに別々に形成され、上部電極２６が全ての面発光部２２に共通してべた一面に成膜されている。
【００２８】
正孔輸送層２４は、面発光部２２ごとに別々に形成されていても良いし、全ての面発光部２２に共通してべた一面に成膜されていても良い。発光層２５も、面発光部２２ごとに別々に形成されていても良いし、全ての面発光部２２に共通してべた一面に成膜されていても良い。また、正孔輸送層２４を全ての面発光部２２に共通してべた一面に成膜し、発光層２５を面発光部２２ごとに異なる色に発光する発光層として別々に形成されていても良い。本実施形態では、正孔輸送層２４及び発光層２５がともに、面発光部２２ごとに別々に形成されている。
【００２９】
本実施形態では、下部電極２３、正孔輸送層２４及び発光層２５が面発光部２２ごとに別々に形成されているが、下部電極２３、正孔輸送層２４及び発光層２５が絶縁膜２８によって面発光部２２ごとに仕切られており、平面視して下部電極２３、正孔輸送層２４及び発光層２５が絶縁膜２８によって囲繞されている。絶縁膜２８は、窒化珪素、酸化珪素といった無機物からなるか、又は、ポリイミドといった感光性樹脂からなる。また、面発光部２２が発光層２５において発光するが、或る面発光部２２の発光層２５で発光した光が隣りの面発光部２２の発光層２５等に伝播しないように、絶縁膜２８の表面が遮光性を有するとより好ましい。
【００３０】
絶縁膜２８及び上部電極２６は、表面が平滑な透明の封止膜２９によって覆われ、下部電極２３、正孔輸送層２４、発光層２５及び絶縁膜２８が封止膜２９によって封止されている。面発光部２２がトップエミッション型の有機エレクトロルミネッセンス素子であるので、封止膜２９の表面が面発光部２２の出射面となる。
【００３１】
１つの面発光部２２につき１つの導光部６０が対向し、１つの面発光部２２とそれに対向する１つの導光部６０からドット照射素子が構成される。
以下、導光部６０について説明する。図１〜図５に示すように、導光部６０は、面発光部２２に対応する位置にある面発光部２２からの光が入射される入射面６３が開口された筒状の光反射部１４０及び封止膜２９によって周囲を囲まれている。光反射部１４０は、面発光部２２に対応し、内面が光反射性の第一反射部１６０と、平面視して面発光部２２と重ならない位置に配置され、第一反射部１６０での光出射端面となる境界面６１において第一反射部１６０と連結され、内面が光反射性の第二反射部１５０と、第二反射部１５０の下方に配置され、表面が光反射性の第三反射部１７０と、を有している。第一反射部１６０及び第二反射部１５０は、連続した反射膜７０によって形成されている。第三反射部１７０は、反射膜７１によって形成されている。反射膜７０及び反射膜７１は、ともに光反射性の金属、合金で形成されており、有機エレクトロルミネッセンス素子２７の光に対して反射率が高い方が好ましい。有機エレクトロルミネッセンス素子２７の発光の主たる波長域が４００ｎｍ以上であれば、銀やアルミニウムが好ましく、６００ｎｍ以上であれば金が好ましい。
第一反射部１６０は、面発光部２２に対応する下面の入射面６３及び境界面６１がそれぞれ開口された形状であり、第二反射部１５０は、境界面６１、境界面６１に対向して光出射端面となる出射面５２、及び面発光部２２側の下面がそれぞれ開口された形状であり、また出射面５２が絶縁性基板３０の端面３０ａに位置合わせされている。第三反射部１７０は、第二反射部１５０の開口された下面に配置された平面形状である。
第一反射部１６０の第一側反射面６５，６６が三角形であるため、導光部６０のうち、第一反射部１６０及び封止膜２９によって囲まれる空間は三角柱となっている。また、第二反射部１５０及び第三反射部１７０において、互いに対向し且つ開放された境界面６１と出射面５２は大きさが異なる相似状の四辺形になっているため、第二反射部１５０及び第三反射部１７０によって囲まれる空間は、四角錐台となる。
【００３２】
導光部６０は、入射面６３と、出射面５２と、入射面６３の対側の第一対向反射面６４と、入射面６３の周縁と第一対向反射面６４の周縁との間の第一側反射面６５，６６と、入射面６３の延長平面上（封止膜２９の上面）にある第二反射面５３と、第一対向反射面６４に沿って連続して設けられ、第二反射面５３に対して傾斜した状態で第二反射面５３に対向した第二対向反射面５４と、第二反射面５３の周縁と第二対向反射面５４の周縁との間の第二側反射面５５，５６と、を有している。
第一反射部１６０における反射膜７０は、入射面６３に対向した光反射性の第一対向反射面６４と、入射面６３の周縁と第一対向反射面６４の周縁との間の光反射性の第一側反射面６５，６６と、に接している。
封止膜２９上に形成された第三反射部１７０の反射膜７１は、表面が光反射性の第二反射面５３に接している。
第二反射部１５０における反射膜７０は、第三反射部１７０の第二反射面５３に対向し、第一対向反射面６４に沿って連続して設けられ、第二反射面５３に対して傾斜した状態の光反射性の第二対向反射面５４と、第二反射面５３の周縁と第二対向反射面５４の周縁との間の第二側反射面５５，５６と、に接している。
面発光部２２から光反射部１４０内の導光部６０に入射された光は、光反射部１４０内で反射されて出射面５２から出射される、或いは直接、出射面５２から出射されるように設定されている。
また、下部電極２３は、発光層２５で発光さる光のうち、直接入射される光や、第一対向反射面６４、第一側反射面６５，６６で反射された光を、反射する反射面としての機能も有する。
【００３３】
入射面６３は、第一対向反射面６４に対して傾斜している。第一反射部１６０と第二反射部１５０との間の境界面（入射面６３と第一対向反射面６４との間の狭角に相対する面）６１と、入射面６３とがほぼ直角とされている。第一側反射面６５，６６は、ともに入射面６３に対して直交しており且つ第一対向反射面６４に接する辺が端部６２から境界面にかけて所定の仰角θ（θ＞０゜）を持っている略楔形状であるため、境界面６１に平行に切断した面の断面積が、端部６２から境界面６１にかけて、つまり境界面６１に近づくにつれて、漸次大きくなっている。
また、入射面６３及び第一対向反射面６４は、導光部６０の幅方向Ｗの長さが、端部６２から境界面６１にかけて略等しくなっている。これら入射面６３及び第一対向反射面６４は、端部６２から境界面６１にかけて長尺となる長方形状（四辺形状）である。そして、入射面６３の面積は境界面６１の面積よりも大きく、具体的に、入射面６３は３００μｍ×１０μｍの長方形であり、その面積は３０００μｍ2、境界面６１は１０μｍ×５μｍの長方形であり、その面積は５０μｍ2である。
さらに、第一側反射面６５，６６は、導光部６０の高さ方向Ｈの長さが、端部６２から境界面６１にかけて、つまり境界面６１に近づくにつれて、漸次長くなっている。
【００３４】
出射面５２及び第二反射面５３は、いずれも第二対向反射面５４に対して傾斜している。出射面５２は、第一対向反射面６４と入射面６３との狭角である端部６２に相対する面である。出射面５２は、第二反射面５３との狭角がほぼ直角とされている。
第二側反射面５５，５６は、ともに第二反射面５３に対して直交しており且つ第二対向反射面５４に接する辺が境界面から出射面５２にかけて所定の仰角θ’（θ’＞θ）を持っている略楔状であるため、出射面５２に平行に切断した面の断面積が、境界面６１から出射面５２にかけて、つまり出射面５２に近づくにつれて、漸次大きくなっている。また、入射面６３の面積は出射面５２の面積よりも大きく、具体的に、出射面５２は２０μｍ×１０μｍの長方形であり、その面積は２００μｍ2である。
仰角θ’は、仰角θよりも大きいので、第一対向反射面６４と第二対向反射面５４とは、境界面６１において谷状となるように形成されている。
また、第二反射面５３及び第二対向反射面５４は、幅方向Ｗの長さが、境界面６１から出射面５２にかけて漸次長くなっている。第二側反射面５５，５６は、高さＨ方向の長さが、境界面６１から出射面５２にかけて漸次長くなっている。
【００３５】
反射膜７０は、第一反射部１６０及び第二反射部１５０に連続して形成されることが好ましいが、境界面６１で分離した構造であっても良い。第一対向反射面６４の形状及び第一対向反射面６４に接している第一反射部１６０での反射膜７０の形状は図３に示すように、平面視して略長方形状である。第一側反射面６５，６６の形状及び第一側反射面６５，６６に接している第一反射部１６０での反射膜７０の形状は、図４に示すように、三角形状である。第二対向反射面５４の形状及び第二対向反射面５４に接している第二反射部１５０での反射膜７０の形状は、図３に示すように、台形状であり、第二側反射面５５，５６の形状及び第二側反射面５５，５６に接している第二反射部１５０での反射膜７０の形状は、図４に示すように、台形状である。第二反射面５３の形状及び第二反射面５３に接している第三反射部１７０での反射膜７１の形状は台形状である。
【００３６】
面発光部２２は、図３に示すように入射面６３に対してほぼ同一の寸法の相似形状であり、一端３１から他端３２に長尺となる長方形状に面発光する。面発光部２２の面積は、導光部６０の入射面６３の面積の８０％〜１１０％、好ましくは８５％〜９９％である。面発光部２２が長方形状に面発光するために、上部電極２６と下部電極２３のうち各面発光部２２ごとに電気的に独立して形成された電極、本実施形態では下部電極２３が長方形状に形成されている。各面発光部２２は、隣接する面発光部２２に対応する導光部６０に光が出射されないように、全面が、対応する入射面６３のみに重なっていることが好ましい。
【００３７】
そして、入射面６３が面発光部２２の出射面に対向するように当接し、入射面６３が面発光部２２の発光形状に重なり、端部６２が面発光部２２の一端３１の縁部近傍に位置し、境界面６１が面発光部２２の他端３２の底辺と平行になっている。面発光部２２の一端３１から他端３２にかかる主軸方向は、図３に示すように、面発光部２２の法線方向から見た導光部６０の主軸Ａｘの方向に一致している。
【００３８】
導光部６０の形状を定義づける光反射部１４０の反射膜７０は、電子ビーム露光の際に、加速電圧を変化させて深さを制御した３次元金型に反射膜７０となる反射性材料を注入することによって立体成型することができる。
【００３９】
図１に示すように、複数の導光部６０の出射面５２が走査ヘッド２の光出射部となり、これら導光部６０の主軸Ａｘがセルフォックレンズアレイ４の光軸と一致するように出射面５２がセルフォックレンズアレイ４の入射面に対向している。
【００４０】
面発光部アレイパネル２０の一方の面には駆動回路８０が設けられ、各面発光部２２の配線３３が駆動回路８０に接続され、駆動回路８０は、印刷データとなる画像信号に基づいて配線３３を通じて所望の電圧又は電流を各有機エレクトロルミネッセンス素子２７に印加して有機エレクトロルミネッセンス素子２７を適宜発光する。
【００４１】
この時、下部電極２３と上部電極２６とに重なる部分の発光層２５の形状が長方形状であるから、面発光部２２が長方形状に発光する。そして、面発光部２２から発した光が導光部６０の入射面６３に入射する。入射した光は、仰角θによって入射面６３、第一対向反射面６４、第一側反射面６５，６６での反射を繰り返して第一反射部１６０内を伝播し、さらに、仰角θ’によって第二反射面５３、第二対向反射面５４、第二側反射面５５，５６での反射を繰り返している間に、出射面５２側に向けて進行するような指向性を付与されて導光部６０内を伝播して導光部６０の出射面５２から導光部６０の主軸Ａｘに概ね沿うように出射する。このように導光部６０自体が入射光の指向性を調整する光調整部として機能する。そのため、導光部６０の入射面６３に入射した光が出射面５２から、出射面５２から効率良く出射し、出射面５２に対して垂直方向への光の指向性が高まる。そして、出射面５２から出射した光がセルフォックレンズアレイ４によって回転する感光ドラム３の母線に結像され、感光ドラム３の側面に像が形成される。
【実施例】
【００４２】
次に、図６に示すように、上述の第一反射部１６０のみによって定義される側面が三角形の三角柱の導光部（比較例）と、第一反射部１６０、第二反射部１５０及び第三反射部１７０によって定義づけされる導光部６０（本発明例）とにおいて、出射面から出射する光量の比較を行った。面発光部２２は、比較例、本発明例ともに同一形状、同一寸法に設定され、第一反射部１６０も、比較例、本発明例ともに同一形状、同一寸法に設定されているが、比較例では、第一反射部１６０の光出射端面である境界面６１が、絶縁性基板３０の端面３０ａと面一に揃っている。
第一反射部１６０における導光部６０は、長さ３００μｍ、幅１０μｍ、境界面６１での高さ５μｍに設定されている。第二反射部１６０及び第三反射部１７０における導光部６０は、長さ４０μｍ、境界面６１での幅１０μｍ、出射面５２での幅２０μｍ、境界面６１での高さ５μｍ、出射面５２での高さ１０μｍに設定されている。
第一反射部１６０及び第二反射部１５０には空気（屈折率１．００）が充填されているとし、面発光部２２の面積１μｍ2当たりの発光光束密度を「１」とした場合の導光部６０の主軸Ａｘの方向に対して２５°以内に出射される光量の差異をそれぞれ相対値で比較した。
出射面から出射する光のうち、主軸Ａｘの方向に対して２５°以内に出射される光量は、比較例では「１３１」であり、これに対して、本発明例では「４２０」を得ることができた。従って、２５°以内に出射する光量を従来の約３．２倍にすることができる。
【００４３】
以上、本発明の実施の形態によれば、面発光部２２から発した光が導光部６０の入射面６３に入射し、導光部６０内を伝播して出射面５２から光が出射する。第二対向反射面５４は、第一対向反射面６４と入射面６３との間の狭角θよりも大きな狭角θ’となるように第二反射面５３に対して傾斜した状態で設けられているため、出射面５２に対して垂直な方向への光の指向性を高めることができ、素子寿命を低下させることなく出射する光量を増加させることができる。その結果、隣接する画素間でのクロストークを防止することができる。
【００４４】
また、出射面５２の面積は、入射面６３の面積より小さいので、面発光部２２から入射面６３に入射した光が収束された状態で出射面５２から出射する。面発光部２２の単位面積当たりの発光強度が低くても、出射面５２では高強度で光が出射する。そのため、短い露光時間で感光ドラム３が感光し、そのため感光ドラム３を高速に回転させることができ、強いてはプリント時間を短縮することができる。
【００４５】
また、出射面５２から出射する光の強度を上げるために、面発光部２２の発光強度を高めることが考えられるが、面発光部２２の発光強度を高めることは面発光部２２の寿命を縮めることにつながる。しかしながら、面発光部２２から入射面６３に入射した光が収束された状態で出射面５２から出射するので、面発光部２２の発光面積を大きくすることによっても、出射面５２から出射する光の強度を上げることができる。面発光部２２の発光面積を大きくしたものとしても、それに合わせて入射面６３の面積を大きくすれば、出射面５２の面積を大きくせずとも、出射面５２での光強度が高まる。そのため、ドット径が大きくならず、高解像度の画像を形成することができる。
【００４６】
また、導光部６０に入射された光が、出射面５２に向けて進行しやすいように導光部６０の形状を設定したので、入射面６３から取り込んだ光を効率良く出射することができ、さらに、導光部６０の主軸Ａｘでの光強度が強くなるような指向性が付与されたため、セルフォックレンズアレイ４に効率良く入射することができ、光の利用効率が向上するので、短い露光時間で感光ドラム３が感光し、感光ドラム３を高速に回転させることができ、強いてはプリント時間を短縮することができる。
【００４７】
なお、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、種々の改良並びに設計変更を行っても良い。
例えば、反射膜７０及び反射膜７１等で仕切られた上記導光部６０には、透光性を有する空気等の気体が充填されていたが、これに限らず、低屈折率の透明な固体材料、例えばポリジメチルシロキサン樹脂、フッ化エチレンやフッ化プロピレン等の重合体からなるフッ素系樹脂、エポキシ系熱硬化樹脂やガラス等や、低屈折率の透明な液体材料、例えば水（屈折率ｎD20＝１．３３）、メチルアルコール（屈折率ｎD20＝１．３２）、エチルアルコール（屈折率ｎD20＝１．３６）を適用してもよい。ただし、液体材料の場合、出射面５２等から漏洩しないように他の透明部材で十分封止する必要がある。固体材料の場合の導光部の形成方法としては、例えば、固体材料が溶解された溶液をナノインプリント技術によってナノサイズに微細加工されたレジストパターンの鋳型に流し込み、固めて作製してもよい。屈折率は空気と同じ１に近いほど好ましく、樹脂としては１．５以下であることが好ましい。そして、導光部の所定箇所に、反射膜を成膜することによって反射面を形成すれば良い。
【００４８】
また、上記実施の形態において、第二反射部１５０は、例えば、図７に示すように、反射膜７１を設けずに、絶縁性基板３０上の面発光部２２を第二反射部１５０の下面まで形成して有機エレクトロルミネッセンス素子２７の光反射性の下部電極２３を第三反射部１７０としてもよい。
また、上記実施形態では、面発光部２２（下部電極２３と上部電極２６とに重なる部分の発光層２５）、導光部６０の入射面６３及び第一対向反射面６４、第一対向反射面６４に接する第一反射部１６０はいずれも長方形であったが、図８、図９に示すように、三角形にしても良い。つまり、第一反射部１６０での導光部６０を境界面６１を底面とした四角錐として、出射効率を向上するようにしてもよい。この場合においてもθ’＞θである。また第一反射部１６０での端部１６２の角度α及び第二反射部１５０での第二対向反射面５４に対応する角度α’は、α＜α’となるように設定されている。このような形状は、下部電極２３の周縁を覆うよう絶縁膜を形成し、絶縁膜での下部電極２３が露出する開口部を三角形とすればよい。 なお、面発光部２２（下部電極２３と上部電極２６とに重なる部分の発光層２５）、導光部６０の入射面６３及び第一対向反射面６４、第一対向反射面６４に接する第一反射部１６０は図１０に示すように台形であってもよい。この場合においてもθ’＞θである。また第一反射部１６０での端部２６２の角度β及び第二反射部１５０での第二対向反射面５４に対応する角度β’は、β＜β’となるように設定されている。このような形状は、下部電極２３の周縁を覆うよう絶縁膜を形成し、絶縁膜での下部電極２３が露出する開口部を台形とすればよい。
また整合性があれば、このような変形例の構成を適宜組み合わせてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】画像出力装置１の斜視図である。
【図２】走査ヘッド２のうち３ドット分の構成を示した斜視図である。
【図３】４ドット分の面発光部アレイパネル２０の発光面２１の平面図である。
【図４】図３の切断線IV−IVに沿った面の矢視断面図である。
【図５】図３の切断線Ｖ−Ｖに沿った面の矢視断面図である。
【図６】比較例の走査ヘッドのうち３ドット分の構成を示した斜視図である。
【図７】走査ヘッド２の主軸方向に切断した断面図である。
【図８】走査ヘッド２のうち３ドット分の構成を示した斜視図である。
【図９】４ドット分の面発光部アレイパネル２０の発光面２１の平面図である。
【図１０】４ドット分の面発光部アレイパネル２０の発光面２１の平面図である。
【符号の説明】
【００５０】
２０ 面発光部アレイパネル
２２ 面発光部
５２ 出射面
５３ 第二反射面
５４ 第二対向反射面
５５，５６ 第二側反射面
６０ 導光部
６３ 入射面
６４ 第一対向反射面
６５，６６ 第一側反射面
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プリンタ、スキャナ、その他の画像出力装置又は画像入寮装置に適した構造を有する走査ヘッドに関するとともに、その走査ヘッドのドット照射素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
ページプリンタは普通紙にも印刷できることから、近年ページプリンタの開発が盛んになっている。従来のページプリンタには、レーザダイオードとポリゴンレンズを組み合わせたレーザ型走査ヘッドが用いられている。しかし、レーザ型走査ヘッドはレーザ光の照射点をポリゴンレンズによって移動させるため、印刷の高速化や制御が難しいという問題点がある。
【０００３】
一方、印刷の高速化を図るために、複数のＬＥＤを用いたＬＥＤ型走査ヘッドが開発されている。ＬＥＤ型走査ヘッドは複数のＬＥＤを一列に配列するように実装させたものであり、これらＬＥＤを同時に且つそれぞれ別個の強度で発光させることで感光体に対して走査を行う。しかしながら、さらなる高画質化の要求に伴い、複数のＬＥＤの高密度実装技術に対して非常に高い精度が要求されるようになるとともに、その部品点数の増大が問題になってきた。
【０００４】
このような問題を解決するために、有機エレクトロルミネッセンス素子を用いた走査ヘッドの提案がなされている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平９−２２６１７２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、有機エレクトロルミネッセンス素子においても、感光体が十分に感光する程度の光量は、発光強度と感光体への露光時間との積になるため、１ドット当たりの有機エレクトロルミネッセンス素子の発光強度が弱いと、１ドット当たりの露光時間を長くしなければならない。露光時間を長くするためには、印刷速度を遅くしなければならない。一方、有機エレクトロルミネッセンス素子の１ドット当たりの発光強度を強くすれば１ドット当たりの露光時間が短くなり、印刷速度が速くなるが、有機エレクトロルミネッセンス素子の寿命の低下を招いていた。
【０００６】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、素子寿命を低下させることなく、発光部から入射した光を出射面から出射される出射光量を増加させることのできる走査ヘッド及びドット照射素子を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するため、請求項１の発明は、
面状に発光する複数の面発光部が一列に配列された面発光部アレイパネルと、
前記面発光部にそれぞれ対向した複数の導光部とを備え、
前記導光部は、前記面発光部に対向した入射面と、前記入射面に対して傾斜した状態で前記入射面に対向した第一対向反射面と、前記第一対向反射面に沿って設けられ前記入射面と前記第一対向反射面との間の狭角よりも大きな狭角となるように、前記入射面に対して傾斜している第二対向反射面と、前記面発光部からの光を出射する出射面と、を有することを特徴とする。
【０００８】
請求項１０の発明は、
面状に発光する面発光部と、
前記面発光部に対向した導光部と、
前記導光部は、前記面発光部に対向した入射面と、前記入射面に対して傾斜した状態で前記入射面に対向した第一対向反射面と、前記第一対向反射面に沿って設けられ前記入射面と前記第一対向反射面との間の狭角よりも大きな狭角となるように、前記入射面に対して傾斜している第二対向反射面と、前記面発光部からの光を出射する出射面と、を有することを特徴とする。
【０００９】
請求項１、請求項１０の発明によれば、面発光部から発した光が導光部の入射面に入射し、入射した光が第一対向反射面や第二対向反射面で反射して、反射した光が出射面から出射する。このように導光部内を伝播することにより、第二対向反射面は、第一対向反射面と入射面との間の狭角よりも大きな狭角となるように、傾斜した状態で設けられているため、出射面に対して垂直な方向への光の指向性を高めることができる。
【００１０】
請求項２の発明は、請求項１に記載の走査ヘッドにおいて、
前記導光部の前記第一対向反射面、第二対向反射面には、反射膜が形成されていることを特徴とする。
【００１１】
請求項３の発明は、請求項１又は２に記載の走査ヘッドにおいて、
前記入射面と前記第一対向反射面との間には第一側反射面が形成され、前記第一側反射面の高さは、前記出射面に近づくにしたがって漸次広がっていくことを特徴とする。
【００１２】
請求項４の発明は、請求項１〜３のいずれか一項に記載の走査ヘッドにおいて、
前記第一対向反射面の幅は、前記出射面に近づくにしたがって漸次広がっていくことを特徴とする。
【００１３】
請求項５の発明は、請求項１〜４のいずれか一項に記載の走査ヘッドにおいて、
前記第二対向反射面の幅は、前記出射面に近づくにしたがって漸次広がっていくことを特徴とする。
【００１４】
請求項６の発明は、請求項１〜５のいずれか一項に記載の走査ヘッドにおいて、
前記第二対向反射面と前記入射面側の面との間には、第二側反射面が形成され、前記第二側反射面の高さは、前記出射面に近づくにしたがって漸次広がっていくことを特徴とする。
【００１５】
請求項７の発明は、請求項１〜６のいずれか一項に記載の走査ヘッドにおいて、
前記面発光部が基板上に下部電極、有機ＥＬ層、上部電極の順に積層された有機エレクトロルミネッセンス素子であり、前記導光部の前記入射面が前記上部電極側において前記上部電極に対向していることを特徴とする。
【００１６】
請求項８の発明は、請求項１〜７のいずれか一項に記載の走査ヘッドにおいて、
前記入射面側の面における前記第二対向反射面との対向部には、反射膜が設けられていることを特徴とする。
【００１７】
請求項９の発明は、請求項１〜８のいずれか一項に記載の走査ヘッドにおいて、
前記入射面は、前記面発光部の発光形状に重なっていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、発光部から入射した光を出射面から出射される光量を増加させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明を実施するための最良の形態について図面を用いて説明する。但し、以下に述べる実施形態には、本発明を実施するために技術的に好ましい種々の限定が付されているが、発明の範囲を以下の実施形態及び図示例に限定するものではない。
【００２０】
図１は、画像出力装置１を示す斜視図である。図１に示すように、この画像出力装置１においては、複数の発光素子を有する走査ヘッド２が、その光出射部が感光ドラム３の母線に対向するように且つその長手方向がローラ状の感光ドラム３の回転軸と平行になるように配置されている。そして、走査ヘッド２の光出射部と感光ドラム３の母線との間にはセルフォックレンズアレイ４が感光ドラム３の半径方向の線上を光軸とする複数のセルフォックレンズを走査ヘッド２の光出射部に沿って一列又は複数列に配列されている。走査ヘッド２の光出射部からの光はセルフォックレンズアレイ４によって感光ドラム３の母線に結像される。
【００２１】
図２は、走査ヘッド２のうち発光素子３ドット分の構成を示した斜視図である。走査ヘッド２は、面発光部アレイパネル２０と、面発光部アレイパネル２０の発光面２１上に一列に配列された複数の導光部６０と、を具備する。
【００２２】
図３は、面発光部アレイパネル２０の発光面２１の平面図であり、図４は、図３の切断線IV−IVを通り絶縁性基板３０の厚さ方向に沿った面の矢視断面図であり、図５は、図３
の切断線Ｖ−Ｖを通り絶縁性基板３０の厚さ方向に沿った面の矢視断面図である。
図３〜図５に示すように、面発光部アレイパネル２０は、絶縁性基板３０と、絶縁性基板３０上で、導光部６０の下面に位置するように一列に配列され、平面視して略長方形状（略四辺形）に発光する複数の面発光部２２と、を備えている。
【００２３】
面発光部２２は、有機エレクトロルミネッセンス素子２７を有する。即ち、面発光部２２は、絶縁性基板３０上に形成された光反射性の下部電極２３と、下部電極２３上に積層された有機ＥＬ層と、透明な上部電極２６と、を備える。
【００２４】
有機ＥＬ層は、例えば図４に示すように、正孔輸送層２４と発光層２５とを備える。正孔輸送層２４は、例えば、導電性高分子であるＰＥＤＯＴ（ポリチオフェン）及びドーパントであるＰＳＳ（ポリスチレンスルホン酸）を含む。発光層２５は、例えば、ポリフェニレンビニレン等の共役二重結合ポリマを含む。なお、面発光部２２が有機エレクトロルミネッセンス素子として発光するのであれば、下部電極２３と上部電極２６との間の有機ＥＬ層が正孔輸送層２４と発光層２５の二層構造となっていなくても良い。例えば、下部電極２３と上部電極２６との間の層が、下部電極２３から順に正孔輸送層、発光層、電子輸送層となる三層構造であっても良いし、発光層からなる一層構造であっても良いし、発光層と電子輸送層であっても良いし、これらの層構造において適切な層間に電子又は正孔の輸送層が介在した積層構造であっても良いし、その他の積層構造であっても良い。また、下部電極２３をカソード、上部電極２６をアノードとした場合では、下部電極２３が電子輸送性の電荷輸送層、上部電極２６側に正孔輸送性の電荷輸送層を配置させる。
【００２５】
下部電極２３は、有機ＥＬ層の光に対して反射性を示すことが好ましく、アノードとして適用される場合、正孔輸送層２４に対して正孔を輸送しやすい材料からなり、例えば、アルミニウム、クロム、チタン等の金属を含むことが好ましい。またこのような反射性導電体層を下層に設け、その上層に正孔輸送層２４に接するように、錫ドープ酸化インジウム（ＩＴＯ）、亜鉛ドープ酸化インジウム、酸化インジウム（Ｉｎ2Ｏ3）、酸化スズ（ＳｎＯ2）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、及びカドミウム−錫酸化物（ＣｄＳｎＯ4）の少なくとも一種を含む透明導電体層を配置させた積層体でもよい。
【００２６】
上部電極２６は、有機ＥＬ層の光に対して透過性を示し、カソードとして適用される場合、電子輸送性の電荷輸送層に接する面に設けられる、例えば、インジウム、マグネシウム、カルシウム、リチウム、バリウム、希土類金属の少なくとも一種を含む単体又は合金で形成されているアノードよりも仕事関数の低い材料で１〜２０ｎｍ、望ましくは５〜１２ｎｍ程度の厚さの電子輸送膜と、カソードとしてのシート抵抗を低くするための透明導電体層とを有する。透明導電体層は、錫ドープ酸化インジウム（ＩＴＯ）、亜鉛ドープ酸化インジウム、酸化インジウム（Ｉｎ2Ｏ3）、酸化スズ（ＳｎＯ2）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、及びカドミウム−錫酸化物（ＣｄＳｎＯ4）の少なくとも一種を含む透明導電体層と、の積層体であり、アノード電極として適用される場合、正孔輸送性の電荷輸送層に接する面に錫ドープ酸化インジウム（ＩＴＯ）、亜鉛ドープ酸化インジウム、酸化インジウム（Ｉｎ2Ｏ3）、酸化スズ（ＳｎＯ2）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、及びカドミウム−錫酸化物（ＣｄＳｎＯ4）の少なくとも一種を含み、３０〜２００ｎｍの厚さが好ましい。
【００２７】
これら面発光部２２では、各有機エレクトロルミネッセンス素子２７が適宜独立して発光するように、上部電極２６と下部電極２３のうちの少なくとも一方が有機エレクトロルミネッセンス素子２７ごとに電気的に絶縁されるように別々に形成されている。本実施形態では、下部電極２３が面発光部２２ごとに別々に形成され、上部電極２６が全ての面発光部２２に共通してべた一面に成膜されている。
【００２８】
正孔輸送層２４は、面発光部２２ごとに別々に形成されていても良いし、全ての面発光部２２に共通してべた一面に成膜されていても良い。発光層２５も、面発光部２２ごとに別々に形成されていても良いし、全ての面発光部２２に共通してべた一面に成膜されていても良い。また、正孔輸送層２４を全ての面発光部２２に共通してべた一面に成膜し、発光層２５を面発光部２２ごとに異なる色に発光する発光層として別々に形成されていても良い。本実施形態では、正孔輸送層２４及び発光層２５がともに、面発光部２２ごとに別々に形成されている。
【００２９】
本実施形態では、下部電極２３、正孔輸送層２４及び発光層２５が面発光部２２ごとに別々に形成されているが、下部電極２３、正孔輸送層２４及び発光層２５が絶縁膜２８によって面発光部２２ごとに仕切られており、平面視して下部電極２３、正孔輸送層２４及び発光層２５が絶縁膜２８によって囲繞されている。絶縁膜２８は、窒化珪素、酸化珪素といった無機物からなるか、又は、ポリイミドといった感光性樹脂からなる。また、面発光部２２が発光層２５において発光するが、或る面発光部２２の発光層２５で発光した光が隣りの面発光部２２の発光層２５等に伝播しないように、絶縁膜２８の表面が遮光性を有するとより好ましい。
【００３０】
絶縁膜２８及び上部電極２６は、表面が平滑な透明の封止膜２９によって覆われ、下部電極２３、正孔輸送層２４、発光層２５及び絶縁膜２８が封止膜２９によって封止されている。面発光部２２がトップエミッション型の有機エレクトロルミネッセンス素子であるので、封止膜２９の表面が面発光部２２の出射面となる。
【００３１】
１つの面発光部２２につき１つの導光部６０が対向し、１つの面発光部２２とそれに対向する１つの導光部６０からドット照射素子が構成される。
以下、導光部６０について説明する。図１〜図５に示すように、導光部６０は、面発光部２２に対応する位置にある面発光部２２からの光が入射される入射面６３が開口された筒状の光反射部１４０及び封止膜２９によって周囲を囲まれている。光反射部１４０は、面発光部２２に対応し、内面が光反射性の第一反射部１６０と、平面視して面発光部２２と重ならない位置に配置され、第一反射部１６０での光出射端面となる境界面６１において第一反射部１６０と連結され、内面が光反射性の第二反射部１５０と、第二反射部１５０の下方に配置され、表面が光反射性の第三反射部１７０と、を有している。第一反射部１６０及び第二反射部１５０は、連続した反射膜７０によって形成されている。第三反射部１７０は、反射膜７１によって形成されている。反射膜７０及び反射膜７１は、ともに光反射性の金属、合金で形成されており、有機エレクトロルミネッセンス素子２７の光に対して反射率が高い方が好ましい。有機エレクトロルミネッセンス素子２７の発光の主たる波長域が４００ｎｍ以上であれば、銀やアルミニウムが好ましく、６００ｎｍ以上であれば金が好ましい。
第一反射部１６０は、面発光部２２に対応する下面の入射面６３及び境界面６１がそれぞれ開口された形状であり、第二反射部１５０は、境界面６１、境界面６１に対向して光出射端面となる出射面５２、及び面発光部２２側の下面がそれぞれ開口された形状であり、また出射面５２が絶縁性基板３０の端面３０ａに位置合わせされている。第三反射部１７０は、第二反射部１５０の開口された下面に配置された平面形状である。
第一反射部１６０の第一側反射面６５，６６が三角形であるため、導光部６０のうち、第一反射部１６０及び封止膜２９によって囲まれる空間は三角柱となっている。また、第二反射部１５０及び第三反射部１７０において、互いに対向し且つ開放された境界面６１と出射面５２は大きさが異なる相似状の四辺形になっているため、第二反射部１５０及び第三反射部１７０によって囲まれる空間は、四角錐台となる。
【００３２】
導光部６０は、入射面６３と、出射面５２と、入射面６３の対側の第一対向反射面６４と、入射面６３の周縁と第一対向反射面６４の周縁との間の第一側反射面６５，６６と、入射面６３の延長平面上（封止膜２９の上面）にある第二反射面５３と、第一対向反射面６４に沿って連続して設けられ、第二反射面５３に対して傾斜した状態で第二反射面５３に対向した第二対向反射面５４と、第二反射面５３の周縁と第二対向反射面５４の周縁との間の第二側反射面５５，５６と、を有している。
第一反射部１６０における反射膜７０は、入射面６３に対向した光反射性の第一対向反射面６４と、入射面６３の周縁と第一対向反射面６４の周縁との間の光反射性の第一側反射面６５，６６と、に接している。
封止膜２９上に形成された第三反射部１７０の反射膜７１は、表面が光反射性の第二反射面５３に接している。
第二反射部１５０における反射膜７０は、第三反射部１７０の第二反射面５３に対向し、第一対向反射面６４に沿って連続して設けられ、第二反射面５３に対して傾斜した状態の光反射性の第二対向反射面５４と、第二反射面５３の周縁と第二対向反射面５４の周縁との間の第二側反射面５５，５６と、に接している。
面発光部２２から光反射部１４０内の導光部６０に入射された光は、光反射部１４０内で反射されて出射面５２から出射される、或いは直接、出射面５２から出射されるように設定されている。
また、下部電極２３は、発光層２５で発光さる光のうち、直接入射される光や、第一対向反射面６４、第一側反射面６５，６６で反射された光を、反射する反射面としての機能も有する。
【００３３】
入射面６３は、第一対向反射面６４に対して傾斜している。第一反射部１６０と第二反射部１５０との間の境界面（入射面６３と第一対向反射面６４との間の狭角に相対する面）６１と、入射面６３とがほぼ直角とされている。第一側反射面６５，６６は、ともに入射面６３に対して直交しており且つ第一対向反射面６４に接する辺が端部６２から境界面にかけて所定の仰角θ（θ＞０゜）を持っている略楔形状であるため、境界面６１に平行に切断した面の断面積が、端部６２から境界面６１にかけて、つまり境界面６１に近づくにつれて、漸次大きくなっている。
また、入射面６３及び第一対向反射面６４は、導光部６０の幅方向Ｗの長さが、端部６２から境界面６１にかけて略等しくなっている。これら入射面６３及び第一対向反射面６４は、端部６２から境界面６１にかけて長尺となる長方形状（四辺形状）である。そして、入射面６３の面積は境界面６１の面積よりも大きく、具体的に、入射面６３は３００μｍ×１０μｍの長方形であり、その面積は３０００μｍ2、境界面６１は１０μｍ×５μｍの長方形であり、その面積は５０μｍ2である。
さらに、第一側反射面６５，６６は、導光部６０の高さ方向Ｈの長さが、端部６２から境界面６１にかけて、つまり境界面６１に近づくにつれて、漸次長くなっている。
【００３４】
出射面５２及び第二反射面５３は、いずれも第二対向反射面５４に対して傾斜している。出射面５２は、第一対向反射面６４と入射面６３との狭角である端部６２に相対する面である。出射面５２は、第二反射面５３との狭角がほぼ直角とされている。
第二側反射面５５，５６は、ともに第二反射面５３に対して直交しており且つ第二対向反射面５４に接する辺が境界面から出射面５２にかけて所定の仰角θ’（θ’＞θ）を持っている略楔状であるため、出射面５２に平行に切断した面の断面積が、境界面６１から出射面５２にかけて、つまり出射面５２に近づくにつれて、漸次大きくなっている。また、入射面６３の面積は出射面５２の面積よりも大きく、具体的に、出射面５２は２０μｍ×１０μｍの長方形であり、その面積は２００μｍ2である。
仰角θ’は、仰角θよりも大きいので、第一対向反射面６４と第二対向反射面５４とは、境界面６１において谷状となるように形成されている。
また、第二反射面５３及び第二対向反射面５４は、幅方向Ｗの長さが、境界面６１から出射面５２にかけて漸次長くなっている。第二側反射面５５，５６は、高さＨ方向の長さが、境界面６１から出射面５２にかけて漸次長くなっている。
【００３５】
反射膜７０は、第一反射部１６０及び第二反射部１５０に連続して形成されることが好ましいが、境界面６１で分離した構造であっても良い。第一対向反射面６４の形状及び第一対向反射面６４に接している第一反射部１６０での反射膜７０の形状は図３に示すように、平面視して略長方形状である。第一側反射面６５，６６の形状及び第一側反射面６５，６６に接している第一反射部１６０での反射膜７０の形状は、図４に示すように、三角形状である。第二対向反射面５４の形状及び第二対向反射面５４に接している第二反射部１５０での反射膜７０の形状は、図３に示すように、台形状であり、第二側反射面５５，５６の形状及び第二側反射面５５，５６に接している第二反射部１５０での反射膜７０の形状は、図４に示すように、台形状である。第二反射面５３の形状及び第二反射面５３に接している第三反射部１７０での反射膜７１の形状は台形状である。
【００３６】
面発光部２２は、図３に示すように入射面６３に対してほぼ同一の寸法の相似形状であり、一端３１から他端３２に長尺となる長方形状に面発光する。面発光部２２の面積は、導光部６０の入射面６３の面積の８０％〜１１０％、好ましくは８５％〜９９％である。面発光部２２が長方形状に面発光するために、上部電極２６と下部電極２３のうち各面発光部２２ごとに電気的に独立して形成された電極、本実施形態では下部電極２３が長方形状に形成されている。各面発光部２２は、隣接する面発光部２２に対応する導光部６０に光が出射されないように、全面が、対応する入射面６３のみに重なっていることが好ましい。
【００３７】
そして、入射面６３が面発光部２２の出射面に対向するように当接し、入射面６３が面発光部２２の発光形状に重なり、端部６２が面発光部２２の一端３１の縁部近傍に位置し、境界面６１が面発光部２２の他端３２の底辺と平行になっている。面発光部２２の一端３１から他端３２にかかる主軸方向は、図３に示すように、面発光部２２の法線方向から見た導光部６０の主軸Ａｘの方向に一致している。
【００３８】
導光部６０の形状を定義づける光反射部１４０の反射膜７０は、電子ビーム露光の際に、加速電圧を変化させて深さを制御した３次元金型に反射膜７０となる反射性材料を注入することによって立体成型することができる。
【００３９】
図１に示すように、複数の導光部６０の出射面５２が走査ヘッド２の光出射部となり、これら導光部６０の主軸Ａｘがセルフォックレンズアレイ４の光軸と一致するように出射面５２がセルフォックレンズアレイ４の入射面に対向している。
【００４０】
面発光部アレイパネル２０の一方の面には駆動回路８０が設けられ、各面発光部２２の配線３３が駆動回路８０に接続され、駆動回路８０は、印刷データとなる画像信号に基づいて配線３３を通じて所望の電圧又は電流を各有機エレクトロルミネッセンス素子２７に印加して有機エレクトロルミネッセンス素子２７を適宜発光する。
【００４１】
この時、下部電極２３と上部電極２６とに重なる部分の発光層２５の形状が長方形状であるから、面発光部２２が長方形状に発光する。そして、面発光部２２から発した光が導光部６０の入射面６３に入射する。入射した光は、仰角θによって入射面６３、第一対向反射面６４、第一側反射面６５，６６での反射を繰り返して第一反射部１６０内を伝播し、さらに、仰角θ’によって第二反射面５３、第二対向反射面５４、第二側反射面５５，５６での反射を繰り返している間に、出射面５２側に向けて進行するような指向性を付与されて導光部６０内を伝播して導光部６０の出射面５２から導光部６０の主軸Ａｘに概ね沿うように出射する。このように導光部６０自体が入射光の指向性を調整する光調整部として機能する。そのため、導光部６０の入射面６３に入射した光が出射面５２から、出射面５２から効率良く出射し、出射面５２に対して垂直方向への光の指向性が高まる。そして、出射面５２から出射した光がセルフォックレンズアレイ４によって回転する感光ドラム３の母線に結像され、感光ドラム３の側面に像が形成される。
【実施例】
【００４２】
次に、図６に示すように、上述の第一反射部１６０のみによって定義される側面が三角形の三角柱の導光部（比較例）と、第一反射部１６０、第二反射部１５０及び第三反射部１７０によって定義づけされる導光部６０（本発明例）とにおいて、出射面から出射する光量の比較を行った。面発光部２２は、比較例、本発明例ともに同一形状、同一寸法に設定され、第一反射部１６０も、比較例、本発明例ともに同一形状、同一寸法に設定されているが、比較例では、第一反射部１６０の光出射端面である境界面６１が、絶縁性基板３０の端面３０ａと面一に揃っている。
第一反射部１６０における導光部６０は、長さ３００μｍ、幅１０μｍ、境界面６１での高さ５μｍに設定されている。第二反射部１６０及び第三反射部１７０における導光部６０は、長さ４０μｍ、境界面６１での幅１０μｍ、出射面５２での幅２０μｍ、境界面６１での高さ５μｍ、出射面５２での高さ１０μｍに設定されている。
第一反射部１６０及び第二反射部１５０には空気（屈折率１．００）が充填されているとし、面発光部２２の面積１μｍ2当たりの発光光束密度を「１」とした場合の導光部６０の主軸Ａｘの方向に対して２５°以内に出射される光量の差異をそれぞれ相対値で比較した。
出射面から出射する光のうち、主軸Ａｘの方向に対して２５°以内に出射される光量は、比較例では「１３１」であり、これに対して、本発明例では「４２０」を得ることができた。従って、２５°以内に出射する光量を従来の約３．２倍にすることができる。
【００４３】
以上、本発明の実施の形態によれば、面発光部２２から発した光が導光部６０の入射面６３に入射し、導光部６０内を伝播して出射面５２から光が出射する。第二対向反射面５４は、第一対向反射面６４と入射面６３との間の狭角θよりも大きな狭角θ’となるように第二反射面５３に対して傾斜した状態で設けられているため、出射面５２に対して垂直な方向への光の指向性を高めることができ、素子寿命を低下させることなく出射する光量を増加させることができる。その結果、隣接する画素間でのクロストークを防止することができる。
【００４４】
また、出射面５２の面積は、入射面６３の面積より小さいので、面発光部２２から入射面６３に入射した光が収束された状態で出射面５２から出射する。面発光部２２の単位面積当たりの発光強度が低くても、出射面５２では高強度で光が出射する。そのため、短い露光時間で感光ドラム３が感光し、そのため感光ドラム３を高速に回転させることができ、強いてはプリント時間を短縮することができる。
【００４５】
また、出射面５２から出射する光の強度を上げるために、面発光部２２の発光強度を高めることが考えられるが、面発光部２２の発光強度を高めることは面発光部２２の寿命を縮めることにつながる。しかしながら、面発光部２２から入射面６３に入射した光が収束された状態で出射面５２から出射するので、面発光部２２の発光面積を大きくすることによっても、出射面５２から出射する光の強度を上げることができる。面発光部２２の発光面積を大きくしたものとしても、それに合わせて入射面６３の面積を大きくすれば、出射面５２の面積を大きくせずとも、出射面５２での光強度が高まる。そのため、ドット径が大きくならず、高解像度の画像を形成することができる。
【００４６】
また、導光部６０に入射された光が、出射面５２に向けて進行しやすいように導光部６０の形状を設定したので、入射面６３から取り込んだ光を効率良く出射することができ、さらに、導光部６０の主軸Ａｘでの光強度が強くなるような指向性が付与されたため、セルフォックレンズアレイ４に効率良く入射することができ、光の利用効率が向上するので、短い露光時間で感光ドラム３が感光し、感光ドラム３を高速に回転させることができ、強いてはプリント時間を短縮することができる。
【００４７】
なお、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、種々の改良並びに設計変更を行っても良い。
例えば、反射膜７０及び反射膜７１等で仕切られた上記導光部６０には、透光性を有する空気等の気体が充填されていたが、これに限らず、低屈折率の透明な固体材料、例えばポリジメチルシロキサン樹脂、フッ化エチレンやフッ化プロピレン等の重合体からなるフッ素系樹脂、エポキシ系熱硬化樹脂やガラス等や、低屈折率の透明な液体材料、例えば水（屈折率ｎD20＝１．３３）、メチルアルコール（屈折率ｎD20＝１．３２）、エチルアルコール（屈折率ｎD20＝１．３６）を適用してもよい。ただし、液体材料の場合、出射面５２等から漏洩しないように他の透明部材で十分封止する必要がある。固体材料の場合の導光部の形成方法としては、例えば、固体材料が溶解された溶液をナノインプリント技術によってナノサイズに微細加工されたレジストパターンの鋳型に流し込み、固めて作製してもよい。屈折率は空気と同じ１に近いほど好ましく、樹脂としては１．５以下であることが好ましい。そして、導光部の所定箇所に、反射膜を成膜することによって反射面を形成すれば良い。
【００４８】
また、上記実施の形態において、第二反射部１５０は、例えば、図７に示すように、反射膜７１を設けずに、絶縁性基板３０上の面発光部２２を第二反射部１５０の下面まで形成して有機エレクトロルミネッセンス素子２７の光反射性の下部電極２３を第三反射部１７０としてもよい。
また、上記実施形態では、面発光部２２（下部電極２３と上部電極２６とに重なる部分の発光層２５）、導光部６０の入射面６３及び第一対向反射面６４、第一対向反射面６４に接する第一反射部１６０はいずれも長方形であったが、図８、図９に示すように、三角形にしても良い。つまり、第一反射部１６０での導光部６０を境界面６１を底面とした四角錐として、出射効率を向上するようにしてもよい。この場合においてもθ’＞θである。また第一反射部１６０での端部１６２の角度α及び第二反射部１５０での第二対向反射面５４に対応する角度α’は、α＜α’となるように設定されている。このような形状は、下部電極２３の周縁を覆うよう絶縁膜を形成し、絶縁膜での下部電極２３が露出する開口部を三角形とすればよい。 なお、面発光部２２（下部電極２３と上部電極２６とに重なる部分の発光層２５）、導光部６０の入射面６３及び第一対向反射面６４、第一対向反射面６４に接する第一反射部１６０は図１０に示すように台形であってもよい。この場合においてもθ’＞θである。また第一反射部１６０での端部２６２の角度β及び第二反射部１５０での第二対向反射面５４に対応する角度β’は、β＜β’となるように設定されている。このような形状は、下部電極２３の周縁を覆うよう絶縁膜を形成し、絶縁膜での下部電極２３が露出する開口部を台形とすればよい。
また整合性があれば、このような変形例の構成を適宜組み合わせてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】画像出力装置１の斜視図である。
【図２】走査ヘッド２のうち３ドット分の構成を示した斜視図である。
【図３】４ドット分の面発光部アレイパネル２０の発光面２１の平面図である。
【図４】図３の切断線IV−IVに沿った面の矢視断面図である。
【図５】図３の切断線Ｖ−Ｖに沿った面の矢視断面図である。
【図６】比較例の走査ヘッドのうち３ドット分の構成を示した斜視図である。
【図７】走査ヘッド２の主軸方向に切断した断面図である。
【図８】走査ヘッド２のうち３ドット分の構成を示した斜視図である。
【図９】４ドット分の面発光部アレイパネル２０の発光面２１の平面図である。
【図１０】４ドット分の面発光部アレイパネル２０の発光面２１の平面図である。
【符号の説明】
【００５０】
２０ 面発光部アレイパネル
２２ 面発光部
５２ 出射面
５３ 第二反射面
５４ 第二対向反射面
５５，５６ 第二側反射面
６０ 導光部
６３ 入射面
６４ 第一対向反射面
６５，６６ 第一側反射面
【特許請求の範囲】
【請求項１】
面状に発光する複数の面発光部が一列に配列された面発光部アレイパネルと、
前記面発光部にそれぞれ対向した複数の導光部とを備え、
前記導光部は、前記面発光部に対向した入射面と、前記入射面に対して傾斜した状態で前記入射面に対向した第一対向反射面と、前記第一対向反射面に沿って設けられ前記入射面と前記第一対向反射面との間の狭角よりも大きな狭角となるように、前記入射面に対して傾斜している第二対向反射面と、前記面発光部からの光を出射する出射面と、を有することを特徴とする走査ヘッド。
【請求項２】
前記導光部の前記第一対向反射面、第二対向反射面には、反射膜が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の走査ヘッド。
【請求項３】
前記入射面と前記第一対向反射面との間には第一側反射面が形成され、前記第一側反射面の高さは、前記出射面に近づくにしたがって漸次広がっていくことを特徴とする請求項１又は２に記載の走査ヘッド。
【請求項４】
前記第一対向反射面の幅は、前記出射面に近づくにしたがって漸次広がっていくことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の走査ヘッド。
【請求項５】
前記第二対向反射面の幅は、前記出射面に近づくにしたがって漸次広がっていくことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の走査ヘッド。
【請求項６】
前記第二対向反射面と前記入射面側の面との間には、第二側反射面が形成され、前記第二側反射面の高さは、前記出射面に近づくにしたがって漸次広がっていくことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の走査ヘッド。
【請求項７】
前記面発光部が基板上に下部電極、有機ＥＬ層、上部電極の順に積層された有機エレクトロルミネッセンス素子であり、前記導光部の前記入射面が前記上部電極側において前記上部電極に対向していることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の走査ヘッド。
【請求項８】
前記入射面側の面における前記第二対向反射面との対向部には、反射膜が設けられていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の走査ヘッド。
【請求項９】
前記入射面は、前記面発光部の発光形状に重なっていることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の走査ヘッド。
【請求項１０】
面状に発光する面発光部と、
前記面発光部に対向した導光部と、
前記導光部は、前記面発光部に対向した入射面と、前記入射面に対して傾斜した状態で前記入射面に対向した第一対向反射面と、前記第一対向反射面に沿って設けられ前記入射面と前記第一対向反射面との間の狭角よりも大きな狭角となるように、前記入射面に対して傾斜している第二対向反射面と、前記面発光部からの光を出射する出射面と、を有することを特徴とするドット照射素子。
【請求項１】
面状に発光する複数の面発光部が一列に配列された面発光部アレイパネルと、
前記面発光部にそれぞれ対向した複数の導光部とを備え、
前記導光部は、前記面発光部に対向した入射面と、前記入射面に対して傾斜した状態で前記入射面に対向した第一対向反射面と、前記第一対向反射面に沿って設けられ前記入射面と前記第一対向反射面との間の狭角よりも大きな狭角となるように、前記入射面に対して傾斜している第二対向反射面と、前記面発光部からの光を出射する出射面と、を有することを特徴とする走査ヘッド。
【請求項２】
前記導光部の前記第一対向反射面、第二対向反射面には、反射膜が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の走査ヘッド。
【請求項３】
前記入射面と前記第一対向反射面との間には第一側反射面が形成され、前記第一側反射面の高さは、前記出射面に近づくにしたがって漸次広がっていくことを特徴とする請求項１又は２に記載の走査ヘッド。
【請求項４】
前記第一対向反射面の幅は、前記出射面に近づくにしたがって漸次広がっていくことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の走査ヘッド。
【請求項５】
前記第二対向反射面の幅は、前記出射面に近づくにしたがって漸次広がっていくことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の走査ヘッド。
【請求項６】
前記第二対向反射面と前記入射面側の面との間には、第二側反射面が形成され、前記第二側反射面の高さは、前記出射面に近づくにしたがって漸次広がっていくことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の走査ヘッド。
【請求項７】
前記面発光部が基板上に下部電極、有機ＥＬ層、上部電極の順に積層された有機エレクトロルミネッセンス素子であり、前記導光部の前記入射面が前記上部電極側において前記上部電極に対向していることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の走査ヘッド。
【請求項８】
前記入射面側の面における前記第二対向反射面との対向部には、反射膜が設けられていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の走査ヘッド。
【請求項９】
前記入射面は、前記面発光部の発光形状に重なっていることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の走査ヘッド。
【請求項１０】
面状に発光する面発光部と、
前記面発光部に対向した導光部と、
前記導光部は、前記面発光部に対向した入射面と、前記入射面に対して傾斜した状態で前記入射面に対向した第一対向反射面と、前記第一対向反射面に沿って設けられ前記入射面と前記第一対向反射面との間の狭角よりも大きな狭角となるように、前記入射面に対して傾斜している第二対向反射面と、前記面発光部からの光を出射する出射面と、を有することを特徴とするドット照射素子。
【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２００７−１３６８９０（Ｐ２００７−１３６８９０Ａ）
【公開日】平成１９年６月７日（２００７．６．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−３３４５８３（Ｐ２００５−３３４５８３）
【出願日】平成１７年１１月１８日（２００５．１１．１８）
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．セルフォック
【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１９年６月７日（２００７．６．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年１１月１８日（２００５．１１．１８）
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．セルフォック
【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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