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露光装置および画像形成装置
説明

露光装置および画像形成装置

【課題】有機エレクトロルミネッセント素子を数1000〜数10000cd/m2以上の超高輝度で光らせた場合では、低輝度における発光輝度と寿命の関係を表す加速係数から予測される寿命よりも遥かに寿命が短くなってしまい、有機エレクトロルミネッセント素子は電子写真装置用の露光装置には応用できないものであった。
【解決手段】有機エレクトロルミネッセント素子63を光源として用いた露光装置において、有機エレクトロルミネッセント素子63の発光領域LAの面積を1画素あたり25μm2以上10000μm2以下に構成するとともに、有機エレクトロルミネッセント素子63に投入する電力を1画素あたり3.5W/cm2以上100W/cm2以下とした。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、有機エレクトロルミネッセント素子を光源とする露光装置及びこの露光装置を用いた画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【0002】
電子写真装置などの露光光源に応用される露光装置としては、例えば無機LEDを発光光源とした露光ヘッドが商品化されているが、無機LEDは例えばA4/A3サイズ等の長尺で発光部分を一度に形成することが出来ないため、無機LEDをアレイ状に形成した数個から数十個のアレイチップを後工程で並べて一次元に配置することが必要であり、印字の際に継ぎ目の部分が目立って均一性に問題を生じたり、またコストが高いという重大な欠点があった。
【0003】
近年、有機エレクトロルミネッセント素子をアレイ状に形成し露光装置に応用したものとして、例えば(特許文献1)、(特許文献2)、(特許文献3)に開示された技術が知られている。(特許文献1)においては、ガラス基板上に有機エレクトロルミネッセント素子を形成し、これに等倍正立型屈折率分布型レンズアレイ(ロッドレンズアレイ)を組み合わせた露光装置が開示されている。また(特許文献2)においてはロッドレンズアレイの代わりにマイクロレンズを用い、その上に有機エレクトロルミネッセント素子アレイを形成した露光装置が開示されている。また(特許文献3)においてはインクジェット法により形成されたマイクロレンズを有機エレクトロルミネッセント素子アレイとは反対側の基板上に形成する露光装置の作製方法が開示されている。
【特許文献1】特開平10−055890号公報
【特許文献2】特開2000−077188号公報
【特許文献3】特開2003−019826号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、(特許文献2)や(特許文献3)に開示されたマイクロレンズを従来のロッドレンズアレイに代えて用いる方法は、バラツキ等を含めて技術的な課題もあり、コストが上昇する可能性もある。
【0005】
一方、ロッドレンズアレイは、有機エレクトロルミネッセント素子から発光する光を集光して感光体上に焦点を結ぶ役割を有するが、いわゆる開口角が小さいために光の透過効率が悪く、有機エレクトロルミネッセント素子を超高輝度で光らせる必要がある。
【0006】
例えば電子写真装置を構成する感光体を露光し、潜像を形成するために必要な露光エネルギーは、必要とされる印字速度、解像度、要求印字枚数とともに感光体の種類、帯電電位や現像バイアス電位などによっても変わってくるが、高感度のアナログ感光体(原稿からの反射光を直接感光体に導くアナログ複写機などに用いられる感光体)、ディジタル感光体(画像信号に基づき駆動される例えばレーザ光源によって露光される感光体)ともに0.5マイクロジュール/cm2程度のエネルギーが必要とされる。電子写真装置の印字速度が高速になればなるほど、これらの感光体に十分な潜像形成をおこなわせるためには高輝度で短時間の書込みが必要になってくる。例えば、一分間の印字枚数が10枚以上の印字速度の要求には、1画素あたりの輝度に換算すると、緑色発光素子の場合では10000cd/m2以上、赤色発光素子の場合では2000cd/m2以上の超高輝度が必要とされる。
【0007】
一般に有機エレクトロルミネッセント素子の発光輝度は、素子を駆動する電流値を大きくすることによって増大させることができる。ただし緑色発光素子でいうと1000cd/m2程度の輝度が低い領域では駆動電流値と発光輝度は比例関係にあることがよく知られているが、発光輝度を増大させていくと駆動電流値の増大に対して発光輝度の増大する割合が少なくなってくる。
【0008】
これは、駆動電流値を増大させるためには有機エレクトロルミネッセント素子に印加される駆動電圧を増大させることになるため、有機エレクトロルミネッセント素子にかかる電界強度が非常に大きくなり、有機エレクトロルミネッセント素子を構成する発光層に注入された電子とホールの移動度のバランスがくずれることなどによって電子とホールの再結合の効率が低下することが考えられる。しかしながら詳細のメカニズムはわかっていない。これらの要因も超高輝度で素子を駆動する場合には必要な電力が大きくなってくる由縁である。
【0009】
また有機エレクトロルミネッセント素子は定電流駆動をすると駆動時間と共に輝度が低下してくる。また駆動電流が大きければ大きいほど有機エレクトロルミネッセント素子の寿命は急速に低下してくる。この要因は、精力的に解析はされているが十分に解明されているとはいえない。考えられる要因としては、わずかに含まれていると思われる酸素、水等と有機材料の反応、ホール、電子が移動している状態での発光材料同士の反応、陰極に用いられている金属材料の拡散、透明電極として用いられているインジウム酸化物の拡散等さまざまな要因があげられておりこれらの複合要因として輝度が低下しているものと思われる。これらの要因から、有機エレクトロルミネッセント素子を例えば電子写真装置に搭載する露光装置として用い、感光体を露光させるのに必要なエネルギーで駆動すると素子寿命が短くなり実用にはほど遠いものであった。
【0010】
また、近年の電子写真装置、例えばプリンタやMFP(Multi Function Printer:複合機)の印字速度はより高速化が求められており、低価格機でも1分間の印字枚数として10枚以上が市場より求められている。印字速度が速くなればなるほど感光体に潜像を形成するためのエネルギーを短時間で与えなければならず、より強い発光輝度が必要になってくる。これは有機エレクトロルミネッセント素子の寿命が短くなることを意味する。
【0011】
一方、有機エレクトロルミネッセント素子の寿命は高輝度になればなるほど短くなることが知られているが、数1000〜数10000cd/m2以上の超高輝度で光らせた場合では、低輝度における発光輝度と寿命の関係を表す加速係数から予測される寿命よりも遥かに寿命が短くなってしまい、有機エレクトロルミネッセント素子は電子写真装置に応用する露光装置には応用できないものであった。
【課題を解決するための手段】
【0012】
本発明の露光装置は上記課題に鑑みてなされたもので、有機エレクトロルミネッセント素子を光源として用いた露光装置において、有機エレクトロルミネッセント素子の発光領域の面積を1画素あたり25μm2以上10000μm2以下に構成するとともに、有機エレクトロルミネッセント素子に投入する電力を1画素あたり3.5W/cm2以上100W/cm2以下としたものである。
【発明の効果】
【0013】
本発明の露光装置では、有機エレクトロルミネッセント素子の発光領域の面積を1画素あたり25μm2以上10000μm2以下に構成するとともに、有機エレクトロルミネッセント素子に投入する電力を1画素あたり3.5W/cm2以上100W/cm2以下とすることで、通常の有機エレクトロルミネッセント素子の寿命から予測されるよりも、有機エレクトロルミネッセント素子の寿命を大幅に改善することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0014】
本発明の露光装置は、有機エレクトロルミネッセント素子を光源として用いた露光装置において、有機エレクトロルミネッセント素子の発光領域の面積を1画素あたり25μm2以上10000μm2以下に構成するとともに、有機エレクトロルミネッセント素子に投入する電力を1画素あたり3.5W/cm2以上100W/cm2以下としたものである。これによって通常の有機エレクトロルミネッセント素子の寿命から予測されるよりも、有機エレクトロルミネッセント素子の寿命を大幅に改善することが可能となる。
【0015】
また本発明は、有機エレクトロルミネッセント素子を構成する発光層を主として高分子発光材料によって構成したものである。これによって発光層の形成に際してスピンコート等の簡易な製造プロセスを採用して大量生産することができ、製造コストを低減することが可能となる。
【0016】
また本発明は、有機エレクトロルミネッセント素子を構成する発光層を主として低分子発光材料によって構成したものである。低分子発光材料は既にディスプレイなどで実績がある材料であるため、これによって既存の製造設備などを流用することが可能となる。
【0017】
また本発明は、有機エレクトロルミネッセント素子の発光領域を画素規制層によってその面積を規制するように構成したものである。これによって簡易な工程にて各有機エレクトロルミネッセント素子の発光面積を高精度に均一化することが可能となる。
【0018】
また本発明は、画素規制層を無機物で構成したものである。画素規制層を構成する無機物としては例えば酸化シリコンなどの一般的な材料を用いることができるため、簡易な工程によって各有機エレクトロルミネッセント素子の発光面積を高精度に均一化することが可能となる。
【0019】
また本発明は、有機エレクトロルミネッセント素子の発光層をピーク波長が600nm以上800nm以下となる発光材料で構成したものである。これによって感光体としていわゆるディジタル感光体を用いることができるため、露光装置が搭載された画像形成装置のコストを下げることが可能となる。
【0020】
また本発明は、有機エレクトロルミネッセント素子を列状、あるいは千鳥状に配置したものである。これによって簡易な構成で有機エレクトロルミネッセント素子を駆動することが可能となる。
【0021】
また本発明は、有機エレクトロルミネッセント素子をアクティブ駆動方式で駆動するようにしたものである。これによって潜像の形成に必要十分な有機エレクトロルミネッセント素子の駆動時間を確保することが可能となる。
【0022】
また本発明は、有機エレクトロルミネッセント素子の出射光を露光対象に導く光学系を設けたものである。これによって感光体を安定して露光することが可能となる。
【0023】
また本発明は、上述の露光装置を設けた画像形成装置である。本発明の露光装置は潜像形成に必要な高輝度の発光を長期間にわたって維持できるから、この露光装置を搭載した画像形成装置は、長期間にわたって高画質の画像形成を行なうことが可能となる。
【実施例】
【0024】
(実施例1)
以下本発明に係る露光装置、およびこの露光装置を用いた画像形成装置について図面を用いて詳細に説明する。
【0025】
図1は本発明の実施例1に係る露光装置を構成する有機エレクトロルミネッセント素子63の構成を示す構成図である。
【0026】
以降、図1を用いて有機エレクトロルミネッセント素子63の構成について説明する。
【0027】
図1において50は基板であり、実質的に透明なガラス基板、またはプラスチック基板が用いられる。基板50がガラスの場合、ガラスの種類としてはホウケイ酸ガラス、石英ガラス等、特に制限されないが平滑性および熱伝導にすぐれたものが好ましい。基板50としてプラスチック基板を用いる場合にはエレクトロルミネッセント素子63を形成する表面に基板50を透過した水分がエレクトロルミネッセント素子63にダメージを与えないよう、例えば酸化シリコンなどからなるバリア層を設けることが好ましい。
【0028】
80は透明電極である。透明電極80としては通常実質的に透明な酸化物導電体であるITO(インジウム錫酸化物)、IZO(インジウム亜鉛酸化物)が用いられるがこれに限定されるものではない。
【0029】
81は画素規制層である。本発明の実施例1に係る露光装置を構成する有機エレクトロルミネッセント素子63では有機エレクトロルミネッセント素子63の発光領域LAを画素規制層81によってその面積を規制されており、画素規制層81は実質的な絶縁物から構成されている。画素規制層81は感光性樹脂、例えばポリイミド等をスピンコートで塗布しフォトリソグラフィ工程によって容易に作製することができる。また画素規制層81は透明電極80の形成後に無機化合物、例えばSiO2、SiN、TiO2、TiN等の絶縁性の無機酸化物、窒化物あるいは酸素窒化物等を用いて形成することができる。
【0030】
無機化合物は絶縁性に優れ耐圧が高いことから、画素規制層81には有機物よりも無機化合物を用いる方が好ましい。特に画素規制層81の厚みを50nm以下にした場合は、例えばインクジェットプロセスを用いて発光層85を形成した場合の膜厚分布が大幅に改良される。これによって発光領域LAにおける発光層85の膜厚均一性が良好で、エレクトロルミネッセント素子63の寿命も画素規制層81が厚い場合より改善する。
【0031】
後に詳細に説明するように、実施例1では画素規制層81によって有機エレクトロルミネッセント素子63の発光領域LAの面積を25μm2以上10000μm2以下に設定している。
【0032】
82はホール注入層である。ホール注入層82はITOなどによって構成された透明電極80からホールを発光層85に効率よく注入する機能を有する。ホール注入層82としては具体的にはバイエル社のPEDT等に代表されるポリチオフェン類、ポリアニリン類を水溶性高分子材料に分散されたものが用いられる。これらはスピンコート法、印刷法、インクジェット法で形成することができる。またV25やMoO3、WO3、NiO等に代表される無機酸化物等も優れたホール注入性能を示す。この場合は真空蒸着あるいはスパッタ等のようなドライプロセスを用いて形成可能である。これらの無機酸化物を透明電極80上に設けることは上述のPEDTに代表される有機半導体を用いたホール注入層を用いるよりも駆動寿命が長く特に本発明の効果の発現には特に好ましい。
【0033】
83は電子ブロック層である。電子ブロック層83は陰極86から注入された電子がエキシトンを形成することなく透明電極80(陽極)に到達することを防ぐ機能を有する。このためには、電子ブロック材料のLUMOレベルが発光層85のLUMOレベルより高いことが必要であり、かつホールが発光層85に注入されるためにHOMOレベルまたは仕事関数が透明電極80及び発光層85のそれと同レベルにあることが好ましい。このような性能をもった化合物として、poly−[9,8−dioctylfluorene−co−N−(4−butylphenyl)−diphenylamine]などのポリフルオレン系化合物が用いられる。この電子ブロック層を設けると発光材料の選択によっては発光効率や寿命が向上する場合があるが、本発明に必須のものではない。
【0034】
85は発光層である。実施例1の有機エレクトロルミネッセント素子63は、その発光層85を主として高分子発光材料によって構成している。この高分子発光材料としてはポリフルオレン系、ポリフェニレンビニレン系が代表的な化合物であるが、いわゆるデンドリマー型発光材料、発光部を測鎖にもつペンダント型高分子材料、高分子マトリクス中に発光材料をドープした系等、原理的には公知の文献で知られたさまざまな発光材料を用いることができる。
【0035】
86は陰極である。陰極86は陰極86からの電子注入を効率よく行わせるために低仕事関数をもつ金属もしくは金属酸化物、ハロゲン化物がよく用いられる。陰極86としては、例えばバリウム、カルシウム、リチウム、セシウム等のアルカリ金属およびフッ化リチウム、フッ化セシウム、酸化バリウム等で表されるハロゲン化合物や酸化物も好ましく用いられる。これらの材料は不安定なために、上部により大きな仕事関数を持つ比較的安定な金属によって覆われている。透明電極80側から光を取り出す場合は、陰極86として例えば銀、アルミ等の反射率が高い材料が一般的に用いられる。一方、陰極86側から光を取り出すことも可能でありその場合は、金属をごく薄膜にして光透過性をもたせるか、ITOのような透明電極を用いる場合もある。
【0036】
このような構造を有する有機エレクトロルミネッセント素子63は発光層85の内部に酸素、水分が侵入するとただちに非発光状態になってしまう。これを防ぐために有機エレクトロルミネッセント素子63は製造後にただちに封止をすることが必要である。封止の方法は従来知られている方法を用いることが出来る。すなわち、水透過性を抑制した樹脂を塗布して上部よりガラスまたは金属のカバーをする方法、陰極86の形成後に真空を破らずに真空中で樹脂と無機化合物を連続的に形成して数μmの保護層を形成する方法などがあり本発明に係る露光装置ではどちらを採用することもできる。
【0037】
さて、本発明の実施例1に係る露光装置は、有機エレクトロルミネッセント素子63を光源として用いた露光装置において、有機エレクトロルミネッセント素子63の発光領域LAの面積を1画素あたり25μm2以上10000μm2以下に構成するとともに、有機エレクトロルミネッセント素子63に投入する電力を1画素あたり3.5W/cm2以上100W/cm2以下としたものである。
【0038】
以下に実施例1の露光装置に係る有機エレクトロルミネッセント素子63の製造工程と、性能評価の結果について詳細に説明する。
【0039】
予めエッチングされ、十分に洗浄されたITO付きガラス基板(基板50)上に、画素規制層81として、フォトレジスト材料を2μmの厚さに塗布し、別途準備したフォトマスクを通して露光し、有機エレクトロルミネッセント素子63の1画素あたりの発光領域LAのサイズが200μm角、100μm角、40μm角、20μm角、8μm角の素子を形成した。次に、ホール注入層82としてPEDT(バイエル社製)を500nmの厚みにスピンコートし乾燥させた。次に電子ブロック層83を乾燥膜厚20nmの厚みになるようスピンコートし同様に乾燥させた。その後、650nmに極大発光波長を持つ赤色発光高分子材料を700nmの膜厚になるように同様にしてスピンコートし乾燥させ発光層85を形成した。次いで陰極86としてバリウムを蒸着し、その後銀を蒸着した。作成を完了した試料を水分透過性の少ないUV樹脂および平面ガラス(ともに図示せず)で封止を行った。
【0040】
なお有機エレクトロルミネッセント素子63を電子写真装置における露光装置の光源として用いる場合においては、後述する感光体(図3参照)の感度特性(波長に対する感度特性)との整合性が重要となる。特にこれまで半導体レーザダイオードを露光光源としてきた電子写真装置における置き換えを図る観点に立つと、有機エレクトロルミネッセント素子63から出射される露光光のピーク波長を600nm以上800nm以下とすることで、既存の感光体、特に有機感光体(いわゆるOPC、半導体レーザによる書込みによって潜像が形成されるため、ディジタル感光体と呼称される)との露光波長に対する感度上のマッチングが確保されるようになる。
【0041】
このようにして得られた試料について、初期輝度がそれぞれの試料でほぼ同じになるように駆動電流値を調整し、DC駆動にて寿命試験をおこなった。寿命の定義としては、初期輝度一定で駆動を行い、これ以上駆動出来なくなった時を寿命とした。すなわち、フォトダイオードで光量をモニタし、輝度が初期設定輝度より2%低下したときは初期設定輝度になるよう電流および電圧を調整した。このようにして一定輝度で連続して発光を観察していくと、これ以上電流、電圧を増加しても初期設定輝度を維持できなくなる限界の時間が観察される。実施例1においてはこの時間を寿命と定義した。従って、発光時に有機エレクトロルミネッセント素子63に投入される電力は、初期電力から寿命時点の最終投入電力にかけて大きく変化する。なお発光輝度の測定にはトプコン製BM−5を用いた。また発光エネルギーの測定はミノルタ製CS1000を用い、発光輝度と同時に発光エネルギーを測定した。また有機エレクトロルミネッセント素子63に投入された電力は、ケースレー株式会社製の電圧または電流の印加と測定が同時に可能な計測器である「236ソースメジャーユニット」を使用して調整し、有機エレクトロルミネッセント素子63を駆動する電圧と電流(すなわち投入電力)を可能な限り精密に管理した。この結果を(表1)に示す。
【0042】
【表1】

【0043】
(表1)から明らかなように、1画素あたりの発光領域LAが200μm角の試料においては寿命が短いのに対し1画素あたりの発光領域LAを100μm角(すなわち発光領域の面積が10000μm2)以下としたときの試料は寿命向上の効果が見られ、発光領域LAを5μm角(同25μm2)とするまで寿命向上に効果があることが分かる。しかしながら更に進めて、発光領域LAを3μm角としたときは、少なくともDC駆動においては、10数分といった非常に短期間のうちに素子が非発光状態となってしまい、有意なデータを採取することができなかった。
【0044】
既に述べたように感光体を赤色光にて露光する場合は、有機エレクトロルミネッセント素子63に求められる発光光量は2000cd/m2程度である。しかしこの発光光量は最低水準であり高品質な出力画像を得るためには、感光体にコントラストの大きい静電潜像を形成することが必要であり、これを考慮すると有機エレクトロルミネッセント素子63を5000cd/m2程度の発光光量で発光させる必要がある。(表1)に示すように、このときの初期投入電力は1画素あたり3.5W/cm2であった。また上述のごとく定義した有機エレクトロルミネッセント素子63の寿命時における最終の投入電力は、初期輝度に拘わらず1画素あたりほぼ100W/m2であった。
【0045】
なお実施例1においては、露光装置が搭載される電子写真装置の仕様として20ppm(低速機から中速機の部類に入る)を想定しているが、例えば40ppmなどの高速機の場合は、5000cd/m2では感光体にコントラストの大きい潜像を形成することが難しくなり、有機エレクトロルミネッセント素子63には10000cd/m2程度といった極めて高い発光輝度が要求される。この場合には初期投入電力を1画素あたり8W/cm2として対応すればよい。
【0046】
次にパルス駆動にて評価を行った。パルス駆動条件は有機エレクトロルミネッセント素子63を340μsの間ON状態として発光させ、その後の20μsを電流OFFの条件とした。電流OFF時は、陰極86と、透明電極(陽極)80をショートさせ有機エレクトロルミネッセント素子63に蓄積された電荷を除去するようにした。
【0047】
この結果を(表2)に示した。(表2)から明らかなようにすべての条件でDC駆動の場合より寿命が良化しているが、特に1画素あたりの発光領域LAが100μm角以下の素子で改善の程度が大きいことがわかる。
【0048】
【表2】

【0049】
なお後述の実施例2でも説明するように、本発明にかかる露光装置を構成する有機エレクトロルミネッセント素子63は、発光材料としていわゆる高分子型、低分子型のどちらを選択することも可能である。これらの詳細な材料や層構成等については最近の論文等でみることができる。例えば、筒井哲夫監修「有機ELハンドブック」リアライズ理工センター、2004年発行、あるいはSIDセミナーレクチャーノーツ、2005年5月に記載されている。
【0050】
このうち高分子型エレクトロルミネッセント素子については、層構成が単純であること、塗布方式を用いての量産が可能であることからより低コストのデバイスが可能になると考えられており注目すべきものであるが低分子型に比較して駆動寿命が短いと一般に言われていた。しかしながら(表1)ないし(表2)を用いて説明したように、有機エレクトロルミネッセント素子63の発光領域LA、並びに有機エレクトロルミネッセント素子63の駆動電力を規定する効果は、高分子型に対してその寿命を改善する効果が大きいものである。
【0051】
次に、実施例1に用いたPEDTを除去し、代わりにMoO3を厚みが50nmになるように真空蒸着した以外実施例1同様に素子を作製した。得られた有機エレクトロルミネッセント素子63を、同様にDC駆動して寿命を評価したところ、PEDTを用いた有機エレクトロルミネッセント素子に比べ5倍長寿命である結果が得られた。特に輝度が高ければ高いほど、すなわち投入電力が高くなるほど、PEDTを用いた素子よりも寿命改善の効果が大きかった。
【0052】
以降、本発明の実施例1に係る露光装置における有機エレクトロルミネッセント素子63の駆動方法に関して更に詳細に説明する。
【0053】
有機エレクトロルミネッセント素子63の駆動方法としては、アクティブ駆動とパッシブ駆動に大きく分けられる。実施例1のエレクトロルミネッセント素子63は非常に高い発光エネルギーを放出することから、本素子を配列して駆動する場合は、1素子ごとにスイッチングトランジスタを設けて独立に発光を制御することのできるアクティブ駆動方式を用いることが、発光輝度に負荷を過度にかけないため好ましい。アクティブ駆動方式のなかでは、いわゆる薄膜トランジスタを用いる方法が知られており、アモルファスシリコントランジスタ基板ないし低温ポリシリコントランジスタ基板が知られている。実施例1のエレクトロルミネッセント素子63を露光装置に用いる場合、印字スピードの要求から、より高い電子移動度が要求される。従って、少なくとも移動度が100cm/V程度のポリシリコン基板を用いることが特に好ましい。また、印字速度の要求が速くなれば分割駆動をおこなって印字速度の向上に対応できる。
【0054】
また有機エレクトロルミネッセント素子63は定電流で駆動を行なうのが一般的であるが、定電圧駆動でも何ら不都合はない。
【0055】
実施例1の露光装置に係る有機エレクトロルミネッセント素子63は、大きく寿命が改善されているが、それでも駆動時間の経過とともに発光輝度が低下してくる。このような有機エレクトロルミネッセント素子63を光源として用いた露光装置では、これに対して各有機エレクトロルミネッセント素子63の発光光量を計測するための光量モニタを設けて光量、すなわち放出エネルギー、をセンシングし、感光体に照射するエネルギーを一定に保持することが安定な画像を形成するために必要である。光量モニタには公知の光センサを外部から付加する方法もあるが実施例1においては、低温ポリシリコンを発光領域LAと重ねて設け、フィードバック回路を組み込む構成を採用している。この態様は基板サイズを小さくしてコンパクトなヘッドを実用に供すること、最も安価なプリントヘッドを実用に供すること等の実用上の要求を達成する上で最も好ましい。
【0056】
図2(a)は本発明の実施例1に係る露光装置13を構成する有機エレクトロルミネッセント素子63をアレイ状に配置した基板50の上面図であり、図2(b)は本発明の実施例1に係る露光装置13の要部拡大図である。また図3は本発明の実施例1に係る露光装置13の構成図である。
【0057】
以降図2と図3を用いて有機エレクトロルミネッセント素子63の駆動手段として、低温ポリシリコンから構成される駆動回路を形成した基板50の構成について詳細に説明する。
【0058】
図2および図3において基板50は厚みが約0.7mmの、少なくとも長辺と短辺を有する長方形形状のガラス基板であり、その長辺方向(主走査方向)には発光素子である複数の有機エレクトロルミネッセント素子63が列状に形成されている。基板50の長辺方向には少なくともA4サイズ(210mm)の露光に必要な有機エレクトロルミネッセント素子63が配置され、基板50の長辺方向は後述する駆動制御部58の配置スペースを含め250mmとしている。また、簡単のために基板50を長方形として説明するが、基板50を筐体A 54aに取り付ける際の位置決め用などのために、基板50の一部に切り欠きを設けるような変形を伴っていてもよい。
【0059】
58は基板50の外部から供給される2値画像データ、光量補正データおよびクロック信号やライン同期信号などの制御信号を受け取り、これらの信号に基づいて有機エレクトロルミネッセント素子63の駆動を制御する駆動制御部であり、これらの信号を基板50の外部から受け取るインタフェース手段とインタフェース手段を介して受け取った制御信号に基づき有機エレクトロルミネッセント素子63の駆動を制御するICチップ(ソースドライバ61)を含んでいる。
【0060】
60は中継基板52のコネクタA 53aと基板50とを接続するインタフェース手段としてのFPC(フレキシブルプリント回路)であり、コネクタなどを介さず基板50に設けられた図示しない回路パターンに直接接続されている。露光装置13に外部から供給された2値画像データ、光量補正データおよびクロック信号やライン同期信号などの制御信号、制御回路の駆動電源、露光光源である有機エレクトロルミネッセント素子63の駆動電源は、図3に示す中継基板52を一旦経由した後にFPC60を介して基板50に供給される。
【0061】
63は既に説明した有機エレクトロルミネッセント素子であり、露光装置13における露光光源である。実施例1においては有機エレクトロルミネッセント素子63は主走査方向に600dpi(dot per inch)の解像度で5120個が列状に形成されており、個々の有機エレクトロルミネッセント素子63はそれぞれ独立に後述のTFT回路によって点灯/消灯を制御される。
【0062】
1素子の大きさは主走査方向、副走査方向とも32μmの角が取れた正方形とし42.3μmのピッチで一直線に配置されている。1200dpiで配置する場合は21.2μmピッチで配置する必要があり画素の大きさを18μm程度にして一列に配置するか、32μm角の素子を互いに重ならないように千鳥配列とすればよい。
【0063】
61は有機エレクトロルミネッセント素子63の駆動を制御するICチップとして供給されるソースドライバであり、基板50上にフリップチップ実装されている。ガラス面へ表面実装を行なうことを考慮しソースドライバ61はベアチップ品を採用している。ソースドライバ61には露光装置13の外部からFPC60を介して電源、クロック信号、ライン同期信号などの制御関連信号および8bitの光量補正データが供給される。ソースドライバ61は有機エレクトロルミネッセント素子63に対する駆動電流設定手段である。より具体的には、有機エレクトロルミネッセント素子63の光量補正手段であり光量設定手段でもある、後述するコントローラ41(図4参照)に搭載されたコントローラCPU(図示せず)によって生成された光量補正データに基づいて、ソースドライバ61は個々の有機エレクトロルミネッセント素子63を駆動するための駆動電流を設定する。
【0064】
基板50においてFPC60の接合部とソースドライバ61は、例えば表面にメタルを形成したITOの回路パターン(図示せず)を介して接続されており、駆動電流設定手段たるソースドライバ61にはFPC60を介して光量補正データ、クロック信号、ライン同期信号などの制御信号が入力される。このようにインタフェース手段としてのFPC60および駆動パラメータ設定手段としてのソースドライバ61は駆動制御部58を構成している。
【0065】
62は基板50上に形成されたTFT(Thin Film Transistor)回路である。TFT回路62はシフトレジスタ、データラッチ部など、有機エレクトロルミネッセント素子63の点灯/消灯のタイミングを制御するゲートコントローラ(図示せず)、および個々の有機エレクトロルミネッセント素子63に駆動電流を供給する駆動回路(図示せず、以降ピクセル回路と呼称する。)を含んでいる。ピクセル回路は各有機エレクトロルミネッセント素子63に対して1つずつ設けられ、有機エレクトロルミネッセント素子63が形成する発光素子列と並列に設けられている。駆動パラメータ設定手段であるソースドライバ61によって、個々の有機エレクトロルミネッセント素子63を駆動するための駆動電流値がこのピクセル回路に設定される。すなわち実施例1では有機エレクトロルミネッセント素子63をアクティブ駆動方式で駆動している。
【0066】
TFT回路62を構成するゲートコントローラ(図示せず)には露光装置13の外部からFPC60を介して電源、クロック信号、ライン同期信号などの制御信号および2値画像データが供給され、ゲートコントローラ(図示せず)はこれらの電源および信号に基づいて個々の有機エレクトロルミネッセント素子63の点灯/消灯タイミングを制御する。64は封止ガラスである。有機エレクトロルミネッセント素子63は水分の影響を受けると発光領域の経時的な収縮や、発光領域内に非発光部位(ダークスポット)が生じるなどして発光特性が極端に劣化するため、陰極86(図1参照)を蒸着して形成したあとに大気中にさらすことなく不活性ガス中に基板を移動して、水分を遮断するための封止を行なうことが必要である。
【0067】
実施例1では基板50に光硬化型樹脂を用いて塗布した後、封止ガラス64を貼り付け紫外線を照射して硬化する封止法を採用しているが、この樹脂中にモレキュラーシーブのような一般的に知られた乾燥剤を混合することが好ましい。さらに、SiNやSiO2の薄膜と樹脂を交互に積層することで上面からの水分の進入を抑制する交互薄膜封止を用いるとよりコスト低減が図られるため好ましい。これら接着剤封止領域は一般に有機エレクトロルミネッセント素子63が構成する発光素子列から副走査方向に少なくとも1000μm程度が必要とされており、実施例1では封止しろとして2000μmを確保している。
【0068】
57はポリシリコンで構成される光量センサを有機エレクトロルミネッセント素子63の1画素毎に基板50と有機エレクトロルミネッセント素子63の透明電極(陽極)80(図1参照)の間に配置した光量検出手段としての光量センサユニットであり、59は少なくとも増幅回路およびアナログ−ディジタル変換回路を含む処理回路である。ここで設けた光量センサは、発光画素の直下に配置されている(図2では有機エレクトロルミネッセント素子63と同じ位置にある)。個々の光量センサの大きさ(より詳細には光量センサを構成するポリシリコンが島状に形成される部分の大きさ)は有機エレクトロルミネッセント素子63の発光領域とほぼ同面積かやや大きい。この光量センサユニット57によって個々の有機エレクトロルミネッセント素子63の光量が計測される。計測に際しては原則的には有機エレクトロルミネッセント素子63を一つ一つ個別に点灯して光量を計測する必要があるが、計測の対象となる有機エレクトロルミネッセント素子63から十分に離間した光量センサには、その発光の影響が殆どない(有機エレクトロルミネッセント素子63からの出射光が減衰してしまう)ことから、実施例1では光量センサユニット57を複数の光量センサで構成することで複数の有機エレクトロルミネッセント素子63の光量を同時に計測することを可能としている。
【0069】
複数の光量センサの出力は図示しない配線によって処理回路59に入力される。処理回路59はアナログ/ディジタル混載のICチップである。光量センサユニット57を構成する個々の光量センサの出力は、処理回路59において電荷蓄積法による電圧変換を施され、更に所定の増幅率で増幅された後にアナログ−ディジタル変換され、このディジタル変換後のディジタルデータ(以降、光量計測データと呼称する)が、FPC60、中継基板52、ケーブル56(ともに図3参照)を介して露光装置13の外部に出力される。光量計測データはコントローラ41(図4参照)に搭載されたコントローラCPU(図示せず)にて受信、処理されて8bitの光量補正データが生成される。
【0070】
以降図3を用いて本発明の実施例1に係る露光装置13の構造を詳細に説明する。
【0071】
図3において50は無色透明な基板である。実施例1では基板50としてコスト的に有利なホウケイ酸ガラスを用いているが、基板50上に形成される有機エレクトロルミネッセント素子63(図2参照。以下同じ)や基板50上に薄膜トランジスタにより形成される制御回路、駆動回路などの発熱をより効率的に放熱する必要がある場合にはMgO、Al23、CaO、ZnOなどの熱伝導度加成因子を含有するガラス、または石英を用いてもよい。
【0072】
有機エレクトロルミネッセント素子63を露光装置13における光源として用いる場合は、基板50上には画像形成に要求される解像度に応じたピッチで有機エレクトロルミネッセント素子63を配列する必要がある。解像度が600dpiの配列ならば42.3μm、1200dpiならば21.2μm、2400dpiならば10.7μmの素子ピッチで有機エレクトロルミネッセント素子63を配列することが必要である。有機エレクトロルミネッセント素子63の配列は、画像形成に係る1ドットの大きさに応じて、一列にする場合や千鳥状に配列するとよい。さらに有機エレクトロルミネッセント素子63の発光時間とプリント速度の関係から、感光体8上に形成される潜像の形が最適なドット形状になるよう、有機エレクトロルミネッセント素子63の主走査方向と副走査方向の大きさが異なっていても良い。
【0073】
実施例1では基板50の面Aには発光素子として有機エレクトロルミネッセント素子63が図面と垂直な方向(主走査方向)に600dpiの解像度で一列に形成されているが、上述したように解像度、すなわち有機エレクトロルミネッセント素子63の配列ピッチは画像形成装置の仕様に応じて変更してもよいし、更に、例えば単一ドット(孤立画素)の再現性を向上するために有機エレクトロルミネッセント素子63の発光領域のサイズを配列ピッチよりも大きくし、これを千鳥状に配置するようにしてもよい。
【0074】
実施例1では有機エレクトロルミネッセント素子63の出射光を露光対象である感光体8に導く光学系を設けている。51はプラスチックまたはガラスで構成される棒レンズ(図示せず)を列状に配置したレンズアレイであり、基板50の面Aに形成された有機エレクトロルミネッセント素子63の出射光を正立等倍の像として感光体8の表面に導く。上述した微小な有機エレクトロルミネッセント素子63が配列された基板50からの出射光を感光体8上に正しく焦点を結ばせるためには、有機エレクトロルミネッセント素子63の発光面に対してレンズを組み合わせることが必要であるが、このレンズとしては正立等倍像を結像することのできる屈折率分散型ロッドレンズ、例えばセルフォックレンズ(日本板硝子(株)の登録商標)によって構成されたレンズアレイを用いるとよい。この際にレンズアレイ51の一方の焦点は基板50の面Aであり、もう一方の焦点は感光体8の表面となるように基板50、レンズアレイ51、感光体8の位置関係が調整されている。すなわち面Aからレンズアレイ51の近い方の面までの距離L1と、レンズアレイ51の他方の面と感光体8の表面までの距離L2とするとき、L1=L2となるように設定される。
【0075】
52は例えばガラスエポキシ基板の上に電子回路を構成した中継基板である。53aはコネクタA、53bはコネクタBであり、中継基板52には少なくともコネクタA 53aおよびコネクタB 53bが実装されている。中継基板52は例えばフレキシブルフラットケーブルなどのケーブル56によって露光装置13に外部から供給される画像データや光量補正データ、およびその他の制御信号をコネクタB 53bを介して一旦中継し、これらの信号を基板50に渡す。
【0076】
基板50の表面にコネクタを直接実装することは接合強度や多様な環境における信頼性を考慮すると困難であるため、実施例1では中継基板52のコネクタA 53aと基板50との接続手段としてFPC(フレキシブルプリント回路)を採用し(図示せず)、基板50とFPCの接合は例えばACF(異方性導電フィルム)を用いて、予め基板50上に形成された例えばITO(錫ドープ酸化インジウム)電極に直接接続する構成としている。
【0077】
一方コネクタB 53bは、露光装置13を外部と接続するためのコネクタである。一般的にACFなどによる接続は接合強度が問題となる場合が多いが、このように中継基板52上にユーザが露光装置13を接続するためのコネクタB53bを設けることで、ユーザが直接アクセスするインタフェースに十分な強度を確保することができる。
【0078】
54aは筐体Aであり金属板を例えば折り曲げ加工により成型したものである。筐体A54aの感光体8に対向する側にはL字状部位55が形成されており、L字状部位55に沿って基板50およびレンズアレイ51が配設されている。筐体A54aの感光体8側の端面とレンズアレイ51の端面を同一面に合わせ、更に筐体A54aによって基板50の一端部を支持する構造とすることで、L字状部位55の成型精度を確保すれば、基板50とレンズアレイ51の成す位置関係を精度よく合わせ込むことが可能となる。このように筐体A54aは寸法精度を要求されるため、金属にて構成することが望ましい。また筐体A54aを金属製とすることで、基板50上に形成される制御回路および基板50上に表面実装されるICチップなどの電子部品へのノイズの影響を抑制することが可能である。
【0079】
54bは樹脂を成型して得られる筐体Bである。筐体B54bのコネクタB 53bの近傍には切欠き部(図示せず)が設けられており、ユーザはこの切欠き部からコネクタB53bにアクセスが可能となっている。コネクタB53bに接続されたケーブル56を介して既に説明したコントローラ41(図4参照)から露光装置13に画像データ、光量補正データ、クロック信号やライン同期信号などの制御信号、制御回路の駆動電源、発光素子である有機エレクトロルミネッセント素子63の駆動電源などが供給される。
【0080】
図4は本発明の実施例1に係る露光装置13を搭載した画像形成装置1の構成図である。
【0081】
以降図4を用いて画像形成装置1の構成について詳細に説明する。
【0082】
図4において、画像形成装置1は装置内にイエロー現像ステーション2Y、マゼンタ現像ステーション2M、シアン現像ステーション2C、ブラック現像ステーション2Kの4色に対応した現像ステーションを縦方向に階段状に配列し、その上方には記録紙3が収容される給紙トレイ4を配設するとともに、各現像ステーション2Y〜2Kに対応した箇所には給紙トレイ4から供給された記録紙3の搬送路となる記録紙搬送路5を上方から下方の縦方向に構成したものである。
【0083】
現像ステーション2Y〜2Kは記録紙搬送路5の上流側から順に、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのトナー像を形成するものであり、イエロー現像ステーション2Yは感光体8Y、マゼンタ現像ステーション2Mには感光体8M、シアン現像ステーション2Cには感光体8C、ブラック現像ステーション2Kには感光体8Kが含まれ、更に各現像ステーション2Y〜2Kには後に説明する現像スリーブ、帯電器など、一連の電子写真プロセスにおける現像工程を実現する部材が含まれている。
【0084】
更に各現像ステーション2Y〜2Kの下部には感光体8Y〜8Kの表面を露光して静電潜像を形成する、既に詳細に説明した露光装置13Y、13M、13C、13Kが配置されている。
【0085】
現像ステーション2Y〜2Kは充填された現像剤の色が異なっているが、構成は現像色に関わらず同一であるため、以降の説明を簡単にするため特に明示する必要がある場合を除いて現像ステーション2、感光体8、露光装置13のごとく特定の色を明示せずに説明する。
【0086】
図5は本発明の実施例1に係る露光装置13を搭載した画像形成装置1における現像ステーション2の周辺を示す構成図である。
【0087】
図5において、現像ステーション2の内部にはキャリアとトナーの混合物である現像剤6が充填されている。7a、7bは現像剤6を攪拌する攪拌パドルであり、攪拌パドル7aと7bの回転によって現像剤6中のトナーはキャリアとの摩擦によって所定の電位に帯電されるとともに、トナーとキャリアは現像ステーション2の内部を巡回することで十分に攪拌混合される。8はアルミニウムなどの基材上に電荷発生層と電荷輸送層(いずれも図示せず)を積層させ、少なくとも電荷輸送層を有機物で構成した感光体である。感光体8は図示しない駆動源によって方向D3に回転する。9は帯電器であり感光体8の表面を所定の電位に帯電する。10は現像スリーブ、11は薄層化ブレードである。現像スリーブ10は内部に複数の磁極が形成されたマグネットロール12を有している。薄層化ブレード11によって現像スリーブ10の表面に供給される現像剤6の層厚が規制されるとともに、現像スリーブ10は図示しない駆動源によって方向D4に回転し、この回転およびマグネットロール12の磁極の作用によって現像剤6は現像スリーブ10の表面に供給され、後述する露光装置13によって感光体8に形成された静電潜像を現像するとともに、感光体8に転写されなかった現像剤6は現像ステーション2の内部に回収される。
【0088】
13は露光装置である。既に説明したように実施例1における露光装置13は露光光源としての有機エレクトロルミネッセント素子63(図2参照)を600dpiの解像度で列状に配置した発光素子列を有しており、帯電器9によって所定の電位に帯電した感光体8に対し、画像データに応じて選択的に有機エレクトロルミネッセント素子63をON/OFFすることで、最大A4サイズの静電潜像を形成する。この静電潜像部分に現像スリーブ10の表面に供給された現像剤6のうちトナーのみが付着し静電潜像が顕画化される。
【0089】
これも既に説明したように露光装置13には、有機エレクトロルミネッセント素子63の光量を計測する光量計測手段として有機エレクトロルミネッセント63素子と一対一に光量センサが形成され、光量センサユニット57(図2参照)を構成している。
【0090】
16は転写ローラである。転写ローラ16は感光体8に対し記録紙搬送路5と対向する位置に設けられており、図示しない駆動源により方向D5に回転する。転写ローラ16には所定の転写バイアスが印加されており、感光体8上に形成されたトナー像を、記録紙搬送路5を搬送されてきた記録紙3に転写する。
【0091】
以降図4に戻って説明を続ける。
【0092】
17はトナーボトルであり、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのトナーが格納されている。トナーボトル17から各現像ステーション2Y〜2Kには図示しないトナー搬送用のパイプが配設され、各現像ステーション2Y〜2Kにトナーを供給している。
【0093】
18は給紙ローラであり、図示しない電磁クラッチを制御することで方向D1に回転し、給紙トレイ4に装填された記録紙3を記録紙搬送路5に送り出す。
【0094】
給紙ローラ18と最上流のイエロー現像ステーション2Yの転写部位との間に位置する記録紙搬送路5には、入口側のニップ搬送手段としてレジストローラ19、ピンチローラ20対が設けられている。レジストローラ19、ピンチローラ20対は、給紙ローラ18により搬送された記録紙3を一時的に停止させ、所定のタイミングでイエロー現像ステーション2Yの方向に搬送する。この一時停止によって記録紙3の先端がレジストローラ19、ピンチローラ20対の軸方向と平行に規制され、記録紙3の斜行を防止する。
【0095】
21は記録紙通過検出センサである。記録紙通過検出センサ21は反射型センサ(フォトリフレクタ)によって構成され、反射光の有無で記録紙3の先端および後端を検出する。
【0096】
さて図示しない電磁クラッチによって動力伝達を制御しレジストローラ19の回転を開始すると記録紙3は記録紙搬送路5に沿ってイエロー現像ステーション2Yの方向に搬送されるが、レジストローラ19の回転開始のタイミングを起点として、各現像ステーション2Y〜2Kの近傍に配置された露光装置13Y〜13Kによる静電潜像の書込みタイミング、現像バイアスのON/OFF、転写バイアスのON/OFFなどがそれぞれ独立して制御される。
【0097】
最下流のブラック現像ステーション2Kの更に下流側に位置する記録紙搬送路5には出口側のニップ搬送手段として定着器23が設けられている。定着器23は加熱ローラ24と加圧ローラ25から構成されている。
【0098】
27は加熱ローラ24の温度を検出するための温度センサである。温度センサ27は金属酸化物を主原料とし、高温で焼結して得られるセラミック半導体であり、温度に応じて負荷抵抗が変化することを応用して接触した対象物の温度を計測することができる。温度センサ27の出力は後述するエンジン制御部42に入力され、エンジン制御部42は温度センサ27の出力に基づいて加熱ローラ24に内蔵された熱源(図示せず)に供給する電力を制御し、加熱ローラ24の表面温度が約170゜Cとなるように制御する。
【0099】
この温度制御がなされた加熱ローラ24と加圧ローラ25によって形成されるニップ部にトナー像が形成された記録紙3が通紙されると、記録紙3上のトナー像は加熱ローラ24と加圧ローラ25によって加熱および加圧され、トナー像が記録紙3上に定着される。
【0100】
28は記録紙後端検出センサであり、記録紙3の排出状況を監視するものである。32はトナー像検出センサである。トナー像検出センサ32は発光スペクトルの異なる複数の発光素子(共に可視光)と単一の受光素子を用いた反射型センサユニットであり、記録紙3の地肌と画像形成部分とで、画像色に応じて吸収スペクトルが異なることを利用して画像濃度を検出するものである。またトナー像検出センサ32は画像濃度のみならず画像形成位置も検出できるため、実施例1における画像形成装置1ではトナー像検出センサ32を画像形成装置1の幅方向に2ヶ所設け、記録紙3上に形成した画像位置ずれ量検出パターンの検出位置に基づき画像形成タイミングを制御している。
【0101】
33は記録紙搬送ドラムである。記録紙搬送ドラム33は表面を200μm程度の厚さのゴムで被覆した金属製ローラであり、定着後の記録紙3は記録紙搬送ドラム33に沿って方向D2に搬送される。このとき記録紙3は記録紙搬送ドラム33によって冷却されるとともに、画像形成面と逆方向に曲げられて搬送される。これによって記録紙全面に高濃度の画像を形成した場合などに発生するカールを大幅に軽減することができる。その後、記録紙3は蹴り出しローラ35によって方向D6に搬送され、排紙トレイ39に排出される。
【0102】
34はフェイスダウン排紙部である。フェイスダウン排紙部34は支持部材36を中心に回動可能に構成され、フェイスダウン排紙部34を開放状態にすると、記録紙3は方向D7に排紙される。このフェイスダウン排紙部34は閉状態では記録紙搬送ドラム33とともに記録紙3の搬送をガイドするように、背面に搬送経路に沿ったリブ37が形成されている。
【0103】
38は駆動源であり、実施例1ではステッピングモータを採用している。駆動源38によって給紙ローラ18、レジストローラ19、ピンチローラ20、感光体8Y〜8K、および転写ローラ16(図5参照)を含む各現像ステーション2Y〜2Kの周辺部、定着器23、記録紙搬送ドラム33、蹴り出しローラ35の駆動を行っている。
【0104】
41はコントローラであり外部のネットワークを介して図示しないコンピュータなどからの画像データを受信し、プリント可能な画像データを展開、生成する。コントローラ41に搭載されたコントローラCPU(図示せず)は露光装置13Y〜13Kに設けられた光量計測手段である光量センサユニット57(図2参照)によって計測された有機エレクトロルミネッセント素子63(図2参照)の発光光量の計測データ(光量計測データ)を受け取り、光量補正データの生成を行なう光量補正手段であるとともに、この光量補正データに基づき有機エレクトロルミネッセント素子63の光量を設定する光量設定手段でもある。
【0105】
42はエンジン制御部である。エンジン制御部42は画像形成装置1のハードウェアやメカニズムを制御し、コントローラ41から転送された画像データおよび光量補正データに基づいて記録紙3にカラー画像を形成するとともに、上述した定着器23の加熱ローラ24の温度制御を含む画像形成装置1の制御全般を行っている。
【0106】
43は電源部である。電源部43は、露光装置13Y〜13K、駆動源38、コントローラ41、エンジン制御部42へ所定電圧の電力供給を行なうとともに、定着器23の加熱ローラ24への電力供給を行っている。また感光体8の表面を帯電するための帯電電位、現像スリーブ(図5参照)に印加する現像バイアス、転写ローラ16に印加する転写バイアスなどのいわゆる高圧電源系もこの電源部に含まれている。エンジン制御部42は電源部43を制御することで、高圧電源のON/OFFのみならず出力電圧値や出力電流値を調整している。
【0107】
また電源部43には電源監視部44が含まれ、少なくともエンジン制御部42に供給される電源電圧、および電源部43の出力電圧をモニタできるようになっている。このモニタ信号はエンジン制御部42おいて検出され、電源スイッチのオフや停電などの際に発生する電源電圧の低下や、特に高圧電源の出力異常を検出している。
【0108】
以上のように構成された画像形成装置1において、露光装置13を構成する有機エレクトロルミネッセント素子63(図2参照)を、初期輝度12000cd/m2の輝度でもって駆動させたところ、±2%の範囲内にてほぼ一定輝度で動作した。更にライフテストを試みた結果、20ppmの印字速度(感光体の線速度105mm/sec)にて約100万枚の印字を画質劣化なしに行なうことが出来た。
【0109】
(実施例2)
以降、本発明の実施例2に係る露光装置を構成する有機エレクトロルミネッセント素子について図1を援用して説明する。
【0110】
実施例2と実施例1との差異は有機エレクトロルミネッセント素子63の発光層85を構成する材料と、有機エレクトロルミネッセント素子63の製造過程のみであり、有機エレクトロルミネッセント素子63が形成された基板50(図2参照)、この基板50を設けた露光装置13(図3参照)、及びこの露光装置13を搭載した画像形成装置1(図4参照)の構成は全く同じであるので、これらに関する説明は省略する。
【0111】
以下に実施例2の有機エレクトロルミネッセント素子63の製造過程を説明するが、実施例2では有機エレクトロルミネッセント素子63を構成する発光層85を主として低分子発光材料によって構成している。
【0112】
実施例1と同様に、有機エレクトロルミネッセント素子63の1画素あたりの発光領域LAのサイズが200μm角、100μm角、40μm角、20μm角、8μm角の素子サイズの試料を、低分子系蒸着材料を用いて作製した。すなわちエッチングされたITO基板上にホール注入層82としてカーボンを10nmの厚みにスパッタした。その後これもホール注入層82としてトリフェニルアミン系化合物(α―NPB)を40nmの厚みに蒸着し、続けて発光層85として、Alq3をホスト材料にし、DCMを赤色ドーパントとして用いた。
【0113】
陰極86としてはLiFを5nm、Alを150nmの厚みにそれぞれ蒸着した。その後実施例1と同様に封止を行い寿命評価に供した。寿命評価は実施例1で用いたパルス駆動で行い、使用した計測器などの条件は実施例1と同等である。結果を(表3)に示す。
【0114】
【表3】

【0115】
実施例2についての寿命の定義は実施例1で説明したものと同様である。
【0116】
(表3)から明らかなように有機エレクトロルミネッセント素子63の発光層85を低分子発光材料で構成した場合でも、本発明の効果が顕著であることがわかる。
【0117】
また(表3)から明らかなように本発明の素子サイズに調整した試料は、初期輝度を5000cd/m2以上の輝度に設定した場合、特に寿命向上の効果が著しい。
【0118】
これらの理由は現時点では明確になっていないが、低分子系、高分子系の材料ともに非常に驚くべき結果である。
【産業上の利用可能性】
【0119】
以上のように本発明に係る露光装置は、長期間にわたって発光輝度の劣化が少なく安定して露光を行なうことができるから、例えばプリンタ、複写機、MFP、ファクシミリ装置、フォトプリンタなどへの利用が可能である。
【図面の簡単な説明】
【0120】
【図1】本発明の実施例1に係る露光装置を構成する有機エレクトロルミネッセント素子の構成を示す構成図
【図2】(a)本発明の実施例1に係る露光装置を構成する有機エレクトロルミネッセント素子をアレイ状に配置した基板の上面図、(b)本発明の実施例1に係る露光装置の要部拡大図
【図3】本発明の実施例1に係る露光装置の構成図
【図4】本発明の実施例1に係る露光装置を搭載した画像形成装置の構成図
【図5】本発明の実施例1に係る露光装置を搭載した画像形成装置における現像ステーションの周辺を示す構成図
【符号の説明】
【0121】
1 画像形成装置
2,2Y,2M,2C,2K 現像ステーション
3 記録紙
8,8Y,8M,8C,8K 感光体
9 帯電器
10 現像スリーブ
13,13Y,13M,13C,13K 露光装置
41 コントローラ
42 エンジン制御部
50 基板
51 レンズアレイ
52 中継基板
57 光量センサユニット
58 駆動制御部
61 ソースドライバ
62 TFT回路
63 有機エレクトロルミネッセント素子
64 封止ガラス
80 透明電極(陽極)
81 画素規制層
82 ホール注入層
83 電子ブロック層
85 発光層
86 陰極

【特許請求の範囲】
【請求項1】
有機エレクトロルミネッセント素子を光源として用いた露光装置において、前記有機エレクトロルミネッセント素子の発光領域の面積を1画素あたり25μm2以上10000μm2以下に構成するとともに、前記有機エレクトロルミネッセント素子に投入する電力を1画素あたり3.5W/cm2以上100W/cm2以下としたことを特徴とする露光装置。
【請求項2】
前記有機エレクトロルミネッセント素子を構成する発光層を主として高分子発光材料によって構成したことを特徴とする請求項1記載の露光装置。
【請求項3】
前記有機エレクトロルミネッセント素子を構成する発光層を主として低分子発光材料によって構成したことを特徴とする請求項1記載の露光装置。
【請求項4】
前記有機エレクトロルミネッセント素子の発光領域を画素規制層によってその面積を規制するように構成したことを特徴とする請求項1記載の露光装置。
【請求項5】
前記画素規制層を無機物で構成したことを特徴とする請求項4記載の露光装置。
【請求項6】
前記有機エレクトロルミネッセント素子の発光層をピーク波長が600nm以上800nm以下となる発光材料で構成したことを特徴とする請求項1記載の露光装置。
【請求項7】
前記有機エレクトロルミネッセント素子を列状に配置したことを特徴とする請求項1から請求項6のいずれか1項記載の露光装置。
【請求項8】
前記有機エレクトロルミネッセント素子を千鳥状に配置したことを特徴とする請求項1から請求項6のいずれか1項記載の露光装置。
【請求項9】
前記有機エレクトロルミネッセント素子をアクティブ駆動方式で駆動することを特徴とする請求項7または請求項8記載の露光装置。
【請求項10】
前記有機エレクトロルミネッセント素子の出射光を露光対象に導く光学系を設けたことを特徴とする請求項7または請求項8記載の露光装置。
【請求項11】
請求項1から請求項10いずれか1項記載の露光装置を設けたことを特徴とする画像形成装置。

【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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【公開番号】特開2007−210277(P2007−210277A)
【公開日】平成19年8月23日(2007.8.23)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2006−34832(P2006−34832)
【出願日】平成18年2月13日(2006.2.13)
【出願人】(000005821)松下電器産業株式会社 (73,050)
【Fターム(参考)】