JP2007210277A - Exposure device and image forming apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
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。 The present invention relates to an exposure apparatus using an organic electroluminescent element as a light source and an image forming apparatus using the exposure apparatus.
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。 As an exposure apparatus applied to an exposure light source such as an electrophotographic apparatus, for example, an exposure head using an inorganic LED as a light emission light source has been commercialized. Since it cannot be formed at the same time, it is necessary to arrange several to several tens of array chips in which inorganic LEDs are formed in an array and arrange them one-dimensionally in the subsequent process. However, there is a serious drawback in that it causes a problem in uniformity and costs are high.
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。
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。 However, the method of using the microlens disclosed in (Patent Document 2) and (Patent Document 3) instead of the conventional rod lens array has technical problems including variations and the like, and may increase the cost. There is also.
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。 On the other hand, the rod lens array has a role of condensing the light emitted from the organic electroluminescent element to focus on the photosensitive member, but the so-called aperture angle is small, so that the light transmission efficiency is poor, and the organic electro It is necessary to shine the luminescent element with ultra-high brightness.
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。 For example, the exposure energy required to expose a photoreceptor constituting an electrophotographic apparatus and form a latent image includes the required printing speed, resolution, and the required number of prints, as well as the type of the photoreceptor, charging potential, and developing bias potential. Although it varies depending on the above, a high-sensitivity analog photosensitive member (photosensitive member used in an analog copying machine that directly guides reflected light from a document to the photosensitive member), a digital photosensitive member (for example, a laser driven based on an image signal) Both the photosensitive member exposed by the light source) require energy of about 0.5 microjoules / cm 2 . The higher the printing speed of the electrophotographic apparatus, the higher the brightness and the shorter the writing time is required to form a sufficient latent image on these photoconductors. For example, when a printing speed of 10 sheets or more per minute is required, when converted to luminance per pixel, it is 10,000 cd / m 2 or more in the case of a green light emitting element and 2000 cd / m 2 in the case of a red light emitting element. The above ultra-high brightness is required.
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。 In general, the light emission luminance of an organic electroluminescent element can be increased by increasing a current value for driving the element. However, in the case of a green light emitting element, it is well known that the drive current value and the light emission luminance are in a proportional relationship in a low luminance region of about 1000 cd / m 2. However, as the light emission luminance is increased, the drive current value The rate at which the emission luminance increases with respect to the increase decreases.
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。 This is because in order to increase the drive current value, the drive voltage applied to the organic electroluminescent element is increased. Therefore, the electric field strength applied to the organic electroluminescent element becomes very large, and the organic electroluminescent element is increased. It is conceivable that the efficiency of recombination of electrons and holes decreases due to the loss of the balance between the mobility of electrons and holes injected into the light emitting layer constituting the luminescent element. However, the detailed mechanism is unknown. These factors are also the reason why the required power becomes large when the element is driven with extremely high brightness.
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。 Further, when the organic electroluminescent element is driven at a constant current, the luminance decreases with the driving time. In addition, as the drive current increases, the lifetime of the organic electroluminescent element decreases rapidly. This factor has been energetically analyzed but not fully understood. Possible factors include the reaction of oxygen, water, and other organic materials that are thought to be slightly contained, the reaction of light-emitting materials with holes and electrons moving, and the metal materials used for the cathode There are various factors such as diffusion of indium oxide and diffusion of indium oxide used as a transparent electrode, and it seems that luminance is reduced as a composite factor of these factors. Because of these factors, when an organic electroluminescent element is used as an exposure apparatus mounted on an electrophotographic apparatus, for example, when it is driven with the energy necessary to expose the photosensitive member, the element life is shortened and it is far from practical use. .
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。 Also, recent electrophotographic apparatuses such as printers and MFPs (Multi Function Printers) are required to have higher printing speeds, and even low-priced machines demand 10 or more sheets per minute from the market. It has been. As the printing speed increases, energy for forming a latent image on the photosensitive member must be given in a short time, and a stronger light emission luminance is required. This means that the lifetime of the organic electroluminescent element is shortened.
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。 On the other hand, it is known that the lifetime of the organic electroluminescent element becomes shorter as the luminance becomes higher. However, when the organic electroluminescent device is made to emit light with ultra high luminance of several thousand to several 10000 cd / m 2 or more, light emission at low luminance is achieved. The lifetime is much shorter than the lifetime predicted from the acceleration coefficient representing the relationship between the brightness and the lifetime, and the organic electroluminescent element cannot be applied to an exposure apparatus applied to an electrophotographic apparatus.
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。 The exposure apparatus of the present invention has been made in view of the above problems. In an exposure apparatus using an organic electroluminescent element as a light source, the area of the light emitting region of the organic electroluminescent element is 25 μm 2 or more and 10,000 μm per pixel. together constituting 2 or less, it is obtained by power and one pixel per 3.5 W / cm 2 or more 100W / cm 2 or less to be introduced into the organic electroluminescence element.
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。 In the exposure apparatus of the present invention, the area of the light emitting region of the organic electroluminescent element is configured to be 25 μm 2 or more and 10,000 μm 2 or less per pixel, and the electric power supplied to the organic electroluminescent element is 3.5 W per pixel. By setting it to / cm 2 or more and 100 W / cm 2 or less, the lifetime of the organic electroluminescent element can be greatly improved as predicted from the lifetime of a normal organic electroluminescent element.
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。 The exposure apparatus of the present invention is an exposure apparatus using an organic electroluminescent element as a light source, and the area of the light emitting region of the organic electroluminescent element is set to 25 μm 2 or more and 10,000 μm 2 or less per pixel. the power applied to the luminescent element is obtained by one pixel per 3.5 W / cm 2 or more 100W / cm 2 or less. This makes it possible to significantly improve the lifetime of the organic electroluminescent element than expected from the lifetime of a normal organic electroluminescent element.
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。 In the present invention, the light emitting layer constituting the organic electroluminescent element is mainly composed of a polymer light emitting material. As a result, when the light emitting layer is formed, a simple manufacturing process such as spin coating can be employed for mass production, and the manufacturing cost can be reduced.
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。 In the present invention, the light emitting layer constituting the organic electroluminescent element is mainly composed of a low molecular light emitting material. Since the low-molecular light-emitting material is a material that has already been used in displays and the like, it is possible to divert existing manufacturing equipment.
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。 In the present invention, the area of the light emitting region of the organic electroluminescent element is regulated by a pixel regulating layer. As a result, the light emitting area of each organic electroluminescent element can be made uniform with high accuracy by a simple process.
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。 In the present invention, the pixel regulation layer is made of an inorganic material. As an inorganic substance constituting the pixel regulation layer, for example, a general material such as silicon oxide can be used, and thus it is possible to make the light emitting area of each organic electroluminescent element uniform with high accuracy by a simple process. Become.
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。 In the present invention, the light emitting layer of the organic electroluminescent element is composed of a light emitting material having a peak wavelength of 600 nm or more and 800 nm or less. As a result, a so-called digital photoconductor can be used as the photoconductor, so that the cost of an image forming apparatus equipped with an exposure device can be reduced.
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。 In the present invention, the organic electroluminescent elements are arranged in rows or staggered. As a result, the organic electroluminescent element can be driven with a simple configuration.
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。 In the present invention, the organic electroluminescent element is driven by an active driving method. As a result, it is possible to secure the drive time of the organic electroluminescent element necessary and sufficient for forming the latent image.
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。 The present invention is also provided with an optical system for guiding the emitted light of the organic electroluminescent element to an exposure target. This makes it possible to stably expose the photoreceptor.
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。 The present invention also provides an image forming apparatus provided with the above-described exposure apparatus. Since the exposure apparatus of the present invention can maintain high-luminance light emission necessary for forming a latent image over a long period of time, an image forming apparatus equipped with this exposure apparatus can perform high-quality image formation over a long period of time. .
（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。
Example 1
Hereinafter, an exposure apparatus according to the present invention and an image forming apparatus using the exposure apparatus will be described in detail with reference to the drawings.
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。
FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of an
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。
Hereinafter, the configuration of the
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。
In FIG. 1,
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。
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。
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。
Since the inorganic compound has excellent insulating properties and high withstand voltage, it is preferable to use an inorganic compound for the
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。
As will be described in detail later, in Example 1, the area of the light emitting region LA of the
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Ｖ2Ｏ5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。
82 is a hole injection layer. The
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。
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。
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。
86 is a cathode. As the
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。
The
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。
Now, in the exposure apparatus according to Example 1 of the present invention, in the exposure apparatus using the
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。
The manufacturing process of the
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。
On a glass substrate with ITO (substrate 50) that has been etched and cleaned in advance, a photoresist material is applied to a thickness of 2 μm as a
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。
When the
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。
For the samples thus obtained, the drive current value was adjusted so that the initial luminance was almost the same for each sample, and a life test was performed by DC drive. As the definition of the lifetime, the lifetime was defined as when the device was driven at a constant initial luminance and could no longer be driven. That is, the amount of light was monitored with a photodiode, and the current and voltage were adjusted so that the initial set luminance was obtained when the luminance decreased 2% from the initial set luminance. When light emission is continuously observed at a constant luminance in this way, a limit time is observed in which the initial set luminance cannot be maintained even if the current and voltage are further increased. In Example 1, this time was defined as the lifetime. Therefore, the electric power input to the
（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。 As is clear from Table 1, the lifetime of a sample having a 200 μm square light emitting area LA per pixel is short, whereas the light emitting area LA per pixel is 100 μm square (that is, the area of the light emitting area is 10,000 μm 2 ). It can be seen that the samples having the following effects are effective in improving the lifetime, and that the lifetime is improved until the light emitting area LA is 5 μm square (25 μm 2 ). However, if the light emitting area LA is 3 μm square, the device will be in a non-light emitting state within a very short period of 10 minutes, at least in DC drive, and significant data should be collected. I could not.
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。
As described above, when the photosensitive member is exposed with red light, the amount of emitted light required for the
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。
In the first embodiment, the specification of the electrophotographic apparatus on which the exposure apparatus is mounted is assumed to be 20 ppm (entering the category of a low-speed machine to a medium-speed machine), but in the case of a high-speed machine such as 40 ppm, for example, 5000 cd. At / m 2 , it becomes difficult to form a latent image having a high contrast on the photoreceptor, and the
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。
Next, evaluation was performed by pulse drive. The pulse driving condition was that the
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。 The results are shown in (Table 2). As can be seen from Table 2, the lifetime is improved compared to the case of DC driving under all conditions, but it can be seen that the degree of improvement is particularly large in an element having a light emitting area LA per pixel of 100 μm square or less.
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。
As will be described later in Example 2, the
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。
Of these, polymer electroluminescent elements are considered to be capable of lower-cost devices because of their simple layer structure and mass production using coating methods. However, it is generally said that the driving life is shorter than that of the low molecular type. However, as described with reference to (Table 1) to (Table 2), the effect of defining the light-emitting area LA of the
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。
Next, PEDT used in Example 1 was removed, and a device was fabricated in the same manner as in Example 1 except that MoO 3 was vacuum-deposited to a thickness of 50 nm instead. When the obtained
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。
Hereinafter, a method for driving the
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。
The driving method of the
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。
The
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。
Although the lifetime of the
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。
FIG. 2A is a top view of a
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。
Hereinafter, the configuration of the
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。
2 and 3, the
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。
58 receives binary image data, light amount correction data, and control signals such as a clock signal and a line synchronization signal supplied from the outside of the
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。
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。
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。 The size of one element is a square with a corner of 32 μm in both the main scanning direction and the sub-scanning direction, and is arranged in a straight line at a pitch of 42.3 μm. When arranged at 1200 dpi, it is necessary to arrange at a pitch of 21.2 μm, and the pixels may be arranged in a line with a size of about 18 μm, or 32 μm square elements may be arranged in a staggered arrangement so as not to overlap each other.
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。
A
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。
In the
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。
Reference numeral 62 denotes a TFT (Thin Film Transistor) circuit formed on the
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。
A gate controller (not shown) constituting the TFT circuit 62 is supplied with a control signal such as a power supply, a clock signal, and a line synchronization signal and binary image data from the outside of the
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。
In Example 1, a sealing method in which a sealing
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。
57, a light quantity sensor made of polysilicon is disposed between the
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。
Outputs of the plurality of light quantity sensors are input to the
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。
Hereinafter, the structure of the
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、Ａｌ2Ｏ3、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。
In FIG. 3, 50 is a colorless and transparent substrate. In Example 1, borosilicate glass, which is advantageous in terms of cost, is used as the
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。
When the
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。
In the first embodiment, the organic
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。
In the first embodiment, an optical system that guides the light emitted from the
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。
For example, 52 is a relay substrate in which an electronic circuit is formed on a glass epoxy substrate. 53a is a connector A, 53b is a connector B, and at least a
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。
Since it is difficult to directly mount the connector on the surface of the
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。
On the other hand, the
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。
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。
A housing B is obtained by molding a resin. A notch (not shown) is provided in the vicinity of the
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。
FIG. 4 is a block diagram of the
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。
Hereinafter, the configuration of the
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。
In FIG. 4, the
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。
The developing stations 2Y to 2K form toner images of yellow, magenta, cyan, and black sequentially from the upstream side of the recording paper conveyance path 5, and the yellow developing station 2Y is photosensitive to the
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。
Furthermore,
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。
The developing stations 2Y to 2K are different in the color of the filled developer, but the configuration is the same regardless of the development color. Therefore, the development is performed except when it is particularly necessary to clarify the following explanation. A description will be given without specifying specific colors such as the
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。
FIG. 5 is a block diagram showing the periphery of the developing
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。
In FIG. 5, the developing
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。
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。
As already described, the
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。
以降図４に戻って説明を続ける。 Hereinafter, the description will be continued returning to FIG.
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。
A
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。 Reference numeral 18 denotes a paper feed roller, which rotates in a direction D1 by controlling an electromagnetic clutch (not shown), and feeds the recording paper 3 loaded in the paper feeding tray 4 to the recording paper transport path 5.
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。
A registration paper 19 and a
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。 Reference numeral 21 denotes a recording paper passage detection sensor. The recording paper passage detection sensor 21 is constituted by a reflective sensor (photo reflector), and detects the leading edge and the trailing edge of the recording paper 3 based on the presence or absence of reflected light.
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。 When the power transmission is controlled by an electromagnetic clutch (not shown) and the rotation of the registration roller 19 is started, the recording paper 3 is conveyed in the direction of the yellow developing station 2Y along the recording paper conveyance path 5, but the rotation of the registration roller 19 is started. Starting from the timing, the electrostatic latent image writing timing by the exposure devices 13Y to 13K arranged in the vicinity of the developing stations 2Y to 2K, development bias ON / OFF, transfer bias ON / OFF, etc. Be controlled.
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。
A fixing
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。
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。
When the recording paper 3 on which the toner image is formed is passed through the nip portion formed by the
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。
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。
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。
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。
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。
A
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。
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。
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。
The
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。
In the
（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。
(Example 2)
Hereinafter, an organic electroluminescent element constituting an exposure apparatus according to
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。
The difference between Example 2 and Example 1 is only the material constituting the
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。
The manufacturing process of the
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。
In the same manner as in Example 1, a sample having an element size of 200 μm square, 100 μm square, 40 μm square, 20 μm square, and 8 μm square is used for the low molecular vapor deposition of the light emitting area LA per pixel of the
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。
As the
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。 The definition of the lifetime for Example 2 is the same as that described in Example 1.
（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。
As apparent from Table 3, it can be seen that the effect of the present invention is remarkable even when the
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。 As is clear from (Table 3), the sample adjusted to the element size of the present invention is particularly effective in improving the life when the initial luminance is set to 5000 cd / m 2 or more.
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。 These reasons are not clear at the present time, but both the low molecular weight materials and the high molecular weight materials are very surprising results.
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。 As described above, since the exposure apparatus according to the present invention can perform exposure stably with little deterioration of light emission luminance over a long period of time, it can be used for printers, copiers, MFPs, facsimile machines, photo printers, and the like. Is possible.
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
DESCRIPTION OF
81
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