JP4617959B2 - 電気光学装置、画像印刷装置および画像読み取り装置 - Google Patents
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Description
図22は従来の別の電気光学装置の一例を示す断面図である。この図においては、本発明の解決課題に直結する要部のみにハッチングが付されている。この図に例示する電気光学装置が前述のものと異なる点は、主基板930が光ファイバ935の束(ファイバアレイ)を埋め込んで構成されている点である。各光ファイバ935は主基板930を厚さ方向に貫通しており、その先端面のうち、内側のものは発光層910に対向し、外側のものは出射面S905を構成している。この電気光学装置では、発光層910からの光の多くは、主基板930において、各光ファイバ935により主基板930の厚さ方向に導かれ、出射面S905から出射する。この結果、出射面S905には発光層910と略同一の大きさのスポット像が形成される。この電気光学装置では、主基板930において入射光が広がらないから、前述の問題は生じない。
図23は図22の電気光学装置により形成されるスポット像を示す図である。この図に示すように、出射面S905では、発光層910の中央付近に対応する領域(先端面)の輝度が高く、発光層910の周縁付近に対応する領域(先端面)の輝度が低くなる。つまり、スポット像の輪郭が不鮮明となっている。これは、前述の露光ヘッドとして用いた場合、画像印刷装置の印刷品質を低下させる一因となり得る。
本発明は、上述した事情に基づき、発光素子からの光を光透過性の基板において大きく広げることなく導いて鮮明なスポット像を形成することができる電気光学装置と、この電気光学装置を用いる画像印刷装置および画像読み取り装置とを提供することを解決課題としている。
ところで、基板に凹部を形成する方法としては、封止基板を切削する方法を例示することができる。この方法を採用した場合でも、この露光ヘッドによれば、高い利用効率を要求される主基板ではなく、封止基板を切削すればよいことになる。よって、主基板の利用効率が低下しないという量産時に有効な効果が得られる。また、切削されるのは凹部のみであるから、封止基板の表面全域にわたって切削する態様に比較して、製造コストを抑制することができる。
また、上記の各露光ヘッドにおいて、前記光導波路を形成する材料の屈折率は前記封止基板を形成する材料の屈折率より大きいか同等であるようにしてもよい。この場合、封止基板を透過して他方の先端面に到達した光は当該先端面で反射しにくく、光導波路に入射し易い。つまり、光導波路に入射する光がより多くなる。よって、スポット像の輝度をより高くすることができる。
さらに、当該露光ヘッドにおいて、前記封止基板は光透過性の接着剤により前記主基板に固定されており、前記封止基板を形成する材料の屈折率は前記接着剤の屈折率より大きいか同等であるようにしてもよい。この場合、発光素子からの光は、接着剤を透過して封止基板の裏面に到達する。封止基板を形成する材料の屈折率は接着剤の屈折率より大きいか同等であるため、封止基板の裏面に到達した光は当該裏面で反射しにくく、封止基板に入射し易い。この結果、光導波路に入射する光がより多くなる。よって、スポット像の輝度をより高くすることができる。
前述したように、上記のいずれかの露光ヘッドによれば、発光素子からの光を光透過性の基板において大きく広げることなく導いて鮮明なスポット像を形成することができる。よって、このような露光ヘッドを備えた当該画像印刷装置は、発光素子からの光を効率よく利用して高い品質の印刷を行うことができる。
本発明の第1実施形態に係る電気光学装置はトップエミッションタイプのものである。
図1は本発明の第1実施形態に係る電気光学装置201の構成を示す平面図である。この図に示すように、電気光学装置201では、多数の発光素子205が方向Xに沿って二列かつ千鳥状に配列されている。これらの発光素子205は封止基板238により覆われており、さらに封止基板238の溝(凹部)239内に埋め込まれた平板状の光導波板236により覆われている。光導波板236の表面は出射面S201となっており、裏面は封止基板238を介して発光素子205に対向している。出射面S201は後述のスポット像が形成される面であり、静電潜像の形成には、この面から出射した光が用いられる。光導波板236の発光素子205に重なる部分には円柱状の光導波路235が発光素子205毎に形成されている。
光導波路235は発光層210からの光を導くものであるから、発光素子205側の先端面が発光素子205に近い方がよい。したがって、発光層210からの光の利用効率の観点では、光導波板236は厚い方がよいことになる。しかし、光導波板236を厚くするには、封止基板238の溝239が形成された部分の厚さを薄くする必要がある。ここで考慮すべきは、封止基板238の剛性である。溝239の幅が数百μm程度であるのに対して、封止基板238の幅(図1中の短辺の長さ)は15mm〜20mm程度であるから、封止基板238の溝239の部分の厚さをかなり薄くしても、十分な剛性が得られる。しかし、当然ながら、薄くし過ぎれば十分な剛性を得られなくなる。また、封止の機能低下も懸念される。よって、光導波板236の厚さは、このような弊害が生じない範囲で可能な限り厚く定めるべきである。
図4は電気光学装置201により形成されるスポット像を示す図である。このスポット像の形状、大きさおよび形成位置は、光導波路235の出射面S201側の先端面と一致する。また、このスポット像の輝度の分布は略均一となる。
また、光導波路235が形成される光導波板236には封止の機能が要求されないから、平板237の形成材料について厳しい制約がない。また、光導波板236は封止基板238に比較して小さい。よって、電気光学装置201によれば、封止基板を貫通する光導波路が封止基板に直接的に形成される態様に比較して容易に光導波路235を形成することができる。
図5は電気光学装置201の製造方法の一例における最初の工程を示す図である。この図に示すように、まず、平板237に多数の円柱状の穴を開ける。これらの穴は後に埋められて光導波路235となるものであるから、先端面が発光層210を覆うことができるように、穴開けが行われる。穴開けの方法としては、平板237を形成する材料に適合した公知の方法を採用可能である。例えば、平板237がガラスから形成されている場合には、フッ酸によりエッチングして穴を開ける方法を採用することができる。また例えば、平板237を紫外線硬化型樹脂から形成することができる場合には、マスクを介して平板237の一部に紫外線をあてて硬化させ、非硬化部分を切削する方法を採用することもできる。
図8は図7の次の工程を示す図である。この図に示すように、主基板220の発光素子205が形成された面(または封止基板238の裏面)に接着剤290を塗布し、この接着剤290により封止基板238を主基板220に接着して固定する。この際、主基板220および封止基板238は、各光導波路235の主基板220に対向する先端面が対応する発光素子205の発光層210を覆うように配置される。こうして電気光学装置201が完成する。
なお、この製造方法では、封止基板238を主基板220に固定する前に光導波板236を封止基板238の溝239に埋め込むようにしているが、封止基板238を主基板220に固定してから光導波板236を封止基板238の溝239に埋め込むようにしてもよい。
本発明の第2実施形態に係る電気光学装置はボトムエミッションタイプのものである。
図9は本発明の第2実施形態に係る電気光学装置301の構成を示す断面図である。この電気光学装置301が図2の電気光学装置201と大きく異なる点は、封止基板側ではなく、主基板側に光導波路が形成されている点である。この相違点に起因して、電気光学装置301では、発光素子205に代えて発光素子305が用いられ、平板231が封止基板として用いられ、主基板220に代えて溝329が形成された平板状の主基板328が用いられている。
また、この電気光学装置301では、光導波路325が主基板328に形成されているため、電気光学装置201に比較して発光層から光導波路までの距離が短い。これは、スポット像の輝度の向上に寄与する。
本発明の第3実施形態に係る電気光学装置はボトムエミッションタイプのものである。
図11は本発明の第3実施形態に係る電気光学装置401の構成を示す断面図である。この電気光学装置401が図9の電気光学装置301と大きく異なる点は、光導波路の形状である。この相違点に起因して、電気光学装置401では、光導波板326に代えて光導波板426が用いられている。また、光導波板426の発光素子305に対向している面(裏面)の裏側の面(表面)が出射面S401となっており、静電潜像の形成に用いられる光は出射面S401から出射する。
また、電気光学装置401によれば、光導波路425の形状が、発光素子305側から反対側にかけて先細になっているから、光導波板426において、発光層210からの光を狭めつつ導くことができる。これにより、スポット像の輝度が高くなる。また、必要とされるスポット像の大きさが発光層210の発光面よりも狭い場合に用いて好適である。
図12は電気光学装置401の製造方法の一例における最初の工程を示す図である。この図に示すように、まず、平板327に多数の円錐台状の穴を開ける。穴開けの方法としては、例えばフッ酸によりエッチングして穴を開ける方法がある。この方法で穴を開けた場合、その形状は、円錐台状となるのが普通であるから、この工程では、この性質を利用することにより、円錐台状の穴を効率よく開けることができる。なお、上記の穴開けは、円錐台の狭い方の先端面の大きさが必要とされるスポット像の大きさと略同一となり、広い方の先端面の大きさが発光層210を覆うことができる大きさとなるように行われる。
本発明の第4実施形態に係る電気光学装置はトップエミッションタイプのものである。
図15は本発明の第4実施形態に係る電気光学装置501の構成を示す断面図である。この電気光学装置501が図2の電気光学装置201と大きく異なる点は、光導波路の形状である。この相違点に起因して、電気光学装置501では、光導波板236に代えて光導波板536が用いられている。光導波板536の発光素子205に対向する面の裏側の面が出射面S501となっており、静電潜像の形成に用いられる光は出射面S501から出射する。
また、電気光学装置501の製造方法については、電気光学装置201の製造方法および電気光学装置401の製造方法から自明である。なお、光導波路535の向きは電気光学装置401の光導波路425の向きと逆であるから、穴埋めにより作成した光導波板536をその表裏を反転させてから封止基板238に固定することとなる。
上述した実施形態では、円柱状または円錐台状の光導波路を例示したが、光導波路の形状はこれらに限らない。例えば、角柱状としてもよいし、先端面が半円形の柱状としてもよい。つまり、任意の柱状とすることができる。また例えば、角錐台状としてもよいし、任意の先細の形状としてもよい。ただし、いずれの形状に変形するにせよ、光導波路内を進行する光の多くがその周面で全反射することが担保されねばならない。
また、上述した実施形態では、発光素子として有機EL素子を用いた例を示したが、無機EL素子を用いてもよい。
前述したように、上述した実施形態に係る電気光学装置は感光体ドラムなどの像担持体に静電潜像を形成する画像印刷装置の露光ヘッドとして用いられる。露光ヘッドとして用いられる場合、その用いられ方は二つに大別される。一つは、出射面からの光を直接的に像担持体に照射する形態であり、もう一つは、出射面からの光を集束性レンズアレイ経由で像担持体に照射する形態である。前者の形態では、出射面が像担持体に近接または接触するように電気光学装置が配置されることになる。後者の形態については図面を参照して説明する。
次に、図18を参照して、本発明に係る画像印刷装置の全体の構成を説明する。
図18は、上述した実施形態または応用例に係る電気光学装置を露光ヘッドとして用いた画像形成装置の一例を示す縦断面図である。この画像印刷装置は、ベルト中間転写体方式を利用したタンデム型のフルカラー画像印刷装置である。
図19は、上述した実施形態または応用例に係る電気光学装置を露光ヘッドとして用いた他の画像形成装置の縦断面図である。この画像印刷装置は、ベルト中間転写体方式を利用したロータリ現像式のフルカラー画像印刷装置である。図19に示すように、感光体ドラム165の周囲には、コロナ帯電器168、ロータリ式の現像ユニット161と、有機ELアレイ露光ヘッド167と、中間転写ベルト169とが設けられている。
また、上述した実施形態に係る電気光学装置は、画像読み取り装置における読み取り対象に光を照射するためのライン型の光ヘッドとして用いることが可能である。画像読み取り装置の例としては、スキャナ、複写機の読み取り部分、ファクシミリの読み取り部分、バーコードリーダおよび、例えばQRコード(登録商標)のような二次元画像コードを読む二次元画像コードリーダがある。
Claims (5)
- 主基板と、
前記主基板上に形成された陰極と、
前記陰極上に形成され、酸化膜および隔壁によって区分けされる複数の発光層と、
前記発光層上に形成され、前記酸化膜および前記隔壁によって区分けされる光透過性の正孔注入層と、
前記酸化膜、前記正孔注入層、および前記隔壁の上に形成された光透過性の陽極と、
光透過性の材料から形成され、前記発光層側とは反対の側に凹部を有する封止基板と、
複数の穴を有する平板、および前記複数の穴に光透過性の樹脂を注入して形成された複数の光導波路を備え、前記凹部内に配置された光導波板と、
前記封止基板の前記発光層側の面と前記陽極とを接着する光透過性の接着剤と、
を備え、
前記複数の光導波路は、前記光導波板の発光層側の面から反対側の面までを貫通する柱状の形状であり、前記複数の発光層と1対1に対応する位置に設けられ、
前記主基板と直交する方向から前記光導波路を見たとき、前記光導波路の先端面のうち前記発光層側の先端面は前記発光層を覆っており、
前記封止基板を形成する材料の屈折率は前記接着剤の屈折率より大きいか同等であり、
前記光導波路を形成する樹脂の屈折率は前記封止基板を形成する材料の屈折率より大きいか同等であり、
前記光導波路を形成する樹脂の屈折率は前記平板を形成する材料の屈折率よりも大きい、
ことを特徴とする露光ヘッド。 - 主基板と、
前記主基板上に形成された陰極と、
前記陰極上に形成され、酸化膜および隔壁によって区分けされる複数の発光層と、
前記発光層上に形成され、前記酸化膜および前記隔壁によって区分けされる光透過性の正孔注入層と、
前記酸化膜、前記正孔注入層、および前記隔壁の上に形成された光透過性の陽極と、
光透過性の材料から形成され、前記発光層側とは反対の側に凹部を有する封止基板と、
複数の穴を有する平板、および前記複数の穴に光透過性の樹脂を注入して形成された複数の光導波路を備え、前記凹部内に配置された光導波板と、
前記封止基板の前記発光層側の面と前記陽極とを接着する光透過性の接着剤と、
を備え、
前記複数の光導波路は、前記光導波板の発光層側の面から反対側の面までを貫通し、前記発光層側から前記反対側にかけて先細の形状であり、前記複数の発光層と1対1に対応する位置に設けられ、
前記主基板と直交する方向から前記光導波路を見たとき、前記光導波路の先端面のうち前記発光層側の先端面は前記発光層を覆っており、
前記封止基板を形成する材料の屈折率は前記接着剤の屈折率より大きいか同等であり、
前記光導波路を形成する樹脂の屈折率は前記封止基板を形成する材料の屈折率より大きいか同等であり、
前記光導波路を形成する樹脂の屈折率は前記平板を形成する材料の屈折率よりも大きい、
ことを特徴とする露光ヘッド。 - 前記平板は、紫外線硬化型樹脂より形成されることを特徴とする、
請求項1または2に記載の露光ヘッド。 - 像担持体と、
上記像担持体を帯電する帯電器と、
上記像担持体の帯電された面に光を照射して潜像を形成する請求項1から請求項3のいずれかに記載の露光ヘッドと、
上記潜像にトナーを付着させることにより上記像担持体に顕像を形成する現像器と、
上記像担持体から上記顕像を他の物体に転写する転写器とを備える画像印刷装置。 - 露光ヘッドを製造する方法であって、
主基板上に、陰極を形成し、
前記主基板上に前記陰極に接するように、酸化膜を形成し、
前記酸化膜上に、隔壁を形成し、
前記陰極上に、前記酸化膜および前記隔壁によって区分けされるように複数の発光層を形成し、
前記発光層上に、前記酸化膜および前記隔壁によって区分けされるように光透過性の正孔注入層を形成し、
前記酸化膜、前記正孔注入層、および前記隔壁の上に、光透過性の陽極を形成し、
紫外線硬化型樹脂に、マスクを介して紫外線を照射した後に非硬化部分を切削することで、前記複数の発光層と1対1に対応する位置に前記発光層を覆う大きさの複数の穴のあいた平板を形成し、
前記平板に形成された前記複数の穴に、前記平板を形成する材料の屈折率より大きな屈折率を有する光透過性の樹脂を注入することで複数の光導波路を形成して、前記平板に前記複数の光導波路を備える光導波板を形成し、
前記光導波路を形成する樹脂の屈折率より小さいか同等の屈折率を有する光透過性の封止基板の一方の面を切削することで凹部を形成し、
前記光導波板を前記凹部に埋め込んで固定し、
前記封止基板を形成する材料の屈折率よりも小さいか同等の屈折率を有する光透過性の接着剤により、前記封止基板の他方の面と前記陽極とを接着する
ことを特徴とする、露光ヘッドの製造方法。
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