(57)【要約】【課題】  簡単な構成で、波長分布による色収差を防止した有機ＥＬ発光素子を用いた画像形成装置を提供することを目的とする。【解決手段】  有機ＥＬ発光素子による発光を結像光学系により像担持体上に結像させる画像形成装置において、有機ＥＬ発光素子の発光波長分布領域（発光ピークに対して半値以上となる波長領域）の一部が、像担持体の分光感度領域（感度ピーク値の半値以上となる波長領域）外となるようにし、光量を減少させることなく、実効波長分布（像担持体からみた発光波長分布）の半値の波長幅を狭くし、色収差によるスポット径の増大化の少ない像書込手段とする。【選択図】  図１
2006088626.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機ＥＬ発光素子による発光を結像光学系により像担持体上に結像させる画像形成装置において、有機ＥＬ発光素子の発光波長分布領域の一部が、像担持体の分光感度領域外となるようにすることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記有機ＥＬ発光素子の発光波長のピークを長波長側になるように構成することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記有機ＥＬ発光素子の発光波長のピークを短波長側になるように構成することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記像担持体の分光感度のピークを短波長側になるように構成することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記有機ＥＬ発光素子の発光波長を発光材料の膜厚を変化させることにより発光波長分布を微調整することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機ＥＬ発光素子からの発光を結像光学系により像担持体上に結像させ、静電潜像を形成する画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、レーザ光源から照射されたレーザ光線を、回転多面鏡（ポリゴンミラー）を用いて走査し、像担持体上に静電潜像を形成する画像形成装置や、複数のＬＥＤ素子を直線状に配置したＬＥＤアレイを用いて像担持体に静電潜像を形成する画像形成装置が知られている。また、有機ＥＬ発光素子を直線状に配置した画像形成装置も知られている。
【特許文献１】特開２０００−７７１８４号公報
【特許文献２】特開平５−３０３２６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、レーザ光線による露光方式の場合、ポリゴンミラーやレンズ等の光学部品が必要となり、装置の小型化が難しく、また超高速化も難しいという問題がある。
【０００４】
多数の微小なＬＥＤ素子を直線状に配列したＬＥＤアレイによる露光方式の場合、ＬＥＤ素子は、一般的に高輝度を得ることができるが、ＬＥＤ素子は基本的に半導体プロセスを用いて製造するため、基板が高価であり、製造歩留まりの関係から長尺化ができず、多数のチップを一列に並べる必要がある。その時、チップ間の段差、間隔の誤差が輝度のバラツキを生じ、濃度ムラが画像に顕著に表れるという問題がある。
【０００５】
有機ＥＬ発光素子を用いると、発熱量が小さいために、冷却用の放熱フィン等を廃止することができ、露光手段を小型化できる。図１０（ａ）（ｂ）に示されるように、有機ＥＬ発光素子の発光波長分布のピークと像担持体の分光感度のピークが重なるようして露光するのが一般的である。有機ＥＬ発光素子の発光波長は、半値幅が約１００ｎｍと広いため、実効波長分布（像担持体からみた発光波長分布）も半値幅が約１００ｎｍと広く、発光波長分布のピークと像担持体の分光感度のピークが重なるようして、結像光学系を通して露光体上に結像させると、結像光学系の色収差により、像担持体上のスポット径が増大してしまい画質に影響するという問題が発生する。
特開２０００−７７１８４号公報には、微小共振器構造を用いて、発光波長分布を狭くすると共に、発光波長分布のピークと像担持体ドラムの分光感度のピークを合わせて、光を効率よく利用可能としたものが開示されているが、共振器構造のため素子構造が複雑になるという問題がある。
【０００６】
本発明は、前記従来技術のもつ課題を解決した、簡単な構成で、波長分布による色収差を防止した有機ＥＬ発光素子を用いた画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本第１発明は、前記課題を解決するために、画像形成装置において、有機ＥＬ発光素子の発光波長分布領域（発光ピークに対して半値以上となる波長領域）の一部が、像担持体の分光感度領域（感度ピーク値の半値以上となる波長領域）外となるようにすることを特徴とする。
【０００８】
本第２発明は、本第１発明の画像形成装置において、前記有機ＥＬ発光素子の発光波長のピークを長波長側になるようにすることを特徴とする。
【０００９】
本第３発明は、本第１発明の画像形成装置において、前記有機ＥＬ発光素子の発光波長のピークを短波長側になるようにすることを特徴とする。
【００１０】
本第４発明は、本第１発明の画像形成装置において、前記像担持体の分光感度のピークを短波長側になるようにすることを特徴とする。
【００１１】
本第５発明は、本第１〜第４発明のいずれかの画像形成装置において、前記有機ＥＬ発光素子の発光波長を発光材料の膜厚を変化させることにより発光波長分布を微調整することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
有機ＥＬ発光素子による発光を結像光学系により像担持体上に結像させる画像形成装置において、有機ＥＬ発光素子による発光を結像光学系により像担持体上に結像させる画像形成装置において、有機ＥＬ発光素子の発光波長分布領域（発光ピークに対して半値以上となる波長領域）の一部が、像担持体の分光感度領域（感度ピーク値の半値以上となる波長領域）外となるように構成することにより、実効波長分布（像担持体からみた発光波長分布）の半値の波長幅を狭くすることができ、ＥＬ発光素子からの光量を減少させることなく、色収差によるスポット径の増大化の少ない画像形成装置とすることができる。
有機ＥＬ発光素子の発光波長のピークを長波長側になるように構成することにより、像担持体の分光感度が長波長側で急激に減少するため、発光波長分布領域の長波長領域を効率よくカットすることができ、実効波長分布の半値の波長幅を狭くすることができ、ＥＬ発光素子からの光量を減少させることなく、色収差の少ない画像形成装置とすることができる。また、長波長側の方が、波長に対する集光レンズ系としてのロッドレンズの屈折率変化率が小さく、色収差が発生しにくいという利点がある。
有機ＥＬ発光素子の発光波長のピークを短波長側になるように構成することにより、一般的に有機ＥＬ発光素子の材料は、通常用いられる像担持体の分光感度波長より短い波長の方が材料の選択肢が多く、発光効率の良い材料を選択できる。
像担持体の分光感度のピークを短波長側になるように構成することにより、有機ＥＬ発光素子の発光波長分布領域の長波長領域をカットすることができ、有機ＥＬ発光素子の実効波長の半値の波長幅を狭くすることができ、発光素子からの光量を減少させることなく、色収差によるスポット径の増大化の少ない画像形成装置とすることができる。
有機ＥＬ発光素子の発光波長を発光材料の膜厚を変化させることにより発光波長分布を微調整する構成により、発光波長分布と光量のバランスを取ることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明の実施の形態を図により説明する。図１は、本発明の有機ＥＬ発光素子発光素子６を用いた像担持体２上への像書込手段１の一実施形態を示すものである。像書込手段１は、像担持体２に面して内外に通じるように中央部に屈折率分布型ロッドレンズ３を俵積みして取り付けている不透明なハウジング４を備える。複数のロッドレンズ３は直線状に配列されたロッドレンズアレイ３’を構成する。ロッドレンズアレイ３’は、像担持体２の副走査方向に複数列配置される。不透明なハウジング４中の屈折率分布型のロッドレンズアレイ３’の後面に面して取り付けられたガラス基板５に形成された有機ＥＬ発光素子６が配置される。複数の有機ＥＬ発光素子６が直線状に配列され有機ＥＬ発光素子アレイ６’を構成する。有機ＥＬ発光素子アレイ６’は、像担持体２の副走査方向に複数列配置される。前記ロッドレンズアレイ３’と有機ＥＬ発光素子アレイ６’はそれぞれ対応するように位置決めされる。不透明なハウジング４の背面からその中の有機ＥＬ発光素子アレイ６’を遮蔽する不透明なカバー７とからなり、固定板バネ２４によりハウジング４背面に対して不透明なカバー７を押圧してハウジング４を光密に密閉するようになっている。
【００１４】
図２は、像書込手段１の有機ＥＬ発光素子６の発光部８近傍の１例の断面図を示す。有機ＥＬ発光素子６は、例えば０．５ｍｍ厚のガラス基板５上に、発光部８の発光を制御する厚さ５０ｎｍのポリシリコンからなる薄膜トランジスタ９が発光部８に対応して設けられる。ガラス基板５上には、薄膜トランジスタ９上のコンタクトホールを除いて厚さ１００ｎｍ程度のＳｉＯ２からなる絶縁膜１０が成膜される。コンタクトホールを介して薄膜トランジスタ９に接続するように発光部８の一に厚さ１５０ｎｍのＩＴＯからなる陽極１１が形成される。発光部８以外の一に対応する部分には、厚さ１２０ｎｍ程度のＳｉＯ２からなる別の絶縁膜１２が成膜される。絶縁膜１２の上に発光部８に対応する穴１３を形成した厚さ２μｍのポリイミドからなるバンク１４が設けられる。バンク１４の穴１３内に陽極１１から順に、厚さ５０ｎｍの正孔注入層１５、厚さ５０ｎｍの発光層１６が成膜される。発光層１６の上面と穴１３の内面及びバンク１４の外面を覆うように厚さ１００ｎｍのＣａからなる陰極第１層１７と、厚さ２００ｎｍのＡｌからなる陰極第２層１８とが順に成膜され、その上に窒素ガス等の不活性ガス１９を介して厚さ１ｍｍ程度のカバーガラス２０でカバーされて有機ＥＬ発光素子６の発光部８が構成されている。発光部８からの発光はガラス基板５側に行われる。
【００１５】
図３は、像担持体ユニットに取り付けられた像担持体２に対して位置決め配置される像書込手段１を示す斜視図である。有機ＥＬ発光素子６が複数個直線状に配置されたラインを像担持体２の副走査方向に複数列設けて、像担持体２上の画素に対して１ラインの有機ＥＬ発光素子アレイ６’で露光してから像担持体２を移動させ、前記画素に対して次列の１ラインの有機ＥＬ発光素子アレイ６’で重ねて多重露光を行う画像装置を示す。ロッドレンズアレイ３’は、複数列に配置された有機ＥＬ発光素子６に対応するように複数列配置される。書込手段１は、長尺の不透明なハウジング４中に保持されている。長尺の不透明なハウジング４の両端に設けた位置決めピン２１を像担持体ユニットのケースの対向する位置決め穴に嵌入させると共に、長尺の不透明なハウジング４の両端に設けた固定ねじ孔２２を通して固定ねじをケースのねじ孔にねじ込んで固定し、像書込手段１を所定位置に固定する。２３は駆動回路である。
【００１６】
図４は、有機ＥＬ発光素子６からの書込光のロッドレンズ３を通しての像担持体２への結像状態を示すものである。有機ＥＬ発光素子６は、発光波長分布があるため、点線で示す長波長の光線がロッドレンズ３の色収差により、像担持体２上で大きなスポット径で結像してしまう。図５は単波長の場合と有機ＥＬ発光素子６のように波長分布がある書込光との発光強度とスポット径を比較した図である。波長分布がある有機ＥＬ発光素子６のスポット径（点線）が単波長の書込光のスポット径（実線）より大きなスポット径となってしまい、鮮明な画像が形成されにくいという問題が発生する。
【００１７】
図６（ａ）（ｂ）は、像書込手段１としての有機ＥＬ発光素子６の発光波長分布によるスポット径の増大を防止する一実施形態を示すものである。図６（ａ）に示されるように、有機ＥＬ発光素子６の発光波長分布領域（発光ピークに対して半値以上となる波長領域）の一部が、像担持体２の分光感度領域（感度ピーク値の半値以上となる波長領域）外となるように構成されている。その結果、図６（ｂ）に示されるように、実効波長分布（像担持体からみた発光波長分布）となる。この実施形態では、有機ＥＬ発光素子６として、発光波長のピークが長波長側にあるものを選択し、発光波長分布領域の長波長領域をカットし、光量を減少させることなく、実効波長分布の半値の波長幅を狭くし、色収差によるスポット径の増大の少ない像書込手段としている。この実施形態において、カット前の有機ＥＬ発光素子６の発光ピークに対する半値の波長幅は、１１０ｎｍであったが、発光波長領域の長波長領域をカットした実効波長分布は発光ピークを減少させることなく、半値の波長幅は８０ｎｍに減少している。
【００１８】
図６（ａ）（ｂ）に示される実施形態における像担持体２の感光材料としては、ディジタル複写機やレーザプリンタ用ＯＰＣ像担持体のＣＧＭ（電荷発生物質）として広く用いられているフタロシアニン顔料を用いている。この実施形態における像担持体２は、アルミドラムの表面のＣｕメッキをし、表面研磨した後、Ｘ型フタロシアニン顔料を樹脂に分散させ、コーティング、焼成し、ＣＧＬを形成した。その後、ＰＶＫを溶解した溶液中に浸漬し、ドラム表面にＰＶＫ層を形成しＣＴＬを形成した。長波長領域で良好な分光感度を有する、オキシバナジルフタロシアニン、クロロアルミニウムフタロシアニン、クロロインジウムフタロシアニン、オキシチタニウム（チタニル）フタロシアニン、クロロガリウムフタロシアニン、マグネシウムフタロシアニン等の金属フタロシアニン顔料が適している。
【００１９】
図６（ａ）（ｂ）に示される実施形態における有機ＥＬ発光素子６の材料として、溶媒中に溶かした高分子を、インクジェット法やスピンコート法などで製膜するだけで薄膜が形成できる可溶な導電性高分子材料として、ＭＥＨ−ＰＰＶ：ポリパラフェニレン誘導体，（ｐｏｌｙ（Ｍｅｔｈｏｘｙ−（２−ｅｔｈｙｌ）ｈｅｘｙｌｏｘｙ−ｐａｒａｐｈｅｎｙｌｅｎｅｖｉｎｙｌｅｎｅ）からなる赤色に発光する発光材料を用いた。
【００２０】
図７（ａ）（ｂ）は、像書込手段１としての有機ＥＬ発光素子６の発光波長分布によるスポット径の増大を防止する他の実施形態を示すものである。図７（ａ）（ｂ）に示されるように、この実施形態では、有機ＥＬ発光素子６として、発光波長のピークを短波長側にあるものを選択し、発光波長分布領域の短波長領域をカットし、光量を減少させることなく、実効波長分布の半値の波長幅を狭くし、色収差によるスポット径の増大化の少ない像書込手段としている。この実施形態において、カット前の有機ＥＬ発光素子６の発光ピークに対する半値の波長幅は、１１０ｎｍであったが、発光波長領域の短波長領域をカットした実効波長分布は発光ピークを減少させることなく、半値の波長幅は８０ｎｍに減少している。
【００２１】
図７（ａ）（ｂ）に示される実施形態における像担持体２の感光材料として、図６（ａ）（ｂ）に示される実施形態において使用したフタロシアニン顔料を用いている。特に、長波長領域で良好な分光感度を有する、金属フタロシアニン顔料として、オキシバナジルフタロシアニン、クロロアルミニウムフタロシアニン、クロロインジウムフタロシアニン、オキシチタニウム（チタニル）フタロシアニン、クロロガリウムフタロシアニン、マグネシウムフタロシアニン等の金属フタロシアニン顔料が適している。
【００２２】
図７（ａ）（ｂ）に示される実施形態における有機ＥＬ発光素子６の材料として、溶媒中に溶かした高分子を、インクジェット法やスピンコート法などで製膜するだけで薄膜が形成できる可溶な導電性高分子材料として、ＰＰＶ：ポリパラフェニレンビニレン、ｐｏｌｙ（ｐ−ｐｈｅｎｙｌｅｎｅｖｉｎｙｌｅｎｅ）からなる緑色に発光する発光材料を用いた。
【００２３】
図８（ａ）（ｂ）は、像書込手段１としての有機ＥＬ発光素子６の発光波長分布によるスポット径の増大を防止する別の実施形態を示すものである。この実施形態では、像担持体２の感光材料として、分光感度のピークが短波長側にあるものを選択し、有機ＥＬ発光素子６の発光波長分布領域の短波長領域をカットし、光量を減少させることなく、実効波長分布の半値の波長幅を狭くし、色収差によるスポット径の増大化の少ない像書込手段としている。
【００２４】
図８（ａ）（ｂ）に示される実施形態における像担持体２の感光材料としては、ビスアゾ顔料を用いた。アルミドラム上にビスアゾ顔料のＣＧＬを形成した後、トリフェニルアミンを溶解した溶液中に浸漬し、アルミドラムに電解を与えてＣＴＬを形成した。この感光材は、短波長領域で良好な分光感度を有する。
【００２５】
図８（ａ）（ｂ）に示される実施形態における有機ＥＬ発光素子６の材料としては、溶媒中に溶かした高分子を、インクジェット法やスピンコート法などで製膜するだけで薄膜が形成できる可溶な導電性高分子材料として、ＭＥＨ−ＰＰＶ：ポリパラフェニレン誘導体，（ｐｏｌｙ（Ｍｅｔｈｏｘｙ−（２−ｅｔｈｙｌ）ｈｅｘｙｌｏｘｙ−ｐａｒａｐｈｅｎｙｌｅｎｅｖｉｎｙｌｅｎｅ）からなる赤色に発光する発光材料を用いた。
【００２６】
図９（ａ）（ｂ）は、像書込手段１としての有機ＥＬ発光素子６の発光波長分布によるスポット径の増大を防止するさらに別の実施形態を示すものである。この実施形態において、図９（ａ）に示す有機ＥＬ発光素子６の発光波長分布領域（点線で示す）と、像担持体２の分光感度領域との関係では、図９（ｂ）に示す実効波長領域（点線で示す）は、発光ピークが像担持体の分光感度領域外に位置するため、発光光量がカット前の７０％に減少する。発光光量の減少は、像書込手段１として望ましくないので、有機ＥＬ発光素子６の発光波長分布を微調整する必要がある。有機ＥＬ発光素子６の発光波長分布を微調整する手段として、スピンコート法などで薄膜が形成する際の膜厚を変化させる。発光材料の膜厚を変化させることにより、光の干渉長さが変化するため、発光波長分布も変化する。膜厚を厚くすると発光波長分布は長波長側にシフトし、膜厚を薄くすると発光波長分布は短波長側にシフトする。図９（ａ）においては、点線で示す有機ＥＬ発光素子６の発光波長分布を、発光材料の膜厚を薄くし、実線で示すように若干短波長側にシフトするように微調整した結果、図８（ｂ）の実線で示す実効波長領域は、発光光量は維持して、その半値の波長幅は、カット前の１１０ｎｍから８０ｎｍに減少する。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の画像形成装置の実施形態を示す図である。
【図２】本発明の有機ＥＬ発光素子の一実施形態を示す図である。
【図３】本発明の像書込手段の一実施形態を示す図である。
【図４】書込光の像担持体上の結像状態を示す図である。
【図５】単波長と発光波長分布を有する有機ＥＬ発光素子の発光強度、スポット径を比較した図である。
【図６】（ａ）（ｂ）本発明の実施形態を示す図である。
【図７】（ａ）（ｂ）本発明の実施形態を示す図である。
【図８】（ａ）（ｂ）本発明の実施形態を示す図である。
【図９】（ａ）（ｂ）本発明の実施形態を示す図である。
【図１０】（ａ）（ｂ）従来技術を示す図である。
【符号の説明】
【００２８】
１：像書込手段
２：像担持体
３：ロッドレンズ
４：不透明なハウジング
５：ガラス基板
６：有機ＥＬ発光素子
７：不透明カバー
８：発光部
９：薄膜トランジスタ
１０：絶縁膜
１１：陽極
１２：絶縁膜
１３：穴
１４：バンク
１５：正孔注入層
１６：発光層
１７：陰極第１層
１８：陰極第２層
１９：不活性ガス
２０：カバーガラス
２１：位置決めピン
２２：固定ねじ孔
２３：駆動回路
２４：固定バネ
【図１】
2006088626.tif 000003
【図２】
2006088626.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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