JP2006248219A - 走査ヘッド及びプリンタ - Google Patents

Abstract

【課題】面発光部の発光強度を高めずとも、効率よく光を出射することができる走査ヘッド及びプリンタを提供すること。
【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。面発光部２２は、絶縁性基板３０上に形成された下部電極としての下部電極２３と、下部電極２３に積層された正孔輸送層２４と、正孔輸送層２４に積層された発光層２５と、発光層２５に積層された上部電極としての上部電極２６と、を有する。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に対向した対向反射面６４と、入射面６３と対向反射面６４との間の挟角に相対する出射面６１とを有する。
【選択図】図２

Description

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力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、その走査ヘッドを有するプリンタに関する。

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、印刷の高速化が難しいという問題点がある。

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。

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。）。
特開平９−２２６１７２号公報

しかしながら、現状では、有機エレクトロルミネッセンス素子は、発光強度及び寿命に問題点がある。つまり、感光体が十分に感光する程度の光量が必要であるため、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には、印刷速度を遅くしなければならい。一方、有機エレクトロルミネッセンス素子の１ドットあ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が短くなるという問題点がある。

有機エレクトロルミネッセンス素子のようなＬＥＤの光束は発光点から空間的広がりをみせるので、ＬＥＤのドットからの入射光が感光体の所定の部分にのみ出射するように入射光に指向性を付与する光学系がＬＥＤと感光体の間に設けられていることが好ましい。しかしこのような光学系の利用効率は光の取込角度（開口角）に依存しているので、ＬＥＤのような光拡散する光源では、その光利用効率は決して高くない。

そこで、本発明は、上記のような問題点を解決しようとしてなされたものであり、面発光部の発光強度を高めずとも、効率よく光を出射することができる走査ヘッド及びそのドット照射素子を提供することを目的とする。

以上の課題を解決するために、請求項１に記載の走査ヘッドは、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、前記複数の面発光部にそれぞれ対向した複数の導光部と、を備え、前記導光部が、前記面発光部に対向し、前記面発光部からの光が入射される入射面と、前記入射面からの光を反射する反射面と、前記反射面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。

請求項２にかかる発明では、請求項１に記載の走査ヘッドにおいて、前記導光部は、幅が前記出射面に近づくにつれて漸次広がっていく光調整部を有することを特徴とする。

請求項３にかかる発明では、請求項１又は２に記載の走査ヘッドにおいて、
前記導光部は、高さが前記出射面に近づくにつれて漸次広がっていく光調整部を有することを特徴とする。

請求項４にかかる発明では、請求項１から３の何れか一項に記載の走査ヘッドにおいて、前記面発光部の発光形状は前記出射面に近づくにつれて幅が広がっていく形状であることを特徴とする。

請求項５にかかる発明では、請求項１から４の何れか一項に記載の走査ヘッドにおいて、
前記導光部における前記入射面及び前記出射面を除いた面が反射面であることを特徴とする。

請求項６にかかる発明では、請求項１から５の何れか一項に記載の走査ヘッドにおいて、
前記出射面が凸面とされていることを特徴とする。

請求項７にかかる発明では、請求項１から６の何れか一項に記載の走査ヘッドにおいて、
前記導光部が空洞とされていることを特徴とする。

請求項８にかかる発明では、請求項１から７の何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９にかかる発明では、請求項１から８の何れか一項に記載の走査ヘッドにおいて、
前記出射面の面積が前記入射面の面積よりも小さいことを特徴とする。

請求項１０記載のプリンタは、
面状に発光する複数の面発光部が配列された面発光部アレイパネルと、
前記面発光部に対向し、前記面発光部からの光が入射される入射面と、前記入射面からの光を反射する反射面と、前記反射面からの光を出射する出射面とを有する導光部と、
を有することを特徴とする。

請求項１１にかかる発明では、請求項１０記載のプリンタにおいて、
前記導光部は、幅が前記導光部の前記出射面に近づくにつれて漸次広がっていく光調整部を有することを特徴とする。

請求項１２にかかる発明では、請求項１０又は１１に記載のプリンタにおいて、
前記導光部は、高さが前記導光部の前記出射面に近づくにつれて漸次広がっていく光調整部を有することを特徴とする。

請求項１３にかかる発明では、請求項１０から１２の何れか一項に記載のプリンタにおいて、
前記面発光部の発光形状は前記出射面に近づくにつれて幅が広がっていく形状であることを特徴とする。

請求項１４にかかる発明では、請求項１０から１３の何れか一項に記載のプリンタにおいて、
前記出射面が凸面とされていることを特徴とする。

請求項１５にかかる発明では、請求項１０から１４の何れか一項に記載のプリンタにおいて、
前記導光部が空洞とされていることを特徴とする。

請求項１６にかかる発明では、請求項１０から１５の何れか一項に記載のプリンタにおいて、
前記出射面の面積が前入射面の面積よりも小さいことを特徴とする。

請求項１、請求項１０に係る発明によれば、面発光部から発した光が導光部の入射面に入射し、入射した光が反射面で反射し、反射した光が出射面から出射する。このように導光部の出射面が入射面に対して別の面であるから、入射面を大きくしても出射面が大きくならない。そして、入射面を大きくしつつ、面発光部の発光面積を大きくすれば、面発光部の単位面積当たりの発光強度を高めずとも、出射面における単位面積当たりの強度が高くなる。そのため、露光時間を短くすることができる。また、面発光部の単位面積当たりの発光強度を高くしなくても良いので、面発光部の長寿命化を図ることができる。

本発明によれば、面発光部の単位面積当たりの発光強度を高めずとも、出射面における単位面積当たりの強度が高くすることができる。そのため、露光時間を短くすることができ、面発光部の長寿命化を図ることができる。

以下に、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。

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、走査ヘッド２は、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の母線との間にはロッドレンズアレイ４が設けられている。ロッドレンズアレイ４は感光ドラム３の半径方向の線上を光軸とする複数のロッド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せたものであり、ロッドレンズアレイ４によって走査ヘッド２の光出射部からの光が感光ドラム３の母線に結像される。ロッドレンズアレイ４のロッドレンズは、屈折率が一様なロッドレンズであっても良いし、中心線から半径方向外周部に向かって屈折率が変化していくＧＲＩＮレンズ（Gradient Index Rod Lens）であっても良い。ロッドレンズアレイ４のロッドレンズとしてセルフォック（登録商標）レンズを用いても良い。

図２は、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。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。

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、平面視して略楔状の発光形状をした複数の面発光部２２を絶縁性基板３０上に一列に配列したものとされ、これら面発光部２２から発した光が絶縁性基板３０と反対側の面（発光面２１）に向けて照射される。

面発光部２２は、有機エレクトロルミネッセンス素子を有する。即ち、面発光部２２は、絶縁性基板３０上に形成された下部電極２３と、下部電極２３上に積層された有機ＥＬ層と、上部電極２６と、を備える。

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とで構成される。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、ポリフルオレン系発光材料からなる。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。

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（ＣｄＳｎＯ_４）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。

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に３０〜２００ｎｍの厚さの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（ＣｄＳｎＯ_４）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（ＣｄＳｎＯ_４）の少なくとも一種を含む透明導電体層で構成される。

これら面発光部２２が別々に発光するように、上部電極２６と下部電極２３のうちの少なくとも一方が面発光部２２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。

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。

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が遮光性を有するとより好ましい。

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。

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。これら導光部６０は透明な材料からなり、透光性を有する。図１〜図５に示すように、導光部６０は、四角錐体とされている。

導光部６０の４つの側面のうち１つは面発光部２２からの光が入射される入射面６３であり、底面は入射面６３からの光を出射する出射面６１である。出射面６１と入射面６３以外の面は、いずれも面発光部２２の光を反射する反射面であり、入射面６３の対側の対向反射面６４と、入射面６３の周縁と対向反射面６４の周縁との間の側反射面６５，６６とで構成されている。対向反射面６４が入射面６３に対して傾斜した状態で入射面６３に対向している。出射面６１は、対向反射面６４と入射面６３との挟角である頂角６２に相対する面であり、出射面６１と入射面６３との挟角がほぼ直角とされている。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対向反射面６４に接する辺が頂角６２から出射面６１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と同時に側反射面６５，６６の間の挟角γ（γ＞０゜）となっているため、底面である出射面６１に平行に切断した面の断面積が、頂角６２から出射面６１にかけて、つまり出射面６１に近づくにつれて、漸次大きくなる錐体とされている。また、導光部６０の入射面６３の面積は出射面６１の面積よりも大きい。

これらの反射面６４〜６６には、面発光部２２の光に対して反射率の高い材料（例えば、金属、合金等）からなる反射膜７０が成膜されている。反射膜７０は導光部６０ごとに別々に形成されている。したがって、反射膜７０の対向反射面６４、側反射面６５，６６を被膜している形状はいずれも略楔形状である。

面発光部２２は、図３に示すように導光部６０の入射面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にかけて、つまり出射面６１に近づくにつれて、幅が広くなる楔状に面発光する。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が楔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ごとに別々に形成された電極、本実施形態では下部電極２３が楔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、対応する各導光部６０の入射面６３に重なっていることが好ましい。

そして、導光部６０の入射面６３が面発光部２２の出射面に対向するように当接し、導光部６０の入射面６３が面発光部２２の発光形状に重なり、導光部６０の頂角６２が面発光部２２の一端３１の頂点近傍に位置し、導光部６０の出射面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、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。
このように、導光部６０の対向反射面６４は、導光部６０の幅Ｗの方向の長さが、頂角６２から出射面６１にかけて、つまり出射面６１に近づくにつれて、漸次長くなる。導光部６０の側反射面６５，６６は、導光部６０の高さＨの方向の長さが、頂角６２から出射面６１にかけて、つまり出射面６１に近づくにつれて、漸次長くなる。

なお、導光部６０の形成方法としては、ポリカーボネート、ポリメチルメタクリレート、シクロオレフィンポリマー、シリコンゴムの一種であるポリジメチルシロキサン樹脂をレジストパターン上に流し込み、固めて作製したものをモールドするようなナノインプリント技術を用いることができる。

図１に示すように、複数の導光部６０の出射面６１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がロッドレンズアレイ４の光軸と一致するように導光部６０の出射面６１がロッドレンズアレイ４の入射面に対向している。

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、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によって配線３３を通じて下部電極２３ごとに順次発光電圧が印加される。上部電極２６が一定電圧に保たれ、例えば上部電極２６が接地されている。

上述した走査ヘッド２を駆動するには、画像信号に基づいて駆動回路８０により面発光部２２ごとに下部電極２３に発光電圧を印加する。各面発光部２２は、下部電極２３と上部電極２６との電位差に従った強度で発光層２５において発光する。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の形状が楔状であるから、面発光部２２が楔状に発光する。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、側反射面６５，６６との間の挟角γ及び仰角θのために、入射面６３、対向反射面６４、側反射面６５，６６での反射及び面発光部２２の下部電極２３等の反射部材での反射を繰り返している間に、出射面６１のある方向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６１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に入射した光が効率よく出射面６１から出射する。各導光部６０の出射面６１から出射した光がロッドレンズアレイ４によって感光ドラム３の母線に結像され、感光ドラム３の側面に像が形成される。

以上のように、本実施形態によれば、導光部６０の出射面６１の面積が入射面６３の面積よりも小さいため、面発光部２２から導光部６０の入射面６３に入射した光が収束された状態で出射面６１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、導光部６０の出射面６１では高強度で光が出射する。そのため、感光ドラム３の感度を上げずとも、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。

また、導光部６０の出射面６１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、本実施形態では、面発光部２２から導光部６０の入射面６３に入射した光が収束された状態で出射面６１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、導光部６０の出射面６１から出射する光の強度を上げられる。面発光部２２の発光面積を大きくしたものとしても、それに合わせて導光部６０の入射面６３の面積を大きくすれば、導光部６０の出射面６１の面積を大きくせずとも、導光部６０の出射面６１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。

また、導光部６０に入射された光が導光部６０の出射面６１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、導光部６０の入射面から取り込んだ光を効率よ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、ロッドレンズアレイ４に効率よく入射することができ、光の利用効率が向上するので、感光ドラム３の感度を上げずとも、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。

なお、本発明は、上記実施の形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の改良並びに設計の変更を行っても良い。以下、各種変形例について説明する。

〔変形例１〕
図６〜図８は、面発光部２２の発光形状と導光部６０の形状を変形した変形例を示す図である。各図において、（ａ）は、面発光部２２の発光形状を導光部６０とともに示した平面図であり、（ｂ）は、（ａ）の切断線Ｂ−Ｂ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。また、図面をわかりやすくするために、面発光部２２の各層の図示を省略する。

図６（ａ）に示すように、面発光部２２は一端３１における挟角がγ（γ＞０゜）に設定されているため、出射面６１に近づくにつれて、幅が途中まで広くなり、途中から幅が一定となるように他端３２の対辺の両隣の辺３４、３４が互いに平行となっている五角形になっている。導光部６０の入射面６３の形状が面発光部２２の発光形状とほぼ相似形とされ、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。また各面発光部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、対応する各導光部６０の入射面６３に重なっていることが好ましい。このように、導光部６０も、面発光部２２同様に、挟角がγとなっている。そして、図６（ｂ）に示すように、導光部６０の対向反射面６４が、頂角６２から出射面６１にかけて所定の仰角θを持って傾斜している傾斜反射面６４ａと、辺３４、３４に対応し且つ入射面６３に対し平行な平行反射面６４ｂと、に分かれている。このため出射面６１に平行な断面積が頂角６２側から辺３４、３４に達するまでにかけて漸次大きくなっているが、他端３２の対辺の両隣の辺３４、３４間に対応する部分の断面積が一様となっている。そして、傾斜反射面６４ａと、側反射面６５，６６と、入射面６３とによって囲まれた部分が入射光の指向性を調整する光調整部として機能する。

図７（ａ）に示すように、面発光部２２の発光形状は一端３１から他端３２にかけて、つまり出射面６１に近づくにつれて、幅が広くなっている台形とされ、一端３１が短辺、他端３２が短辺より長い長辺となっている。面発光部２２は側辺間同士の傾斜角がγ（γ＞０゜）に設定されている。図７の場合にも、導光部６０の入射面６３の形状が面発光部２２の発光形状とほぼ相似形とされている。導光部６０には、出射面６１と対向する位置に上底面６４ｃが形成され、上底面６４ｃの一辺は、入射面６３に対向し入射面６３に対する仰角θの傾斜反射面６４ｄの一辺と接している。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。また各面発光部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、対応する各導光部６０の入射面６３に重なっていることが好ましい。このような発光形状の面発光部２２の場合、導光部６０については、図７（ａ）及び図７（ｂ）に示すように、導光部６０が四角錐台とされ、つまり出射面６１に近づくにつれて、導光部６０の幅及び高さが高くなるので、出射面６１に平行な断面積が入射面６３と対向反射面６４との間の挟角側から出射面６１にかけて大きくなっている。このため、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。

図８（ａ）に示す面発光部２２は、面発光部２２の発光形状は一端３１から他端３２の途中までにかけてつまり出射面６１の途中まで出射面６１に近づくにつれて、幅が広くなっている六角形とされ、一端３１が短辺となり、他端３２がその短辺に対向し且つ短辺より長い長辺となっている。面発光部２２は一端３１寄りの側辺間同士の傾斜角がγ（γ＞０゜）に設定されている。他端３２の長辺の両隣の辺３４、３４が互いに平行となっている。図８の場合にも、導光部６０の入射面６３の形状が面発光部２２の発光形状とほぼ相似形とされている。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。また各面発光部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、対応する各導光部６０の入射面６３に重なっていることが好ましい。このような発光形状の面発光部２２の場合、導光部６０については、図８（ｂ）に示すように、対向反射面６４が、入射面６３に対して所定の仰角θを持って傾斜している傾斜反射面６４ａと、辺３４、３４に対応し且つ入射面６３に対し平行な平行反射面６４ｂと、出射面６１と対向する位置に設けられた上底面６４ｃと、に分かれている。したがって、出射面６１に平行な断面積が傾斜反射面６４ａにかけて大きくなっているが、他端３２の対辺の両隣の辺３４、３４に対応する部分の断面積が一様となっている。そして、傾斜反射面６４ａと、側反射面６５，６６と、入射面６３とによって囲まれた部分が入射光の指向性を調整する光調整部として機能する。

なお、下部電極２３と上部電極２６とに重なる部分の発光層２５の形状或いは、全面が上部電極２６及び発光層２５で覆われている下部電極２３の形状を適宜変更することで、図６（ａ）、図７（ａ）、図８（ａ）に示すような形状で面発光部２２を発光させることができる。

図６〜図８の何れの場合でも、導光部６０の入射面６３の面積が出射面６１の面積以上であることが好ましく、面発光部２２の単位面積当たりの発光強度が低くても、導光部６０の出射面６１では高強度で光が出射する。また、導光部６０は、入射面６３と対向反射面６４との間の挟角側から出射面６１にかけて大きくなっているから、出射面６１に対して垂直な方向への光の指向性が高くなる。

〔変形例２〕
上記各実施形態及び変形例では導光部６０の出射面６１が平坦面となっていたが、その出射面６１がレンズ面として機能しても良い。例えば、図９に示すように、出射面６１を凸面とすることで、集光レンズ面として機能させても良い。出射面６１がレンズ面として機能するので、図１に示すようなロッドレンズアレイ４がなくとも、感光ドラム３の母線に集光することができる。なお、図６〜図８の場合でも、出射面６１を凸面としても良い。

〔変形例３〕
上記各実施形態及び変形例では導光部６０が樹脂、ガラス等の透明な固体材料からなっているが、図１０〜図１２に示すように、導光部６０に対応する部分１６０が空洞とされ、その空洞導光部１６０が空気等の気体からなっていても良い。空洞導光部１６０を形成するために、ガラス等の対向基板１９０の一方の面に複数の空洞導光部１６０を凹設し、これら空洞導光部１６０の内壁面に反射膜１７０を成膜し、１つの面発光部２２につき１つの空洞導光部１６０が相対させ、空洞導光部１６０が形成された面を面発光部アレイパネル２０の発光面２１に貼り付けている。空洞導光部１６０は対向基板１６０の側端面まで形成されており、空洞導光部１６０の一端部が開口部１６１として開口している。上述したように、空洞導光部１６０の形状は上記導光部６０と同形状とされ、空洞導光部１６０は、その開口面積が開口部１６１から他端部１６２にかけて小さくなる錐体とされている。空洞導光部１６０のうち面発光部２２に面する部分１６３が入射面となり、その対側の面１６４が対向反射面となり、開口部１６１が出射面となり、側反射面１６５，１６６にも反射膜１７０が成膜され側反射面１６５，１６６も反射面とされている。図１０に示すような場合でも、空洞導光部１６０の開口部１６１の面積が面発光部２２の発光面積よりも小さく、面発光部２２の単位面積当たりの発光強度が低くても、空洞導光部１６０の開口部１６１では高強度で光が出射する。また、空洞導光部１６０は、その開口面積が開口部１６１から他端部１６２にかけて小さくなるので、光の指向性が高くなる。なお、空洞導光部１６０の形状を、図２に示すような導光部６０の形状だけなく、図６〜図８に示すような導光部６０の形状としても良い。また、空洞導光部１６０の開口部１６１を透明な凸面で閉塞しても良い。

〔変形例４〕
上記各実施形態及び変形例では、導光部６０は出射面６１に平行な断面の面積が頂角６２から出射面６１にかけて大きくなる錐体であるが、図１３の示すように、導光部６０が入射面６３及び対向反射面６４がともに矩形状とされた形状であっても良い。導光部６０の表面には、面発光部アレイパネル２０に面した入射面６３及び出射面６１を除いて反射膜が成膜されている。この場合、面発光部２２の発光形状を矩形状とし、面発光部２２の発光形状を導光部６０の入射面６３の形状と同じにすると良い。導光部６０に入射された光が導光部６０の出射面６１に向けて進行しやすいように導光部６０の形状なので、導光部６０の入射面から取り込んだ光を効率よ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る。
なお、図１０〜図１２に示した空洞導光部１６０の形状を、図１３に示すような導光部６０の形状としても良い。この場合、空洞導光部１６０の開口部１６１を透明な凸面で閉塞しても良い。

〔変形例５〕
上記各実施形態及び変形例では、反射膜７０は、導光部６０ごとに別々に形成されているが、例えば図１４、図１５に示すように、各導光部６０を覆う連続した膜であってもよい。反射膜７０は、図１４において、斜線でハッチングされている部分であり、面発光部２２ばかりでなく導光部６０間を含め面発光部アレイパネル２０の発光面２１上面を全体的に覆っているので面発光部アレイパネル２０の上面からの漏れ光を抑えることができる。

〔変形例６〕
上記各実施形態及び変形例では、走査ヘッド２をプリンタヘッドとして用いたが、画像入力装置において走査ヘッド２を線状撮像素子（ラインセンサ）と組み合わせ、ライン状に光を照射する照射ヘッドとして走査ヘッド２を用いても良い。

〔変形例７〕
上記各実施形態及び変形例では、出射面６１又は開口部１６１に近づくにつれて導光部６０の高さが開口部１６１が仰角θ（θ＞０゜）によって漸次高くなっていったがこれに限らず、図１６に示すように、対向反射面６４又は対向反射面１６４が、入射面６３又は入射面１６３に対して平行に位置していても、側面６５，６６同士の傾斜角γ（γ＞０゜）があれば、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る。

〔変形例８〕
上記各実施形態及び変形例では、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ったが、絶縁性基板３０における面発光部２２が有機エレクトロルミネッセンス素子が設けられている面の反対側の面になる、いわゆるボトム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っても良い。つまり、絶縁性基板３０一方の面に有機エレクトロルミネッセンス素子が設けられており、対向面に導光部６０又は空洞導光部１６０が設けられている。この場合、面発光部２２からの光が導光部６０又は空洞導光部１６０の入射面に伝達するまでに絶縁性基板３０の厚さだけ拡散してしまうので、有機エレクトロルミネッセンス素子の出射面の面積に対する導光部６０又は空洞導光部１６０の入射面の面積を十分広くすることが好ましい。

〔変形例９〕
また、上記各実施形態及び変形例では、有機エレクトロルミネッセンス素子を面発光部２２に用いたが、無機エレクトロルミネッセンス素子を面発光部２２に用いても良い。

以下、実施例を挙げて、本発明について更に具体的に説明する。

図１９中のＸは、図１７に示す比較例Ｘとして、仰角θ＝０゜、傾斜角γ＝０（対向反射面６４が矩形）゜、出射面の幅Ｗを１０μｍ、出射面の高さＨを１０μｍ、導光部６０の出射面から反対側の面までの長さＬが２００μｍとした四角柱の導光部６０の面発光部２２の発光強度（単位はW/sr m²）に対する導光部６０の出射面６１の発光強度（単位はW/sr m²）の割合を計算した値である。なお、導光部６０の屈折率を１．０とし、面発光部２２は、導光部６０の下面形状と同一形状、同一寸法に設定されている。

図１９中のＹは、図１８に示す実施例Ｙの形状（三角形側面を底面とみなすと三角柱）を有し、仰角θ＝２．８６゜、傾斜角γ＝０゜（対向反射面６４が矩形）、出射面の幅Ｗを１０μｍ、出射面の高さＨを１０μｍ、導光部６０の出射面から反対側の面までの長さＬが２００μｍとした直方体の導光部の面発光部２２の発光強度（単位はW/sr m²）に対する導光部６０の出射面６１の発光強度（単位はW/sr m²）の割合を計算した値である。なお、導光部６０の屈折率を１．０とし、面発光部２２は、導光部６０の下面形状と同一形状、同一寸法に設定されている。

図１９中のＺは、図１８に示す実施例Ｚの形状（三角形側面を底面とみなすと三角柱）を有し、仰角θ＝５．７２゜、傾斜角γ＝０゜（対向反射面６４が矩形）、出射面の幅Ｗを１０μｍ、出射面の高さＨを１０μｍ、導光部６０の出射面から反対側の面までの長さＬが２００μｍとした直方体の導光部６０の面発光部２２の発光強度（単位はW/sr m²）に対する導光部６０の出射面６１の発光強度（単位はW/sr m²）の割合を計算した値である。なお、導光部６０の屈折率を１．０とし、面発光部２２は、導光部６０の下面形状と同一形状、同一寸法に設定されている。

このように仰角θを０゜より大きくするほど、単位面積当たりの出射強度が上昇することができる。換言すれば、仰角が大きくなると、出射面６１の出射光の指向性が向上し、その出射光の強度が増幅している。全放射エネルギーの出射効率は３０〜５０％であり、この効率も角度θの最適化によって効率が上げられる。例えば、入射面６３の面積（面発光部２２の発光面積）を出射面６１の面積の１０倍としたとすると、出射効率が５０％なら、電流密度を５倍にできることになる。

比較例として、図１７に示す、仰角θ＝０゜、傾斜角γ＝０（対向反射面６４が矩形）゜、出射面の幅Ｗを１０μｍ、出射面の高さＨを１０μｍ、導光部６０の出射面から反対側の面までの長さＬが２００μｍとした四角柱の導光部６０の場合において、導光部の出射面から出射した光の放射角度と光度との関係をシミュレーションにより求めた。導光部の条件としては、導光部の屈折率を１．０とした。その結果を図２０（ａ）のpolaグラフに示す。最大放射光度は１７４０程度であった。

形状が図１０の導光部と同様の構造の導光部において、出射面から出射した光の放射角度と光度との関係をシミュレーションにより求めた。導光部の条件としては、図１０における出射面１６１の幅Ｗを１０μｍ、出射面の高さＨを１０μｍとし、導光部の頂角１６２から出射面１６１までの長さＬが２００μｍであり、導光部６０の屈折率を１．０とした。その結果を図２０（ｂ）に示す。なお、図１０では、反射面１６５，１６６が直角三角形となっているが、本実施例では、反射面１６５，１６６に相当する側反射面が、対向反射面１６４と同一形状、同一寸法の二等辺三角形に設定されている。最大放射光度は３１００程度であった。

形状が図１０の導光部と同様の構造の他の導光部において、出射面から出射した光の放射角度と光度との関係をシミュレーションにより求めた。導光部の条件としては、図１０における出射面１６１の幅Ｗを２０μｍ、出射面の高さＨを２０μｍとし、導光部の頂角１６２から出射面１６１までの長さＬが２００μｍであり、導光部６０の屈折率を１．０とした。その結果を図２０（ｃ）に示す。なお、図１０では、反射面１６５，１６６が直角三角形となっているが、本実施例では、反射面１６５，１６６に相当する側反射面が、対向反射面１６４と同一形状、同一寸法の二等辺三角形に設定されている。最大放射光度は３６９０程度であった。

図２０（ａ）〜（ｃ）の何れにおいても、グラフの半径が光度を表し、中心角が放射角度を表す。このように、仰角θ及び傾斜角γを増大するほど、最大放射光度を増大することができる。

上記各実施形態、上記各変形例の画像出力装置１をコピー機等に用いられるプリンタに適用することができる。図２１に示すように、電子写真型プリンタ３０１は、画像出力装置１の走査ヘッド２、感光ドラム３、ロッドレンズアレイ４に加え、印刷記録媒体となる複数の用紙２０５が収納された給紙カセット２０１、給紙カセット２０１から１枚づつ用紙２０５を搬出する給紙ローラ２０２、感光体ドラム３の周面に形成された静電潜像をトナー画像に現像する現像器２０８、用紙２０５の搬送タイミングを感光体ドラム３上に形成されたトナー画像と一致させる為の待機ロール２０３、トナー画像を用紙に転写する転写器２０６、転写器２０６で感光体ドラム３から用紙に転写されたトナー画像を用紙に熱定着する定着ロール２０４、及び感光体ドラム３に残留するトナーを除去するクリーナ２０７を備えている。

フレームメモリに記憶された画像データはＤ／Ａコンバータで対応する階調のアナログ信号に変換され、オペアンプで所定の電位に増幅され、駆動回路８０内のシフトレジスタに出力される。駆動回路８０では、画像データがクロック信号の出力に同期してシフトレジスタ内を順次転送され、１行分の画像データがアナログシフトレジスタに格納されると、ラッチ回路に転送され、ラッチ回路に転送されたデータが所定のタイミングの同期信号に基づいて発光輝度制御回路に取り込まれ、有機エレクトロルミネッセント素子２７がデータに応じた発光輝度で発光するような電流データ又は電圧データに変調されて、有機エレクトロルミネッセント素子２７に出力する。

画像出力装置１の斜視図である。 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。 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３の切断線IV−IVに沿った面の矢視断面図である。 図３の切断線V−Vに沿った面の矢視断面図である。 （ａ）は変形例におけるドット照射素子を示した平面図であり、（ｂ）は（ａ）の切断線Ｂ−Ｂに沿った断面図である。 （ａ）は別の変形例におけるドット照射素子を示した平面図であり、（ｂ）は（ａ）の切断線Ｂ−Ｂに沿った断面図である。 （ａ）は別の変形例におけるドット照射素子を示した平面図であり、（ｂ）は（ａ）の切断線Ｂ−Ｂに沿った断面図である。 別の変形例における走査ヘッド２のうち３ドット分の構成を示した斜視図である。 別の変形例における走査ヘッド２のうち３ドット分の構成を示した斜視図である。 図１０の走査ヘッド２のうち１ドットの縦断面を示した断面図である。 図１１の断面に直交する断面を示した断面図である。 別の変形例における走査ヘッド２のうち３ドット分の構成を示した斜視図である。 別の変形例における面発光部アレイパネル２０の発光面２１の平面図である。 別の変形例における図１４の切断線XV−XVに沿った面の矢視断面図である。 別の変形例における走査ヘッド２のうち３ドット分の構成を示した斜視図である。 比較例の導光部の形状を示す斜視図である。 本発明の実施例の導光部の形状を示す斜視図である。 入射面６３と対向反射面６４との間の挟角の角度θと、出射強度／発光強度との関係を示したグラフである。 導光部６０の出射面６１から出射した光の放射角度と光度との関係を示したグラフである。 本発明の実施形態の走査ヘッド２を用いたプリンタの概念図である。

符号の説明

２ 走査ヘッド
２０ 面発光部アレイパネル
２２ 面発光部
２３ 下部電極
２４ 正孔輸送層
２５ 発光層
２６ 上部電極
３０ 絶縁性基板
６０ 導光部
６１ 出射面
６３ 入射面
６４ 対向反射面
６５ 側反射面
６６ 側反射面
３０１ プリンタ

Claims (16)

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、
   前記複数の面発光部にそれぞれ対向した複数の導光部と、を備え、
   前記導光部が、前記面発光部に対向し、前記面発光部からの光が入射される入射面と、前記入射面からの光を反射する反射面と、前記反射面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。
2. 前記導光部は、幅が前記出射面に近づくにつれて漸次広がっていく光調整部を有することを特徴とする請求項１に記載の走査ヘッド。
3. 前記導光部は、高さが前記出射面に近づくにつれて漸次広がっていく光調整部を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の走査ヘッド。
4. 前記面発光部の発光形状は前記出射面に近づくにつれて幅が広がっていく形状であることを特徴とする請求項１から３の何れか一項に記載の走査ヘッド。
5. 前記導光部における前記入射面及び前記出射面を除いた面が反射面であることを特徴とする請求項１から４の何れか一項に記載の走査ヘッド。
6. 前記出射面が凸面とされていることを特徴とする請求項１から５の何れか一項に記載の走査ヘッド。
7. 前記導光部が空洞とされていることを特徴とする請求項１から６の何れか一項に記載の走査ヘッド。
8. 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から７の何れか一項に記載の走査ヘッド。
9. 前記出射面の面積が前記入射面の面積よりも小さいことを特徴とする請求項１から８の何れか一項に記載の走査ヘッド。
10. 面状に発光する複数の面発光部が配列された面発光部アレイパネルと、
    前記面発光部に対向し、前記面発光部からの光が入射される入射面と、前記入射面からの光を反射する反射面と、前記反射面からの光を出射する出射面とを有する導光部と、
    を有することを特徴とするプリンタ。
11. 前記導光部は、幅が前記導光部の前記出射面に近づくにつれて漸次広がっていく光調整部を有することを特徴とする請求項１０記載のプリンタ。
12. 前記導光部は、高さが前記導光部の前記出射面に近づくにつれて漸次広がっていく光調整部を有することを特徴とする請求項１０又は１１に記載のプリンタ。
13. 前記面発光部の発光形状は前記出射面に近づくにつれて幅が広がっていく形状であることを特徴とする請求項１０から１２の何れか一項に記載のプリンタ。
14. 前記出射面が凸面とされていることを特徴とする請求項１０から１３の何れか一項に記載のプリンタ。
15. 前記導光部が空洞とされていることを特徴とする請求項１０から１４の何れか一項に記載のプリンタ。
16. 前記出射面の面積が前入射面の面積よりも小さいことを特徴とする請求項１０から１５の何れか一項に記載のプリンタ。

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