JP4305620B2 - Manufacturing method of array exposure head - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アレイ状露光ヘッドの製造方法に関し、特に、画像形成装置に用いる有機ELアレイ露光ヘッド等の製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、有機ELアレイを画像形成装置用の露光ヘッドとして用いるものが種々提案されている。関係するものをあげると次の通りである。
【0003】
特許文献1においては、ガラス等の絶縁性基板上に有機ELアレイを一括作製し、別体のドライバーICを組み合わせ、有機ELアレイの発光部を感光ドラム上に結像させるのに集光性ロッドレンズアレイを用いている。
【0004】
特許文献2においては、複数列を持つワンチップ有機ELアレイを用いるもので、その発光部を感光ドラム上に結像させる光学系は不明である。なお、有機ELアレイのEL層は蒸着により堆積している。
【0005】
特許文献3においては、基板上面にインオ交換法でマイクロレンズを作成するか、基板裏面にフォトレジストを用いる方法あるいはレプリカ法でマイクロレンズを作成し、そのマイクロレンズに位置合わせて共振器構造を持つ有機ELアレイを蒸着により堆積する。
【0006】
特許文献4はアクティブマトリックス型有機EL表示体の製造方法に関するもので、薄膜トランジスタを有するガラス基板上に有機発光層をインクジェット法により形成するものである。
【0007】
特許文献5においては、有機EL素子の正孔注入層、有機発光層を隔壁を設けてインクジェット法により塗布して形成するものである。
【0008】
特許文献6においては、感光ドラム内部に発光層とその発光制御を行うTFT層を形成してプリンタを構成するものである。
【0009】
また、有機ELアレイ以外に、LEDアレイあるいは液晶シャッターアレイを画像形成装置用の露光ヘッドとして用いることも種々提案されており、それらの場合も、LEDアレイの発光部あるいは液晶シャッターアレイのシャッター部からの光束を感光ドラム上に集光させるのに集光性ロッドレンズアレイを用いるものが多く提案されている。
【0010】
【特許文献1】
特開平10−55890号公報
【0011】
【特許文献2】
特開平11−198433号公報
【0012】
【特許文献3】
特開2000−77188号公報
【0013】
【特許文献4】
特開平10−12377号公報
【0014】
【特許文献5】
特開2000−323276号公報
【0015】
【特許文献6】
特開2001−18441号公報
【0016】
【非特許文献1】
第8回電子ディスプレイ・フォーラム(2001.4.18)「高分子型有機ELディスプレイ」
【0017】
【非特許文献2】
(社)日本写真学会・日本画像学会合同出版委員会編「ファインイメージングとハードコピー」1999.1.7発行((株)コロナ社)p.43
【0018】
【発明が解決しようとする課題】
以上の従来技術において、有機ELアレイを電子写真方式等のプリンタの露光ヘッドに用いる場合、有機ELアレイの有機EL素子発光部からの光束を感光ドラム上に集光させるのに集光性ロッドレンズアレイを用いる場合は、光路長が長くなり大型化してしまい、また、集光性ロッドレンズは各発光部に対して一対一に配置されないので周期的な光量むらが発生し、さらに、集光性ロッドレンズは製造方法上高度なためコストアップは避けられない。また、マイクロレンズを用いる場合は、各発光部に対応するマイクロレンズでなくその隣のマイクロレンズを経て対応しない画素位置に入射するクロストークが起こりやすくなり、解像力の低下につながる問題がある。
【0019】
一方、夜間での交通標識等の視認性を高めるために使われる反射塗料等で用いられている屈折率の高いボールレンズは非常に安価で、有機ELアレイ露光ヘッド等のアレイ状露光ヘッドに使用できれば、非常に低いコストで光学系を形成することが期待できる。
【0020】
本発明は従来技術のこのような状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、有機ELアレイ、LEDアレイ等のアレイ状光源の個々の素子に対応させてボールレンズを整列固定して各素子からの光束をクロストークすることなく十分な解像力で効率良く感光体等の像担持体上に集光させるようにしたアレイ状露光ヘッドの製造方法を提供することである。
【0021】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する本発明のアレイ状露光ヘッドの製造方法は、長尺な基板の上に、少なくとも1列の画素状に配列された発光素子又は二次光源のアレイを備え、前記発光素子又は二次光源のアレイの発光側に、各発光素子又は二次光源の発光部各々に対応した整列位置にボールレンズが配置されてなるアレイ状露光ヘッドの製造方法において、
前記発光素子又は二次光源のアレイの発光部の配列に対応した配列で、前記ボールレンズの径と同じか若干大きな径の半球状のボールレンズ受け入れ穴がアレイ状に設けられてなるボールレンズ整列型の前記ボールレンズ受け入れ穴各々にボールレンズを充填させ、
その後、前記ボールレンズ整列型上の各ボールレンズを前記発光素子又は二次光源のアレイの発光部各々に整列させて近接させ、各ボールレンズを前記発光素子又は二次光源のアレイに接着させる方法であって、
前記ボールレンズ整列型の各ボールレンズ受け入れ穴にボールレンズ吸引機構が設けられており、前記ボールレンズ吸引機構により前記ボールレンズ受け入れ穴各々へのボールレンズの充填を促し、前記ボールレンズ吸引機構により各ボールレンズが前記発光素子又は二次光源のアレイに接着固定されるまで充填されたボールレンズを保持させることを特徴とする方法である。
【0023】
この場合に、ボールレンズ整列型上の各ボールレンズを発光素子又は二次光源のアレイの発光部各々に整列させて近接させる前に、ボールレンズ整列型のボールレンズ受け入れ穴各々に所定のボールレンズが充填されているか否かを検査することが望ましい。
【0024】
その場合、例えば、ボールレンズ受け入れ穴各々の底中心に発光素子を配置し、その発光素子を全て発光させたときの光量分布からボールレンズ整列型のボールレンズ受け入れ穴各々に所定のボールレンズが充填されているか否かを検査するようにすることができる。
【0025】
また、ボールレンズ整列型上の各ボールレンズを発光素子又は二次光源のアレイの発光部各々に整列させて近接させ、各ボールレンズを発光素子又は二次光源のアレイに接着させる際に、その近接前に、発光素子又は二次光源のアレイの基板表面又は各ボールレンズの近接部分の少なくとも何れかに接着剤を塗布しておいてから、近接させて接着させるようにすることが望ましい。
【0026】
また、ボールレンズ整列型上の各ボールレンズを発光素子又は二次光源のアレイの発光部各々に整列させて近接させ、各ボールレンズを発光素子又は二次光源のアレイに接着させた後、ボールレンズ間の空隙であってボールレンズの有効射出面以外の面間を固定層で充填することが望ましい。
【0027】
また、上記の発光素子又は二次光源のアレイとしては、例えば有機ELアレイ、あるいは、LEDアレイがある。
【0028】
本発明は、以上のような製造方法によって製造されたアレイ状露光ヘッドを像担持体に像を書き込むための露光ヘッドとして備えている画像形成装置を含むものであり、その1つとして、例えば、像担持体の周囲に帯電手段、露光ヘッド、トナー現像手段、転写手段を配した画像形成ステーションを少なくとも2つ以上設け、転写媒体が各ステーションを通過することにより、カラー画像形成を行うタンデム方式のカラー画像形成装置がある。
【0029】
本発明においては、発光素子又は二次光源のアレイの発光部の配列に対応した配列で、ボールレンズの径と同じか若干大きな径の半球状のボールレンズ受け入れ穴がアレイ状に設けられてなるボールレンズ整列型のボールレンズ受け入れ穴各々にボールレンズを充填させ、その後、ボールレンズ整列型上の各ボールレンズを発光素子又は二次光源のアレイの発光部各々に整列させて近接させ、各ボールレンズを発光素子又は二次光源のアレイに接着させるので、反射塗料等で用いられている安価で屈折率の高いボールレンズ等を用いて、高密度かつ欠陥のない有機ELアレイ露光ヘッド、LEDアレイ露光ヘッド等のアレイ状露光ヘッドを非常に低コストで製造することができる。しかも、高品質、低コストのアレイ状露光ヘッドの光学系自動整列固定システムが実現でき、高品質かつ低コストのアレイ状露光ヘッドの製造を可能とする。
【0030】
さらには、ボールレンズの整列時にボールに大きな衝撃を与えるようなことがなく、ボールレンズを被損するようなことがなく、高品質なアレイ状露光ヘッドを提供することができる。
【0031】
また、整列の良否やボールレンズの破損を高速かつ高精度で全数検査することができるため、高品質、低コストのアレイ状露光ヘッドを提供することができる。
【0032】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のアレイ状露光ヘッドの製造方法の実施例を説明する。その説明に先立って、アレイ状露光ヘッドの構成として、アレイ状光源として有機ELアレイを用い、光学系としてボールレンズを用いた有機ELアレイ露光ヘッドを例にあげて図面を参照にしながら説明する。
【0033】
図1は、有機ELアレイ露光ヘッドの基本構成を示す模式的な断面図であり、基板3の表面に一定周期で有機ELの発光部2が配置されて有機ELアレイ1が構成されている。そして、有機ELアレイ1の各発光部2に一対一に対応させて同一形状、特性のボールレンズ10を同一の位置関係で配置し、各発光部2からの光束12がボールレンズ10により被投影体を構成する感光体(電子写真の場合)等の像担持体11上に分離して投影されるようにする。なお、ボールレンズ10とは、透明球体からなる単一正レンズである。
【0034】
そして、各ボールレンズ10は対応する発光部2に接するか近接して配置するものとする。各ボールレンズ10を発光部2に接するか近接して配置すると、発光部2から出た発散光は対応するボールレンズ10中にほとんど入射するようになる(発光部2の径sがボールレンズ10の直径Dに比較して十分大きく、ボールレンズ10が発光部2に接していれば、略100%ボールレンズ10中に入射する。)。そのため、発光部2から出た光が対応するボールレンズ10でなくその隣のボールレンズ10を経て対応しない画素位置に入射するクロストークを少なくすることができるようになる。
【0035】
このように有機ELアレイ1の各発光部2に一対一に対応させて配置されたボールレンズ10は、基板3に対して透明接着層13により接着されているが、さらに、図1の例の場合は、各ボールレンズ10間の投影光束12が射出する有効面以外の面間を黒色樹脂等からなる固定層14で充填することにより、強固に固定されている。
【0036】
ボールレンズ10の入射側の面の面頂から固定層14の上面までの厚さdは、ボールレンズ10の屈折率に依存するが、例示的に、ボールレンズ10の屈折率nがn=2のとき、ボールレンズ10の直径をDとして、0.75D、n=2.2のとき、0.8D程度に設定される。
【0037】
ここで、上記厚さdの意味について説明する。図2に示すように、ボールレンズ10の最下点の1点Lで有機ELの発光部2と接していると仮定する。この最下点Lからボールレンズ10に入射した光線の進行角度(垂線との角度)θが、ボールレンズ10と空気界面の臨界角以上の角度の場合、その光線はボールレンズ10内部で全反射を続け、レンズ10の外には出てこない。
【0038】
図2で示すように、入射点Lから進行角度θを持つ光線とボールレンズ10との交点をR、Rから基板18の表面に垂線を下し、その垂線と基板18の表面との交点をA、その垂線に対してボールレンズ10の中心Oから下ろした垂線の交点をBとすると、
∠ORL=∠OLR=θ(∵OR=OL) ・・・(1)
∠BRL=∠OLR=θ(∵OLとBRは平行) ・・・(2)
∴∠ORB=∠ORL+∠BRL=2θ ・・・(3)
ボールレンズ10の直径をDとすると、
BR=ORcos2θ=(D/2)cos2θ ・・・(4)
AB=(D/2) ・・・(5)
よって、点Rの高さARは、
AR=AB+BR=(D/2)(1+cos2θ) ・・・(6)
となる。
【0039】
ボールレンズ10と空気界面の臨界角をα、ボールレンズ10の屈折率をnとすると、
sinα=1/n ・・・(7)
であり、このとき、
cos2α=cos2 α−sin2 α=1−2sin2 α=1−2/n2 ・・・(8)
となる。
【0040】
θ≦αのとき、その光線はボールレンズ10から出射するが、このθ≦αを式(6)に代入すると、
AR≧(D/2)(1+cos2α)=D(1−1/n2 )・・・(9)
となる。これは、ボールレンズ10の中の式(9)を満たす高さの部位からのみ光線が射出できることを意味し、それ以外の部位は黒色樹脂等からなる固定層14で覆っても、その機能が損なわれないことを意味する。
【0041】
仮に、n=2のとき、固定層14の上面までの厚さdは0.75D以下、n=2.2のとき、0.793D≒0.8D以下に設定すると、発光部2からの光が投影されて像担持体11上に画素を形成する光束12を遮ることなしに、ボールレンズ10を有機ELアレイ1の発光部2上に強固に固定することができる。
【0042】
固定層14は、透明材料で構成してもよいが、特定の発光部2から発光した光束が対応するボールレンズ10でなくその隣のボールレンズ10を経て対応しない画素位置に入射するクロストークとなる光、ボールレンズ10中で全反射を繰り返してフレアになる光等のノイズ光が存在し得るので、このようなノイズ光をカットするために、その固定層14は光吸収性の黒色樹脂等から構成するのが望ましい。
【0043】
ここで、このように発光部2表面に接するか近接させたボールレンズ10を経て発光部2に至る光束が画素として像担持体11上に分離して入射するようにするために、ボールレンズ10を構成する透明材料として、発光部2からの発光光に対する屈折率が2以上のものを使用することが望ましい。なお、屈折率が2以上のガラスの例として例えばビスマス系ガラスやBaO−ZnO−TiO系ガラス、あるいは、光学結晶がある。
【0044】
ここで、屈折率nが2以上のボールレンズ10の重要な幾何光学的な特性について説明する。近軸光学的なボールレンズ10の焦点距離fは、
f=nr/{2(n−1)} ・・・(10)
で定められ、主点はボールレンズ10の中心に一致する。屈折率nがn<2の場合は、図3(a)に示すように、焦点Fはボールレンズ10の外に位置するが、n=2の場合は、図3(b)に示すように、ボールレンズ10の入射側とは反対の球面(表面)上に位置する。
【0045】
したがって、図1に示すように、n≧2のボールレンズ10を発光部2表面に接するか近接して配置すると、発光部2から出てボールレンズ10を経た光束12は平行光束あるいは集光光束となって像担持体11上に分離して入射することとなるので、有機ELアレイ1に表示した画素(発光部2)を像担持体11上に一対一で対応させて投影することができるようになり、このようなボールレンズ10を有機ELの各発光部2表面に一対一に対応させて接するか近接して配置してなる有機ELアレイ1を露光ヘッドとして用いることができる。
【0046】
上記のように、クロストークを少なくする観点からは、ボールレンズ10は可及的に有機ELの発光部2に近接していた方が、すなわち、ボールレンズ10の入射側の面の面頂と発光部2の表面との距離ΔはΔ≒0であることが望ましいが、実際上発光部2表面には透明電極等が存在するため、距離Δはある程度の値を有することのなる。そこで、距離Δはどの程度まで許容できるか、以下に検討する。
【0047】
図4に示すように、ボールレンズ10から距離δをおいた点Cに見かけの光源Cを置いたとき、点Cから出射角度θ以下の光がボールレンズ10に入射し、それ以外の光はボールレンズ10に入らないので、クロストークになり得る。ここで、角度θは点Cを通りボールレンズ10と接する直線と中心軸(点Cとボールレンズ10の中心Oを通る直線)とのなす角度である。
【0048】
このとき、ボールレンズ10の半径をrとすると、角度θは次のように表すことができる。
【0049】
sinθ=r/(r+δ) ・・・(11)
次に、ボールレンズ10が屈折率nの基板18上に接着されており、光源が基板18内の点Dの位置にあるとすると、図4において、点Dから角度β以下で出る光がボールレンズ10に入射し、それ以外の光はボールレンズ10に入らないのでクロストークになり得る。ここで、角度βは、点Dから出て基板18表面で屈折された光が見かけの光源Cから角度θで出る光の出射角度である。
【0050】
このとき、角度βは次の式で表される。
【0051】
sinβ=r/{n(r+δ)} ・・・(12)
次に、点Dからの出射光の中、基板(有機EL素子)3の外部へ取り出すことができる光量を求める。基板18の屈折率による全反射臨界角θc の存在により、出射角βで基板18内部から基板18表面に向かう光は、θc >βに限り基板(有機EL素子)3より外部に取り出される。有機EL素子の発光部2のように等方的な発光による面発光体の場合、その発光強度はLambert則に従い、I(θ)=I0 cosθとなるとすると、臨界角内に放射される光量は、
となる(ここで、dΩは立体角である。)。
【0052】
点(光源)Dから臨界角θc 内に放射される光の中、ボールレンズ10に入らない光量は、以下の式で表される。
【0053】
よって、有機ELアレイ1の各発光部2から出射される光の中、クロストークになり得る光量の割合は、
(2rδ+δ2 )/(r+δ)2 ・・・(15)
で表される。
【0054】
ここで、出射光の中5%までクロストークとなるのを許容すると、次のような条件が求まる。
【0055】
δ≦0.026r ・・・(16)
δ=0.026rのとき、有機ELアレイ1の屈折率(基板18の屈折率)nを1.5とおくと、図4の点Dと点Lの距離(発光部2とボールレンズ10の距離)は、0.132r=0.066Dとなる。
【0056】
以上の検討より、有機ELアレイ1の各発光部2の表面とその各発光部2対応させて配置されるボールレンズ10の入射側の面の面頂との距離Δは、
0≦Δ≦0.07D ・・・(17)
の関係を満足するようにすることが望ましいと言える。ここで、Dは上記のようにボールレンズ10の直径である。
【0057】
ところで、以上のように、発光部2の像が投影面(像担持体11の面)で分解可能で、かつ、クロストークを少なくするために、ボールレンズ10の直径Dを大きく設定すると、発光部2間のピッチはボールレンズ10の直径D以下には設定できないので、1列の発光部2からなる有機ELアレイ1では、所望の解像度の露光ヘッドを実現することは困難になってくる。そのためには、図5に像担持体11側から見た透視図に例示するように、発光部2の列201 、202 、203 を平行に複数持つ有機ELアレイ1を用い(図の場合は3列)、かつ、それらの列201 、202 、203 の各発光部2に一対一に対応させてボールレンズ10を配置して露光ヘッドを構成することにより、所望の解像度の露光ヘッドを実現することができる。
【0058】
例えば所望の解像度を600dpi、ボールレンズ10の直径を120μmとすると、ボールレンズ10の直径120μmをピッチとする解像度、すなわち、1列201 、202 、203 の発光部2のみの場合の解像度は211.7dpiであるので、その211.7dpiよりも小さく、600の約数の中で最大の値200の200dpi(127μmのピッチ)を持つように1列201 、202 、203 の発光部2のピッチを決めると、この発光部2の列201 、202 、203 を、列方向に所望の解像度のピッチ分(この場合には、600dpiのピッチである42.33μm)ずらし、行方向には(所望の解像度(dpi)/1列の解像度(dpi))の数の列数(この場合は、3列201 、202 、203 )並べることで、図5の二重矢印で示した方向にこの露光ヘッドを像担持体11に対して走査露光することで、所望の解像度を実現することができる。
【0059】
なお、行方向の列201 、202 、203 間のピッチは、主走査方向、副走査方向の分解能を同じにするために、図5の例では各列201 、202 、203 の列方向のピッチ127μmと同じ値としている。
【0060】
以上は、アレイ状光源として有機ELアレイ1を用い、光学系としてボールレンズ10を用いる場合のアレイ状露光ヘッドの構成であったが、アレイ状光源としてLEDアレイあるいは液晶シャッターアレイ(この場合は、二次光源のアレイである。)を用いる場合も同様の構成となる。
【0061】
次に、上記の例のようなアレイ状光源とその各発光部に整列してボールレンズが配置されてなるアレイ状露光ヘッドの本発明による製造方法の実施例について説明する。
【0062】
図6及び図7は、本発明によるアレイ状露光ヘッドの製造方法の1実施例の各工程を説明するための図であり、まず、図6(a)に示すようなボールレンズ整列型80を用意する。このボールレンズ整列型80は、図8(a)にボールレンズ受け入れ穴81側から見た平面図、図8(b)に図8(a)の直線A−Aに沿った断面図を示すように、対象とするアレイ状光源1の発光部2の配列に対応した配列で、用いるボールレンズ10の径と同じか若干大きな径の半球状のボールレンズ受け入れ穴81がその一面にアレイ状に設けられており(図8の型80は図5の3列の発光部2を持つ有機ELアレイ1に対応している。)、各ボールレンズ受け入れ穴81の底中心にLED等の発光素子82が配置されてなるものである。そして、図6〜図8には図示していないが、図9(a)にボールレンズ整列型80の透視斜視図、図9(b)にその断面図を示すように、各ボールレンズ受け入れ穴81の底中心から外れた位置に吸引孔83の一端が開いており、各ボールレンズ受け入れ穴81の吸引孔83の他端はボールレンズ整列型80の基板内に設けられた吸引パイプ84に接続されている。
【0063】
次に、図6(b)に示すように、所望の径のボールレンズ10を選択通過させるふるい85を図の両矢符方向に振動させながら、ボールレンズ10を欠損させない高さからボールレンズ受け入れ穴81が開口した側にふるい85を通ったボールレンズ10を一斉に流し込む。その後の状態を図6(c)に示す。なお、図6(b)から図7(b)の工程までは、ボールレンズ整列型80の吸引パイプ84と吸引孔83を経てボールレンズ受け入れ穴81に負圧をかけておき、ボールレンズ10の充填を促すと共に、充填されたボールレンズ10を保持させるようにする。
【0064】
その後、図6(d)に示すように、ボールレンズ整列型80の上をはけ86で掻いてボールレンズ受け入れ穴81に嵌まらなかったボールレンズ10をボールレンズ整列型80から除去する。
【0065】
なお、図6(c)の状態でボールレンズ整列型80を揺動させてボールレンズ受け入れ穴81へのボールレンズ10の充填を促すようにすることが望ましい。また、図6(d)の工程で、ボールレンズ受け入れ穴81に嵌まらなかった余分なボールレンズ10はボールレンズ整列型80を傾斜させながら掻き落とすことが望ましいが、本実施例のように、ボールレンズ整列型80に吸引パイプ84と吸引孔83からなるボールレンズ吸引機構を設けている場合、ボールレンズ受け入れ穴81に嵌まらなかった余分なボールレンズ10はボールレンズ整列型80を反転させて除去することもできる。
【0066】
図6(d)の工程の後、図6(e)の工程において、ボールレンズ10の整列検査を行う。この工程は、図10に拡大して図示するように、ボールレンズ10をそのボールレンズ受け入れ穴81に整列させた状態のボールレンズ整列型80の上に所定距離だけ離して検査用治具87を位置させる。この検査用治具87の基板表面には、対象とするアレイ状光源の発光部2の配列に対応した配列で光センサー88が配置されている。一方、ボールレンズ整列型80の各ボールレンズ受け入れ穴81の底中心には発光素子82が配置されている。そのため、ボールレンズ10が嵌まっているボールレンズ受け入れ穴81の底の発光素子82から出た発散光はそのボールレンズ10で平行光になるか収束するので、検査用治具87の対応する位置の光センサー88には閾値以上の光量が入射する。これの対して、ボールレンズ10が嵌まっていないボールレンズ受け入れ穴81の底の発光素子82から出た発散光はそのままで対応する位置の光センサー88に入射するので、閾値以上の光量は入射しない(図10の右から2番目のボールレンズ受け入れ穴81位置)。あるいは、嵌まっているボールレンズ10が割れていたり不良品である場合も、対応する位置の光センサー88に入射する光量は閾値以上にはならない。したがって、光センサー88の1つでもこのような閾値以上の光量を検出できない場合は、ボールレンズ整列型80の全てのボールレンズ受け入れ穴81には所定のボールレンズ10が整列配置されていないことになり、受け入れ難いと判定され(NG)、ボールレンズ整列型80にのったボールレンズ10を外して再度図6(b)の工程以降を行い、図6(e)のボールレンズ10の整列検査を合格するまで繰り返し行う。
【0067】
なお、この図6(e)の工程において、ボールレンズ10が割れる可能性が小さい場合、上記のような検査用治具87を用いた光量検出を行うのではなく、ボールレンズ吸引機構の吸引パイプ84の吸引負圧を監視して、到達負圧値が所定の値に達しているか否かで合格・不合格を判定するようにすることもできる。
【0068】
また、全ボールレンズ受け入れ穴81の底の発光素子82を発光させた状態でボールレンズ整列型80の面あるいはその面から所定距離離れた面での光量分布パターンを画像処理して、図6(d)の工程でのボールレンズ10の整列の合格・不合格を判定するようにしてもよい。
【0069】
さらには、各ボールレンズ受け入れ穴81の底に発光素子82を配置する代わりに、ボールレンズ整列型80を透明材料で構成するか、ボールレンズ受け入れ穴81各々の底中心に微細な貫通孔を設け、ボールレンズ整列型80の裏面から平行光で照明して、上記の検査用治具87を用いた光量検出による検査、あるいは、光量分布パターンを画像処理する検査をするようにしてもよい。
【0070】
さらにまた、ボールレンズ整列型80を上から撮像してその撮影像を画像処理して、ボールレンズ受け入れ穴81全てに所定のボールレンズ10が整列配置されているか否かを検査するようにすることもできる。
【0071】
図6(e)の検査工程で合格(OK)と判定された場合、図7(a)〜(c)の工程で、図6(a)〜(e)の工程を経て整列されたボールレンズ10の群をアレイ状光源に転写するような形で接着する。ここでは、アレイ状光源として図1、図5のような有機ELアレイ1を想定してその発光部2各々に整列させて個々のボールレンズ10を一括して接着する例を説明する。
【0072】
まず、図7(a)の工程において、アレイ状光源である有機ELアレイ1の基板3の表面に発光部2の位置を含んで一様に薄く透明接着層13を塗布し、ボールレンズ整列型80上に整列配置されたボールレンズ10上に整列(アライメント)させて、両者を近づける。この際、透明接着層13を薄く一様な厚さで塗布するには例えばオフセット印刷の方法を用いる。そして、図7(b)に示すように、各有機ELの発光部2と各ボールレンズ10とが一対一に対応して近接し、各ボールレンズ10が透明接着層13中に埋まった時点で透明接着層13を硬化させる。透明接着層13の接着剤として紫外線硬化型、熱硬化型等の硬化型接着剤を用いるのが望ましい。
【0073】
透明接着層13を硬化させた後、図7(c)に示すように、ボールレンズ整列型80のボールレンズ受け入れ穴81内の負圧を切って、ボールレンズ整列型80をボールレンズ10が接着している有機ELアレイ1から外すことにより、有機ELアレイ1の各発光部2に一対一に対応させて配置されたボールレンズ10が接着されてなる有機ELアレイ露光ヘッドが得られる。
【0074】
なお、図6(e)の検査工程後に、ボールレンズ整列型80上に整列配置されたボールレンズ10上に接着剤を塗布し、アレイ状光源をその整列配置されたボールレンズ10に整列(アライメント)させて両者を貼り合わせ、その後にボールレンズ整列型80を外すようにしてもよいし、あるいは、ボールレンズ整列型80上に整列配置されたボールレンズ10上に接着剤を塗布し、さらに、図7(a)のように、アレイ状光源の基板上にも透明接着層13を塗布し、アレイ状光源をその整列配置されたボールレンズ10に整列(アライメント)させて両者を貼り合わせ、その後にボールレンズ整列型80を外すようにしてもよい。何れの場合も、整列配置されたボールレンズ10上に接着剤を塗布するには、例えば、整列配置されたボールレンズ10の配列と同じパターンに注射針群を配置し、その注射針群を整列されたボールレンズ10の群に近づけ、各ボールレンズ10上に接着剤を塗布するようにすればよい。
【0075】
アレイ状露光ヘッドは、図7(c)に示すように、アレイ状光源1の各発光部2に一対一に対応させて配置されたボールレンズ10を接着固定してなる形態でもよいが、特に、有機ELアレイ露光ヘッドの場合、図1に示すように、各ボールレンズ10間の投影光束12が射出する有効面以外の面間を黒色樹脂等からなる固定層14で充填して、全てのボールレンズ10を有機ELアレイ1の発光部2上に強固に固定すると共に、特定の発光部2から発光した光束が対応するボールレンズ10でなくその隣のボールレンズ10を経て対応しない画素位置に入射するクロストークとなる光や、ボールレンズ10中で全反射を繰り返してフレアになる光等のノイズ光を吸収させるようにすることが望ましい。
【0076】
そこで、次に、各ボールレンズ10間の投影光束12が射出する有効面以外の面間を黒色樹脂等からなる固定層14で充填する方法の1例を図11に示す。図7(c)の工程で、アレイ状光源1の各発光部2に一対一に対応してボールレンズ10が透明接着層13で整列固定されている基板3上に、図11(a)に示すように、黒色顔料を分散した溶剤可溶型樹脂の溶液を全てのボールレンズ10が埋没する厚さまで流し込み、その後溶剤を蒸発させて固定層14を形成する。次いで、図11(b)に示すように、硬化した固定層14をそれを溶かす溶剤に浸けるか塗布して、表面から一定厚さの分14’を溶かして除去することにより、図1のようなアレイ状露光ヘッドが得られる。
【0077】
次に、アレイ状光源の1例である有機ELアレイ1の作製方法の1例を簡単に説明する。この有機ELアレイ1は、例えば図12に示すように、3列のアレイ201 、202 、203 が平行で画素31が相互にそのピッチの3分の1だけずつずれて配列されたもので、各列のアレイ201 、202 、203 は直線状に配置された多数の画素31からなり、各画素31の構成は同じで、有機EL発光部2とその有機EL発光部2の発光を制御するTFT32とからなる。
【0078】
図13に図12の直線A−A’に沿う1画素31の有機EL発光部2とTFT32とを含む断面図を示す。この有機EL発光部2は陰極側から発光光を出射させる例である。有機EL発光部2は、陰極24及び陽極21からそれぞれ電子と正孔が注入され、再結合することにより発光するもので、電子輸送性の発光層23と正孔注入層22が積層された構造となっている。
【0079】
図13に1画素31の有機EL発光部2とTFT32とを含む断面図を示すが、その作製順に説明する。ガラス基板3上にまずTFT32を作製する。TFT32の作製方法を種々知られているが。例えば、ガラス基板3上に最初にシリコン酸化膜を堆積し、さらにアモルファスシリコン膜を堆積する。次に、このアモルファスシリコン膜に対してエキシマレーザ光を照射して結晶化を行い、チャネルとなるポリシリコン膜を形成する。このポリシリコン膜をパタニング後、ゲート絶縁膜を堆積し、さらに窒化タンタルからなるゲート電極を形成する。続いて、NチャンネルTFTのソース・ドレイン部をリンのイオン注入により、PチャンネルTFTのソース・ドレイン部をボロンのイオン注入によりそれぞれ形成する。イオン注入した不純物を活性化後、第1層間絶縁膜の堆積、第1コンタクトホールの開口、ソース線の形成、第2層間絶縁膜の堆積、第2コンタクトホールの開口、金属画素電極の形成を順次行い、TFT32のアレイが完成する(例えば非特許文献1参照)。ここで、この金属画素電極は、有機EL発光部2の陽極21の一部となるもので、有機EL発光部2の反射層を兼用するものであり、Ag、Al等の反射率の高い金属薄膜電極で形成される。陽極21はこの金属薄膜電極の上にITO等の仕事関数の大きな透明電極薄膜を真空蒸着法やスパッタ法等を用いて積層させることで完成する。陽極21の上層をITO等の仕事関数の大きな透明電極薄膜とすることにより、正孔注入障壁高さを低くできると同時に、下層の反射率の高い金属膜を反射層として活かすことが可能となる。
【0080】
次いで、有機EL発光部2に対応する穴4を有し所定の高さの隔壁(バンク)33を形成する。この隔壁33は、特許文献5に開示されているように、フォトリソグラフィ法や印刷法等、任意の方法で作成することができる。例えば、リソグラフィ法を使用する場合は、スピンコート、スプレーコート、ロールコート、ダイコート、ディップコート等所定の方法でバンクの高さに合わせて有機材料を塗布し、その上にレジスト層を塗布する。そして、隔壁33形状に合わせてマスクを施し、レジストを露光・現像することにより隔壁33形状に合わせたレジストを残す。最後に隔壁材料をエッチングしてマスク以外の部分の隔壁材料を除去する。また、下層が無機物で上層が有機物で構成された2層以上でバンク(凸部)を形成してもよい。また、特許文献5に開示されているように、隔壁33を構成する材料としては、EL材料の溶媒に対し耐久性を有するものえあれば特に限定されないが、フロロカーボンガスプラズマ処理によりテフロン化できることから、例えばアクリル樹脂、エポキシ樹脂、感光性ポリイミド等の有機材料が好ましい。液状ガラス等の無機材料を下層にした積層隔壁であってもよい。また、隔壁33は、上記材料にカーボンブラック等を混入してブラックあるいは不透明にすることが望ましい。
【0081】
次いで、有機ELの発光層用インク組成物を塗布する直前に、隔壁33を設けた基板を酸素ガスとフロロカーボンガスプラズマの連続プラズマ処理を行う。これにより例えば隔壁33を構成するポリイミド表面は撥水化、陽極21表面は親水化され、インクジェット液滴を微細にパターニングするための基板側の濡れ性の制御ができる。プラズマを発生する装置としては、真空中でプラズマを発生する装置でも、大気中でプラズマを発生する装置でも同様に用いることができる。
【0082】
次に、隔壁33の穴4内に正孔注入層用のインク組成物をインクジェット方式プリント装置70のヘッド71から吐き出し、各画素の陽極21上にパターニング塗布を行う。塗布後、溶媒を除去し、熱処理して正孔注入層22を形成する。
【0083】
なお、本発明で言うインクジェット方式とは、圧電素子等の機械的エネルギーを利用してインク組成物を吐き出すピエゾジェット方式、ヒータの熱エネルギーを利用して気泡を発生させ、その気泡の生成に基づいてインク組成物を吐き出すサーマル方式の何れでもよい(非特許文献2)。図14に、ピエゾジェット方式のヘッドの構成例を示す。インクジェット用ヘッド71は、例えばステンレス製のノズルプレート72と振動板73とを備え、両者は仕切部材(リザーバープレート)74を介して接合されている。ノズルプレート72と振動板73との間には、仕切部材74によって複数のインク室75と液溜り(不図示)とが形成されている。インク室75及び液溜りの内部はインク組成物で満たされており、インク室75と液溜りとは供給口を介して連通している。さらに、ノズルプレート72には、インク室75からインク組成物をジェト状に噴射するためのノズル孔76が設けられている。一方、インクジェット用ヘッド71には、液溜りにインク組成物を供給するためのインク導入孔が形成されている。また、振動板73のインク室75に対向する面と反対側の面上には、インク室75の位置に対応させて圧電素子78が接合されている。この圧電素子78は一対の電極79の間に位置し、通電すると圧電素子78が外側に突出するように撓曲する。これによってインク室75の容積が増大する。したがって、インク室75内に増大した容積分に相当するインク組成物が液溜りから供給口を介して流入する。次に、圧電素子78への通電を解除すると、圧電素子78と振動板73は共に元の形状に戻る。これにより空間75も元の容積に戻るためインク室75内部のインク組成物の圧力が上昇し、ノズル孔76から隔壁29を設けた基板に向けてインク組成物が噴出するものである。
【0084】
穴4内の陽極21上に正孔注入層22を形成した後、発光層用のインク組成物を穴4内の正孔注入層22上にインクジェットプリント装置70のヘッド71から吐き出し、各画素の正孔注入層22上にパターニング塗布を行う。塗布後、溶媒を除去し、熱処理して発光層23を形成する。
【0085】
なお、以上の発光層23と正孔注入層22の順番は反対であってもよい。水分に対してより耐性のある層を表面側(基板3からより離れた側)に配置するようにすることが望ましい。
【0086】
また、正孔注入層22と発光層23は、上記のようにインクジェット方式でインク組成物を塗布することにより作成する代わりに、公知のスピンコート法、ディップ法あるいは蒸着法で作成することもできる。
【0087】
また、発光層23に用いる材料、正孔注入層22に用いる材料については、例えば、特許文献4、特許文献5等で公知の種々のものが利用でき、その詳細は省く。
【0088】
隔壁33の穴4内に正孔注入層22と発光層23を順に形成した後、基板の表面全面にスパッタ法により有機EL発光部2の陰極24となる透明電極を被着させる。この透明電極の材料としては、カルシウム膜等の仕事関数の低い薄膜上に光が十分透過できる程度に薄い金薄膜等を付けたものがあげられる。
【0089】
このようにして、アレイ状光源の1例としての有機ELアレイ1が作製される。
【0090】
なお、隔壁33をより厚くして穴4をより深くして、有機EL発光部2をその穴4の底部に形成し、有機EL発光部2の上に保護機能を有する透明材料あるいは透明接着剤13を充填し、その穴4の上部内に整列配置されたボールレンズ10を固定するようにしてもよい。
【0091】
さて、以上のような本発明に基づいて製造された1実施例の有機ELアレイ露光ヘッド101は、図15に側面図を示すように、露光ヘッド101から作動距離WD(ボールレンズ10の射出側の面の面頂と像担持体11との間の距離)だけ離れた面S上に、その画素配列と同じ配列パターンで各有機EL発光部2の像2’を拡大投影する。したがって、露光ヘッド101の長手方向に直交する方向にこの面Sを相対的に移動させ、かつ、露光ヘッド101の各有機EL発光部2の発光をTFT33により制御することで、面S上に所定のパターンを記録することができる。
【0092】
そこで、上記のような本発明の製造方法に基づく有機ELアレイ露光ヘッド101を例えば電子写真方式のカラー画像形成装置の露光ヘッドに用いることにする。図16は、本発明の製造方法に基づく同様な4個の有機ELアレイ露光ヘッド101K、1C、1M、1Yを対応する同様の4個の感光体ドラム41K、41C、41M、41Yの露光位置にそれぞれ配置したタンデム方式のカラー画像形成装置の1例の全体の概略構成を示す正面図である。図16に示すように、この画像形成装置は、駆動ローラ51と従動ローラ52とテンションローラ53とでテンションを加えて張架されて、図示矢印方向(反時計方向)へ循環駆動される中間転写ベルト50を備え、この中間転写ベルト50に対して所定間隔で配置された4個の像担持体としての外周面に感光層を有する感光体41K、41C、41M、41Yが配置される。符号の後に付加されたK、C、M、Yはそれぞれ黒、シアン、マゼンタ、イエローを意味し、それぞれ黒、シアン、マゼンタ、イエロー用の感光体であることを示す。他の部材についても同様である。感光体41K、41C、41M、41Yは中間転写ベルト50の駆動と同期して図示矢印方向(時計方向)へ回転駆動されるが、各感光体41(K、C、M、Y)の周囲には、それぞれ感光体41(K、C、M、Y)の外周面を一様に帯電させる帯電手段(コロナ帯電器)42(K、C、M、Y)と、この帯電手段42(K、C、M、Y)により一様に帯電させられた外周面を感光体41(K、C、M、Y)の回転に同期して順次ライン走査する本発明に基づく上記のような有機ELアレイ露光ヘッド101(K、C、M、Y)と、この有機ELアレイ露光ヘッド101(K、C、M、Y)で形成された静電潜像に現像剤であるトナーを付与して可視像(トナー像)とする現像装置44(K、C、M、Y)と、この現像装置44(K、C、M、Y)で現像されたトナー像を一次転写対象である中間転写ベルト50に順次転写する転写手段としての一次転写ローラ45(K、C、M、Y)と、転写された後に感光体41(K、C、M、Y)の表面に残留しているトナーを除去するクリーニング手段としてのクリーニング装置46(K、C、M、Y)とを有している。
【0093】
ここで、各有機ELアレイ露光ヘッド101(K、C、M、Y)は、図15に示すように、各有機EL発光部2上に一対一に対応して整列してボールレンズ10を固定してなるもので、対応する感光体41(K、C、M、Y)の表面から作動距離WDだけ離れて、各有機ELアレイ露光ヘッド101(K、C、M、Y)のアレイ方向が感光体ドラム41(K、C、M、Y)の母線に沿うように設置される。そして、各有機ELアレイ露光ヘッド101(K、C、M、Y)の発光エネルギーピーク波長と感光体41(K、C、M、Y)の感度ピーク波長とは略一致するように設定されている。
【0094】
現像装置44(K、C、M、Y)は、例えば、現像剤として非磁性一成分トナーを用いるもので、その一成分現像剤を例えば供給ローラで現像ローラへ搬送し、現像ローラ表面に付着した現像剤の膜厚を規制ブレードで規制し、その現像ローラを感光体41(K、C、M、Y)に接触あるいは押厚させて感光体41(K、C、M、Y)の電位レベルに応じて現像剤を付着させることによりトナー像として現像するものである。
【0095】
このような4色の単色トナー像形成ステーションにより形成された黒、シアン、マゼンタ、イエローの各トナー像は、一次転写ローラ45(K、C、M、Y)に印加される一次転写バイアスにより中間転写ベルト50上に順次一次転写され、中間転写ベルト50上で順次重ね合わされてフルカラーとなったトナー像は、二次転写ローラ66において用紙等の記録媒体Pに二次転写され、定着部である定着ローラ対61を通ることで記録媒体P上に定着され、排紙ローラ対62によって、装置上部に形成された排紙トレイ68上へ排出される。
【0096】
なお、図16中、63は多数枚の記録媒体Pが積層保持されている給紙カセット、64は給紙カセット63から記録媒体Pを一枚ずつ給送するピックアップローラ、65は二次転写ローラ66の二次転写部への記録媒体Pの供給タイミングを規定するゲートローラ対、66は中間転写ベルト50との間で二次転写部を形成する二次転写手段としての二次転写ローラ、67は二次転写後に中間転写ベルト50の表面に残留しているトナーを除去するクリーニング手段としてのクリーニングブレードである。
【0097】
以上、本発明のアレイ状露光ヘッドの製造方法を実施例に基づいて説明したが、本発明はこれら実施例に限定されず種々の変形が可能である。
【0098】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明のアレイ状露光ヘッドの製造方法によると、発光素子又は二次光源のアレイの発光部の配列に対応した配列で、ボールレンズの径と同じか若干大きな径の半球状のボールレンズ受け入れ穴がアレイ状に設けられてなるボールレンズ整列型のボールレンズ受け入れ穴各々にボールレンズを充填させ、その後、ボールレンズ整列型上の各ボールレンズを発光素子又は二次光源のアレイの発光部各々に整列させて近接させ、各ボールレンズを発光素子又は二次光源のアレイに接着させるので、反射塗料等で用いられている安価で屈折率の高いボールレンズ等を用いて、高密度かつ欠陥のない有機ELアレイ露光ヘッド、LEDアレイ露光ヘッド等のアレイ状露光ヘッドを非常に低コストで製造することができる。しかも、高品質、低コストのアレイ状露光ヘッドの光学系自動整列固定システムが実現でき、高品質かつ低コストのアレイ状露光ヘッドの製造を可能とする。
【0099】
さらには、ボールレンズの整列時にボールに大きな衝撃を与えるようなことがなく、ボールレンズを被損するようなことがなく、高品質なアレイ状露光ヘッドを提供することができる。
【0100】
また、整列の良否やボールレンズの破損を高速かつ高精度で全数検査することができるため、高品質、低コストのアレイ状露光ヘッドを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】アレイ状露光ヘッドの1例である有機ELアレイ露光ヘッドの基本構成を示す模式的な断面図である。
【図2】固定層の厚さの限定の意味を説明するための図である。
【図3】ボールレンズの特性を説明するための図である。
【図4】有機ELアレイの各発光部から出射される光の中クロストークになり得る光量の割合を検討するための図である。
【図5】発光部の列を複数持つ有機ELアレイ露光ヘッドの例の像担持体側から見た透視図である。
【図6】本発明によるアレイ状露光ヘッドの製造方法の1実施例の検査工程までを説明するための図である。
【図7】図6(a)〜(e)の工程を経て整列されたボールレンズの群をアレイ状光源に整列接着するまでを説明するための図である。
【図8】ボールレンズ整列型の平面図と断面図である。
【図9】ボールレンズ整列型のボールレンズ吸引機構を説明するための透視斜視図と断面図である。
【図10】図6(e)の検査工程を拡大して示す図である。
【図11】各ボールレンズ間の有効面以外の面間を固定層で充填する方法の1例を説明するための図である。
【図12】有機ELアレイのアレイ配置の例を示す平面図である。
【図13】図12のアレイの1画素の断面図である。
【図14】インクジェット方式中のピエゾジェット方式のヘッドの構成例を示す図である。
【図15】図12の例の有機ELアレイ露光ヘッドの集光の様子を示す側面図である。
【図16】本発明の製造方法に基づく有機ELアレイ露光ヘッドを配置したタンデム方式のカラー画像形成装置の1例の全体の概略構成を示す正面図である。
【符号の説明】
1…有機ELアレイ(アレイ状光源)
2…発光部
3…基板
4…穴
10…ボールレンズ
11…像担持体
12…発光部からの投影光束
13…透明接着層
14…固定層
14’…固定層の表面から一定厚さの分
18…基板
201 、202 、203 …発光部の列
21…陽極
22…正孔注入層
23…発光層
24…透明陰極
31…画素
32…TFT
41(K、C、M、Y)…感光体ドラム
42(K、C、M、Y)…帯電手段(コロナ帯電器)
44(K、C、M、Y)…現像装置
45(K、C、M、Y)…一次転写ローラ
46(K、C、M、Y)…クリーニング装置
50…中間転写ベルト
51…駆動ローラ
52…従動ローラ
53…テンションローラ
61…定着ローラ対
62…排紙ローラ対
63…給紙カセット
64…ピックアップローラ
65…ゲートローラ対
66…二次転写ローラ
67…クリーニングブレード
68…排紙トレイ
70…インクジェット方式プリント装置
71…ヘッド
72…ノズルプレート
73…振動板
74…仕切部材(リザーバープレート)
75…インク室
76…ノズル孔
78…圧電素子
79…電極
80…ボールレンズ整列型
81…ボールレンズ受け入れ穴
82…発光素子
83…吸引孔
84…吸引パイプ
85…ふるい
86…はけ
87…検査用治具
88…光センサー
101(K、C、M、Y)…有機ELアレイ露光ヘッド
C…見かけの光源
D…光源
S…面
P…記録媒体[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for manufacturing an array exposure head, and more particularly to a method for manufacturing an organic EL array exposure head used in an image forming apparatus.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, various types using an organic EL array as an exposure head for an image forming apparatus have been proposed. The related items are as follows.
[0003]
In
[0004]
In
[0005]
In
[0006]
Patent Document 4 relates to a method for manufacturing an active matrix organic EL display, and forms an organic light emitting layer on a glass substrate having a thin film transistor by an ink jet method.
[0007]
In Patent Document 5, a hole injection layer and an organic light emitting layer of an organic EL element are formed by providing a partition wall and applying by an ink jet method.
[0008]
In Patent Document 6, a light emitting layer and a TFT layer for controlling the light emission are formed inside a photosensitive drum to constitute a printer.
[0009]
In addition to organic EL arrays, various proposals have been made to use LED arrays or liquid crystal shutter arrays as exposure heads for image forming apparatuses. In these cases as well, from the light emitting section of the LED array or the shutter section of the liquid crystal shutter array. Many proposals have been made to use a condensing rod lens array for condensing the luminous flux on the photosensitive drum.
[0010]
[Patent Document 1]
JP-A-10-55890
[0011]
[Patent Document 2]
JP 11-198433 A
[0012]
[Patent Document 3]
JP 2000-77188 A
[0013]
[Patent Document 4]
Japanese Patent Laid-Open No. 10-12377
[0014]
[Patent Document 5]
JP 2000-323276 A
[0015]
[Patent Document 6]
JP 2001-18441 A
[0016]
[Non-Patent Document 1]
8th Electronic Display Forum (2001.18) "Polymer type organic EL display"
[0017]
[Non-Patent Document 2]
“Fine Imaging and Hardcopy” 1999.1.7 (Corona Inc.) p. 43
[0018]
[Problems to be solved by the invention]
In the above prior art, when the organic EL array is used in an exposure head of an electrophotographic printer or the like, a condensing rod lens is used to collect the light beam from the organic EL element light emitting portion of the organic EL array on the photosensitive drum. When an array is used, the optical path length becomes long and the size increases, and since the condensing rod lens is not arranged one-on-one with respect to each light emitting portion, periodic unevenness in light quantity occurs, and further, the light condensing property is increased. The cost of the rod lens is inevitable because of its advanced manufacturing method. In the case of using a microlens, there is a problem that crosstalk is likely to occur at a pixel position that does not correspond to the corresponding microlens through the adjacent microlens instead of the microlens corresponding to each light emitting unit, leading to a decrease in resolution.
[0019]
On the other hand, ball lenses with a high refractive index used in reflective paints used to improve visibility of traffic signs at night are very inexpensive and used for array-type exposure heads such as organic EL array exposure heads. If possible, it can be expected to form an optical system at a very low cost.
[0020]
The present invention has been made in view of such a situation in the prior art, and the object thereof is to align and fix ball lenses in correspondence with individual elements of an array light source such as an organic EL array and an LED array. It is an object of the present invention to provide a method of manufacturing an array exposure head in which a light beam from an element is efficiently condensed on an image carrier such as a photoconductor with sufficient resolution without crosstalk.
[0021]
[Means for Solving the Problems]
The manufacturing method of an array exposure head of the present invention that achieves the above object comprises a light emitting element or an array of secondary light sources arranged in a pixel form on at least one column on a long substrate, and the light emitting element or In the manufacturing method of the array-shaped exposure head in which the ball lens is arranged at the alignment position corresponding to each light emitting element or each light emitting portion of the secondary light source on the light emitting side of the array of secondary light sources,
Ball lens alignment in which hemispherical ball lens receiving holes having a diameter that is the same as or slightly larger than the diameter of the ball lens are arranged in an array corresponding to the arrangement of the light emitting portions of the light emitting element or the array of secondary light sources Filling each ball lens receiving hole of the mold with a ball lens;
Thereafter, each ball lens on the ball lens alignment type is aligned and brought close to each light emitting portion of the light emitting element or the array of secondary light sources, and each ball lens is adhered to the light emitting element or the array of secondary light sources. Because
A ball lens suction mechanism is provided in each ball lens receiving hole of the ball lens alignment type, the ball lens suction mechanism urges filling of each ball lens receiving hole, and the ball lens suction mechanism The filled ball lens is held until the ball lens is adhesively fixed to the light emitting element or the array of secondary light sources.
[0023]
In this case, before each ball lens on the ball lens alignment type is aligned and brought close to each light emitting portion of the light emitting element or the array of secondary light sources, a predetermined ball lens is placed in each ball lens receiving hole of the ball lens alignment type. It is desirable to check whether the is filled.
[0024]
In that case, for example, a light emitting element is arranged in the center of the bottom of each ball lens receiving hole, and a predetermined ball lens is filled in each ball lens receiving hole of the ball lens alignment type from the light quantity distribution when all the light emitting elements emit light. It can be checked whether or not it is done.
[0025]
In addition, each ball lens on the ball lens alignment type is aligned and brought close to each light emitting portion of the light emitting element or the secondary light source array, and each ball lens is adhered to the light emitting element or the secondary light source array. Before the proximity, it is desirable to apply an adhesive to at least one of the substrate surface of the light emitting element or the array of secondary light sources or the adjacent portion of each ball lens, and then make them close to each other for adhesion.
[0026]
In addition, each ball lens on the ball lens alignment type is aligned and brought close to each light emitting portion of the light emitting element or the array of secondary light sources, and each ball lens is adhered to the light emitting element or the array of secondary light sources, and then the ball. It is desirable that the space between the lenses and the space other than the effective exit surface of the ball lens is filled with a fixed layer.
[0027]
Examples of the light emitting element or secondary light source array include an organic EL array and an LED array.
[0028]
The present invention includes an image forming apparatus equipped with an array exposure head manufactured by the manufacturing method as described above as an exposure head for writing an image on an image carrier. At least two or more image forming stations having a charging unit, an exposure head, a toner developing unit, and a transfer unit are provided around the image carrier, and a tandem system that forms a color image by passing a transfer medium through each station. There is a color image forming apparatus.
[0029]
In the present invention, a hemispherical ball lens receiving hole having a diameter that is the same as or slightly larger than the diameter of the ball lens is provided in an array with an arrangement corresponding to the arrangement of the light emitting portions of the light emitting element or the array of secondary light sources. Each ball lens receiving hole of the ball lens alignment type is filled with a ball lens, and then each ball lens on the ball lens alignment type is aligned and brought close to each light emitting portion of the light emitting element or the array of secondary light sources to each ball. Since the lens is bonded to the light emitting element or the array of the secondary light source, a high-density and defect-free organic EL array exposure head, LED array is used by using a low-priced ball lens having a high refractive index that is used in a reflective paint or the like. An array exposure head such as an exposure head can be manufactured at a very low cost. In addition, a high-quality and low-cost array exposure head optical system automatic alignment and fixing system can be realized, and a high-quality and low-cost array exposure head can be manufactured.
[0030]
Furthermore, it is possible to provide a high-quality array exposure head without giving a large impact to the balls when the ball lenses are aligned and without damaging the ball lenses.
[0031]
In addition, since it is possible to inspect all the quality of alignment and damage of the ball lens at high speed and with high accuracy, it is possible to provide a high quality, low cost array exposure head.
[0032]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the method for manufacturing an array exposure head according to the present invention will be described below. Prior to the description, the configuration of the array exposure head will be described with reference to the drawings, taking as an example an organic EL array exposure head using an organic EL array as an array light source and a ball lens as an optical system.
[0033]
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a basic configuration of an organic EL array exposure head. An organic EL
[0034]
Each
[0035]
As described above, the
[0036]
Although the thickness d from the top of the incident side surface of the
[0037]
Here, the meaning of the thickness d will be described. As shown in FIG. 2, it is assumed that the lowermost point L of the
[0038]
As shown in FIG. 2, the intersection of the light beam having the traveling angle θ from the incident point L and the
∠ORL = ∠OLR = θ (∵OR = OL) (1)
∠BRL = ∠OLR = θ (∵OL and BR are parallel) (2)
∴∠ORB = ∠ORL + ∠BRL = 2θ (3)
If the diameter of the
BR = OR cos 2θ = (D / 2) cos 2θ (4)
AB = (D / 2) (5)
Therefore, the height AR of the point R is
AR = AB + BR = (D / 2) (1 + cos 2θ) (6)
It becomes.
[0039]
If the critical angle between the
sin α = 1 / n (7)
And at this time,
cos2α = cos 2 α-sin 2 α = 1-2 sin 2 α = 1−2 / n 2 ... (8)
It becomes.
[0040]
When θ ≦ α, the light beam is emitted from the
AR ≧ (D / 2) (1 + cos 2α) = D (1-1 / n 2 ) ... (9)
It becomes. This means that light can be emitted only from the part of the
[0041]
If n = 2, the thickness d up to the upper surface of the fixed
[0042]
The fixed
[0043]
Here, in order that the light beam reaching the
[0044]
Here, an important geometrical optical characteristic of the
f = nr / {2 (n-1)} (10)
The principal point coincides with the center of the
[0045]
Therefore, as shown in FIG. 1, when a
[0046]
As described above, from the viewpoint of reducing crosstalk, the
[0047]
As shown in FIG. 4, when an apparent light source C is placed at a point C at a distance δ from the
[0048]
At this time, if the radius of the
[0049]
sin θ = r / (r + δ) (11)
Next, assuming that the
[0050]
At this time, the angle β is expressed by the following equation.
[0051]
sin β = r / {n (r + δ)} (12)
Next, the amount of light that can be taken out of the substrate (organic EL element) 3 out of the light emitted from the point D is determined. Total reflection critical angle θ due to refractive index of
Where dΩ is a solid angle.
[0052]
Critical angle θ from point (light source) D c Of the light emitted inward, the amount of light that does not enter the
[0053]
Therefore, in the light emitted from each
(2rδ + δ 2 ) / (R + δ) 2 (15)
It is represented by
[0054]
Here, if the crosstalk is allowed up to 5% of the emitted light, the following condition is obtained.
[0055]
δ ≦ 0.026r (16)
When δ = 0.026r, if the refractive index n of the organic EL array 1 (refractive index of the substrate 18) is 1.5, the distance between the point D and the point L in FIG. The distance) is 0.132r = 0.066D.
[0056]
From the above examination, the distance Δ between the surface of each
0 ≦ Δ ≦ 0.07D (17)
It can be said that it is desirable to satisfy this relationship. Here, D is the diameter of the
[0057]
By the way, as described above, when the diameter D of the
[0058]
For example, if the desired resolution is 600 dpi and the diameter of the
[0059]
The column 20 in the row direction 1 , 20 2 , 20 Three In order to make the resolution between the main scanning direction and the sub-scanning direction the same, the pitch between each column 20 in the example of FIG. 1 , 20 2 , 20 Three The pitch is set to the same value as the pitch of 127 μm in the column direction.
[0060]
The above is the configuration of the array exposure head when the
[0061]
Next, an embodiment of a manufacturing method according to the present invention of an array-shaped exposure head in which a ball lens is arranged in alignment with each light-emitting portion and the array-shaped light source as in the above example will be described.
[0062]
FIGS. 6 and 7 are views for explaining each step of an embodiment of the method for manufacturing an array exposure head according to the present invention. First, a ball
[0063]
Next, as shown in FIG. 6 (b), the
[0064]
Thereafter, as shown in FIG. 6D, the
[0065]
In addition, it is desirable to oscillate the ball
[0066]
After the step of FIG. 6D, the alignment inspection of the
[0067]
In the process of FIG. 6E, when the possibility that the
[0068]
Further, the light quantity distribution pattern on the surface of the ball
[0069]
Furthermore, instead of arranging the
[0070]
Furthermore, the ball
[0071]
When it is determined that the test is acceptable (OK) in the inspection process of FIG. 6 (e), the ball lenses aligned in the processes of FIGS. 7 (a) to (c) through the processes of FIGS. 6 (a) to (e). The 10 groups are bonded together so as to be transferred to the array light source. Here, an example will be described in which the
[0072]
First, in the process of FIG. 7A, a thin transparent
[0073]
After the transparent
[0074]
After the inspection process of FIG. 6E, an adhesive is applied on the
[0075]
As shown in FIG. 7C, the array exposure head may have a form in which
[0076]
Then, next, FIG. 11 shows an example of a method of filling a space between the
[0077]
Next, an example of a manufacturing method of the
[0078]
FIG. 13 is a cross-sectional view including the organic EL
[0079]
FIG. 13 shows a cross-sectional view including the organic EL
[0080]
Next, a partition wall (bank) 33 having a hole 4 corresponding to the organic EL
[0081]
Next, immediately before the organic EL light emitting layer ink composition is applied, the substrate provided with the
[0082]
Next, the ink composition for the hole injection layer is discharged from the
[0083]
The ink jet system referred to in the present invention is based on the piezo jet system that discharges an ink composition using mechanical energy of a piezoelectric element or the like, the generation of bubbles using the thermal energy of a heater, and the generation of the bubbles. Any of thermal methods for discharging the ink composition may be used (Non-Patent Document 2). FIG. 14 shows a configuration example of a piezo jet head. The
[0084]
After forming the
[0085]
The order of the light emitting layer 23 and the
[0086]
Further, the
[0087]
As materials used for the light emitting layer 23 and materials used for the
[0088]
After the
[0089]
Thus, the
[0090]
In addition, the
[0091]
Now, the organic EL
[0092]
Therefore, the organic EL
[0093]
Here, as shown in FIG. 15, each organic EL array exposure head 101 (K, C, M, Y) is arranged in a one-to-one correspondence on each organic EL
[0094]
The developing device 44 (K, C, M, Y) uses, for example, a non-magnetic one-component toner as a developer, and the one-component developer is conveyed to the developing roller by a supply roller, for example, and adheres to the surface of the developing roller. The film thickness of the developed developer is regulated by a regulation blade, and the potential of the photoreceptor 41 (K, C, M, Y) is adjusted by bringing the developing roller into contact with or pushing the photoreceptor 41 (K, C, M, Y). The toner image is developed by attaching a developer according to the level.
[0095]
The black, cyan, magenta, and yellow toner images formed by the four-color single-color toner image forming station are intermediated by the primary transfer bias applied to the primary transfer roller 45 (K, C, M, Y). The toner image, which is sequentially primary transferred onto the
[0096]
In FIG. 16,
[0097]
The manufacturing method of the array exposure head of the present invention has been described based on the embodiments. However, the present invention is not limited to these embodiments, and various modifications are possible.
[0098]
【The invention's effect】
As is apparent from the above description, according to the method of manufacturing an array exposure head of the present invention, the arrangement corresponds to the arrangement of the light emitting portions of the light emitting element or the array of secondary light sources and is the same as or slightly larger than the diameter of the ball lens. A ball lens alignment type ball lens receiving hole in which hemispherical ball lens receiving holes having a diameter are provided in an array is filled with the ball lens, and then each ball lens on the ball lens alignment type is attached to a light emitting element or two. Since each ball lens is bonded to the light emitting element or the array of the secondary light source, each ball lens is aligned with each light emitting portion of the secondary light source array, so that an inexpensive and high refractive index ball lens used in a reflective paint or the like is used. It can be used to manufacture high-density and defect-free organic EL array exposure heads, LED array exposure heads, and other array-type exposure heads at a very low cost. . In addition, a high-quality and low-cost array exposure head optical system automatic alignment and fixing system can be realized, and a high-quality and low-cost array exposure head can be manufactured.
[0099]
Furthermore, it is possible to provide a high-quality array exposure head without giving a large impact to the balls when the ball lenses are aligned and without damaging the ball lenses.
[0100]
In addition, since it is possible to inspect all the quality of alignment and damage of the ball lens at high speed and with high accuracy, it is possible to provide a high quality, low cost array exposure head.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a basic configuration of an organic EL array exposure head which is an example of an array exposure head.
FIG. 2 is a diagram for explaining the meaning of limiting the thickness of a fixed layer.
FIG. 3 is a diagram for explaining characteristics of a ball lens.
FIG. 4 is a diagram for studying the ratio of the amount of light that can be crosstalk among the light emitted from each light emitting section of the organic EL array.
FIG. 5 is a perspective view seen from the image carrier side of an example of an organic EL array exposure head having a plurality of rows of light emitting portions.
FIG. 6 is a drawing for explaining the inspection process up to one embodiment of the method for manufacturing an array exposure head according to the present invention.
FIG. 7 is a diagram for explaining the process up to aligning and bonding a group of ball lenses aligned through the steps of FIGS. 6A to 6E to an arrayed light source;
FIG. 8 is a plan view and a cross-sectional view of a ball lens alignment type.
FIGS. 9A and 9B are a perspective view and a cross-sectional view for explaining a ball lens suction mechanism of a ball lens alignment type. FIGS.
10 is an enlarged view showing the inspection process of FIG. 6 (e).
FIG. 11 is a diagram for explaining an example of a method of filling a space between surfaces other than the effective surface between ball lenses with a fixed layer.
FIG. 12 is a plan view showing an example of an array arrangement of an organic EL array.
13 is a cross-sectional view of one pixel of the array of FIG.
FIG. 14 is a diagram illustrating a configuration example of a piezo jet head in an inkjet method.
15 is a side view showing a state of light collection by the organic EL array exposure head in the example of FIG. 12. FIG.
FIG. 16 is a front view showing an overall schematic configuration of an example of a tandem type color image forming apparatus in which an organic EL array exposure head based on the manufacturing method of the present invention is arranged.
[Explanation of symbols]
1 ... Organic EL array (array light source)
2. Light emitting part
3 ... Board
4 ... Hole
10 ... Ball lens
11: Image carrier
12 ... Projected luminous flux from the light emitting part
13 ... Transparent adhesive layer
14 ... Fixed layer
14 '... A certain thickness from the surface of the fixed layer
18 ... Board
20 1 , 20 2 , 20 Three ... Line of light emitting parts
21 ... Anode
22 ... hole injection layer
23 ... Light emitting layer
24 ... Transparent cathode
31 ... Pixel
32 ... TFT
41 (K, C, M, Y) ... photosensitive drum
42 (K, C, M, Y): Charging means (corona charger)
44 (K, C, M, Y) ... developing device
45 (K, C, M, Y) ... primary transfer roller
46 (K, C, M, Y) ... Cleaning device
50. Intermediate transfer belt
51. Driving roller
52. Followed roller
53 ... Tension roller
61. Fixing roller pair
62 ... Paper discharge roller pair
63: Paper cassette
64 ... Pickup roller
65 ... Gate roller pair
66. Secondary transfer roller
67 ... Cleaning blade
68 ... Output tray
70 ... Inkjet printer
71 ... Head
72 ... Nozzle plate
73 ... Diaphragm
74: Partition member (reservoir plate)
75 ... Ink chamber
76 ... Nozzle hole
78. Piezoelectric element
79 ... Electrodes
80 ... Ball lens alignment type
81 ... Ball lens receiving hole
82. Light emitting element
83 ... Suction hole
84 ... Suction pipe
85 ... Sieve
86 ... Hake
87 ... Jig for inspection
88 ... Light sensor
101 (K, C, M, Y): Organic EL array exposure head
C ... Apparent light source
D ... Light source
S ... surface
P ... Recording medium
Claims (7)
前記発光素子又は二次光源のアレイの発光部の配列に対応した配列で、前記ボールレンズの径と同じか若干大きな径の半球状のボールレンズ受け入れ穴がアレイ状に設けられてなるボールレンズ整列型の前記ボールレンズ受け入れ穴各々にボールレンズを充填させ、
その後、前記ボールレンズ整列型上の各ボールレンズを前記発光素子又は二次光源のアレイの発光部各々に整列させて近接させ、各ボールレンズを前記発光素子又は二次光源のアレイに接着させる方法であって、
前記ボールレンズ整列型の各ボールレンズ受け入れ穴にボールレンズ吸引機構が設けられており、前記ボールレンズ吸引機構により前記ボールレンズ受け入れ穴各々へのボールレンズの充填を促し、前記ボールレンズ吸引機構により各ボールレンズが前記発光素子又は二次光源のアレイに接着固定されるまで充填されたボールレンズを保持させることを特徴とするアレイ状露光ヘッドの製造方法。A light emitting element or an array of secondary light sources arranged in at least one row of pixels on a long substrate, and each light emitting element or secondary light source on the light emitting side of the light emitting element or array of secondary light sources In the method of manufacturing an array exposure head in which ball lenses are arranged at alignment positions corresponding to the light emitting sections of
Ball lens alignment in which hemispherical ball lens receiving holes having a diameter that is the same as or slightly larger than the diameter of the ball lens are arranged in an array corresponding to the arrangement of the light emitting portions of the light emitting element or the array of secondary light sources Filling each ball lens receiving hole of the mold with a ball lens;
Thereafter, wherein said each ball lens on the ball lens-aligned by aligning the light-emitting portion each of the array of the light emitting element or the secondary light source is close to, to bond the respective ball lens array of the light emitting element or the secondary light source Because
A ball lens suction mechanism is provided in each ball lens receiving hole of the ball lens alignment type, the ball lens suction mechanism urges filling of each ball lens receiving hole, and the ball lens suction mechanism A method of manufacturing an array exposure head, comprising holding a filled ball lens until the ball lens is bonded and fixed to the light emitting element or the array of secondary light sources.
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