(57)【要約】【課題】発光素子の配列間隔に拘わらず、被露光面に集光点列を形成する際のクロストークを低減することができる露光装置及び画像形成装置を提供する。【解決手段】露光装置は、複数の発光素子が少なくとも１列で配列された発光素子列と、発光素子列の複数の発光素子の各々に対応して発光素子から射出された光を回折して被露光面に集光する複数のホログラム素子が多重記録されたホログラム記録層と、を含む集光部材を複数備えている。複数の集光部材は、複数のホログラム素子により被露光面に形成される集光点が予め定めた第１の方向に並ぶように配列されると共に、複数の発光素子列が第１の方向と交差する第２の方向に複数列で並ぶように配列されている。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の発光素子が少なくとも１列で配列された発光素子列と、前記発光素子列の複数の発光素子の各々に対応して前記発光素子から射出された光を回折して被露光面に集光する複数のホログラム素子が多重記録されたホログラム記録層と、を含む集光部材を複数備え、
前記複数の集光部材は、前記複数のホログラム素子により被露光面に形成される集光点が予め定めた第１の方向に並ぶように配列されると共に、複数の前記発光素子列が前記第１の方向と交差する第２の方向に複数列で並ぶように配列された、
露光装置。
【請求項２】
前記複数の集光部材は、集光部材を構成する発光素子の光軸方向が前記第２の方向における列毎に異なるように配列された、請求項１に記載の露光装置。
【請求項３】
特定の集光部材を構成する発光素子から射出された光が、隣接する他の集光部材を構成するホログラム素子に入射しないように遮光された、請求項１又は請求項２に記載の露光装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３までの何れか１項に記載の露光装置と、
前記露光装置と作動距離だけ離間して配置され、画像データに応じて前記露光装置により前記予め定めた第１の方向に主走査されて画像が書き込まれる感光体と、
を含む画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、露光装置及び画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、光源基板上に配列された複数の発光素子と、透過する光を回折させることにより当該光の光線束を収束させて像を結ぶ複数の回折正レンズを有する第１レンズアレイと、複数のレンズを有し、前記複数の発光素子の各々との間に前記第１レンズアレイを挟む第２レンズアレイとを備え、前記複数の回折正レンズの各々は、前記光源基板に垂直な方向において前記複数の発光素子の各々に重なっていることを特徴とする露光装置が記載されている。
【０００３】
特許文献２には、支持部材と、支持部材表面に配列された複数の発光素子と、支持部材表面に一体的に設けられかつ各発光素子に対応するホログラムレンズ部を有するレンズ形成体とを備えている電子写真装置用露光ヘッドが記載されている。
【０００４】
特許文献３には、画像を多数の微小な画素に分割し、一つもしくは複数の光源から各画素の濃度に対応した強度の光束を射出し、当該光束による輝点を、閾値以上の光量密度の光が照射されることにより、感光して表面電位変化や化学的変化等の潜像が形成される、又は感光して濃度変化を持つ画像が形成される画像記録媒体の上に走査して、各画素領域を順次感光させることにより画像を書込む光書込み装置において、前記光源と前記画像記録媒体との間であって光源側から順に、光束を集束させる光集束素子部と、光束が集束する位置に設けられた微小な光学的開口部と、該光学的開口部より射出した光束をおおむね平行な光束とするコリメータ部と、光束を複数の方向へ分解して放射すると共に複数の光束をおおむね同一の平面上に集束させるホログラム素子と、を配列された一つのユニットを、主走査方向に画素数と同数のアレイ状に配置したことを特徴とする光書込み装置が記載されている。
【０００５】
特許文献４には、レーザ光源からのレーザ光をスポット状のビームに変換するスイッチング素子と、そのビームを収束させるホログラム素子とを、一対一に対応して複数個存在させたことを特徴とする印字装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−２３７５７６号公報
【特許文献２】特開２００２−０４６３００号公報
【特許文献３】特開２０００−３３００５８号公報
【特許文献４】特開平４−２０１２７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、一の集光部材で必要な集光点を形成する場合に比べて、被露光面に集光点列を形成する際のクロストークを低減することができる露光装置及び画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために各請求項に記載の発明は、下記構成を備えたことを特徴としている。
【０００９】
請求項１に記載の発明は、複数の発光素子が少なくとも１列で配列された発光素子列と、前記発光素子列の複数の発光素子の各々に対応して前記発光素子から射出された光を回折して被露光面に集光する複数のホログラム素子が多重記録されたホログラム記録層と、を含む集光部材を複数備え、前記複数の集光部材は、前記複数のホログラム素子により被露光面に形成される集光点が予め定めた第１の方向に並ぶように配列されると共に、複数の前記発光素子列が前記第１の方向と交差する第２の方向に複数列で並ぶように配列された、露光装置である。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、前記複数の集光部材は、集光部材を構成する発光素子の光軸方向が前記第２の方向における列毎に異なるように配列された、請求項１に記載の露光装置である。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、特定の集光部材を構成する発光素子から射出された光が、隣接する他の集光部材を構成するホログラム素子に入射しないように遮光された、請求項１又は請求項２に記載の露光装置である。
【００１２】
請求項４に記載の発明は、請求項１から請求項３までの何れか１項に記載の露光装置と、前記露光装置と作動距離だけ離間して配置され、画像データに応じて前記露光装置により前記予め定めた第１の方向に主走査されて画像が書き込まれる感光体と、を含む画像形成装置である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の各請求項に記載の発明によれば、以下の効果がある。
【００１４】
請求項１に記載の発明によれば、一の集光部材で必要な集光点を形成する場合に比べて、被露光面に集光点列を形成する際のクロストークを低減することができる、という効果がある。
【００１５】
請求項２に記載の発明によれば、クロストークを低減できると共に、露光装置の設計の自由度が向上する、という効果がある。
【００１６】
請求項３に記載の発明によれば、クロストークをより一層低減できる、という効果がある。
【００１７】
請求項４に記載の発明によれば、本発明の露光装置を用い、多重記録された複数のホログラムから射出された回折光を収束させて得られた集光点列で感光体表面を主走査して画像を書き込む場合に、一の集光部材で必要な集光点を形成する場合に比べてクロストークを低減することができる、という効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施の形態に係る画像形成装置の構成の一例を示す概略図である。
【図２】本発明の実施の形態に係るＬＥＤプリントヘッドの構成の一例を示す概略斜視図である。
【図３】（Ａ）はホログラム素子の概略形状を示す斜視図であり、（Ｂ）はＬＥＤプリントヘッドの副走査方向の断面図であり、（Ｃ）はＬＥＤプリントヘッドの主走査方向に沿った断面図である。
【図４】ホログラムが記録される様子を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態に係るＬＥＤプリントヘッドの部分的構成の一例を示す分解斜視図である。
【図６】ホログラムが再生されて回折光が生成される様子を示す図である。
【図７】図５に示すＬＥＤプリントヘッドの利点を説明するための分解斜視図である。
【図８】隣接する集光部材間でクロストークが発生する様子を示す図である。
【図９】本実施の形態に係るＬＥＤプリントヘッドの集光部材の配置の一例を示す図である。
【図１０】本実施の形態に係るＬＥＤプリントヘッドの複数の集光部材の配置の他の一例を示す図である。
【図１１】本実施の形態に係るＬＥＤプリントヘッドの複数の集光部材の配置の更に他の一例を示す図である。
【図１２】図１１に示すＬＥＤプリントヘッドの複数の集光部材から回折光が生成される様子を示す図である。
【図１３】図１１に示す複数の集光部材の配置の変形例を示す図である。
【図１４】複数の集光部材を複数列に配置して高解像度を得る例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態の一例を詳細に説明する。
【００２０】
＜画像形成装置＞
図１は本発明の実施の形態に係る画像形成装置の構成の一例を示す概略図である。この装置は、電子写真方式で画像を形成する画像形成装置であり、発光ダイオード（ＬＥＤ）を光源に用いたＬＥＤ方式の露光装置（ＬＥＤプリントヘッド、略称「ＬＰＨ」）を搭載している。ＬＥＤプリントヘッドは、機械的な駆動が不要という利点を有する。また、この画像形成装置は、所謂タンデム型のデジタルカラープリンタであり、各色の画像データに対応して画像形成を行う画像形成部としての画像形成プロセス部１０、画像形成装置の動作を制御する制御部３０、及び画像読取装置３と例えばパーソナルコンピュータ（ＰＣ）２等の外部装置とに接続され、これらの装置から受信された画像データに対して所定の画像処理を施す画像処理部４０を備えている。
【００２１】
画像形成プロセス部１０は、一定の間隔で並列に配置される４つの画像形成ユニット１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋを備えている。画像形成ユニット１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋの各々は、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）のトナー像を形成する。なお、画像形成ユニット１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋを、適宜「画像形成ユニット１１」と総称する。
【００２２】
各画像形成ユニット１１は、静電潜像を形成してトナー像を担持する像担持体としての感光体ドラム１２、感光体ドラム１２の表面を所定電位で一様に帯電する帯電器１３、帯電器１３によって帯電された感光体ドラム１２を露光する露光装置としてのＬＥＤプリントヘッド(ＬＰＨ)１４、ＬＰＨ１４によって得られた静電潜像を現像する現像器１７、転写後の感光体ドラム１２表面を清掃するクリーナ１６を備えている。
【００２３】
従来のＬＰＨは、ＬＥＤアレイとロッドレンズアレイとで構成されていた。ロッドレンズアレイには、セルフォック（登録商標）など、屈折率分布型のロッドレンズが用いられていた。各ＬＥＤから射出された光は、ロッドレンズにより集光されて、感光体ドラム上に正立等倍像が結像される。本実施の形態に係る画像形成装置は、「ロッドレンズ」に代えて「ホログラム素子」を用いたＬＰＨを備えている。
【００２４】
ＬＰＨ１４は、感光体ドラム１２の軸線方向の長さと略同じ長さの長尺状のプリントヘッドである。ＬＰＨ１４には、長さ方向に沿って複数のＬＥＤがアレイ状（列状）に配列されている。ＬＰＨ１４は、その長さ方向が感光体ドラム１２の軸線方向を向くように、感光体ドラム１２の周囲に配置されている。ロッドレンズを用いたＬＰＨでは、レンズアレイ端面から結像点までの光路長（作動距離）は数ｍｍ程度と短く、感光体ドラムの周囲における露光装置の占有割合が大きくなる。これに対して、本実施の形態のＬＰＨ１４は、作動距離は数ｃｍ程度と長く、感光体ドラム１２の表面から数ｃｍ離間して配置されている。このため、感光体ドラム１２の周方向における占有幅が小さく、感光体ドラム１２の周囲の混雑が緩和されている。
【００２５】
また、画像形成プロセス部１０は、各画像形成ユニット１１の感光体ドラム１２にて形成された各色のトナー像が多重転写される中間転写ベルト２１、各画像形成ユニット１１の各色トナー像を中間転写ベルト２１に順次転写（一次転写）させる一次転写ロール２２、中間転写ベルト２１上に転写された重畳トナー像を記録媒体である用紙Ｐに一括転写（二次転写）させる二次転写ロール２３、及び二次転写された画像を用紙Ｐ上に定着させる定着器２５を備えている。
【００２６】
次に上記画像形成装置の動作について説明する。
まず、画像形成プロセス部１０は、制御部３０から供給された同期信号等の制御信号に基づいて画像形成動作を行う。その際に、画像読取装置３やＰＣ２から入力された画像データは、画像処理部４０によって画像処理が施され、インターフェースを介して各画像形成ユニット１１に供給される。
【００２７】
例えば、イエローの画像形成ユニット１１Ｙでは、帯電器１３により所定電位で一様に帯電された感光体ドラム１２の表面が、画像処理部４０から得られた画像データに基づいて発光するＬＰＨ１４により露光されて、感光体ドラム１２上に静電潜像が形成される。即ち、ＬＰＨ１４の各ＬＥＤが画像データに基づいて発光することで、感光体ドラム１２の表面が主走査されると共に、感光体ドラム１２が回転することで副走査されて、感光体ドラム１２上に静電潜像が形成される。形成された静電潜像は現像器１７により現像され、感光体ドラム１２上にはイエローのトナー像が形成される。同様に、画像形成ユニット１１Ｍ,１１Ｃ,１１Ｋにおいて、マゼンタ、シアン、黒の各色トナー像が形成される。
【００２８】
各画像形成ユニット１１で形成された各色トナー像は、図１の矢印Ａ方向に回動する中間転写ベルト２１上に、一次転写ロール２２により順次静電吸引されて転写される（一次転写）。中間転写ベルト２１上には、重畳されたトナー像が形成される。重畳トナー像は、中間転写ベルト２１の移動に伴って二次転写ロール２３が配設された領域（二次転写部）に搬送される。重畳トナー像が二次転写部に搬送されると、トナー像が二次転写部に搬送されるタイミングに合わせて用紙Ｐが二次転写部に供給される。
【００２９】
そして、二次転写部にて二次転写ロール２３により形成される転写電界により、重畳トナー像は搬送されてきた用紙Ｐ上に一括して静電転写される（二次転写）。重畳トナー像が静電転写された用紙Ｐは、中間転写ベルト２１から剥離され、搬送ベルト２４により定着器２５まで搬送される。定着器２５に搬送された用紙Ｐ上の未定着トナー像は、定着器２５によって熱および圧力による定着処理を受けることで用紙Ｐ上に定着される。そして定着画像が形成された用紙Ｐは、画像形成装置の排出部に設けられた排紙トレー（不図示）に排出される。
【００３０】
＜ＬＥＤプリントヘッド(ＬＰＨ)＞
図２は本実施の形態に係る露光装置としてのＬＥＤプリントヘッドの構成の一例を示す概略斜視図である。図２に示すように、ＬＥＤプリントヘッド(ＬＰＨ１４)は、複数のＬＥＤ５０を備えたＬＥＤアレイ５２と、複数のＬＥＤ５０の各々に対応して設けられた複数のホログラム素子５４を備えたホログラム素子アレイ５６と、を備えている。図２に示す例では、ＬＥＤアレイ５２は６個のＬＥＤ５０１〜５０６を備え、ホログラム素子アレイ５６は６個のホログラム素子５４１〜５４６を備えている。なお、各々を区別する必要がない場合には、ＬＥＤ５０１〜５０６を「ＬＥＤ５０」と総称し、ホログラム素子５４１〜５４６を「ホログラム素子５４」と総称する。
【００３１】
複数のＬＥＤ５０の各々は、ＬＥＤチップ５３上に配列されている。複数のＬＥＤ５０が配列されたＬＥＤチップ５３は、ＬＥＤ５０の各々を駆動する駆動回路（図示せず）と共に、長尺状のＬＥＤ基板５８上に実装されている。ＬＥＤチップ５３は、複数のＬＥＤ５０が主走査方向に並ぶように位置合せをして、ＬＥＤ基板５８上に配置されている。これにより、ＬＥＤ５０の各々は、感光体ドラム１２の軸線方向と平行な方向に沿って配列される。
【００３２】
ＬＥＤ５０の配列方向が「主走査方向」である。また、ＬＥＤ５０の各々は、互いに隣接する２つのＬＥＤ５０（発光点）の主走査方向の間隔（発光点ピッチ）が一定間隔となるように配列されている。なお、感光体ドラム１２の回転により副走査が行われるが、「主走査方向」と直交する方向を「副走査方向」として図示している。また、以下では、ＬＥＤ５０の配置される位置を、適宜「発光点」と称する。
【００３３】
なお、後述する通り、ＬＰＨ１４をＬＥＤチップ５３単位に分けて考える場合には、各単位を「集光部材１５」と称する。図２においては、数個のＬＥＤ５０が１列に配列された１個の集光部材で構成されたＬＰＨ１４を、概略的に図示しているに過ぎない。実際の画像形成装置では、主走査方向の解像度に応じて、数百個の集光部材を配列することで、数千個のＬＥＤ５０が配列されている。本実施の形態では、複数のＬＥＤ５０からなるＬＥＤアレイ５２が実装されたＬＥＤチップ５３と、ＬＥＤチップ５３に対応したホログラム素子アレイ５６とで、集光部材１５が構成されている。
【００３４】
また、後述するように、本実施の形態では、ＬＥＤ基板５８上に、複数の集光部材１５を複数列に分けて２次元状に配列することでＬＰＨ１４が構成されている。例えば、複数の集光部材１５は千鳥状に配置してもよい（図５参照）。この場合には、複数の集光部材１５は、主走査方向に並ぶように一列に配置されると共に、副走査方向に一定間隔ずらして二列に配置されている。複数のＬＥＤチップ５３に分けられていても、複数のＬＥＤ５０の各々は、互いに隣接する２つのＬＥＤ５０の主走査方向の間隔が、一定間隔となるように配列されている。
【００３５】
ＬＥＤチップ５３としては、複数の自己走査型ＬＥＤ（ＳＬＥＤ：Self-scanning LED）が配列されたＳＬＥＤチップを用いてもよい。ＳＬＥＤチップは、スイッチのオン・オフを二本の信号線によって行い、各ＳＬＥＤを選択的に発光させて、データ線を共通化する。このＳＬＥＤチップを用いることで、基板上での配線数が少なくて済む。
【００３６】
上記のＬＥＤアレイ５２を覆うように、ＬＥＤチップ５３上にはホログラム記録層６０が形成されている。ホログラム素子アレイ５６は、ＬＥＤチップ５３上に形成されたホログラム記録層６０内に形成されている。後述する通り、ＬＥＤチップ５３とホログラム記録層６０とは密着している必要はなく、空気層や透明樹脂層などを介して所定距離だけ離間されていてもよい。例えば、ホログラム記録層６０は、ＬＥＤチップ５３から所定高さだけ離間された位置に、図示しない保持部材によって保持されていてもよい。
【００３７】
ホログラム記録層６０には、複数のＬＥＤ５０１〜５０６の各々に対応して、主走査方向に沿って複数のホログラム素子５４１〜５４６が形成されている。ホログラム素子５４の各々は、互いに隣接する２つのホログラム素子５４の主走査方向の間隔が、上記のＬＥＤ５０の主走査方向の間隔と、ほぼ同じ間隔となるように配列されている。即ち、互いに隣接する２つのホログラム素子５４が互いに重なり合うように、径の大きいホログラム素子５４が多重記録されている。また、互いに隣接する２つのホログラム素子５４が異なる形状を有していてもよい。
【００３８】
ホログラム記録層６０は、ホログラムを永続的に記録保持することが可能な高分子材料から構成されている。このような高分子材料としては、いわゆるフォトポリマーを用いてもよい。フォトポリマーは、光重合性モノマーのポリマー化による屈折率変化を利用してホログラムを記録する。
【００３９】
ＬＥＤ５０を発光させると、ＬＥＤ５０から射出された光（インコヒーレント光）は、発光点からホログラム径まで拡がる拡散光の光路を通る。ＬＥＤ５０の発光により、ホログラム素子５４に参照光が照射されたのと略同じ状況となる。図２に示すように、ＬＥＤアレイ５２とホログラム素子アレイ５６とを備えた集光部材１５（ＬＰＨ１４）では、６個のＬＥＤ５０１〜５０６の各々から射出された各光は、対応するホログラム素子５４１〜５４６のいずれかに入射する。ホログラム素子５４１〜５４６は、入射された光を回折して回折光を生成する。ホログラム素子５４１〜５４６の各々で生成された各回折光は、拡散光の光路を避けて、その光軸が発光光軸と角度θを成す方向に射出され、感光体ドラム１２の方向に集光される。
【００４０】
射出された各回折光は、感光体ドラム１２の方向に収束して、数ｃｍ先の焦点面に配置された感光体ドラム１２の表面で結像される。即ち、複数のホログラム素子５４の各々は、対応するＬＥＤ５０から射出された光を回折して集光し、感光体ドラム１２表面に結像させる光学部材として機能する。感光体ドラム１２の表面には、各回折光による微小なスポット６２１〜６２６が、主走査方向に一列に配列されるように形成される。換言すれば、ＬＰＨ１４により、感光体ドラム１２が主走査される。なお、各々を区別する必要がない場合には、スポット６２１〜６２６を「スポット６２」と総称する。
【００４１】
一般に、インコヒーレント光（非干渉性の光）を射出するＬＥＤを用いるＬＰＨでは、コヒーレンス性が低下してスポットぼけ（いわゆる色収差）が生じ、微小スポットを形成することは容易ではない。これに対して、本実施の形態のＬＰＨ１４は、ホログラム素子の入射角選択性及び波長選択性が高く、高い回折効率が得られる。このためバックグラウンドノイズ（背景雑音）が低減され、信号光が精度よく再生されて、輪郭の鮮明な微小スポット６２（集光点）が形成される。
【００４２】
＜ホログラム素子の形状＞
図３（Ａ）はホログラム素子の概略形状を示す斜視図であり、図３（Ｂ）はＬＥＤプリントヘッドの副走査方向の断面図であり、図３（Ｃ）はＬＥＤプリントヘッドの主走査方向に沿った断面図である。
【００４３】
図３（Ａ）に示すように、ホログラム素子５４の各々は、一般に厚いホログラム素子と称される体積ホログラムである。また、図３（Ａ）及び図３（Ｂ）に示すように、ホログラム素子５４の各々は、ホログラム記録層６０の表面側を底面とし、ＬＥＤ５０側に向かって収束する円錐台状に形成されている。この例では円錐台状のホログラム素子について説明するが、ホログラム素子の形状はこれには限定されない。例えば、円錐、楕円錐、楕円錐台等の形状としてもよい。円錐台状のホログラム素子５４の直径は、底面で最も大きくなる。この円形の底面の直径を「ホログラム径ｒＨ」とする。
【００４４】
ホログラム素子５４の各々は、ＬＥＤ５０の主走査方向の間隔よりも大きな「ホログラム径ｒＨ」を有している。例えば、ＬＥＤ５０の主走査方向の間隔は３０μｍであり、ホログラム径ｒＨは２ｍｍ、ホログラム厚さｈＨは２５０μｍである。従って、図２及び図３（Ｃ）に示すように、互いに隣接する２つのホログラム素子５４は、互いに大幅に重なり合うように形成されている。複数のホログラム素子５４は、例えば、球面波シフト多重により多重記録されている。なお、複数のホログラム素子５４の各々は、同一波長で記録してもよく、複数の波長を組み合わせて（波長多重）記録してもよい。
【００４５】
複数のＬＥＤ５０の各々は、対応するホログラム素子５４側に光を射出するように、発光面をホログラム記録層６０の表面側に向けて、ＬＥＤチップ５３毎にＬＥＤ基板５８上に配置されている。ＬＥＤ５０の「発光光軸」は、対応するホログラム素子５４と交差し、ＬＥＤチップ５３及びＬＥＤ基板５８と直交する方向を向いている。図示した通り、発光光軸は、上記の主走査方向及び副走査方向の各々とも直交する。
【００４６】
ＬＥＤ５０は拡散光源であり、ＬＥＤ５０から射出された光は、図３（Ｃ）に示すように、対応するホログラム素子５４に隣接するホログラム素子５４にも照射される。本実施の形態では、ＬＥＤアレイ５２とホログラム素子アレイ５６とを備えた集光部材１５の単位でＬＰＨ１４を構成したことで、クロストークの発生が低減されている。
【００４７】
また、図示は省略するが、ＬＰＨ１４は、ホログラム素子５４で生成された回折光が感光体ドラム１２の方向に射出されるように、ハウジングやホルダー等の保持部材により保持されて、図１に示す画像形成ユニット１１内の所定位置に取り付けられている。なお、ＬＰＨ１４は、調整ネジ（図示せず）等の調整手段により、回折光の光軸方向に移動するように構成されていてもよい。ホログラム素子５４による結像位置(焦点面)が、感光体ドラム１２表面上に位置するように、上記の調整手段により調整する。また、ホログラム記録層６０上に、カバーガラスや透明樹脂等で保護層が形成されていてもよい。保護層によりゴミの付着を防止する。
【００４８】
なお、ホログラム記録層６０は、例えば、セルと当該セル内に封入されたホログラム記録材料とで構成してもよい。セル内にホログラム記録材料を封入して作製されたホログラム記録層６０は、取り扱いが容易である。例えば、ホログラム記録層６０をＬＥＤ基板５８に取り付ける場合でも、ホログラム記録層６０の裏面側のセルに支持部材を設け、支持部材によりホログラム記録層６０がＬＥＤ基板５８上の所望の位置に支持されるように、ホログラム記録層６０をＬＥＤ基板５８上に設置する。これにより、ホログラム記録層６０を、ＬＥＤチップ５３から離間させて配置することができる。このセルは保護層としても機能する。
【００４９】
＜ホログラムの記録方法＞
次に、ホログラムの記録方法について説明する。図４は、ホログラム記録層にホログラム素子５４が形成される様子、即ち、ホログラム記録層にホログラムが記録される様子を示す図である。感光体ドラム１２の図示は省略し、結像面である表面１２Ａだけを図示する。また、ホログラム記録層６０Ａは、ホログラム素子５４が形成される前の記録層であり、符号Ａを付して、ホログラム素子５４が形成されたホログラム記録層６０と区別する。
【００５０】
図４に示すように、表面１２Ａに結像される回折光の光路を通るコヒーレント光が、信号光としてホログラム記録層６０Ａに照射される。同時に、ホログラム記録層６０Ａを通過する際に、発光点から所望のホログラム径ｒＨまで拡がる拡散光の光路を通るコヒーレント光が、参照光としてホログラム記録層６０Ａに照射される。コヒーレント光の照射には、半導体レーザ等のレーザ光源が用いられる。
【００５１】
信号光と参照光とは、ホログラム記録層６０Ａに対し、同じ側（表面側又は裏面側）から照射される。信号光と参照光との干渉により得られる干渉縞（強度分布）が、ホログラム記録層６０Ａの厚さ方向にわたって記録される。これにより、透過型のホログラム素子５４が形成されたホログラム記録層６０が得られる。ホログラム素子５４は、面方向及び厚さ方向に干渉縞の強度分布が記録された体積ホログラムである。このホログラム記録層６０をＬＥＤ基板５８に取り付け、ＬＥＤアレイ５２が実装されたＬＥＤチップ５３上に配置し、ＬＥＤアレイ５２に対応するホログラム素子アレイ５６を形成することで、個々の集光部材１５が作製される。
【００５２】
＜ＬＰＨの具体的な構成＞
次に、ＬＰＨのより具体的な構成について説明する。図２においては、概略的に１個の集光部材１５で構成されたＬＰＨ１４を図示したが、実際の画像形成装置では、主走査方向の解像度に応じて、数百個の集光部材１５を配列することで、数千個のＬＥＤ５０が配列されることになる。例えば、１２８個のＳＬＥＤが１２００ｓｐｉ（spots per inch）間隔で配列されたＳＬＥＤチップが、ＳＬＥＤが主走査方向に一列に並ぶように５８個配列されていると仮定すると、１２００ｄｐｉの解像度の画像形成装置では、７４２４個のＳＬＥＤが２１μｍの間隔で配列されることになる。これら７４２４個のＳＬＥＤに対応して、感光体ドラム１２上には７４２４個のスポット６２が主走査方向に一列に並ぶように形成される。
【００５３】
図５は、本発明の実施の形態に係るＬＥＤプリントヘッドの部分的構成の一例を示す分解斜視図である。また、図６は、図５に示すＬＥＤプリントヘッドの利点を説明するための分解斜視図である。図５の分解斜視図は、図２に概略的に図示したＬＰＨの構成をより具体的に図示したものであり、実際の画像形成装置に使用される構成に近い。なお、「ＬＥＤ」に代えて「ＳＬＥＤ」を用いる場合には、ＬＥＤ５０と同じ符号を付して「ＳＬＥＤ５０」と称する。また、ＳＬＥＤチップにも同じ符号を付して「ＳＬＥＤチップ５３」と称する。
【００５４】
上述した通り、実際の画像形成装置のＬＰＨ１４には、主走査方向の解像度に応じて数千個のＳＬＥＤが配列されている。複数の集光部材１５を、基板５８上に、複数列に分けて２次元状に配列することでＬＰＨ１４が構成されている。図５に示すＬＰＨ１４では、複数の集光部材１５は、主走査方向に沿って配置されると共に、副走査方向に一定間隔ずらして二列に配置されて、基板５８上に千鳥状に配列されている。なお、基板５８は平板には限定されない。
【００５５】
図５に示す分解斜視図では、実際の構成に近いＬＰＨ１４の一部として、４個の集光部材１５Ａ１、１５Ａ２、１５Ｂ１、及び１５Ｂ２が、Ａ列及びＢ列の２列で千鳥状に配置されている様子を示す。４個の集光部材１５Ａ１、１５Ａ２、１５Ｂ１、及び１５Ｂ２の各々には、９個のＳＬＥＤ５０が所定間隔（ＬＥＤピッチ「ＰＯ」）で一次元状に配列されている。そして、４個の集光部材１５Ａ１、１５Ａ２、１５Ｂ１、及び１５Ｂ２の各々は、対応するＳＬＥＤチップ５３Ａ１、５３Ａ２、５３Ｂ１、及び５３Ｂ２の各々について、ＳＬＥＤ５０の配列方向が主走査方向を向くように配置されている。
【００５６】
主走査方向に沿ったＡ列の集光部材１５Ａ１及び１５Ａ２と、Ｂ列の集光部材１５Ｂ１及び１５Ｂ２とは、Ａ列上のＳＬＥＤ５０ＡとＢ列上のＳＬＥＤ５０Ｂとが、副走査方向に一定間隔で離間されるように配置されている。ＳＬＥＤ５０ＡとＳＬＥＤ５０Ｂとが副走査方向に離間される間隔は、ＳＬＥＤ５０の主走査方向の間隔と略同じ間隔又は数倍（１倍〜９倍）程度の間隔とされている。
【００５７】
Ａ列には、集光部材１５Ａ１と集光部材１５Ａ２とが互いに隣接するように配置されており、Ｂ列には、集光部材１５Ｂ１と集光部材１５Ｂ２とが互いに隣接するように配置されている。また、Ａ列の集光部材１５Ａ１とＢ列の集光部材１５Ｂ１とは、主走査方向にＬＥＤピッチ「ＰＯ／２」だけずらして配置されている。同様に、Ａ列の集光部材１５Ａ２とＢ列の集光部材１５Ｂ２とは、主走査方向にＬＥＤピッチ「ＰＯ／２」だけずらして配置されている。
【００５８】
４個の集光部材１５Ａ１、１５Ａ２、１５Ｂ１、及び１５Ｂ２の各々に対応して、ＳＬＥＤチップ５３Ａ１、５３Ａ２、５３Ｂ１、及び５３Ｂ２の各々が配列されている。図５に示す例では、２列に配列された合計３６個のＳＬＥＤ５０が図示されている。また、４個のＳＬＥＤチップ５３Ａ１、５３Ａ２、５３Ｂ１、及び５３Ｂ２の各々には、各ＳＬＥＤチップ５３に対応して、ホログラム記録層６０Ａ１、６０Ａ２、６０Ｂ１、及び６０Ｂ２の各々が設けられている。
【００５９】
集光部材１５の各々では、図２に示したように、ＳＬＥＤチップ５３に搭載された複数のＬＥＤ５０の各々に対応して、ホログラム記録層６０に複数のホログラム素子５４が形成されている。例えば、集光部材１５Ａ１には、ＳＬＥＤチップ５３Ａ１の９個のＳＬＥＤ５０Ａ１１〜５０Ａ１９に対応して、ホログラム記録層６０Ａ１には９個のホログラム素子５４Ａ１１〜５４Ａ１９が配列されるように形成されている。これにより、感光体ドラム１２の表面１２Ａには、３６個のＳＬＥＤ５０の各々に対応して、３６個のスポット６２１〜６２３６が主走査方向に沿って所定間隔（スポットピッチ「ＰＳ」）で一列に形成される。実際の画像形成装置では、数千個のＳＬＥＤ５０に対応して、数千個のスポット６２が形成される。
【００６０】
図５に示すＬＰＨ１４では、図５及び図６に示すように、Ａ列のＳＬＥＤ５０ＡとＢ列のＳＬＥＤ５０Ｂとを、３６個のスポット６２１〜６２３６に交互に対応付けている。例えば、集光部材１５Ａ１はＳＬＥＤチップ５３Ａ１とホログラム記録層６０Ａ１とで構成される。ＳＬＥＤチップ５３Ａ１の第１のＳＬＥＤ５０Ａ１１から射出された光は、対応するホログラム記録層６０Ａ１のホログラム素子５４Ａ１１で回折されてスポット６２１に集光される。また、集光部材１５Ｂ１はＳＬＥＤチップ５３Ｂ１とホログラム記録層６０Ｂ１とで構成される。ＳＬＥＤチップ５３Ｂ１の第１のＳＬＥＤ５０Ｂ１１から射出された光は、対応するホログラム記録層６０Ｂ１のホログラム素子５４Ｂ１１で回折されてスポット６２２に集光される。
【００６１】
従って、ＳＬＥＤチップ５３のＬＥＤピッチが「ＰＯ」でも、Ａ列及びＢ列の２列を交互に用いれば、主走査方向のＬＥＤピッチ「ＰＬ」は「ＰＯ／２」となる。ＬＥＤピッチと同じ間隔でスポット６２が形成されると仮定すると、スポットピッチ「ＰＳ」も「ＰＯ／２」となる。例えば、１２００ｄｐｉの解像度を得たい場合であっても、６００ｄｐｉのＳＬＥＤチップ５３を用いれば十分である。
【００６２】
上述した通り、ＬＥＤ５０は拡散光源であるが、本実施の形態では、集光部材１５の単位でＬＰＨ１４を構成したことで、クロストークの発生が低減されている。図７に示すように、基板５８上に実装された複数のＬＥＤチップ５３に対して１つのホログラム記録層６０を設け、複数のＬＥＤチップ５３の各ＬＥＤ５０の各々に対応してホログラム素子５４を形成したＬＰＨ１４と比較すると、図６に示す本実施の形態の構成では、クロストークの発生が低減される。
【００６３】
図８に示すように、インコヒーレント光源であるＬＥＤ５０から射出される発光光７２は、発散して拡がることが知られている。この現象は「ランバーシアン配光」と称される。同じくインコヒーレント光源である電界発光素子（ＥＬ）においても、同様の現象が観測される。発光光７２のうち、発光点からホログラム径ｒＨまで拡がる拡散光の光路（実線で示す）を通る光だけが、ホログラム素子５４に参照光として照射され、回折光が再生される。他の発光光７２は「迷光」として拡散する。
【００６４】
従って、図７に示すように、１つのホログラム記録層６０にホログラム素子アレイ５６が形成されている場合には、図８に示すように、複数のＬＥＤチップ５３がＡ列とＢ列とに配列されていても、Ａ列のＳＬＥＤチップ５３ＡのＳＬＥＤ５０Ａから拡散した発光光７２（迷光）は、副走査方向に隣接するＢ列のＳＬＥＤチップ５３ＢのＳＬＥＤ５０Ｂに対応するホログラム素子５４Ｂに照射される。本実施の形態では、集光部材１５の単位でＬＰＨ１４を構成したことで、隣接するホログラム素子５４を分離するのが容易になり、迷光によるクロストークの発生が低減される。
【００６５】
例えば、図９に示すように、Ａ列の集光部材１５ＡとＢ列の集光部材１５Ｂとを、発光光７２（迷光）によるクロストークが発生しない距離Ｄだけ離間して配置してもよい。また、図１０に示すように、Ａ列の集光部材１５ＡとＢ列の集光部材１５Ｂとを遮光部材７４で分離して、発光光７２（迷光）によるクロストークの発生を防止してもよい。
【００６６】
また、例えば、図１１に示すように、Ａ列の集光部材１５ＡとＢ列の集光部材１５Ｂとを、発光光７２（迷光）によるクロストークが発生しないように、互いの発光光軸が異なる方向を向くように配置してもよい。図１１に示す例では、基板５８は、副走査方向の断面が二等辺三角形で主走査方向に延びる棒状であり、二等辺三角形の等辺に対応した傾斜面５８Ａと傾斜面５８Ｂとを備えている。傾斜面５８Ａ上にＡ列の集光部材１５Ａが配置され、傾斜面５８Ｂ上にＢ列の集光部材１５Ｂが配置される。図１２に示すように、Ａ列の集光部材１５Ａからの回折光と、Ｂ列の集光部材１５Ｂによる回折光とは、感光体ドラム１２の表面１２Ａ上において、主走査方向に一列に並ぶスポット６２（スポット６２Ａ、６２Ｂ）を形成するように、ホログラム素子５４Ａ、５４Ｂの各々を設計する。
【００６７】
複数の集光部材１５は、Ａ列及びＢ列の２列に配列する場合には限定されない。３列以上に分けて配列してもよい。例えば、図１３に示すように、Ｃ列の集光部材１５Ｃ、Ｄ列の集光部材１５Ｄ、及びＥ列の集光部材１５Ｅを、発光光７２（迷光）によるクロストークが発生しないように、互いの発光光軸が異なる方向を向くように配置してもよい。図１３に示す例では、基板５８は、副走査方向の断面が台形で主走査方向に延びる棒状であり、斜辺及び上底に対応した傾斜面５８Ｃ、平面５８Ｄ及び傾斜面５８Ｅを備えている。傾斜面５８Ｃ上にＣ列の集光部材１５Ｃが配置され、平面５８Ｄ上にＤ列の集光部材１５Ｄが配置され、傾斜面５８Ｅ上にＥ列の集光部材１５Ｅが配置される。図１１に示す例と同様に、Ｃ列の集光部材１５Ｃからの回折光、Ｄ列の集光部材１５Ｄによる回折光、及びＥ列の集光部材１５Ｅによる回折光は、感光体ドラム１２の表面１２Ａ上において、主走査方向に一列に並ぶスポット６２を形成する。
【００６８】
なお、複数の集光部材１５の副走査方向の配列数が増加するほど、高解像度を得るのが容易になる。図５に示す例では、６００ｄｐｉのＳＬＥＤチップ５３を用いて１２００ｄｐｉの解像度を得る例について説明したが、図１４に示すように、ＳＬＥＤチップ５３のＬＥＤピッチが「ＰＯ」でも、Ｃ列、Ｄ列及びＥ列の３列を交互に用いれば、主走査方向のＬＥＤピッチ「ＰＬ」は「ＰＯ／３」となる。ＬＥＤピッチと同じ間隔でスポット６２が形成されると仮定すると、スポットピッチ「ＰＳ」も「ＰＯ／３」となる。例えば、１２００ｄｐｉの解像度を得たい場合であっても、４００ｄｐｉのＳＬＥＤチップ５３を用いれば十分である。
【００６９】
＜その他の変形例＞
なお、上記では、複数のＬＥＤを備えたＬＥＤプリントヘッドを備える例について説明したが、ＬＥＤに代えて電界発光素子（ＥＬ）、レーザダイオード（ＬＤ）等、他の発光素子を用いてもよい。発光素子の特性に応じてホログラム素子を設計すると共に、インコヒーレント光による不要露光を防止することで、インコヒーレント光を射出するＬＥＤやＥＬを発光素子として用いた場合でも、コヒーレント光を射出するＬＤを発光素子として用いた場合と同様に、輪郭が鮮明な微小スポットが形成される。
【００７０】
また、上記では、球面波シフト多重により複数のホログラム素子を多重記録する例について説明したが、所望の回折光が得られる多重方式であれば、他の多重方式で複数のホログラム素子を多重記録してもよい。また、複数種類の多重方式を併用しても良い。他の多重方式としては、参照光の入射角度を変えながら記録する角度多重記録、参照光の波長を変えながら記録する波長多重記録、参照光の位相を変えながら記録する位相多重記録等が挙げられる。
【００７１】
また、上記では、画像形成装置がタンデム型のデジタルカラープリンタであり、その各画像形成ユニットの感光体ドラムを露光する露光装置としてのＬＥＤプリントヘッドについて説明したが、露光装置により感光性の画像記録媒体を像様露光することで画像が形成される画像形成装置であればよく、上記の応用例には限定されない。例えば、画像形成装置は、電子写真方式のデジタルカラープリンタには限定されない。銀塩方式の画像形成装置や光書込み型電子ペーパー等の書き込み装置等にも本発明の露光装置を搭載してもよい。また、感光性の画像記録媒体は、感光体ドラムには限定されない。シート状の感光体や写真感光材料、フォトレジスト、フォトポリマー等の露光にも、上記応用例に係る露光装置を適用してもよい。
【符号の説明】
【００７２】
２      ＰＣ
３      画像読取装置
１０    画像形成プロセス部
１１    画像形成ユニット
１２    感光体ドラム
１２Ａ  表面
１３    帯電器
１４    ＬＥＤプリントヘッド
１５    現像器
１６    クリーナ
２１    中間転写ベルト
２２    一次転写ロール
２３    二次転写ロール
２４    搬送ベルト
２５    定着器
３０    制御部
４０    画像処理部
５０    ＬＥＤ
５２    ＬＥＤアレイ
５３    ＬＥＤチップ
５４    ホログラム素子
５６    ホログラム素子アレイ
５８    ＬＥＤ基板
６０    ホログラム記録層
６０Ａ  ホログラム記録層
６２    スポット
【図１】
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【図２】
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【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１２】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１３】
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【図１４】
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