(57)【要約】【課題】回折効率を修正しながらホログラムを記録することで、目標とする回折光強度を得ることができるホログラム記録装置及びプログラムを提供する。【解決手段】ホログラム記録装置は、光記録媒体にホログラムを記録するための信号光及び参照光を照射すると共に、光記録媒体に記録されたホログラムを再生するために信号光及び参照光の一方を再生光として照射する光照射手段と、光記録媒体にホログラムを記録した後に、記録されたホログラムを再生して得られた再生時の回折光強度を測定する測定手段と、回折光強度の測定値が予め目標として定めた設定値未満の場合には、記録されたホログラムに同一のホログラムが重ねて記録され、重ねて記録されたホログラムの再生時の回折光強度が設定値に近付くように、光照射手段を制御する制御手段と、を備える。【選択図】図５
2011022506.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光記録媒体にホログラムを記録するための信号光及び参照光を照射すると共に、前記光記録媒体に記録されたホログラムを再生するために前記信号光及び前記参照光の一方を再生光として照射する光照射手段と、
前記光記録媒体にホログラムを記録した後に、記録されたホログラムを再生して得られた再生時の回折光強度を測定する測定手段と、
前記回折光強度の測定値が予め目標として定めた設定値未満の場合には、記録されたホログラムに同一のホログラムが重ねて記録され、重ねて記録されたホログラムの再生時の回折光強度が前記設定値に近付くように、前記光照射手段を制御する制御手段と、
を備えたホログラム記録装置。
【請求項２】
前記測定手段は、前記光記録媒体にホログラムを記録した後に、回折光強度の測定値の変化率が予め定めた閾値以下になるまで、回折光強度を繰り返し測定する請求項１に記載のホログラム記録装置。
【請求項３】
前記制御手段は、前記回折光強度の測定値が予め目標として定めた設定値に達した場合には、ホログラムの記録を停止する請求項１又は２に記載のホログラム記録装置。
【請求項４】
前記制御手段は、前記回折光強度の測定値と前記設定値との差分に基づいて、記録されたホログラムが重ねて記録されるときの、信号光強度、参照光強度及び照射時間を少なくとも含む光照射条件を定める請求項１から請求項３までの何れか１項に記載のホログラム記録装置。
【請求項５】
前記制御手段は、前記測定値と前記設定値との差が予め定めた閾値以下の場合には、前記回折光強度の測定値が予め目標として定めた設定値に達したとして、ホログラムの記録を停止する請求項３又は請求項４に記載のホログラム記録装置。
【請求項６】
複数の発光素子が配列された基板上に形成された光記録媒体層に、前記複数の発光素子に対応して複数のホログラムを記録する場合に、前記複数のホログラムの各々の再生時の回折光強度の測定値が予め目標として定めた設定値となるように、前記複数の発光素子の各々の発光強度に応じて複数のホログラムを記録する請求項１から請求項５までの何れか１項に記載のホログラム記録装置。
【請求項７】
光記録媒体にホログラムを記録するための信号光及び参照光を照射すると共に、前記光記録媒体に記録されたホログラムを再生するために前記信号光及び前記参照光の一方を再生光として照射する光照射手段と、前記光記録媒体にホログラムを記録した後に、記録されたホログラムを再生して得られた再生時の回折光強度を測定する測定手段と、を備えたホログラム記録装置を用いてホログラムを記録するプログラムであって、
コンピュータにより、
前記光記録媒体にホログラムを記録するように前記光照射手段を制御する手順と、
前記光記録媒体にホログラムを記録した後に、記録されたホログラムを再生するように前記光照射手段を制御する手順と、
前記記録されたホログラムを再生して得られた再生時の回折光強度の測定値を前記測定手段から取得する手順と、
前記回折光強度の測定値が予め目標として定めた設定値未満の場合には、記録されたホログラムに同一のホログラムが重ねて記録され、重ねて記録されたホログラムの再生時の回折光強度が前記設定値に近付くように、前記光照射手段を制御する手順と、
を実行するプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ホログラム記録装置及びプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、記録データに応じて変調された信号光と前記信号光と光源を同一とする参照光とを干渉させてホログラム記録媒体の記録層にホログラムを記録するホログラム記録装置であって、前記信号光を発生させるための信号光パターンを表示する信号光空間光変調部と、前記参照光を発生させるための参照光パターンを表示する参照光空間光変調部と、前記信号光空間光変調部に表示する信号光パターンの態様および前記参照光空間光変調部に表示する参照光パターンの態様を制御するとともに前記信号光と前記参照光との光エネルギーを制御する制御部と、前記ホログラム記録媒体の温度を検出する温度検出器と、を備え、前記制御部は、記録後の前記ホログラムに前記参照光を照射したときに発生する回折光の回折効率が所定の値となるように、記録時点における前記ホログラム記録媒体の温度に応じて、予め設定された光エネルギーを前記ホログラム記録媒体に照射することを特徴とするホログラム記録装置が記載されている。
【０００３】
また、特許文献２には、ホログラム記録媒体に参照光を照射して発生される再生光を光電変換して再生画像データを読み取るホログラム再生装置であって、前記再生画像データから特徴量を抽出する抽出手段と、前記参照光の光強度を変化させる光強度可変手段と、前記抽出された特徴量に基づいて前記光強度可変手段を制御し、前記再生光の光強度を所定の範囲内とする制御を行う光強度制御手段と、を具備することを特徴とするホログラム再生装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−９７７０４号公報
【特許文献２】特開２００６−１５４０３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、回折効率を補正しながらホログラムを記録することで、回折光強度のばらつき要因の有無に拘わらず、目標とする回折光強度を得ることができる、ホログラム記録装置及びプログラムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
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。
【０００７】
請求項１に記載の発明は、光記録媒体にホログラムを記録するための信号光及び参照光を照射すると共に、前記光記録媒体に記録されたホログラムを再生するために前記信号光及び前記参照光の一方を再生光として照射する光照射手段と、前記光記録媒体にホログラムを記録した後に、記録されたホログラムを再生して得られた再生時の回折光強度を測定する測定手段と、前記回折光強度の測定値が予め目標として定めた設定値未満の場合には、記録されたホログラムに同一のホログラムが重ねて記録（追記）され、重ねて記録されたホログラムの再生時の回折光強度が前記設定値に近付くように、前記光照射手段を制御する制御手段と、を備えたホログラム記録装置である。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、前記測定手段は、前記光記録媒体にホログラムを記録した後に、回折光強度の測定値の変化率が予め定めた閾値以下になるまで、回折光強度を繰り返し測定する請求項１に記載のホログラム記録装置である。
【０００９】
請求項３に記載の発明は、前記制御手段は、前記回折光強度の測定値が予め目標として定めた設定値に達した場合には、ホログラムの記録を停止する請求項１又は２に記載のホログラム記録装置である。
【００１０】
請求項４に記載の発明は、前記制御手段は、前記回折光強度の測定値と前記設定値との差分に基づいて、記録されたホログラムが重ねて記録されるときの、信号光強度、参照光強度及び照射時間を少なくとも含む光照射条件を定める請求項１から請求項３までの何れか１項に記載のホログラム記録装置である。
【００１１】
請求項５に記載の発明は、前記制御手段は、前記測定値と前記設定値との差が予め定めた閾値以下の場合には、前記回折光強度の測定値が予め目標として定めた設定値に達したとして、ホログラムの記録を停止する請求項３又は請求項４に記載のホログラム記録装置である。
【００１２】
請求項６に記載の発明は、複数の発光素子が配列された基板上に形成された光記録媒体層に、前記複数の発光素子に対応して複数のホログラムを記録する場合に、前記複数のホログラムの各々の再生時の回折光強度の測定値が予め目標として定めた設定値となるように、前記複数の発光素子の各々の発光強度に応じて複数のホログラムを記録する請求項１から請求項５までの何れか１項に記載のホログラム記録装置である。
【００１３】
請求項７に記載の発明は、光記録媒体にホログラムを記録するための信号光及び参照光を照射すると共に、前記光記録媒体に記録されたホログラムを再生するために前記信号光及び前記参照光の一方を再生光として照射する光照射手段と、前記光記録媒体にホログラムを記録した後に、記録されたホログラムを再生して得られた再生時の回折光強度を測定する測定手段と、を備えたホログラム記録装置を用いてホログラムを記録するプログラムであって、コンピュータにより、前記光記録媒体にホログラムを記録するように前記光照射手段を制御する手順と、前記光記録媒体にホログラムを記録した後に、記録されたホログラムを再生するように前記光照射手段を制御する手順と、前記記録されたホログラムを再生して得られた再生時の回折光強度の測定値を前記測定手段から取得する手順と、前記回折光強度の測定値が予め目標として定めた設定値未満の場合には、記録されたホログラムに同一のホログラムが重ねて記録され、重ねて記録されたホログラムの再生時の回折光強度が前記設定値に近付くように、前記光照射手段を制御する手順と、を実行するプログラムである。
【発明の効果】
【００１４】
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。
【００１５】
請求項１に記載の発明によれば、回折効率を補正しながらホログラムを記録することで、回折光強度のばらつき要因の有無に拘わらず、目標とする回折光強度を得ることができる、という効果がある。
【００１６】
請求項２に記載の発明によれば、暗反応による回折光強度の増加が考慮され、適切なタイミングでホログラムの追記が行われる、という効果がある。
【００１７】
請求項３に記載の発明によれば、必要に応じてホログラムの追記を行うことができる、という効果がある。
【００１８】
請求項４に記載の発明によれば、目標とする回折光強度を得るために必要なエネルギーでホログラムの追記が行われる、という効果がある。
【００１９】
請求項５に記載の発明によれば、許容誤差を設けてホログラムを追記することで、許容誤差を設けない場合に比べて追記の必要性の判断が容易になる、という効果がある。
【００２０】
請求項６に記載の発明によれば、複数の発光素子の各々の発光強度（再生光強度）に応じて回折効率を変化させてホログラムを記録することで、複数の発光素子に対応する複数のホログラムについて、目標とする回折光強度を得ることができる、という効果がある。
【００２１】
請求項７に記載の発明によれば、回折効率を補正しながらホログラムを記録することで、回折光強度のばらつき要因の有無に拘わらず、目標とする回折光強度を得ることができる、という効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の実施の形態に係るホログラム記録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ホログラム記録装置の駆動制御系の構成を示すブロック図である。
【図３】図１に示すホログラム記録装置の再生時の動作を説明する概略図である。
【図４】本実施の形態の露光プロセスを実施したときの回折光強度の経時変化を表すグラフである。
【図５】回折光強度一定化プログラムの処理ルーチンを示すフローチャートである。
【図６】回折光強度のモニタリング処理を実行するためのサブルーチンを示すフローチャートである。
【図７】画像形成装置の構成の一例を示す概略図である。
【図８】ホログラム素子を用いた露光装置としての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９】（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の断面図である。
【図１０】ホログラム記録層にホログラム素子が形成される様子を示す図である。
【図１１】（Ａ）及び（Ｂ）は、ホログラム素子から回折光が生成される様子を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
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。
【００２４】
＜ホログラム記録装置＞
図１は本発明の実施の形態に係るホログラム記録装置の構成の一例を示す概略図である。なお、この記録装置は、光記録媒体へのホログラムの記録だけでなく、光記録媒体に記録されたホログラムの読み出し（再生）にも使用される。図１に示すように、このホログラム記録装置には、コヒーレント光であるレーザ光を発振するレーザ光源１００が設けられている。
【００２５】
レーザ光源１００の光出射側には、開閉可能に構成された第１シャッタ１０２、互いに直交する直線偏光成分に１／２波長の位相差を付与する１／２波長板１０４、所定方向の偏光だけを透過すると共にそれ以外の偏光を反射する偏光ビームスプリッタ１０６が、この順序でレーザ光の光路上に配置されている。第１シャッタ１０２は、後述するシャッタ駆動部に接続されている。第１シャッタ１０２は、シャッタ駆動部により矢印方向に駆動されて、レーザ光の光路に挿入された状態（閉状態）又は光路から退避させられた状態（開状態）となる。
【００２６】
偏光ビームスプリッタ１０６の光反射側には、反射されたレーザ光を吸収する光吸収体１０８が配置されている。一方、偏光ビームスプリッタ１０６の光透過側には、回転可能に保持された１／２波長板１０４、透過したレーザ光を反射して光路を所定角度だけ折り曲げるミラー１１０、１１２が、この順序でレーザ光の光路上に配置されている。この例では、ミラー１１０、１１２は各々入射光の光路を９０°折り曲げる。結果として、偏光ビームスプリッタ１０６を透過したレーザ光の光路は、ミラー１１０、１１２により１８０°折り曲げられる。１／２波長板１０４は、図示しない駆動部により回転駆動されて、回転角度に応じた任意の偏光方向の直線偏光を透過する。
【００２７】
ミラー１１２の光反射側には、一対のレンズ１１４、１１６が配置されている。一対のレンズ１１４、１１６は、２枚のレンズを焦点位置が一致するように組み合わせたものであり、レーザ光のビーム径を拡大するビームエキスパンダとして機能する。レンズ１１４、１１６の焦点面には、ピンホール（微小開口）１１８ａを備えた空間フィルタ１１８が配置されている。レンズ１１６の光出射側には、レーザ光を二光波に分岐するための偏光ビームスプリッタ１２０が配置されている。
【００２８】
偏光ビームスプリッタ１２０の光透過側には、１／２波長板１２２、レーザ光が通過する所定径の開口を備えた遮光板であるアパーチャ１２４が、この順序でレーザ光の光路上に配置されている。アパーチャ１２４の光透過側には、光記録媒体１２８を所定位置に保持するステージ１２６が設けられている。アパーチャ１２４を透過したレーザ光は、開口径に応じた所定のビーム径で、光記録媒体１２８に参照光として照射される。ステージ１２６の近傍には、光記録媒体１２８の置かれた環境温度を測定するための温度センサ１４０が配置されている。
【００２９】
偏光ビームスプリッタ１２０の光反射側には、開閉可能に構成された第２シャッタ１３０、ミラー１３２、所定径の開口を備えたアパーチャ１３４が、この順序でレーザ光の光路上に配置されている。アパーチャ１３４を透過したレーザ光は、開口径に応じた所定のビーム径で、光記録媒体１２８に信号光として照射される。従って、ミラー１３２は、入射したレーザ光を光記録媒体１２８の方向に反射するように、入射光に対し所定角度だけ傾けて配置されている。
【００３０】
光記録媒体１２８の信号光透過側には、第１パワーメータ１３６が配置されている。第１パワーメータ１３６は、再生時に光記録媒体１２８から射出される回折光の強度を測定するために、信号光光路の延長線上にある回折光の結像位置に配置されている。同様に、光記録媒体１２８の参照光透過側には、第２パワーメータ１３８が配置されている。第２パワーメータ１３８は、再生時に回折に使用されずに光記録媒体１２８を透過した透過再生光の強度を測定するために、参照光光路の延長線上に配置されている。第２シャッタ１３０は、後述するシャッタ駆動部に接続されており、シャッタ駆動部により矢印方向に駆動されて開閉する。
【００３１】
次に、上記装置の電気的構成について説明する。図２はホログラム記録装置の駆動制御系の構成を示すブロック図である。ホログラム記録装置は、図２に示すように、装置全体を制御する制御部２００を備えている。制御部２００には、制御信号に応じて、レーザ光源１００を駆動するレーザ駆動部（駆動回路）２０２が接続されている。制御部２００には、制御信号に応じて、第１シャッタ１０２及び第２シャッタ１３０の各々を独立に開閉駆動するシャッタ駆動部２０４が接続されている。制御部２００には、制御信号に応じて、ステージ１２６を駆動するステージ駆動部２０６が接続されている。
【００３２】
制御部２００は、装置各部の制御及び各種演算を行うＣＰＵ（中央処理装置）、ＯＳ等の各種プログラムを記憶したＲＯＭ、及びプログラムの実行時にワークエリアとして使用されるＲＡＭを備えている。また、制御部２００は、ハードディスク等の各種情報を記憶する外部記憶装置、入出力ポート、通信インターフェース、及び各種ドライブを備えていてもよい。制御部２００を構成する各部は、バスにより相互に接続されている。ＣＰＵは、プログラムをＲＯＭ又は外部記憶装置等の記憶装置から読み出し、ＲＡＭにロードする。そして、ＲＡＭをワークエリアとして使用し、ロードされたプログラムを実行する。後述する「回折光強度一定化プログラム」は、ＲＯＭ又は外部記憶装置に記憶されている。
【００３３】
また、制御部２００には、第１パワーメータ１３６、第２パワーメータ１３８、及び温度センサ１４０が接続されている。制御部２００は、第１パワーメータ１３６、第２パワーメータ１３８、及び温度センサ１４０の各々から、各部による検出信号を取得する。更に、制御部２００には、ホログラムを記録する記録条件を設定するための条件設定部２０８が接続されている。条件設定部２０８は、例えば、操作入力画面を備えたタッチパネル等で構成されている。
【００３４】
ホログラムを記録する記録条件としては、目標とする回折光強度（設定値）、追記のタイミングを決定するための回折光強度（測定値）の成長率、追記の必要性を判断するための許容誤差（設定値と測定値との誤差の許容範囲）等がある。目標とする回折光強度（設定値）は、ホログラムの回折効率を補正するために用いられるものであり、本実施の形態では、再生光の強度に応じて設定される。これらの記録条件は、条件設定部２０８によりユーザが設定してもよく、予めＲＯＭ又は外部記憶装置等の記憶装置に設定情報として記憶されていてもよい。なお、各記録条件の詳細については後述する。
【００３５】
＜ホログラムの記録・再生動作＞
次に、図１、図２及び図３を参照して、上記ホログラム記録装置の記録・再生の動作について説明する。ホログラムの記録時には、図１に示すように、第１シャッタ１０２及び第２シャッタ１３０の各々は、シャッタ駆動部２０４により駆動されて「開状態」とされている。レーザ駆動部２０２により駆動されて、レーザ光源１００から所定波長のレーザ光が発振する。レーザ光源１００から発振されたレーザ光は、１／２波長板１０４を通過して互いに直交する直線偏光成分に１／２波長の位相差が付与され、偏光ビームスプリッタ１０６に入射する。偏光ビームスプリッタ１０６は、例えば、Ｐ偏光及びＳ偏光の一方を透過し、他方を反射する。ここで、1／２波長板１０４と偏光ビームスプリッタ１０６とが、全体のパワーを調節する。即ち、1／２波長板１０４を回転することで、任意の偏光方向を持った直線偏光が得られる。これにより偏光ビームスプリッタ１０６を透過する偏光（例えば、Ｐ偏光）のパワーが調節される。
【００３６】
偏光ビームスプリッタ１０６を透過した所定方向の偏光は、１／２波長板１０９を通過して互いに直交する直線偏光成分に１／２波長の位相差が付与される。１／２波長板１０９は、回転角度に応じて信号光と参照光のパワーバランスを調節する。即ち、1／２波長板１０９を回転することで、任意の偏光方向を持った直線偏光が得られる。偏光ビームスプリッタ１０６で透過した直線偏光の偏光方向を変えることで、その後の偏光ビームスプリッタ１２０で分岐する二光波（例えば、Ｐ偏光とＳ偏光）のパワーバランスを変更する。
【００３７】
１／２波長板１０９を通過したレーザ光は、ミラー１１０、１１２で反射され、レーザ光の光路は１８０°折り曲げられる。ミラー１１２で反射されたレーザ光は、ビームエキスパンダとして機能する一対のレンズ１１４、１１６によりビーム径が拡大される。レンズ１１４、１１６の焦点面に配置された空間フィルタ１１８は、ピンホール１１８ａを通過できない一部のレーザ光を遮断する。ピンホール１１８ａを通過したレーザ光は、レンズ１１６で平行光化されて、偏光ビームスプリッタ１２０に入射する。
【００３８】
偏光ビームスプリッタ１２０を透過したレーザ光は、１／２波長板１２２を通過して互いに直交する直線偏光成分に１／２波長の位相差が付与され、アパーチャ１２４により開口径に応じた所定のビーム径とされる。即ち、1／２波長板１２２は、偏光ビームスプリッタ１２０を透過した所定方向の偏光を９０°回転させる。例えば、偏光ビームスプリッタ１２０を透過したＰ偏光をＳ偏光に変換する。これにより、参照光と信号光の偏光方向が揃う。ステージ駆動部２０６によりステージ１２６が駆動されて、光記録媒体１２８はステージ１２６によって所定位置に保持されている。アパーチャ１２４を通過したレーザ光は、光記録媒体１２８に参照光として照射される。
【００３９】
一方、偏光ビームスプリッタ１２０で反射されたレーザ光は、ミラー１３２で光記録媒体１２８の方向に反射され、アパーチャ１３４により開口径に応じた所定のビーム径とされる。アパーチャ１３４を通過したレーザ光は、光記録媒体１２８に信号光として照射される。
【００４０】
上記の通り、信号光と参照光とは、同じレーザ光源１００から発振されたレーザ光を分岐して生成される。これら信号光と参照光とは、光記録媒体１２８の同じ位置に同時に且つ同じ側から照射される。これによって、光記録媒体１２８内で信号光と参照光とが干渉して、干渉パターンがホログラムとして記録される。なお、光記録媒体１２８の同じ位置とは、１つのホログラム（干渉縞）を記録するのに必要な範囲で同じであればよい。
【００４１】
ホログラムの再生時には、図３に示すように、第１シャッタ１０２はシャッタ駆動部２０４により駆動されて「開状態」とされ、第２シャッタ１３０はシャッタ駆動部２０４により駆動されて「閉状態」とされている。レーザ駆動部２０２により駆動されて、レーザ光源１００から所定波長のレーザ光が発振する。レーザ光源１００から発振されたレーザ光は、記録時と同様に、１／２波長板１０４を通過し、偏光ビームスプリッタ１０６を透過して、ミラー１１０、１１２で反射される。そして、ミラー１１０、１１２で反射されたレーザ光は、一対のレンズ１１４、１１６によりビーム径が拡大され、空間フィルタ１１８でフィルタリングされて、偏光ビームスプリッタ１２０に入射する。
【００４２】
偏光ビームスプリッタ１２０を透過したレーザ光は、１／２波長板１２２を通過して互いに直交する直線偏光成分に１／２波長の位相差が付与され、アパーチャ１２４の開口を通過して開口径に応じた所定のビーム径とされる。アパーチャ１２４を通過したレーザ光は、光記録媒体１２８に再生光として照射される。一方、偏光ビームスプリッタ１２０で反射されたレーザ光は、閉状態の第２シャッタ１３０により遮断される。
【００４３】
上記の通り、レーザ光源１００から発振されたレーザ光は二光波に分岐され、二光波のうち一方の光波だけが光記録媒体１２８に再生光として照射される。この再生光は、光記録媒体１２８のホログラムが記録された位置に、記録時と同じ側から照射される。光記録媒体１２８に照射された再生光は、記録されたホログラムによって回折されて、回折光が第１パワーメータ１３６の方向に射出される。第１パワーメータ１３６により回折光の強度が測定される。一方、ホログラムにより回折されなかった再生光は、光記録媒体１２８を透過して、透過光が第２パワーメータ１３８の方向に射出される。第２パワーメータ１３８により透過光の強度が測定される。
【００４４】
なお、光記録媒体１２８に照射された再生光は、ホログラムの記録に用いた参照光と同じ光波でなくても、記録されたホログラムから回折光が得られる。例えば、本実施の形態では、ホログラムの記録に用いた参照光と同じレーザ光を再生光として用いているが、再生光用の光源は、レーザ光源のような可干渉性（コヒーレント）光源には限定されない。再生光用の光源としては、発光ダイオード（ＬＥＤ）のような非干渉性（インコヒーレント）光源を用いてもよい。
【００４５】
＜一定回折光強度を得るための露光プロセス＞
本実施の形態では、複数の発光素子の各々に対応して複数のホログラムを記録する場合に、回折光強度のばらつき要因の有無に拘わらず、複数のホログラムについて一定の回折光強度を得るための「露光プロセス」を提案する。１個のホログラムを記録する場合に、所望の回折光強度を得るためにこの「露光プロセス」を適用してもよい。
【００４６】
回折光強度のばらつき要因としては、ホログラムの回折効率の差異、複数の発光素子間での発光強度の差異、光記録媒体の置かれた環境温度、露光時間の差異、光記録媒体の作製条件等が挙げられる。露光プロセスの詳細な手順は、制御部２００により実行される「回折光強度一定化プログラム」として後述するが、ここでは図４を参照して露光プロセスの概要を説明する。
【００４７】
図４はこの露光プロセスを実施したときの回折光強度の経時変化を表すグラフである。横軸は初期露光開始からの経過時間を表し、その単位は秒（ｓｅｃ）である。縦軸は回折光強度を表し、その単位は任意単位（ａ．ｕ．）である。右端の収束値から分かるように、この例では、目標とする回折光強度は約７．５（ａ．ｕ．）に設定されている。
【００４８】
露光量（露光エネルギー）は、媒体の作製条件、環境温度、信号光強度、参照光強度及び露光時間などのファクターに応じて定まる。なお、露光量に及ぼす影響が小さいファクターは考慮しなくてもよい。この例では、信号光強度及び参照光強度が一定とした。■印のプロット、◆印のプロット、▲印のプロットは、媒体の作製条件、環境温度、露光時間など、上記のファクターが異なる条件で測定されたものである。環境温度や光記録媒体の作製条件など、種々の要因によって回折効率の成長は■◆▲で相違する。なお、初期露光開始から初期露光停止までの時間は、数秒から数十秒の範囲である。ここで使用した光記録媒体では、初期露光停止後も暗反応により回折光強度が徐々に増加して一定値に収束する。
【００４９】
▲印のプロットは、暗反応による回折光強度の収束値は約７．３（ａ．ｕ．）であり、初期露光だけで目標とする回折光強度にほぼ到達する。一方、■印のプロットは、暗反応による回折光強度の収束値は約５．０（ａ．ｕ．）であり、初期露光だけでは目標とする回折光強度には到底及ばない。このように回折光強度のばらつき要因があると、複数のホログラムについて同じ回折光強度を得ることができない。
【００５０】
そこで、回折光強度が不足する場合には、矢印「↑」又は矢印「↓」でグラフ内に図示したように、記録されたホログラムに重ねて同じホログラムを記録する「追記（露光）」を行う。なお、「追記型」光記録媒体という場合には、一般には「１回だけ記録が可能な（Write Once）」光記録媒体を意味するが、本実施の形態で「追記」又は「追記露光」とは、上記の通り、ホログラムの回折効率を向上させるために、記録されたホログラムに重ねて同じホログラムを記録すること（同じ信号光と参照光とで追加の露光を行うこと）を意味する。
【００５１】
追記露光によりホログラムの回折効率が向上し、結果として得られる回折光強度が向上する。初期露光の場合と同様に、追記露光停止後も暗反応により回折光強度が徐々に増加して一定値に収束する。目標とする回折光強度に到達するまで、光記録媒体の同じ位置に対し追記露光を繰り返し行う。複数のホログラムの各々について、追記露光により回折効率を補正しながらホログラムを記録することで、目標とする回折光強度が得られるようになる。
【００５２】
例えば、図４に示す例では、▲印のプロットは、目標とする回折光強度に到達するまでに、１回の追記露光が行われている。また、■印のプロットは、目標とする回折光強度に到達するまでに、３回の追記露光が行われている。これにより、複数のホログラムについて、各ホログラムから得られる回折光強度の値は、設定値である約７．５（ａ．ｕ．）に収束している。
【００５３】
なお、図４に示す例では、目標とする回折光強度（約７．５ａ．ｕ．の一定値）に収束する場合について説明したが、回折光強度の設定値は、目標値として設定される任意の値である。また、使用する光記録媒体は、ホログラム記録用の光記録媒体であれば特に制限はない。ホログラムの「追記露光」は、記録光強度を高くする場合と同様に、ホログラムの回折効率を向上させる。従って、光記録媒体の記録材料には、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であるフォトポリマーの外に、ホログラムの書き換えが可能なフォトリフラクティブ材料を用いてもよい。
【００５４】
＜回折光強度一定化プログラム＞
次に、制御部２００により実行される「回折光強度一定化プログラム」の処理手順について説明する。図５は回折光強度一定化プログラムの処理ルーチンを示すフローチャートである。このプログラムは、目標とする回折光強度を得るための上記露光プロセスで、光記録媒体１２８にホログラムを記録する場合に実行される。なお、光記録媒体１２８は、ステージ駆動部２０６によりステージ１２６が駆動されて、所定の記録位置に既に保持されている。複数のホログラムを記録する場合には、一連の処理ルーチンが終了した後に、ステージ駆動部２０６によりステージ１２６が駆動され、光記録媒体１２８が次の記録位置に移動されて保持され、処理ルーチンが再び実行される。
【００５５】
まず、ステップ３００で、初期露光を開始するための制御信号を、シャッタ駆動部２０４、レーザ駆動部２０２の各々に入力する。この制御信号に応じて、第１シャッタ１０２及び第２シャッタ１３０の各々は、シャッタ駆動部２０４により駆動されて「開状態」とされる。そして、レーザ駆動部２０２により駆動されて、レーザ光源１００が点灯してレーザ光が発振する。レーザ光源１００からレーザ光が発振されると、上述した通り、ホログラムの記録動作が実施されて、初期露光が開始される。
【００５６】
次に、ステップ３０２で、初期露光を停止するための制御信号を、シャッタ駆動部２０４、レーザ駆動部２０２の各々に入力する。この制御信号に応じて、第１シャッタ１０２及び第２シャッタ１３０の各々は、シャッタ駆動部２０４により駆動されて「閉状態」とされる。そして、レーザ駆動部２０２により駆動されて、レーザ光源１００が消灯する。レーザ光源１００が消灯すると共に、第１シャッタ１０２及び第２シャッタ１３０が「閉状態」とされることで、初期露光が停止される。
【００５７】
次に、ステップ３０４で、回折光強度のモニタリングを行う。図４を参照して説明した通り、本実施の形態では、初期露光を停止した後も、初期露光で記録されたホログラムの回折光強度が、暗反応により徐々に増加して一定値に収束する。従って、初期露光を停止した後は、記録されたホログラムの再生と、第１パワーメータ１３６による回折光強度の測定とを行って、回折光強度が一定値に収束するまで、回折光強度をモニタリングする。そして、回折光強度が一定値に収束した時点で、追記の必要性を判断する。
【００５８】
図６は回折光強度のモニタリング処理を実行するためのサブルーチンを示すフローチャートである。図６に示すように、回折光強度のモニタリング処理では、まず、ステップ４００で、再生光の照射を開始するための制御信号を、シャッタ駆動部２０４、レーザ駆動部２０２の各々に入力する。この制御信号に応じて、第１シャッタ１０２はシャッタ駆動部２０４により駆動されて「開状態」とされ、第２シャッタ１３０はシャッタ駆動部２０４により駆動されて「閉状態」とされる。そして、レーザ駆動部２０２により駆動されて、レーザ光源１００が点灯してレーザ光が発振する。レーザ光源１００からレーザ光が発振されると、上述した通り、ホログラムの再生動作が実施されて、再生光照射が開始される。
【００５９】
次に、ステップ４０２で、第１パワーメータ１３６から異なる時間に検出された複数の検出信号を取得する。即ち、記録されたホログラムを再生して、第１パワーメータ１３６により、記録されたホログラムの回折光強度の測定を複数回行う。例えば、図４に示す例では、３０秒〜４０秒の単位時間毎に（約１００秒間に４回）、定期的に回折光強度の測定を行っている。取得された複数の検出信号から、経過時間に応じて変化する複数の回折光強度の測定値が得られる。得られた複数の測定値は、所定の記憶装置に記憶しておいて、後述する回折光強度の変化率の取得工程等で適宜読み出して使用する。
【００６０】
次に、ステップ４０４で、再生光の照射を停止するための制御信号を、シャッタ駆動部２０４、レーザ駆動部２０２の各々に入力する。この制御信号に応じて、第１シャッタ１０２及び第２シャッタ１３０の各々は、シャッタ駆動部２０４により駆動されて「閉状態」とされる。そして、レーザ駆動部２０２により駆動されて、レーザ光源１００が消灯する。レーザ光源１００が消灯すると共に、第１シャッタ１０２及び第２シャッタ１３０が「閉状態」とされることで、再生光照射が停止される。
【００６１】
次に、ステップ４０６で、ステップ４０２で取得された回折光強度の複数の測定値から、最後に測定された時点での回折光強度の変化率を取得する。最後に測定された測定値が、最新（現時点）の測定値である。回折光強度の変化率は、種々の方法で取得される。回折光強度の変化率が取得されると、回折光強度のモニタリング処理のサブルーチンを終了する。以下に、回折光強度の変化率の算出方法の一例を例示する。
【００６２】
例えば、最後に測定された回折光強度の測定値と、最後から２番目に測定された回折光強度の測定値と、から求めた差分を「第１の差分」とする。また、最後に測定された回折光強度の測定値と、回折光強度の基準値（例えば、ホログラム記録前の回折光強度、又はゼロ値）と、から求めた差分を「第２の差分」とする。そして、「第２の差分」に対し「第１の差分」が占める割合（％）を、回折光強度の変化率とする。
【００６３】
回折光強度のモニタリング処理が終了すると、図５のステップ３０６に進む。回折光強度の測定値が一定値に収束した時点で追記を行う。追記のタイミングを決定するための回折光強度の成長率は、予め「閾値」として設定されている。例えば、回折光強度の成長率がｘ％以内になったときに、回折光強度の測定値が一定値に収束したと判断して、次に追記の必要性を判断する。従って、ステップ３０６では、取得された回折光強度の変化率が、予め設定された閾値以下か否かを判断する。肯定判定の場合にはステップ３０８に進み、否定判定の場合にはステップ３０４に戻って、回折光強度のモニタリング処理を繰り返す（図６参照）。
【００６４】
回折光強度の測定値が一定値に収束すると、次に、ステップ３０８で、追記が必要か否かを判断する。追記露光は、測定された回折光強度が、目標とする回折光強度に到達していない場合に、記録されたホログラムの回折効率を補正（即ち、微調整）して、目標とする回折光強度を得るために行われる。目標とする回折光強度は、予め「設定値」として設定されている。また、追記の必要性を判断するための許容誤差（設定値と測定値との誤差の許容範囲）は、予め「閾値」として設定されている。例えば、回折光強度の設定値と測定値との誤差がｙ％以内になったときに、目標とする回折光強度に到達したと判断する。
【００６５】
従って、ステップ３０８では、最後に取得された回折光強度の測定値が、予め設定された閾値以下か否かを判断する。肯定判定の場合にはステップ３１０に進み、否定判定の場合には処理ルーチンを終了する。即ち、ステップ３０８で否定判定された場合には、測定された回折光強度が目標とする回折光強度に到達しており、更なる追記は不要と判断して処理ルーチンを終了するのである。
【００６６】
一方、ステップ３０８で肯定判定されてステップ３１０に進んだ場合には、測定された回折光強度が目標とする回折光強度に到達しておらず、更なる追記が必要と判断されている。従って、ステップ３１０では、最後に取得された回折光強度の測定値と予め設定された設定値との差分から、回折光強度の不足を補うのに必要な追記の露光量を求めて、追記条件を決定する。
【００６７】
上述した通り、露光量（露光エネルギー）は、環境温度、信号光強度、参照光強度及び露光時間などのファクターに応じて定まる。例えば、追記の露光量が得られると、環境温度、信号光強度及び参照光強度に応じて、追記露光に必要な露光時間が求められ、追記条件が決定される。環境温度、信号光強度又は参照光強度を変更してもよいが、以下では、環境温度変化による影響は無視できるほど小さく、信号光強度及び参照光強度は一定であり、ステップ３１０では、追記露光に必要な露光時間が決定されるものとして説明する。
【００６８】
追記条件が決定されると、次に、ステップ３１２で、追記露光を開始するための制御信号を、シャッタ駆動部２０４、レーザ駆動部２０２の各々に入力する。この制御信号に応じて、第１シャッタ１０２及び第２シャッタ１３０の各々は、シャッタ駆動部２０４により駆動されて「開状態」とされる。そして、レーザ駆動部２０２により駆動されて、レーザ光源１００が点灯してレーザ光が発振する。レーザ光源１００からレーザ光が発振されると、上述した通り、ホログラムの記録動作が実施されて、追記露光が開始される。
【００６９】
次に、ステップ３１２で、追記露光を停止するための制御信号を、シャッタ駆動部２０４、レーザ駆動部２０２の各々に入力する。追記露光を停止するための制御信号は、追記露光が開始された後に、ステップ３１０で決定された追記の露光時間が経過するタイミングで、追記露光を停止するように出力される。この制御信号に応じて、第１シャッタ１０２及び第２シャッタ１３０の各々は、シャッタ駆動部２０４により駆動されて「閉状態」とされる。そして、レーザ駆動部２０２により駆動されて、レーザ光源１００が消灯する。レーザ光源１００が消灯すると共に、第１シャッタ１０２及び第２シャッタ１３０が「閉状態」とされることで、追記露光が停止される。
【００７０】
次に、ステップ３０４に戻って、回折光強度のモニタリングを行う。本実施の形態では、追記露光を停止した後も、初期露光の場合と同様に、追記されたホログラムの再生と、第１パワーメータ１３６による回折光強度の測定とを行って、回折光強度が一定値に収束するまで、回折光強度をモニタリングする。そして、ステップ３０４の回折光強度のモニタリング、ステップ３０６の回折光強度の変化率が閾値以下か否かの判断、ステップ３０８の追記が必要か否かの判断、という一連のステップを繰り返し、ステップ３０８で否定判定された場合には処理ルーチンを終了する。
【００７１】
一方、ステップ３０８で肯定判定された場合には、ステップ３１０に進み、ステップ３１０〜ステップ３１４の一連の追記露光のステップを繰り返す。即ち、測定された回折光強度が目標とする回折光強度に到達しておらず、更なる追記が必要と判断されている限りは、必要な露光量を求めて再び追記露光を行う。
【００７２】
＜画像形成装置のＬＰＨ製造工程への応用例＞
従来、電子写真方式で画像を形成する複写機、プリンタ等では、感光体ドラムに潜像を書き込む露光装置として、レーザ光源から射出された光をポリゴンミラーで走査するレーザＲＯＳ（Raster Output Scanner）方式の露光装置が用いられていた。最近では、レーザＲＯＳ方式の露光装置に代わり、発光ダイオード（ＬＥＤ）を光源に用いたＬＥＤ方式の露光装置が主流になりつつある。ＬＥＤ方式の露光装置は、ＬＥＤプリントヘッドと称され、ＬＰＨと略称されている。
【００７３】
ＬＥＤプリントヘッドは、長尺状の基板上に多数のＬＥＤが配列されたＬＥＤアレイと、多数の屈折率分布型のロッドレンズが配列されたレンズアレイと、を備えている。ＬＥＤアレイには、例えば１インチ当り１２００画素（即ち、１２００ｄｐｉ）と、主走査方向の画素数に対応して多数のＬＥＤが配列されている。屈折率分布型のロッドレンズとしては、セルフォック（登録商標）に代表される円柱状のロッドレンズが用いられている。
【００７４】
ＬＥＤプリントヘッドでは、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。従って、レーザＲＯＳ方式の走査光学系は不要であり、レーザＲＯＳ方式に比べて大幅な小型化が可能である。また、ポリゴンミラーを駆動する駆動モータも不要であり、機械的なノイズが発生しないという利点もある。
【００７５】
ロッドレンズに代えてホログラム素子を用いたＬＥＤプリントヘッドも検討されている。本実施の形態に係るホログラム記録装置は、複数のホログラム素子から得られる回折光強度を一定化するので、ＬＥＤプリントヘッド用のホログラム素子アレイの作製に適している。
【００７６】
図７は画像形成装置の構成の一例を示す概略図である。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。
【００７７】
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。
【００７８】
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１５、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。
【００７９】
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。本実施の形態では、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。また、ＬＥＤアレイ上には、複数のＬＥＤに対応する複数のホログラム素子がアレイ状に配列されている。
【００８０】
後述する通り、本実施の形態に係るＬＰＨ１４の作動距離は長く、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。また、ホログラム素子の入射角選択性及び波長選択性が高く、感光体ドラム１２上には輪郭の鮮明な微小スポットが形成される。
【００８１】
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。
【００８２】
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。
【００８３】
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１５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。
【００８４】
各画像形成ユニット１１で形成された各色トナー像は、図７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。
【００８５】
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。
【００８６】
なお、ＬＰＨの作動距離が長い方が、感光体ドラムの周囲が混み合わず、全体として画像形成装置が小型化される。従来のＬＰＨでは、ロッドレンズの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。また、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。
【００８７】
図８はホログラム素子を用いた露光装置としての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９（Ａ）はホログラム素子の概略形状を示す斜視図であり、図９（Ｂ）はＬＥＤプリントヘッドの副走査方向の断面図であり、図９（Ｃ）はＬＥＤプリントヘッドの主走査方向の断面図である。
【００８８】
図８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８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。
【００８９】
複数のＬＥＤ５０の各々は、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。上述した通り、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ている。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。
【００９０】
ホログラム素子アレイ５６は、ＬＥＤ基板５８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基板５８とホログラム記録層６０とは密着している必要はなく、図９（Ｂ）及び図９（Ｃ)の例では、ＬＥＤ基板５８とホログラム記録層６０とは、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基板５８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り保持されていてもよい。
【００９１】
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ることができる。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。ホログラム素子５４の各々は、ＬＥＤ５０の各々に対応して、ＬＥＤ５０と同様に主走査方向に沿って配列されている。また、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、上記の発光点ピッチと同じ間隔となるように配列されている。
【００９２】
図９（Ａ）及び図９（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。ホログラム素子５４の各々は、発光点ピッチよりも大きなホログラム径ｒＨを有している。例えば、発光点ピッチは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８及び図９（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。
【００９３】
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の中心（円錐台の対称軸）付近を通り、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。
【００９４】
ＬＥＤアレイ５２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（図示せず）が、各ＬＥＤが主走査方向に並ぶように、複数個に配列されて構成されたＳＬＥＤアレイを用いてもよい。ＳＬＥＤアレイは、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アレイを用いることで、ＬＥＤ基板５８上での配線数が少なくて済む。
【００９５】
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、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可能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、調整手段により調整される。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が防止される。
【００９６】
次に、上記ＬＰＨ１４の動作について簡単に説明する。
まず、ホログラム素子５４の記録・再生の原理について簡単に説明する。図１０は、ホログラム記録層にホログラム素子が形成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。
【００９７】
図１０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。
【００９８】
信号光と参照光とは、ホログラム記録層６０Ａに対し、同じ側（ＬＥＤ基板５８が配置される側）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アレイ５２が実装されたＬＥＤ基板５８上に取り付けることで、ＬＰＨ１４が作製される。
【００９９】
本実施の形態では、上記のホログラム記録装置と同じ原理を用いて、目標とする回折光強度に到達するまで追記露光を繰り返し行う。ホログラム素子アレイ５６を構成する複数のホログラム素子５４の各々について、追記露光により回折効率を補正しながらホログラムを記録することで、目標とする回折光強度が得られるようになる。
【０１００】
上述した通り、目標とする回折光強度（設定値）は、ホログラムの回折効率を補正するために用いられるものであり、再生光の強度に応じて設定される。ＬＰＨ１４の作製においては、ＬＥＤアレイ５２を構成するＬＥＤ５０の発光強度に応じて設定される。なお、ＬＥＤアレイ５２を構成する複数のＬＥＤ５０の発光強度にばらつきがある場合には、複数のＬＥＤ５０の発光強度の各々を予め測定しておいて、測定されたＬＥＤ５０の発光強度の値に応じてＬＥＤ５０に対応するホログラム素子５４毎に目標とする回折光強度を設定してもよい。
【０１０１】
図１１（Ａ）及び（Ｂ）は、ホログラム素子から回折光が生成される様子を示す図である。図１１（Ａ）に示すように、ＬＥＤ５０を発光させると、ＬＥＤ５０から射出された光は、発光点からホログラム径ｒＨ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。
【０１０２】
図１１（Ｂ）に示すように、点線で図示する参照光の照射により、実線で図示するように、ホログラム素子５４から信号光と同じ光が再生され、回折光として射出される。射出された回折光は収束して、数ｃｍの作動距離で感光体ドラム１２の表面１２Ａに結像される。表面１２Ａにはスポット６２が形成される。特に、体積ホログラムは入射角選択性及び波長選択性が高く、信号光を精度よく再生して、表面１２Ａに輪郭の鮮明な微小スポットが形成される。
【０１０３】
図８に示すように、感光体ドラム１２上には、ＬＥＤアレイ５２のＬＥＤ５０１〜５０６に対応して、６個のスポット６２１〜６２６が主走査方向に一列に並ぶように形成される。また、本実施の形態では、６個のスポット６２１〜６２６は、ホログラム素子５４１〜５４６の回折光が結像した結像スポットである。従って、スポット６２１〜６２６の各々における回折光強度は、予め設定された一定値となる。
【０１０４】
なお、図８においては、概略的に６個のＬＥＤ５０１〜５０６が１列に配列されている例を図示したが、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千個のＬＥＤ５０が配列されている。例えば、ＳＬＥＤアレイを例に説明すると、１２８個のＬＥＤが１２００ｓｐｉ（spots per inch）間隔で配列されたＳＬＥＤチップが、ＬＥＤが主走査方向に沿って並ぶように、５８個直列に配列されてＳＬＥＤアレイが構成されている。換算すると、１２００ｄｐｉの解像度の画像形成装置では、７４２４個のＳＬＥＤが２１μｍの間隔で配列されている。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。
【０１０５】
なお、上記の応用例では、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。
【０１０６】
また、上記の応用例では、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。多重記録された複数のホログラムからは、別々の回折光がクロストークなく再生される。
【０１０７】
また、上記の応用例では、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】
【０１０８】
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
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
６１   中間層
６２   スポット
１００ レーザ光源
１０２ 第１シャッタ
１０４ １／２波長板
１０６ 偏光ビームスプリッタ
１０８ 光吸収体
１１０ ミラー
１１２ ミラー
１１４ レンズ
１１６ レンズ
１１８ａ      ピンホール
１１８ 空間フィルタ
１２０ 偏光ビームスプリッタ
１２２ １／２波長板
１２４ アパーチャ
１２６ ステージ
１２８ 光記録媒体
１３０ 第２シャッタ
１３２ ミラー
１３４ アパーチャ
１３６ 第１パワーメータ
１３８ 第２パワーメータ
１４０ 温度センサ
２００ 制御部
２０２ レーザ駆動部
２０４ シャッタ駆動部
２０６ ステージ駆動部
２０８ 条件設定部
【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８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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