(57)【要約】【課題】ホログラム素子の外側を通過して被露光面に到達する光を凹凸構造で減衰させて、不要露光を低減することができる露光装置と、該露光装置を備える画像形成装置と、を提供する。【解決手段】複数の発光素子が並ぶように配列された基板と、基板上に配置された記録層であって、複数の発光素子の各々に対応する複数のホログラム素子が多重記録された記録層と、複数の発光素子と被露光面との間に配置され、当該層の光入射側又は光出射側の表面に凹凸構造を有し、当該層を通過する光の光路を調整する光路調整層と、を備えた露光装置とする。凹凸構造は、当該構造を通過する光の進行方向を変化させて、対応するホログラム素子の外側を通過して被露光面に到達する光を減衰させる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の発光素子が第１の方向に並ぶように配列された基板と、
前記基板上に配置された記録層であって、前記複数の発光素子の各々から射出された射出光が、対応するホログラム素子により回折及び集光されて、被露光面上に前記第１の方向に並ぶ集光点列が形成されるように、前記複数の発光素子の各々に対応する複数のホログラム素子が多重記録された記録層と、
前記複数の発光素子と前記被露光面との間に配置され、当該層の光入射側又は光出射側の表面に凹凸構造を有し、当該層を通過する光の光路を調整する光路調整層と、
を備え、
前記凹凸構造は、当該構造を通過する光の進行方向を変化させて、前記対応するホログラム素子の外側を通過して前記被露光面に到達する光を減衰させる、
露光装置。
【請求項２】
前記光路調整層は、前記記録層に隣接するように配置される、請求項１に記載の露光装置。
【請求項３】
前記凹凸構造は、入射した光を複数の方向に拡散させる拡散体として機能する、請求項１又は請求項２に記載の露光装置。
【請求項４】
前記凹凸構造は、複数の凸部が周期的に配列されて、入射した光を予め定めた方向に偏向させる偏向素子として機能する、請求項１又は請求項２に記載の露光装置。
【請求項５】
前記偏向素子は、前記第１の方向に延びる長尺状のプリズムが凸部を構成し、複数のプリズムが前記第１の方向と交差する第２の方向に周期的に配列されて、入射した光を予め定めた方向に屈折させるプリズムアレイである、請求項４に記載の露光装置。
【請求項６】
前記偏向素子は、入射した光を予め定めた方向に回折する回折格子である、請求項４に記載の露光装置。
【請求項７】
前記回折格子は、参照光の照射により信号光と同じ回折光を再生するように、信号光及び参照光の二光波による干渉縞を記録したホログラムである、請求項６に記載の露光装置。
【請求項８】
前記記録層は容器内に収納されて前記基板上に配置されており、前記容器の一部が前記光路調整層を構成する、請求項１から請求項７までの何れか１項に記載の露光装置。
【請求項９】
請求項１から請求項８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ると共に、前記露光装置に対して前記第１の方向と交差する第２の方向に相対移動され、前記露光装置により画像データに応じて走査露光されて、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、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。
【０００３】
特許文献２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。
【０００４】
特許文献３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】
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−３３００５８号公報
【特許文献２】特開２００７−２３７５７６号公報
【特許文献３】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】
【０００６】
本発明の目的は、基板上に配列された複数の発光素子とこれに対応する複数のホログラム素子とを備えた露光装置において、ホログラム素子の外側を通過して被露光面に到達する光を凹凸構造で減衰させて、不要露光を低減することができる露光装置と、該露光装置を備える画像形成装置と、を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために各請求項に記載の発明は、下記構成を備えている。
【０００８】
請求項１に記載の発明は、複数の発光素子が第１の方向に並ぶように配列された基板と、前記基板上に配置された記録層であって、前記複数の発光素子の各々から射出された射出光が、対応するホログラム素子により回折及び集光されて、被露光面上に前記第１の方向に並ぶ集光点列が形成されるように、前記複数の発光素子の各々に対応する複数のホログラム素子が多重記録された記録層と、前記複数の発光素子と前記被露光面との間に配置され、当該層の光入射側又は光出射側の表面に凹凸構造を有し、当該層を通過する光の光路を調整する光路調整層と、を備え、前記凹凸構造は、当該構造を通過する光の進行方向を変化させて、前記対応するホログラム素子の外側を通過して前記被露光面に到達する光を減衰させる、露光装置である。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、前記光路調整層が、前記記録層に隣接するように配置される、請求項１に記載の露光装置である。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、前記凹凸構造が、入射した光を複数の方向に拡散させる拡散体として機能する、請求項１又は請求項２に記載の露光装置である。
【００１１】
請求項４に記載の発明は、前記凹凸構造が、複数の凸部が周期的に配列されて、入射した光を予め定めた方向に偏向させる偏向素子として機能する、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５に記載の発明は、前記偏向素子が、前記第１の方向に延びる長尺状のプリズムが凸部を構成し、複数のプリズムが前記第１の方向と交差する第２の方向に周期的に配列されて、入射した光を予め定めた方向に屈折させるプリズムアレイである、請求項４に記載の露光装置である。
【００１３】
請求項６に記載の発明は、前記偏向素子が、入射した光を予め定めた方向に回折する回折格子である、請求項４に記載の露光装置である。
【００１４】
請求項７に記載の発明は、前記回折格子が、参照光の照射により信号光と同じ回折光を再生するように、信号光及び参照光の二光波による干渉縞を記録したホログラムである、請求項６に記載の露光装置である。
【００１５】
請求項８に記載の発明は、前記記録層は容器内に収納されて前記基板上に配置されており、前記容器の一部が前記光路調整層を構成する、請求項１から請求項７までの何れか１項に記載の露光装置である。
【００１６】
請求項９に記載の発明は、請求項１から請求項８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ると共に、前記露光装置に対して前記第１の方向と交差する第２の方向に相対移動され、前記露光装置により画像データに応じて走査露光されて、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】
【００１７】
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。
【００１８】
請求項１に記載の発明によれば、基板上に配列された複数の発光素子とこれに対応する複数のホログラム素子とを備えた露光装置において、凹凸構造でホログラム素子の外側を通過して被露光面に到達する光を減衰させる。
【００１９】
請求項２に記載の発明によれば、光路調整層は記録層を保護する保護層としても機能する。
【００２０】
請求項３に記載の発明によれば、ホログラム素子の外側を通過する光を拡散させることができる。
【００２１】
請求項４に記載の発明によれば、ホログラム素子の外側を通過する光を、被露光面外に偏向させることができる。
【００２２】
請求項５に記載の発明によれば、ホログラム素子の外側を通過する光を第２の方向（例えば、副走査方向）において偏向して、背景雑音を低減させる。
【００２３】
請求項６に記載の発明によれば、ホログラム素子の外側を通過する光を回折することで、プリズム等の屈折による偏向素子に比べて、被露光面に到達する光を更に減衰させることができる。
【００２４】
請求項７に記載の発明によれば、ホログラム素子の外側を通過する光を、光路調整層の凹凸構造であるホログラムにより所望の方向に回折させることができる。
【００２５】
請求項８に記載の発明によれば、光路調整層を、記録層を収納する容器と一体に形成することができる。
【００２６】
請求項９に記載の発明によれば、露光装置は、ホログラム素子の外側を通過して被露光面に到達する光を減衰させ、感光体の被露光面での不要露光が低減する。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【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る。（Ｂ）はＬＥＤプリントヘッドの副走査方向に沿った断面図である。（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模式的な断面図である。
【図５】（Ａ）は光路調整層の表面に形成される凹凸構造の一例を示す部分拡大図である。（Ｂ）はホログラムが再生される様子を示す模式的な断面図である。
【図６】（Ａ）〜（Ｃ）は光路調整層及び凹凸構造の配置位置の変形例を示す模式的な断面図である。
【図７】（Ａ）は光路調整層の表面に形成される凹凸構造の他の一例を示す部分拡大図である。（Ｂ）は凹凸構造を説明するための図である。（Ｃ）はホログラムが再生される様子を示す模式的な断面図である。
【図８】（Ａ）及び（Ｂ）は角度θ２の好適範囲を説明するための模式図である。
【図９】（Ａ）は光路調整層の表面に形成される凹凸構造の更に他の一例を示す部分拡大図である。（Ｂ）はホログラムが再生される様子を示す模式的な断面図である。
【図１０】ホログラム記録層が容器内に収納された一体型ＬＰＨの具体的な構成を示す断面図である。
【図１１】（Ａ）〜（Ｅ）は図１０に示す一体型ＬＰＨの製造工程を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
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。
【００２９】
＜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。
【００３０】
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予め定めた画像処理を施す画像処理部４０を備えている。
【００３１】
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。
【００３２】
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保持する像保持体としての感光体ドラム１２、感光体ドラム１２の表面を予め定めた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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。本実施の形態のＬＰＨ１４は、感光体ドラム１２の表面から作動距離だけ離間して配置されている。本実施の形態のＬＰＨ１４は、従来のＬＰＨに比べて作動距離が長い。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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
例えば、イエローの画像形成ユニット１１Ｙでは、帯電器１３により予め定めた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。
【００３８】
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方向に回転動作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。
【００３９】
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。
【００４０】
＜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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。また、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。
【００４３】
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素子５４側に向けて、ＬＥＤチップ５３上に配置されている。ＬＥＤ５０の「発光光軸」は、ＬＥＤ５０からＬＥＤ基板５８と直交する方向（法線方向）に射出される光の光軸である。ＬＥＤ基板５８は、ＬＥＤ５０や駆動回路が実装される側の表面が「主面」である。この主面の法線方向が、ＬＥＤ基板５８の法線方向である。従って、ＬＥＤ５０の「発光光軸」は、ＬＥＤ基板５８の法線方向を向いている。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。
【００４４】
なお、図２においては、数個のＬＥＤ５０が１列に配列された１個のＬＥＤチップ５３で構成されたＬＰＨ１４を、概略的に図示しているに過ぎない。後述するように、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ＬＥＤチップ５３を配列することで、数千個のＬＥＤ５０が配列されている。
【００４５】
また、複数のＬＥＤチップ５３は、１次元状に配置してもよく、複数列に分けて２次元状に配置してもよい。例えば千鳥状に配置する場合には、複数のＬＥＤチップ５３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る。複数のＬＥＤチップ５３単位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、略一定の間隔となるように配列されている。
【００４６】
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。
【００４７】
ＬＥＤ基板５８上には、ホログラム記録層６０（以下、適宜「記録層６０」という。）が配置されている。ホログラム素子アレイ５６は、ホログラム記録層６０内に形成されている。ホログラム記録層６０は、ＬＥＤチップ５３から予め定めた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る。
【００４８】
ＬＥＤチップ５３とホログラム記録層６０との間には、ＬＥＤチップ５３（即ち、ＬＥＤ５０）に隣接する離間層６４と、離間層６４のホログラム記録層６０側に隣接する光路調整層６６とが配置されている。ホログラム記録層６０に隣接する光路調整層６６は、記録層６０を保護する保護層としても機能する。なお、後述する通り、光路調整層６６は、ＬＥＤチップ５３とホログラム記録層６０との間に配置されていればよく、図２に示す位置には限定されない。
【００４９】
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（中心点の間隔）が、上記のＬＥＤ５０の主走査方向の間隔と、略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、複数のホログラム素子５４の各々は、互いに異なる形状を有していてもよい。
【００５０】
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。
【００５１】
離間層６４は、ＬＥＤチップ５３とホログラム記録層６０とを離間する。離間層６４は、空気や透明樹脂等、ＬＥＤ５０から射出される光に透明な材料で構成されている。光路調整層６６は、ガラスや樹脂等、離間層６４とは屈折率の異なる材料で構成されて、離間層６４との間に界面を形成する。光路調整層６６は、ＬＥＤ５０から射出される光に透明な材料で構成されている。
【００５２】
離間層６４を低屈折率の空気層とし、光路調整層６６を高屈折率の樹脂層とする等、光路調整層６６を離間層６４よりも屈折率が高い材料で構成してもよい。空気の屈折率は１である。光路調整層６６を構成する材料としては、ポリスチレン（屈折率：1.60）、メタクリル樹脂（屈折率：1.49）、ポリカーボネート樹脂（屈折率：1.59）、シクロポリオレフィン樹脂（屈折率：1.51）等の樹脂材料、硼珪酸ガラス（屈折率：1.51）等の無機材料が挙げられる。
【００５３】
また、離間層６４を高屈折率の透明樹脂層とし、光路調整層６６を低屈折率の樹脂層とする等、光路調整層６６を離間層６４よりも屈折率が低い材料で構成してもよい。離間層６４を高屈折率層とした場合には、隣接するＬＥＤ５０との屈折率差が小さくなり、光取り出し効率が向上する。
【００５４】
光路調整層６６は、ＬＥＤ基板５８側の表面に凹凸構造６６Ａを有している。以下では、凹凸構造６６Ａを有する側の表面を、「光路調整層６６の表面」という。凹凸構造６６Ａが存在しなければ、ＬＥＤ５０から射出された光の一部は、ホログラム素子５４の外側を通過して感光体ドラム１２の表面に到達する不要光となる。凹凸構造６６Ａは、不要光の光路に挿入されている。換言すれば、凹凸構造６６Ａは、発光点からホログラム径まで拡がる拡散光（参照光）の光路と、ホログラム素子５４による回折光（信号光）の光路とを避けて配置されている。
【００５５】
図２に示す例では、凹凸構造６６Ａは、不要光の光路と光路調整層６６の表面とが交差する調整領域に設けられている。凹凸構造６６Ａの形成領域は、主走査方向に延びる帯状の領域としてもよい。具体的には、凹凸構造６６Ａが設けられる調整領域は、光路調整層６６の表面において、ホログラム素子５４を記録した参照光の光路と光路調整層６６の表面とが交差する非調整領域に隣接して配置される。調整領域は、非調整領域の感光体ドラム１２側に配置される。
【００５６】
光路調整層６６は、この凹凸構造６６Ａにより、ホログラム素子５４の外側を通過する光の光路を調整する。凹凸構造６６Ａは、複数のＬＥＤ５０の各々から射出されて、凹凸構造６６Ａに入射した光の進行方向を変化させて、対応するホログラム素子５４の外側を通過して感光体ドラム１２の表面に到達する不要光を減衰させる。
【００５７】
凹凸構造６６Ａは、光路調整層６６の表面にレリーフ状に形成されている。ＬＥＤチップ５３とホログラム記録層６０との間に、記録層６０の保護層を兼ねた光路調整層６６を、一層追加するだけで不要露光が低減される。新たな遮光部材を位置合わせして配置する場合と比較すれば分かるように、本実施の形態では、非常に簡素な構造で不要光を減衰している。
【００５８】
凹凸構造６６Ａは、光路調整層６６の材料に応じた方法で、光路調整層６６の表面に形成される。例えば、光路調整層６６を樹脂層とする場合には、表面に凹凸構造６６Ａを有する光路調整層６６を、凹凸構造６６Ａに応じて微細加工された成形型を用いて、射出成形により作製してもよい。射出成形により作製された光路調整層６６は、記録層６０に隣接するように配置される。或いは、光路調整層６６の樹脂表面を加工して、凹凸構造６６Ａを形成してもよい。樹脂表面の加工は、光路調整層６６を配置した後に行ってもよく、光路調整層６６を配置する前に行ってもよい。
【００５９】
また、例えば、光路調整層６６をガラス層とする場合には、光路調整層６６の表面を機械的に加工して、凹凸構造６６Ａを形成してもよい。ガラス表面の加工には、板状のガラスに切り込みを入れて回折格子を作製する技術など、従来公知のガラス加工技術を用いてもよい。ガラス表面の加工は、光路調整層６６を配置した後に行ってもよく、光路調整層６６を配置する前に行ってもよい。或いは、表面に凹凸構造６６Ａを有するガラス製の光路調整層６６を、成形型を用いて作製してもよい。
【００６０】
なお、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内の予め定めた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。
【００６１】
また、ホログラム記録層６０は、ガラスや樹脂等で構成された容器内に収納されていてもよい。例えば、ホログラム記録層６０を、容器内に封入されたホログラム記録材料で構成してもよい。一般に体積型ホログラム材料は形状保持性が低いものが多いが、容器内に収納されたホログラム記録層６０は元の形状が安定に保たれ、取り扱いが容易である。また、容器は保護層としても機能する。ホログラム記録層６０が容器内に収納されている場合には、光路調整層６６を容器の一部として形成してもよい。具体的な実施の形態については、後で詳しく説明する。
【００６２】
＜ＬＥＤプリントヘッドの動作＞
インコヒーレント光源であるＬＥＤ５０から射出される光は、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。ＬＥＤ５０を発光させると、ＬＥＤ５０から射出された光は発散して拡がる。
【００６３】
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ＬＰＨ１４では、複数のＬＥＤ５０１〜５０６の各々から射出された各光は、離間層６４を通過し、光路調整層６６に入射する。光路調整層６６の調整領域に入射した不要光は、調整領域に配置された凹凸構造６６Ａにより減衰される。
【００６４】
光路調整層６６の非調整領域を通過した光は、対応するホログラム素子５４１〜５４６のいずれかに入射する。即ち、ＬＥＤ５０から射出された光の一部は参照光の光路を通り、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。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。
【００６５】
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。
【００６６】
例えば、Ａ３幅まで印字可能な画像形成装置において、１インチ当たり１２００スポットの解像度を得るためには、ＬＥＤ基板５８上には、１４８４８個のＬＥＤ５０が２１μｍの間隔で配列される。これに応じて、感光体ドラム１２の表面１２Ａには、２１μｍの間隔で主走査方向に並ぶように１４８４８個のスポット６２が形成される。
【００６７】
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５４の入射角選択性及び波長選択性が高く、従来のＬＰＨより高い回折効率が得られる。
【００６８】
また、感光体ドラム１２の表面に不要光が到達すると、バックグラウンドノイズ（背景雑音）が増加してコントラストが低下する。これに対して、本実施の形態のＬＰＨ１４では、凹凸構造６６Ａにより不要光を減衰させる。このため、本実施の形態のＬＰＨ１４では、不要露光が低減され、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。
【００６９】
＜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る。図３（Ｂ）はＬＥＤプリントヘッドの副走査方向の断面図である。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。
【００７０】
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。上述した通り、ホログラム素子は、入射角選択性及び波長選択性が高く、回折光の出射角度（回折角）を高精度で制御して、輪郭の鮮明な微小スポットを形成する。回折角の精度はホログラムの厚さが厚いほど高くなる。
【００７１】
図３（Ａ）、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。なお、「ホログラム厚さｈＨ」は、ホログラム素子５４の厚さである。
【００７２】
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。
【００７３】
＜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。
【００７４】
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。
【００７５】
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。
【００７６】
ここで、ホログラム記録層６０ＡをＬＥＤアレイ５２が実装されたＬＥＤ基板５８上に取り付けた後に、位相共役記録によりホログラムを記録してもよい。ホログラム記録層６０Ａを取り付けた後でホログラムを記録するので、ＬＥＤ５０と対応するホログラム素子５４との距離が確保されると共に、ＬＥＤ５０と対応するホログラム素子５４との高い位置決め精度は不要になる。位相共役記録では、上記と同じ光路を通る信号光と参照光とが、ＬＥＤ基板５８等が配置されていない側、即ち、ホログラム記録層６０Ａの表面側から照射される。この場合も同様に、ホログラム記録層６０には、透過型のホログラム素子５４が形成される。
【００７７】
＜凹凸構造による不要光の減衰＞
次に、凹凸構造の具体例と不要光の減衰作用について説明する。図５（Ａ）は、光路調整層の表面に形成される凹凸構造の一例を示す部分拡大図である。図５（Ｂ）は、ホログラムが再生される様子を示す模式的な断面図である。
【００７８】
図５（Ａ）に示すように、光路調整層６６の表面には、複数の凸部又は複数の凹部が不規則に配列された凹凸構造６６Ａが形成されている。微細な凹凸面を透過する透過光や、微細な凹凸面で反射される反射光は、規則的な特性を持たずに各方向に散らばる拡散光である。即ち、凹凸構造６６Ａは、入射した光を複数の方向に拡散させる拡散体として機能する。
【００７９】
凹凸構造６６Ａとしての拡散構造は、光路調整層６６の表面を粗面化することにより形成される。表面の粗面化には、サンドブラスト加工等、従来公知の粗面化技術を用いてもよい。例えば、拡散構造を有する光路調整層６６を射出成形により作製する場合には、樹脂材料を成形した後で、成形品の表面を粗面化してもよい。或いは、金型等の成形型の表面を粗面化した後に射出成形を行って、転写により表面が粗面化された成形品を得てもよい。
【００８０】
サンドブラスト加工による粗面化では、表面粗さが「砂番（＃）」により表現される。砂番が大きくなるほど、表面の凹凸は細かくなり、拡散性が低下する。本実施の形態では、入射光を広く拡散させること（即ち、拡散の度合いが大きいこと）が重要であり、砂番が＃１５０〜＃１０００の範囲の拡散構造を用いる。砂番を＃２００〜＃８００の範囲とすれば、入射光がより広く拡散される。
【００８１】
図５（Ｂ）に示すように、ＬＥＤ５０を発光させると、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。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。
【００８２】
一方、ＬＥＤ５０から射出された光の一部は、光路調整層６６の表面に設けられた凹凸構造６６Ａに入射する。凹凸構造６６Ａとしての拡散構造は、入射した光を拡散させて、対応するホログラム素子５４の外側を通過して感光体ドラム１２の表面に到達する不要光を減衰させる。これにより、感光体ドラム１２の不要露光が低減される。
【００８３】
なお、回折光は、回折光光軸が発光光軸と角度θを成す方向に回折される。感光体ドラム１２が参照光の光路の外側に位置するように、発光光軸と回折光光軸とが成す角度θが設定されている。このため、回折されずにホログラム素子５４を透過する「０次光」が発生したとしても、この０次光は感光体ドラム１２には照射されない。
【００８４】
上記の通り、図２〜図５に示す例では、ＬＥＤ基板５８側の表面に凹凸構造６６Ａを有する光路調整層６６を、ホログラム記録層６０に対しＬＥＤ基板５８側に配置する場合について説明したが、光路調整層６６及び凹凸構造６６Ａの位置は、これに限定される訳ではない。図６（Ａ）〜（Ｃ）は光路調整層の配置位置の変形例を示す模式的な断面図である。
【００８５】
図６（Ａ）に示すように、光路調整層６６は、記録層６０側の表面に凹凸構造６６Ａを有していてもよい。凹凸構造６６Ａは、不要光の光路と光路調整層６６の記録層６０側の表面とが交差する調整領域に設けられる。記録層６０側の表面に設けられた凹凸構造６６Ａは、ＬＥＤ基板５８側の表面に設けられた凹凸構造６６Ａと同様に、不要光を減衰させる。
【００８６】
図６（Ｂ）に示すように、光路調整層６６は、記録層６０に対し回折光出射側（ＬＥＤ基板５８側とは反対側）に配置されていてもよい。光路調整層６６は、回折光出射側の表面に凹凸構造６６Ａを有している。凹凸構造６６Ａは、不要光の光路と光路調整層６６の回折光出射側の表面とが交差する調整領域に設けられる。この光路調整層６６の表面に設けられた凹凸構造６６Ａは、記録層６０に対しＬＥＤ基板５８側に配置された凹凸構造６６Ａと同様に、不要光を減衰させる。
【００８７】
図６（Ｃ）に示すように、記録層６０に対し回折光出射側に配置された光路調整層６６は、記録層６０側の表面に凹凸構造６６Ａを有していてもよい。凹凸構造６６Ａは、不要光の光路と光路調整層６６の記録層６０側の表面とが交差する調整領域に設けられる。記録層６０側の表面に設けられた凹凸構造６６Ａは、回折光出射側の表面に設けられた凹凸構造６６Ａと同様に、不要光を減衰させる。
【００８８】
上記の通り、図５に示す例では、凹凸構造６６Ａとして「拡散構造」を設ける場合について説明したが、凹凸構造は、入射する光の進行方向を変化させて通過する光を減衰させる凹凸構造であればよく、「拡散構造」には限定される訳ではない。
【００８９】
ここで、凹凸構造の変形例について説明する。図７（Ａ）は光路調整層の表面に形成される凹凸構造の他の一例（マイクロプリズムアレイ）を示す部分拡大図である。図７（Ｂ）は凹凸構造を説明するための図である。図７（Ｃ）はホログラムが再生される様子を示す模式的な断面図である。また、図８（Ａ）及び図８（Ｂ）は角度θ２の好適範囲を説明するための模式図である。
【００９０】
図７（Ａ）に示すように、光路調整層６６の表面には、複数の凸部が周期的に配列された凹凸構造６６Ａが形成されている。複数の凸部が周期的に配列された凹凸構造は、入射した光を予め定めた方向に偏向させる偏向素子として機能する。図７（Ａ）に示す例では、主走査方向に延びる長尺状のマイクロプリズムが、複数の凸部の各々を構成している。これら複数のマイクロプリズムは、副走査方向に予め定めた間隔（ピッチ）で配列されて、マイクロプリズムアレイを構成している。
【００９１】
図７（Ｃ）に示すように、ホログラム素子５４から射出された回折光は、感光体ドラム１２の表面１２Ａに結像され、スポット６２が形成される。一方、ＬＥＤ５０から射出された光の一部は、光路調整層６６の表面に設けられた凹凸構造６６Ａに入射する。凹凸構造６６Ａとしてのマイクロプリズムアレイは、副走査方向において入射した光を屈折させる。マイクロプリズムアレイからは、感光体ドラム１２が位置する方向とは異なる方向に、不要光が射出される。これにより、感光体ドラム１２の不要露光が低減される。
【００９２】
図７（Ｂ）に示すように、マイクロプリズムの各々は、第１の面と第２の面とを備えている。第１の面は、ＬＥＤ基板５８の主面と直交するように、副走査方向に約９０°傾けられている。なお、第１の面の傾斜角度は一例であり、９０°に限定される訳ではない。第２の面は、ＬＥＤ基板５８の主面に対し、副走査方向に予め定めた傾斜角度で傾けられている。従って、マイクロプリズムアレイは、第１の面と第２の面とが副走査方向に交互に並べられて、その副走査方向の断面形状が「鋸歯状」となる。凹凸構造６６Ａとしてのマイクロプリズムアレイは、樹脂の射出成形やガラスや樹脂の表面加工等により、光路調整層６６の表面に作り込まれる。
【００９３】
このマイクロプリズムアレイは、入射した光を予め定めた方向に屈折させる。マイクロプリズムアレイからは、予め定めた方向に不要光が射出される。なお、矢印で図示したのは「出射光（不要光）の進行方向」である。出射光の進行方向と第１の面とが成す角度をθ１とし、出射光の進行方向と第２の面とが成す角度をθ２とする。これら角度θ１及び角度θ２の各値が好適範囲となるように、第２の面の傾斜角度が設定される。
【００９４】
図７（Ｂ）に示すように、角度θ１が負の値となる場合には、第２の面に先に入射した光が、次に第１の面でホログラム記録層６０に向かって反射されてしまう。この反射拡散状態を避けるために、角度θ１はゼロ又は正の値が好ましい。角度θ１がゼロ近傍の値であれば、反射拡散状態には陥らない。
【００９５】
図８（Ａ）に示すように、角度θ２が９０°より小さい場合には、第２の面で屈折する光が光源からみて手前に倒れるために、不要光の減衰効果が損なわれる虞がある。これに対し、図８（Ｂ）に示すように、角度θ２が９０°より大きい場合には、第２の面で屈折する光が光源からみて向こう側に倒れるために、高い減衰効果が得られる。従って、不要光を感光体ドラム１２に到達させないように、角度θ２を９０°以上とする。
【００９６】
複数のマイクロプリズムの配列ピッチＰは、第１の面と第２の面とにより構成される谷部（凹部）の深さが、光路調整層６６の厚さに対して十分小さくなるよう選択される。例えば、配列ピッチＰは、光路調整層６６の厚さの１／１０以下としてもよい。また、配列ピッチＰは、光源であるＬＥＤ５０の発光波長より十分大きくする。例えば、ＬＥＤ５０の発光波長の１０倍以上としてもよい。
【００９７】
一例として、離間層６４を空気（屈折率：1.00）、光路調整層６６をシクロポリオレフィン樹脂（屈折率：1.51）により形成した場合を考える。凹凸構造６６Ａがない場合、例えば光路調整層６６に４５°の角度で入射した光線はスネルの法則により２８°の角度で光路調整層６６の内部を伝搬する。これに対し、光路調整層６６の接線方向に対し正負４５°ずつの角度をもつ凹凸構造６６Ａを設置した場合、θ１＝０°、θ２＝９０°となり、光路調整層６６を伝搬する光線の角度は４５°となる。この場合、結果として凹凸構造６６Ａの設置により伝搬する光線の角度を副走査方向に１７°偏向することが可能となる。
【００９８】
上記例の場合、配列ピッチＰは７．８μｍ以上とすることができる。また光路調整層６６の厚さを０．５ｍｍとした場合、凹凸構造６６Ａの深さは５０μｍ以下とすることができる。従って本例の場合、配列ピッチＰは７．８μｍ〜１００μｍとすることが、凹凸構造６６Ａの深さは３．９μｍ〜５０μｍとすることができる。
【００９９】
複数のマイクロプリズムの各々は、マイクロプリズムの表面（即ち、第１の面と第２の面）に、より微細な凹凸構造を有していてもよい。微細な凹凸構造は、図５に示すように、複数の凸部又は複数の凹部が不規則に配列されて拡散体として機能する凹凸構造としてもよい。また、微細な凹凸構造は、次に説明するように、ホログラム等の回折格子として機能する凹凸構造としてもよい（図９参照）。
【０１００】
また、凹凸構造の他の変形例について説明する。図９（Ａ）は光路調整層の表面に形成される凹凸構造の更に他の一例（回折格子）を示す部分拡大図である。図９（Ｂ）はホログラムが再生される様子を示す模式的な断面図である。図９（Ａ）に示すように、光路調整層６６の表面には、複数の凸部が周期的に配列された凹凸構造６６Ａが形成されている。複数の凸部が周期的に配列された凹凸構造は偏向素子として機能する。
【０１０１】
図９（Ａ）に示す例では、凹凸構造６６Ａは、複数の凸部が副走査方向に予め定めた格子間隔（ピッチ）で配列された回折格子である。この回折格子は、入射した光を予め定めた方向に回折する。回折格子は、信号光及び参照光の二光波による干渉縞を記録したホログラムとしてもよい。なお、計算機ホログラムで記録してもよい。ホログラムは、参照光の照射により、信号光と同じ回折光を再生する。
【０１０２】
凹凸構造６６Ａとしての回折格子は、樹脂の射出成形やガラスや樹脂の表面加工等により、光路調整層６６の表面に作り込まれる。例えば、ホログラムは、通常の表面レリーフホログラムの製造法を用いて、信号光及び参照光の二光波の干渉により作製される。
【０１０３】
図９（Ｂ）に示すように、ホログラム素子５４から射出された回折光は、感光体ドラム１２の表面１２Ａに結像され、スポット６２が形成される。一方、ＬＥＤ５０から射出された光の一部は、光路調整層６６の表面に設けられた凹凸構造６６Ａに入射する。凹凸構造６６Ａとしての回折格子は、入射した光を予め定めた方向に回折させる。回折格子からは、感光体ドラム１２が位置する方向とは異なる方向に、不要光が射出される。これにより、感光体ドラム１２の不要露光が低減される。
【０１０４】
凹凸構造６６Ａとしての回折格子は、副走査方向において入射した光を偏向させると共に、主走査方向において入射した光を偏向させる。即ち、回折格子によれば、回折光は主走査方向に拡がらずに、予め定めた所望の方向に収束する。このため、背景雑音が低減されると共に、クロストークによる雑音が低減される。従って、プリズム等の屈折による偏向素子に比べて、感光体ドラム１２に到達する光が更に減衰する。
【０１０５】
回折格子の格子ピッチが狭いほど、回折格子による回折角が大きくなる。一方、格子ピッチがＬＥＤ５０の発光波長に近付くほど、回折光が得られ難くなる。このため、回折格子の格子ピッチの上限は、光源であるＬＥＤ５０の発光波長の１０倍未満としてもよく、発光波長の５倍未満としてもよい。回折格子の格子ピッチの下限は、光源であるＬＥＤ５０の発光波長を超えていればよく、発光波長の２倍以上としてもよい。
【０１０６】
例えば、ＬＥＤ５０の発光波長を７８０ｎｍとすると、格子ピッチは１．５６μｍ〜７．８μｍとしてもよい。具体例を挙げると、光路調整層６６の接線方向に対し正負４５°ずつの角度をもつ凹凸構造６６Ａに対し４５°で入射する光を考えた場合、凹凸構造６６Ａの表面に格子ピッチ２．０μｍ（１ｍｍあたり５００本）の回折格子を備えると、この回折格子は、入射した光を回折及び集光して、一次回折光を０次回折光に対し２３°の角度で射出する。
【０１０７】
回折格子をホログラムとした場合、回折格子の格子ピッチの変動により、回折光の配光を制御することが容易となる。
【０１０８】
＜一体型ＬＰＨの具体的な構成例＞
図１０はホログラム記録層が容器内に収納された一体型ＬＰＨの具体的な構成を示す断面図である。図１０に示すように、一体型ＬＰＨ１４は、複数のＬＥＤ５０を備えたＬＥＤチップ５３が複数配列されたＬＥＤ基板５８と、複数のＬＥＤ５０の各々に対応して複数のホログラム素子５４が記録されたホログラム記録層６０と、を備えている。
【０１０９】
ホログラム記録層６０は、ガラスや樹脂等で構成された容器７０内に収納されて保護されている。ホログラム記録層６０は、ホログラム記録材料を容器７０内に封入する等して、容器７０内に収納されている。複数のホログラム素子５４は、容器内に収納されたホログラム記録層６０Ａ（記録前）に対し、位相共役記録により記録される。
【０１１０】
容器７０は、主走査方向に延びる長尺状で且つ平板状の第１の平板部７２と、ホログラム記録層６０を挟んで第１の平板部７２と対向する長尺状で且つ平板状の第２の平板部７４と、側面を形成して第１の平板部７２と第２の平板部７４とを連結する連結部７６と、第１の平板部７２を一定の高さに支持する支持部７８と、を備えている。
【０１１１】
また、図１０に示すように、第１の平板部７２は、ＬＥＤ基板５８側の表面に凹凸構造７２Ａを有している。凹凸構造７２Ａは、不要光の光路と光路調整層６６の表面とが交差する調整領域に設けられている。凹凸構造６６Ａの形成領域は、主走査方向に延びる帯状の領域とされている。凹凸構造７２Ａを有する第１の平板部７２は、容器７０の一部を構成する。
【０１１２】
容器７０は、空気より屈折率の高いガラスや樹脂等の材料で構成されている。容器７０を構成する材料としては、図２の光路調整層６６の材料として例示された材料を用いてもよい。容器７０は、例えば、成形型を用いた射出成形等により作製してもよい。また、容器７０を複数の部材に分けて、各部材を射出成形等により作製してもよい。押出成型等により所望の寸法よりも長い部材を作製した後、両端を切除、封止することにより容器７０を形成してもよい。
【０１１３】
また所望の寸法よりも短い部材を作製した後、複数の部材を接合し両端を封止することにより容器７０を作製してもよい。凹凸構造７２Ａは、第１の平板部７２と一体に形成されてもよく、平板部７２の形成後、切削や熱スタンプなどの手法により形成されてもよい。またＵＶ硬化樹脂等の放射線硬化型樹脂膜を塗布、貼り付け等の手法により形成した後、強度分布をもった放射線により露光することにより形成されてもよい。
【０１１４】
支持部７８は、主走査方向に延びる長尺状の部材で構成されている。支持部７８は、第１の平板部７２の幅方向の両端に設けられている。支持部７８は、第１の平板部７２から見ると、第１の平板部７２からその法線方向に延びる脚部である。容器７０は、脚部である支持部７８の一端をＬＥＤ基板５８上に着けて、ＬＥＤ基板５８上に載せ置かれる。
【０１１５】
容器７０がＬＥＤ基板５８上に載せ置かれることにより、凹凸構造７２Ａを有する第１の平板部７２が、ＬＥＤ基板５８上の一定の高さに支持される。これにより、ＬＥＤ５０と第１の平板部７２とが離間されて、ＬＥＤ５０と第１の平板部７２との間には、空気層が介在することになる。同時に、ホログラム記録層６０が、ＬＥＤ基板５８上の一定の高さに配置される。また、ＬＥＤ基板５８上の複数のＬＥＤ５０は、第１の平板部７２と支持部７８とで形成されるハウジング内に収納される。
【０１１６】
ＬＥＤ５０から射出された光は、容器７０に収納されたホログラム記録層６０に照射される。本実施の形態では、記録層６０に記録されたホログラム素子５４は位相共役記録されているため、当該ホログラム素子５４からは、信号光の位相共役光が回折光として射出される。一方、ＬＥＤ５０から射出された光の一部は、第１の平板部７２の表面に設けられた凹凸構造７２Ａに入射する。凹凸構造７２Ａは、入射した光の進行方向を変化させて、不要光を減衰させる。
【０１１７】
また、主走査方向に並ぶ複数のＬＥＤ５０に対して、主走査方向に延びる凹凸構造７２Ａが設けられるので、複数のＬＥＤ５０を高密度に配列しても、高い位置決め精度は不要にとなる。
【０１１８】
図１１（Ａ）〜（Ｅ）は、図１０に示す一体型ＬＰＨの製造工程を示す断面図である。まず、図１１（Ａ）に示すように、容器７０を構成する各部品を作製する。この例では、容器７０は、第１の部材と第２の部材とに分けて作製される。第１の部材は、第２の平板部７４及び連結部７６の一部７６Ａで構成される。第２の部材は、第１の平板部７２、連結部７６の一部７６Ｂ及び支持部７８で構成される。各部材は、射出成形等により所望の形状に形成される。
【０１１９】
次に、図１１（Ｂ）に示すように、連結部７６の一部７６Ａと連結部７６の一部７６Ｂとを接合することで、第１の部材と第２の部材とを一体化して、第１の平板部７２、第２の平板部７４、連結部７６及び支持部７８を備えた容器７０を完成させる。続いて、図１１（Ｃ）に示すように、容器７０内にホログラム記録材料を充填して、容器７０内にホログラム記録層６０Ａ（記録前）を形成する。
【０１２０】
次に、図１１（Ｅ）に示すように、ホログラム記録層６０が収納された容器７０を、ＬＥＤ基板５８上に載せ置く。最後に、図１１（Ｄ）に示すように、容器７０内に収納されたホログラム記録層６０Ａ（記録前）に対し、位相共役記録により複数のホログラム素子５４記録する。
【０１２１】
一体型ＬＰＨ１４では、凹凸構造７２Ａは容器７０と一体に形成されている。また、ホログラム記録層６０は、凹凸構造７２Ａを含む容器７０と一体に形成されている。容器７０は、凹凸構造７２Ａを有する第１の平板部７２及び支持部７８を備えているので、ホログラム記録層６０が収納された容器７０を、ＬＥＤ基板５８上に載せ置くだけで、ホログラム記録層６０及び凹凸構造７２Ａが所望の位置に配置されると共に、複数のＬＥＤ５０がハウジング内に収納される。
【０１２２】
＜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低減することで、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。
【０１２３】
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。
【０１２４】
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】
【０１２５】
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
６４    離間層
６６    光路調整層
６６Ａ  凹凸構造
７０    容器
７２    第１の平板部
７２Ａ  凹凸構造
７４    第２の平板部
７６    連結部
７８    支持部
【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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