JP2012152945A - Exposure device and image forming device - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an exposure device capable of increasing incident light on hologram elements by a simple configuration compared to a conventional exposure device having a plurality of light emitting elements and a plurality of hologram elements corresponding to the light emitting elements to improve light use efficiency, and an image forming device using the exposure device.SOLUTION: The exposure device includes: a substrate in which a plurality of light emitting elements are aligned; a recording layer which is disposed on the substrate and in which a plurality of hologram elements corresponding to the light emitting elements, respectively are multiply recorded; a separation layer arranged adjacent to the plurality of light emitting elements and separating the light emitting elements from the recording layer; and an interface formation layer arranged adjacent to the recording layer side of the separation layer, constituted by a material having a refractive index different from that of the separation layer and forming an interface for refracting incident light toward the optical axis direction by a refractive index difference with the separation layer.

Description

本発明は、露光装置及び画像形成装置に関する。   The present invention relates to an exposure apparatus and an image forming apparatus.

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。   In Patent Document 1, an image is divided into a large number of minute pixels, a light beam having an intensity corresponding to the density of each pixel is emitted from one or a plurality of light sources, and a bright spot by the light beam is set to a light intensity density equal to or higher than a threshold value. Is exposed to light to form a latent image such as a surface potential change or chemical change, or the image is scanned onto an image recording medium on which an image having a density change is formed by exposure. In the optical writing device for writing an image by sequentially exposing each pixel area, a light focusing element unit for focusing the light beam in order from the light source side between the light source and the image recording medium, and the light beam is focused. A small optical opening provided at a position where the light beam exits, a collimator that converts the light beam emitted from the optical opening portion into a substantially parallel light beam, and radiates the light beam by decomposing it in a plurality of directions and emits a plurality of light beams. Mostly on the same plane A hologram element for the one unit that is arranged, an optical writing device, characterized in that arranged in the pixel as many array in the main scanning direction is described.

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。   Patent Document 2 discloses a first lens array having a plurality of light-emitting elements arranged on a light source substrate and a plurality of diffractive positive lenses that diffract the transmitted light to converge the light bundle of the light to form an image. And a second lens array having a plurality of lenses and sandwiching the first lens array between each of the plurality of light emitting elements, wherein each of the plurality of diffractive positive lenses is perpendicular to the light source substrate. An exposure apparatus characterized in that it overlaps each of the plurality of light emitting elements in a specific direction is described.

特開２０００−３３００５８号公報JP 2000-330058 A 特開２００７−２３７５７６号公報JP 2007-237576 A

本発明の目的は、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従来の露光装置に比べて、簡易な構成でホログラム素子に入射する光を増加させて、光の利用効率を向上させることができる露光装置と、当該露光装置を用いた画像形成装置とを提供することにある。   The object of the present invention is to increase the light incident on the hologram element with a simple configuration as compared with a conventional exposure apparatus including a plurality of light emitting elements and a plurality of hologram elements corresponding to the light emitting elements. It is an object to provide an exposure apparatus capable of improving the image quality and an image forming apparatus using the exposure apparatus.

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。   In order to achieve the above object, the invention described in each claim has the following configuration.

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て対応するホログラム素子に入射した入射光が、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に照射され、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に隣接して配置され、前記複数の発光素子と前記記録層とを離間する離間層と、前記離間層の記録層側に隣接して配置され、前記離間層とは屈折率の異なる材料で構成されて、前記離間層との屈折率差により入射した光を光軸方向に向けて屈折させる界面を形成する界面形成層と、を備えた露光装置である。   The invention according to claim 1 is a substrate in which a plurality of light-emitting elements are arranged in a first direction, and a recording layer disposed on the substrate, wherein each of the plurality of light-emitting elements is emitted from the substrate. The incident light incident on the corresponding hologram element is diffracted and condensed by the corresponding hologram element and irradiated onto the exposed surface, so that a condensing point sequence arranged in the first direction is formed. A recording layer in which a plurality of hologram elements corresponding to each of the plurality of light emitting elements are recorded in multiple recordings; a separation layer disposed adjacent to the plurality of light emitting elements and separating the plurality of light emitting elements from the recording layer; The separation layer is disposed adjacent to the recording layer side and is made of a material having a refractive index different from that of the separation layer. The incident light is refracted in the optical axis direction due to a difference in refractive index from the separation layer. An interface forming layer for forming the interface It was an exposure apparatus.

請求項２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界面形成層を構成する、請求項１に記載の露光装置である。   The invention according to claim 2 is the exposure apparatus according to claim 1, wherein the recording layer is housed in a container and disposed on the substrate, and a part of the container constitutes the interface forming layer. It is.

請求項３に記載の発明は、前記界面形成層は、前記離間層よりも屈折率が高い材料で構成され、前記第１の方向に延びると共に前記離間層側に凸な凸部を有する、請求項１または２に記載の露光装置である。   According to a third aspect of the present invention, the interface forming layer is made of a material having a higher refractive index than the spacing layer, and has a convex portion that extends in the first direction and is convex toward the spacing layer. Item 3. The exposure apparatus according to Item 1 or 2.

請求項４に記載の発明は、前記界面形成層は、前記離間層よりも屈折率が低い材料で構成され、前記第１の方向に延びると共に前記離間層側に凹な凹部を有する、請求項１または２に記載の露光装置である。   According to a fourth aspect of the present invention, the interface forming layer is made of a material having a refractive index lower than that of the spacing layer, and extends in the first direction and has a concave portion on the spacing layer side. The exposure apparatus according to 1 or 2.

請求項５に記載の発明は、前記記録層の光出射側に隣接して配置され、当該層に対して光出射側に隣接する層とは屈折率の異なる材料で構成されて、前記光出射側に隣接する層との屈折率差により入射した光を光軸方向に向けて屈折させる第２の界面を形成する第２の界面形成層を、更に備える、請求項１から請求項４までの何れか１項に記載の露光装置である。   According to a fifth aspect of the present invention, the light emission side is arranged adjacent to the light emission side of the recording layer and is made of a material having a refractive index different from that of the layer adjacent to the light emission side of the layer. 5. A second interface forming layer that forms a second interface that refracts incident light due to a difference in refractive index with a layer adjacent to the side toward the optical axis direction. 5. The exposure apparatus according to any one of the above items.

請求項６に記載の発明は、請求項１から請求項５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。   According to a sixth aspect of the present invention, the exposure apparatus according to any one of the first to fifth aspects and the exposure apparatus are spaced apart from each other by an operating distance, and with respect to the exposure apparatus. An image forming apparatus including: a photosensitive member that is relatively moved in a second direction intersecting with the first direction, is scanned and exposed in accordance with image data by the exposure device, and an image is written thereon.

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。   According to the invention described in each claim of the present invention, the following effects are obtained.

請求項１に記載の発明によれば、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従来の露光装置に比べて、簡易な構成でホログラム素子に入射する光を増加させて、光の利用効率を向上させることができる、という効果がある。   According to the first aspect of the present invention, light incident on the hologram element can be increased with a simple configuration as compared with a conventional exposure apparatus including a plurality of light emitting elements and a plurality of hologram elements corresponding thereto. There is an effect that the light use efficiency can be improved.

請求項２に記載の発明によれば、記録層を収納する容器の一部により、入射した光を光軸方向に向けて屈折することができる、という効果がある。   According to the second aspect of the present invention, there is an effect that incident light can be refracted in the optical axis direction by a part of the container for storing the recording layer.

請求項３、４に記載の発明によれば、複数の発光素子を高密度に配列しても、複数の発光素子が配列される第１の方向では、各発光素子について高い位置決め精度は不要になる、という効果がある。   According to the third and fourth aspects of the invention, even if a plurality of light emitting elements are arranged at high density, high positioning accuracy is not required for each light emitting element in the first direction in which the plurality of light emitting elements are arranged. It has the effect of becoming.

請求項５に記載の発明によれば、ホログラム素子の記録時に高ＮＡのレンズが不要になると共に、ホログラム素子で回折されずに透過した不要光の拡がりを低減できる、という効果がある。   According to the fifth aspect of the present invention, there is an effect that a lens having a high NA is not required when recording the hologram element, and the spread of unnecessary light transmitted without being diffracted by the hologram element can be reduced.

請求項６に記載の発明によれば、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従来の画像形成装置に比べて、簡易な構成でホログラム素子に入射する光を増加させて、光の利用効率を向上させることができる、という効果がある。   According to the sixth aspect of the present invention, light incident on the hologram element can be increased with a simple configuration as compared with a conventional image forming apparatus including a plurality of light emitting elements and a plurality of hologram elements corresponding thereto. Thus, there is an effect that the light use efficiency can be improved.

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。1 is a schematic diagram illustrating an example of a configuration of an image forming apparatus according to an embodiment of the present invention. 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。It is a schematic perspective view which shows an example of a structure of the LED print head which concerns on embodiment of this invention. （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に沿った断面図であり、（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。(A) is a perspective view showing a schematic shape of a hologram element, (B) is a cross-sectional view along the sub-scanning direction of the LED print head, (C) is a cross-section along the main scanning direction of the LED print head. FIG. ホログラムが記録される様子を示す図である。It is a figure which shows a mode that a hologram is recorded. 位相共役記録によりホログラムが記録される様子を示す図である。It is a figure which shows a mode that a hologram is recorded by phase conjugate recording. 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。It is a disassembled perspective view which shows an example of the partial structure of the LED print head which concerns on embodiment of this invention. （Ａ）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斜視図である。（Ｂ）は（Ａ）に示す容器の一部を取り出して示す斜視図である。(A) is a perspective view showing a specific configuration of an integrated LPH in which a hologram recording layer is housed in a container. (B) is a perspective view showing a part of the container shown in (A). （Ａ）〜（Ｅ）は図７に示す一体型ＬＰＨの製造工程を示す断面図である。(A)-(E) are sectional drawings which show the manufacturing process of integrated LPH shown in FIG. （Ａ）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斜視図である。（Ｂ）及び（Ｃ）は（Ａ）に示す容器の一部を取り出して示す斜視図である。(A) is a perspective view showing a specific configuration of an integrated LPH in which a hologram recording layer is housed in a container. (B) And (C) is a perspective view which takes out and shows a part of container shown to (A). 図９に示す一体型ＬＰＨの変形例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the modification of integrated LPH shown in FIG. （Ａ）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斜視図である。（Ｂ）は（Ａ）に示す容器の一部を取り出して示す斜視図である。(A) is a perspective view showing a specific configuration of an integrated LPH in which a hologram recording layer is housed in a container. (B) is a perspective view showing a part of the container shown in (A).

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。   Hereinafter, an example of an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

＜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予め定めた画像処理を施す画像処理部４０を備えている。 <Image forming apparatus>
FIG. 1 is a schematic diagram showing an example of the configuration of an image forming apparatus according to an embodiment of the present invention. This apparatus is an image forming apparatus that forms an image by an electrophotographic method, and is equipped with an LED type exposure device (LED print head, abbreviated as “LPH”) using a light emitting diode (LED) as a light source. LED printheads have the advantage that no mechanical drive is required. The image forming apparatus is a so-called tandem digital color printer. The image forming process unit 10 as an image forming unit that forms an image corresponding to image data of each color, and a control for controlling the operation of the image forming apparatus. And an image processing unit 40 that is connected to the image reading device 3 and an external device such as a personal computer (PC) 2 and performs predetermined image processing on image data received from these devices. ing.

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。   The image forming process unit 10 includes four image forming units 11Y, 11M, 11C, and 11K that are arranged in parallel at regular intervals. Each of the image forming units 11Y, 11M, 11C, and 11K forms yellow (Y), magenta (M), cyan (C), and black (K) toner images. The image forming units 11Y, 11M, 11C, and 11K are collectively referred to as “image forming unit 11” as appropriate.

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。   Each of the image forming units 11 includes a photosensitive drum 12 as an image holding body that forms an electrostatic latent image and holds a toner image, and a charger 13 that uniformly charges the surface of the photosensitive drum 12 with a predetermined potential. , An LED print head (LPH) 14 as an exposure device for exposing the photosensitive drum 12 charged by the charger 13, a developing unit 17 for developing the electrostatic latent image obtained by the LPH 14, and the photosensitive drum 12 after transfer. A cleaner 16 for cleaning the surface is provided.

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。   Conventional LPH is composed of an LED array and a rod lens array. A refractive index distribution type rod lens such as SELFOC (registered trademark) has been used for the rod lens array. The light emitted from each LED is collected by a rod lens, and an erecting equal-magnification image is formed on the photosensitive drum. The image forming apparatus according to the present embodiment includes an LPH using a “hologram element” instead of the “rod lens”.

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ｍｍ〜数ｃｍと長く、感光体ドラム１２の表面から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。   The LPH 14 is a long print head having substantially the same length as the length of the photosensitive drum 12 in the axial direction. In the LPH 14, a plurality of LEDs are arranged in an array (row shape) along the length direction. The LPH 14 is disposed around the photosensitive drum 12 so that the length direction thereof faces the axial direction of the photosensitive drum 12. In LPH using a rod lens, the optical path length (working distance) from the end surface of the lens array to the imaging point is short, and the occupation ratio of the exposure device around the photosensitive drum is large. On the other hand, the LPH 14 of the present embodiment has a long working distance of several mm to several cm and is arranged away from the surface of the photosensitive drum 12. For this reason, the occupation width in the circumferential direction of the photosensitive drum 12 is small, and congestion around the photosensitive drum 12 is reduced.

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。   The image forming process unit 10 also intermediate-transfers each color toner image of each image forming unit 11 and the intermediate transfer belt 21 onto which the toner images of each color formed on the photosensitive drum 12 of each image forming unit 11 are transferred in a multiple manner. A primary transfer roll 22 that sequentially transfers (primary transfer) to the belt 21; a secondary transfer roll 23 that collectively transfers (secondary transfer) the superimposed toner image transferred onto the intermediate transfer belt 21 to a sheet P that is a recording medium; and A fixing device 25 for fixing the secondary transferred image on the paper P is provided.

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。 Next, the operation of the image forming apparatus will be described.
First, the image forming process unit 10 performs an image forming operation based on a control signal such as a synchronization signal supplied from the control unit 30. At that time, the image data input from the image reading device 3 or the PC 2 is subjected to image processing by the image processing unit 40 and supplied to each image forming unit 11 via the interface.

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。   For example, in the yellow image forming unit 11Y, the surface of the photosensitive drum 12 uniformly charged at a predetermined potential by the charger 13 is emitted by the LPH 14 that emits light based on the image data obtained from the image processing unit 40. As a result of exposure, an electrostatic latent image is formed on the photosensitive drum 12. That is, each LED of the LPH 14 emits light based on the image data, so that the surface of the photoconductive drum 12 is main-scanned, and the photoconductive drum 12 is rotated and sub-scanned, and the photoconductive drum 12 is scanned on the photoconductive drum 12. An electrostatic latent image is formed. The formed electrostatic latent image is developed by the developing unit 17, and a yellow toner image is formed on the photosensitive drum 12. Similarly, magenta, cyan, and black toner images are formed in the image forming units 11M, 11C, and 11K.

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。   Each color toner image formed by each image forming unit 11 is sequentially electrostatically attracted and transferred by the primary transfer roll 22 onto the intermediate transfer belt 21 that rotates in the direction of arrow A in FIG. 1 (primary transfer). A superimposed toner image is formed on the intermediate transfer belt 21. The superimposed toner image is conveyed to a region (secondary transfer portion) where the secondary transfer roll 23 is disposed as the intermediate transfer belt 21 moves. When the superimposed toner image is conveyed to the secondary transfer unit, the paper P is supplied to the secondary transfer unit in accordance with the timing at which the toner image is conveyed to the secondary transfer unit.

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。   The superimposed toner images are collectively electrostatically transferred onto the conveyed paper P (secondary transfer) by the transfer electric field formed by the secondary transfer roll 23 in the secondary transfer portion. The sheet P on which the superimposed toner image has been electrostatically transferred is peeled off from the intermediate transfer belt 21 and conveyed to the fixing device 25 by the conveyance belt 24. The unfixed toner image on the paper P conveyed to the fixing device 25 is fixed on the paper P by being subjected to a fixing process by heat and pressure by the fixing device 25. The paper P on which the fixed image is formed is discharged to a paper discharge tray (not shown) provided in the discharge unit of the image forming apparatus.

＜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。 <LED print head (LPH)>
FIG. 2 is a schematic perspective view showing an example of the configuration of an LED print head as an exposure apparatus according to the present embodiment. As shown in FIG. 2, the LED print head (LPH 14) includes an LED array 52 having a plurality of LEDs 50 and a hologram element array 56 having a plurality of hologram elements 54 provided corresponding to each of the plurality of LEDs 50. And. In the example illustrated in FIG. 2, the LED array 52 includes six LEDs 50 1 to 50 6 , and the hologram element array 56 includes six hologram elements 54 1 to 54 6 . In addition, when it is not necessary to distinguish each from each other, the LEDs 50 1 to 50 6 are collectively referred to as “LED 50”, and the hologram elements 54 1 to 54 6 are collectively referred to as “hologram element 54”.

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。   Each of the plurality of LEDs 50 is arranged on the LED chip 53. The LED chip 53 in which a plurality of LEDs 50 are arranged is mounted on a long LED substrate 58 together with a drive circuit (not shown) that drives each of the LEDs 50. The LED chip 53 is positioned on the LED substrate 58 so that the plurality of LEDs 50 are aligned in the main scanning direction. Accordingly, the LEDs 50 are arranged along a direction parallel to the axial direction of the photosensitive drum 12.

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。   The arrangement direction of the LEDs 50 is the “main scanning direction”. Further, each of the LEDs 50 is arranged so that the interval (light emission point pitch) in the main scanning direction between two adjacent LEDs 50 (light emission points) is a constant interval. Further, although sub-scanning is performed by the rotation of the photosensitive drum 12, a direction orthogonal to the “main scanning direction” is illustrated as a “sub-scanning direction”. Hereinafter, the position where the LED 50 is arranged is appropriately referred to as a “light emitting point”.

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、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（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。   Each of the plurality of LEDs 50 is arranged on the LED chip 53 with the light emitting surface facing the hologram element 54 side so that light is emitted to the corresponding hologram element 54 side. The “light emitting optical axis” of the LED 50 intersects the corresponding hologram element 54 and faces the direction (normal direction) orthogonal to the LED chip 53 and the LED substrate 58. As shown in the figure, the light emission optical axis is orthogonal to each of the main scanning direction and the sub-scanning direction.

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。   In FIG. 2, the LPH 14 including only one LED chip 53 in which several LEDs 50 are arranged in one row is only schematically illustrated. As will be described later, in an actual image forming apparatus, several hundreds of LEDs 50 are arranged by arranging several hundreds of LED chips 53 in accordance with the resolution in the main scanning direction.

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、ほぼ一定の間隔となるように配列されている。   In addition, the plurality of LED chips 53 may be arranged in a one-dimensional shape, or may be divided into a plurality of rows and arranged in a two-dimensional shape. For example, when arranged in a staggered manner, the plurality of LED chips 53 are arranged in a row so as to be arranged in the main scanning direction, and are arranged in two rows with a certain interval in the sub-scanning direction. Even when divided into a plurality of LED chip 53 units, each of the plurality of LEDs 50 is arranged such that the interval between two adjacent LEDs 50 in the main scanning direction is substantially constant.

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。   As the LED chip 53, an SLED chip in which a plurality of self-scanning LEDs (SLEDs) are arranged may be used. In the SLED chip, the switch is turned on / off by two signal lines, each SLED is selectively made to emit light, and the data line is shared. By using this SLED chip, the number of wirings on the substrate can be reduced.

ＬＥＤ基板５８上には、ホログラム記録層６０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。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側に隣接する界面形成層６６とが配置されている。   A hologram recording layer 60 is disposed on the LED substrate 58. The hologram element array 56 is formed in the hologram recording layer 60. The hologram recording layer 60 is held by a holding member (not shown) at a position separated from the LED chip 53 by a predetermined height. Between the LED chip 53 and the hologram recording layer 60, a separation layer 64 adjacent to the LED chip 53 (that is, the LED 50) and an interface forming layer 66 adjacent to the separation layer 64 on the hologram recording layer 60 side are disposed. ing.

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、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、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。 In the hologram recording layer 60, a plurality of hologram elements 54 1 to 54 6 are formed along the main scanning direction corresponding to each of the plurality of LEDs 50 1 to 50 6 . Each of the hologram elements 54 is arranged so that an interval in the main scanning direction between two adjacent hologram elements 54 (interval of the center point) is substantially the same as the interval in the main scanning direction of the LED 50 described above. Yes. That is, the hologram elements 54 having a large diameter are recorded in a multiplexed manner so that the two hologram elements 54 adjacent to each other overlap each other. Further, each of the plurality of hologram elements 54 may have a different shape.

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。   The hologram recording layer 60 is made of a polymer material capable of permanently recording and holding a hologram. As such a polymer material, a so-called photopolymer may be used. The photopolymer records a hologram by utilizing a refractive index change caused by polymerization of a photopolymerizable monomer.

離間層６４は、ＬＥＤチップ５３とホログラム記録層６０と離間する。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。界面形成層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６６Ａを形成する。   The separation layer 64 is separated from the LED chip 53 and the hologram recording layer 60. The spacing layer 64 is made of a material that is transparent to light emitted from the LED 50, such as air or transparent resin. The interface forming layer 66 is made of a material having a refractive index different from that of the separating layer 64 such as glass or resin, and forms an interface 66 </ b> A with the separating layer 64.

界面６６Ａは、離間層６４との屈折率差により、界面形成層６６に入射した光を光軸方向に向けて屈折させる。界面６６Ａでの屈折による集光機能により、ホログラム素子５４に入射する光が増加して、光の利用効率が向上する。界面形成層６６は、離間層６４によりＬＥＤ５０と離間されており、ＬＥＤ５０を覆うように設けられるオンチップレンズよりも優れた集光機能を発揮する。   The interface 66A refracts light incident on the interface forming layer 66 in the optical axis direction due to a difference in refractive index with the separation layer 64. The light condensing function by refraction at the interface 66A increases the light incident on the hologram element 54, thereby improving the light utilization efficiency. The interface forming layer 66 is separated from the LED 50 by the separation layer 64, and exhibits a light collecting function superior to an on-chip lens provided so as to cover the LED 50.

離間層６４を低屈折率の空気層とし、界面形成層６６を高屈折率の樹脂層とする等、界面形成層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。この場合には、主走査方向に延びると共に離間層６４側に凸な凸部を備えた界面形成層６６を設ける（図７参照）。例えば、凸部は、主走査方向に延びる円筒状のシリンドリカルレンズのような形状としてもよい。   The interface forming layer 66 may be made of a material having a refractive index higher than that of the separating layer 64, for example, the separating layer 64 may be a low refractive index air layer, and the interface forming layer 66 may be a high refractive index resin layer. In this case, an interface forming layer 66 that extends in the main scanning direction and has a convex portion on the side of the separation layer 64 is provided (see FIG. 7). For example, the convex part may have a shape like a cylindrical cylindrical lens extending in the main scanning direction.

凸部を備えた界面形成層６６と離間層６４との間には、離間層６４側に凸状の界面６６Ａが形成される。凸状の界面６６Ａは、離間層６４と界面形成層６６との屈折率差により、入射した光を光軸方向に向けて屈折させる。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凸部が設けられるので、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なる。   A convex interface 66A is formed on the spacing layer 64 side between the interface forming layer 66 having the projection and the spacing layer 64. The convex interface 66A refracts incident light in the optical axis direction due to a difference in refractive index between the separation layer 64 and the interface forming layer 66. Since the protrusions extending in the main scanning direction are provided for the plurality of LEDs 50 arranged in the main scanning direction, high positioning accuracy is not required even if the plurality of LEDs 50 are arranged at high density.

また、離間層６４を高屈折率の透明樹脂層とし、界面形成層６６を低屈折率の樹脂層とする等、界面形成層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を高屈折率層とすることで、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。この場合には、主走査方向に延びると共に離間層６４側に凹な凹部を備えた界面形成層６６を設ける（図１１参照）。凹部を備えた界面形成層６６と離間層６４との間に、離間層６４側に凹状の界面６６Ａが形成される。凹状の界面６６Ａは、離間層６４と界面形成層６６との屈折率差により、入射した光を光軸方向に向けて屈折させる。   Further, the interface forming layer 66 may be made of a material having a refractive index lower than that of the separating layer 64, such as the separating layer 64 being a transparent resin layer having a high refractive index and the interface forming layer 66 being a resin layer having a low refractive index. Good. By using the separation layer 64 as a high refractive index layer, the difference in refractive index from the adjacent LED 50 is reduced, and the light extraction efficiency is improved. In this case, an interface forming layer 66 that extends in the main scanning direction and has a concave recess on the side of the separation layer 64 is provided (see FIG. 11). A concave interface 66A is formed on the spacing layer 64 side between the interface forming layer 66 having a recess and the spacing layer 64. The concave interface 66A refracts incident light in the optical axis direction due to a difference in refractive index between the separating layer 64 and the interface forming layer 66.

界面形成層６６を構成する材料としては、屈折率が１．３〜１．８の透明樹脂や、屈折率が１．５〜１．８５の光学ガラス等を用いてもよい。離間層６４を空気層とする場合には、界面形成層６６は高屈折率であることが好ましく、成形しやすく光学特性も良好な、シクロオレフィン系樹脂（屈折率：１．５３）、アクリル樹脂（屈折率：１．４９〜１．５３）、ポリカーボネート（屈折率：１．５９）等を用いてもよい。   As a material constituting the interface forming layer 66, a transparent resin having a refractive index of 1.3 to 1.8, an optical glass having a refractive index of 1.5 to 1.85, or the like may be used. When the spacing layer 64 is an air layer, the interface forming layer 66 preferably has a high refractive index, is easy to mold and has good optical properties, cycloolefin resin (refractive index: 1.53), acrylic resin (Refractive index: 1.49 to 1.53), polycarbonate (refractive index: 1.59), or the like may be used.

また、離間層６４を高屈折率の透明樹脂層とする場合には、離間層６４を屈折率が１．４〜１．８の範囲の層とし、界面形成層６６を離間層６４よりも低屈折率で屈折率が１．３〜１．６の範囲の層としてもよい。離間層６４を構成する材料としては、屈折率が１．６５のチオール化合物を導入したエポキシ樹脂、屈折率が１．５〜１．５５のフェニル基を導入したシリコーン樹脂等を用いてもよい。界面形成層６６を構成する材料としては、屈折率が１．３〜１．４のフッ素樹脂、屈折率が１．４９のトリアセチルセルロース、屈折率が１．５３のシクロオレフィン系樹脂等を用いてもよい。   Further, when the separation layer 64 is a transparent resin layer having a high refractive index, the separation layer 64 is a layer having a refractive index in the range of 1.4 to 1.8, and the interface forming layer 66 is lower than the separation layer 64. A layer having a refractive index of 1.3 to 1.6 may be used. As a material constituting the separation layer 64, an epoxy resin into which a thiol compound having a refractive index of 1.65 is introduced, a silicone resin having a phenyl group having a refractive index of 1.5 to 1.55, or the like may be used. As a material constituting the interface forming layer 66, a fluororesin having a refractive index of 1.3 to 1.4, triacetyl cellulose having a refractive index of 1.49, a cycloolefin resin having a refractive index of 1.53, or the like is used. May be.

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。   Although not shown, the LPH 14 is held by a holding member such as a housing or a holder so that the diffracted light generated by the hologram element 54 is emitted in the direction of the photosensitive drum 12, and is shown in FIG. It is attached at a predetermined position in the image forming unit 11. The LPH 14 may be configured to move in the optical axis direction of the diffracted light by an adjusting means such as an adjusting screw (not shown). The adjustment means adjusts the image formation position (focal plane) by the hologram element 54 so as to be positioned on the surface of the photosensitive drum 12. Further, a protective layer may be formed on the hologram recording layer 60 with a cover glass or a transparent resin. The protective layer prevents dust from adhering.

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。容器内に収納されたホログラム記録層６０は、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、界面形成層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。   The hologram recording layer 60 may be stored in a container made of glass, resin, or the like. For example, the hologram recording layer 60 may be made of a hologram recording material sealed in a container. The hologram recording layer 60 accommodated in the container is easy to handle. The container also functions as a protective layer. When the hologram recording layer 60 is stored in a container, the interface forming layer 66 may be formed as a part of the container. Specific embodiments will be described in detail later.

＜ＬＥＤプリントヘッドの動作＞
ＬＥＤ５０を発光させると、ＬＥＤ５０から射出された光は、離間層６４を通過して界面形成層６６に入射し、界面形成層６６により集光されてホログラム記録層６０に照射される。従って、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。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。本実施の形態では、ＬＥＤ５０から射出された光は、ホログラム素子５４を記録した参照光の光路を通るように、界面形成層６６により集光される。これにより、ホログラム素子５４に入射する光が増加して、光の利用効率が向上する。 <Operation of LED print head>
When the LED 50 emits light, the light emitted from the LED 50 passes through the separation layer 64 and enters the interface forming layer 66, is collected by the interface forming layer 66, and is applied to the hologram recording layer 60. Accordingly, the LED 50 emits light in substantially the same situation as the reference light is applied to the hologram element 54. It is known that light emitted from the LED 50 that is an incoherent light source diverges and spreads. This phenomenon is called “Lambertian light distribution”. The same phenomenon is observed in the electroluminescent element (EL) which is also an incoherent light source. In the present embodiment, the light emitted from the LED 50 is condensed by the interface forming layer 66 so as to pass through the optical path of the reference light recorded on the hologram element 54. Thereby, the light incident on the hologram element 54 is increased, and the light use efficiency is improved.

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、６個のＬＥＤ５０１〜５０６の各々から射出された各光は、離間層６４を通過し、界面形成層６６により集光されて、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。 As shown in FIG. 2, in the LPH 14 including the LED array 52 and the hologram element array 56, each light emitted from each of the six LEDs 50 1 to 50 6 passes through the separation layer 64 to be an interface forming layer. The light is condensed by 66 and enters one of the corresponding hologram elements 54 1 to 54 6 . The hologram elements 54 1 to 54 6 diffract the incident light to generate diffracted light. Each diffracted light generated by each of the hologram elements 54 1 to 54 6 is emitted in a direction in which the optical axis forms an angle θ with the emission optical axis, avoiding the optical path of the diffused light, and in the direction of the photosensitive drum 12. Focused.

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。 Each of the emitted diffracted lights converges in the direction of the photosensitive drum 12 and forms an image on the surface of the photosensitive drum 12 disposed on the focal plane several cm ahead. That is, each of the plurality of hologram elements 54 functions as an optical member that diffracts and collects light emitted from the corresponding LED 50 and forms an image on the surface of the photosensitive drum 12. On the surface of the photosensitive drum 12, minute spots 62 1 to 62 6 due to the diffracted lights are formed so as to be arranged in a line in the main scanning direction. In other words, the photosensitive drum 12 is main-scanned by the LPH 14. In addition, when it is not necessary to distinguish each, the spots 62 1 to 62 6 are collectively referred to as “spots 62”.

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。   In general, in LPH using an LED that emits incoherent light (incoherent light), coherence decreases and spot blurring (so-called chromatic aberration) occurs, and it is not easy to form a minute spot. On the other hand, the LPH 14 of the present embodiment has high incident angle selectivity and wavelength selectivity of the hologram element, and high diffraction efficiency can be obtained. For this reason, background noise (background noise) is reduced, signal light is accurately reproduced, and a fine spot 62 (condensing point) with a clear outline is formed.

＜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に沿った断面図であり、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。 <Shape of hologram element>
3A is a perspective view showing a schematic shape of the hologram element, FIG. 3B is a cross-sectional view along the sub-scanning direction of the LED print head, and FIG. 3C is a main view of the LED print head. It is sectional drawing along a scanning direction.

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。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。 As shown in FIG. 3A, each of the hologram elements 54 is a volume hologram generally called a thick hologram element. Further, as shown in FIGS. 3A and 3B, each of the hologram elements 54 is formed in a truncated cone shape having the surface side of the hologram recording layer 60 as a bottom surface and converging toward the LED 50 side. Yes. In this example, a truncated cone-shaped hologram element will be described, but the shape of the hologram element is not limited to this. For example, it is good also as shapes, such as a cone, an elliptical cone, and an elliptical truncated cone. The diameter of the truncated cone-shaped hologram element 54 is largest at the bottom surface. The diameter of this circular bottom is defined as “hologram diameter r H ”. The “hologram thickness h H ” is the thickness of the hologram element 54.

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。 Each of the hologram elements 54 has a “hologram diameter r H ” that is larger than the interval of the LEDs 50 in the main scanning direction. For example, the interval in the main scanning direction of the LED 50 is 30 μm, the hologram diameter r H is 2 mm, and the hologram thickness h H is 250 μm. Therefore, as shown in FIGS. 2 and 3C, the two hologram elements 54 adjacent to each other are formed so as to greatly overlap each other. The plurality of hologram elements 54 are multiplexed and recorded by, for example, spherical wave shift multiplexing. Each of the plurality of hologram elements 54 may be recorded at the same wavelength, or may be recorded by combining a plurality of wavelengths (wavelength multiplexing).

＜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及び図５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。 <Recording method of hologram>
Next, a hologram recording method will be described. 4 and 5 are diagrams showing how the hologram element 54 is formed on the hologram recording layer, that is, how the hologram is recorded on the hologram recording layer. The illustration of the photosensitive drum 12 is omitted, and only the surface 12A, which is an imaging surface, is illustrated. The hologram recording layer 60A is a recording layer before the hologram element 54 is formed. The hologram recording layer 60A is given a reference symbol A to distinguish it from the hologram recording layer 60 on which the hologram element 54 is formed.

図４に示すように、表面１２Ａ上の集光点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、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。より詳細には、参照光は、発光点から射出されて離間層６４を通過し、界面形成層６６により集光されて所望のホログラム径ｒＨまで拡がる拡散光の光路を通る。コヒーレント光の照射には、半導体レーザ等のレーザ光源が用いられる。 As shown in FIG. 4, coherent light passing through the optical path of diffracted light focused on a condensing point on the surface 12A is irradiated to the hologram recording layer 60A as signal light. At the same time, when passing through the holographic recording layer 60A, coherent light through the optical path of the diffused light that spreads to the desired hologram diameter r H is applied to the hologram recording layer 60A as reference light. More specifically, the reference light is emitted from the light emitting point passes through the separation layer 64, passes through the optical path of the diffused light is condensed extends to the desired hologram diameter r H by interface forming layer 66. For the irradiation of coherent light, a laser light source such as a semiconductor laser is used.

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。   The signal light and the reference light are applied to the hologram recording layer 60A from the same side (front side or back side). Interference fringes (intensity distribution) obtained by interference between the signal light and the reference light are recorded over the thickness direction of the hologram recording layer 60A. Thereby, the hologram recording layer 60 in which the transmission type hologram element 54 is formed is obtained. The hologram element 54 is a volume hologram in which the interference fringe intensity distribution is recorded in the surface direction and the thickness direction. By attaching this hologram recording layer 60 onto the LED substrate 58 on which the LED array 52 is mounted, the LPH 14 is produced.

図５に示すように、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ＬＥＤ５０の位置に合わせてホログラムを記録するので、記録した後にホログラム記録層６０をＬＥＤ基板５８に取り付ける場合と比較して、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。   As shown in FIG. 5, the hologram may be recorded by phase conjugate recording after the hologram recording layer 60A is mounted on the LED substrate 58 on which the LED array 52 is mounted. Since the hologram is recorded in accordance with the position of the LED 50 after the hologram recording layer 60A is attached, high positioning accuracy is not required as compared with the case where the hologram recording layer 60 is attached to the LED substrate 58 after recording. In phase conjugate recording, signal light and reference light passing through the same optical path as described above are irradiated from the side where the LED substrate 58 or the like is not disposed, that is, from the surface side of the hologram recording layer 60A. Similarly in this case, a transmissive hologram element 54 is formed in the hologram recording layer 60.

＜複数のＬＥＤチップが配列されたＬＰＨ＞
図６はＳＬＥＤアレイに対応してホログラム素子アレイが形成された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。 <LPH with multiple LED chips>
FIG. 6 is an exploded perspective view showing an example of a partial configuration of an LED print head in which a hologram element array is formed corresponding to the SLED array. The exploded perspective view of FIG. 6 more specifically illustrates the configuration of the LPH schematically illustrated in FIG. 2, and is close to the configuration used in an actual image forming apparatus. In the case where “SLED” is used instead of “LED”, the same reference numeral as that of LED 50 is given and referred to as “SLED50”. Also, the SLED chip is denoted by the same reference numeral and is referred to as “SLED chip 53”.

図６に示すＬＰＨ１４は、ＬＥＤアレイ５２が実装されたＬＥＤ基板５８と、ＬＥＤアレイ５２とホログラム記録層６０とを離間する離間層６４と、離間層６４に隣接して配置され、離間層６４との屈折率差により入射した光を光軸方向に向けて屈折させる界面６６Ａを形成する界面形成層６６と、複数のホログラム素子５４が形成されたホログラム記録層６０と、を備えている。なお、離間層６４は「空気層」として、図示を省略する。   The LPH 14 shown in FIG. 6 includes an LED substrate 58 on which the LED array 52 is mounted, a separation layer 64 that separates the LED array 52 and the hologram recording layer 60, and a separation layer 64 that is disposed adjacent to the separation layer 64. An interface forming layer 66 that forms an interface 66A that refracts incident light due to the difference in refractive index in the optical axis direction, and a hologram recording layer 60 on which a plurality of hologram elements 54 are formed. The spacing layer 64 is an “air layer” and is not shown.

図６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ＳＬＥＤチップ５３１〜５３４が１列に配列されたＳＬＥＤアレイ５２を備えている。４個のＳＬＥＤチップ５３１〜５３４の各々には、９個のＳＬＥＤ５０が予め定めた間隔で一次元状に配列されている。４個のＳＬＥＤチップ５３１〜５３４の各々は、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。 In the exploded perspective view shown in FIG. 6, an SLED array 52 in which four SLED chips 53 1 to 53 4 are arranged in one row is provided as a part of the LPH 14 close to the actual configuration. In each of the four SLED chips 53 1 to 53 4 , nine SLEDs 50 are arranged one-dimensionally at predetermined intervals. Each of the four SLED chips 53 1 to 53 4 is arranged so that the arrangement direction of the SLEDs 50 faces the main scanning direction.

従って、図６に示す例では、合計３６個のＳＬＥＤ５０（ＳＬＥＤ５０１〜５０３６）が図示されている。ＳＬＥＤ５０の光出射側には、図示しない離間層６４に隣接して界面形成層６６が配置されている。界面形成層６６は、離間層６４側に凸で且つ主走査方向に延びる円筒状のシリンドリカルレンズのような形状の凸部を備えている。そして、３６個のＳＬＥＤ５０の各々に対応して、予め設計された位置及び形状の３６個のホログラム素子５４１〜５４３６が形成されている。 Therefore, in the example shown in FIG. 6, a total of 36 SLEDs 50 (SLEDs 50 1 to 50 36 ) are illustrated. On the light emitting side of the SLED 50, an interface forming layer 66 is disposed adjacent to a separation layer 64 (not shown). The interface forming layer 66 includes a convex portion shaped like a cylindrical cylindrical lens that is convex toward the separating layer 64 and extends in the main scanning direction. In correspondence with each of the 36 SLEDs 50, 36 hologram elements 54 1 to 54 36 having positions and shapes designed in advance are formed.

３６個のＳＬＥＤ５０１〜５０３６の各々から射出された各光は、離間層６４を通過して界面形成層６６に入射し、界面形成層６６により集光されて対応するホログラム素子５４１〜５４３６の何れかに入射する。これにより、感光体ドラム１２の表面１２Ａには、３６個のＳＬＥＤ５０１〜５０３６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予め定めた間隔で一列に形成されている。なお、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。 Each light emitted from each of the 36 SLEDs 50 1 to 50 36 passes through the separation layer 64 and enters the interface forming layer 66, and is condensed by the interface forming layer 66 and corresponding to the hologram elements 54 1 to 54. 36 is incident on any of 36 . Thereby, on the surface 12A of the photosensitive drum 12, 36 spots 62 1 to 62 36 corresponding to each of the 36 SLEDs 50 1 to 50 36 are arranged in a line at predetermined intervals along the main scanning direction. Is formed. In an actual image forming apparatus, thousands of spots 62 are formed corresponding to thousands of SLEDs 50.

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、２１μｍの間隔で主走査方向に並ぶように、感光体ドラム１２の表面１２Ａに１４８４８個のスポット６２を形成する。これに応じて、ＬＥＤ基板５８上には、１４８４８個のＳＬＥＤ５０が２１μｍの間隔で配列される。本実施の形態では、複数のＳＬＥＤ５０毎に集光光学系を設けるのではなく、主走査方向に延びる凸部を備えた界面形成層６６で集光するので、複数のＳＬＥＤ５０を高密度に配列しても、主走査方向での高い位置決め精度は不要になる。   For example, in an image forming apparatus capable of printing up to A3 width, in order to obtain a resolution of 1200 spots per inch, 14848 spots on the surface 12A of the photosensitive drum 12 are arranged in the main scanning direction at intervals of 21 μm. 62 is formed. Accordingly, 14848 SLEDs 50 are arranged on the LED substrate 58 at intervals of 21 μm. In the present embodiment, the condensing optical system is not provided for each of the plurality of SLEDs 50, but the light is collected by the interface forming layer 66 having the convex portions extending in the main scanning direction. However, high positioning accuracy in the main scanning direction is not necessary.

＜一体型ＬＰＨの具体的な構成例（１）＞
図７（Ａ）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斜視図である。図７（Ｂ）は図７（Ａ）に示す容器の一部を取り出して示す斜視図である。 <Specific configuration example of integrated LPH (1)>
FIG. 7A is a perspective view showing a specific configuration of an integrated LPH in which a hologram recording layer is housed in a container. FIG. 7B is a perspective view showing a part of the container shown in FIG.

図７（Ａ）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。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。   As shown in FIG. 7A, the integrated LPH 14 records an LED substrate 58 on which a plurality of LED chips 53 each having a plurality of LEDs 50 are arranged, and a plurality of hologram elements 54 corresponding to each of the plurality of LEDs 50. The hologram recording layer 60 is provided. The hologram recording layer 60 is accommodated in a container 70 made of glass, resin, or the like. The hologram recording layer 60 is accommodated in the container 70 by, for example, enclosing the hologram recording material in the container 70. The plurality of hologram elements 54 are recorded by phase conjugate recording on the hologram recording layer 60A (before recording) housed in the container.

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の界面形成部７２と、ホログラム記録層６０を挟んで第１の界面形成部７２と対向する長尺状で且つ平板状の第２の界面形成部７４と、側面を形成して第１の界面形成部７２と第２の界面形成部７４とを連結する連結部７６と、第１の界面形成部７２を一定の高さに支持する支持部７８と、を備えている。第１の界面形成部７２は、容器７０の一部を構成する。また、図７（Ｂ）に示すように、第１の界面形成部７２は、主走査方向に延びると共に外側に突き出した円筒状の凸部を備えている。   The container 70 has a long and flat first interface forming portion 72 extending in the main scanning direction, and a long and flat plate facing the first interface forming portion 72 with the hologram recording layer 60 interposed therebetween. The second interface forming part 74, the connecting part 76 for forming the side surface to connect the first interface forming part 72 and the second interface forming part 74, and the first interface forming part 72 with a certain height. And a support portion 78 for supporting the head. The first interface forming part 72 constitutes a part of the container 70. Further, as shown in FIG. 7B, the first interface forming portion 72 includes a cylindrical convex portion that extends in the main scanning direction and protrudes outward.

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の界面形成層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、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。第１の界面形成部７２の凸部は、第１の界面形成部７２と共に形成される。   The container 70 is made of a material such as glass or resin having a higher refractive index than air. As a material constituting the container 70, the material exemplified as the material of the interface forming layer 66 in FIG. 2 may be used. The container 70 may be manufactured by, for example, injection molding using a mold. Further, the container 70 may be divided into a plurality of members, and each member may be manufactured by injection molding or the like. The convex part of the first interface forming part 72 is formed together with the first interface forming part 72.

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の界面形成部７２の幅方向の両端に設けられている。支持部７８は、第１の界面形成部７２から見ると、第１の界面形成部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。   The support portion 78 is composed of a long member extending in the main scanning direction. The support portions 78 are provided at both ends in the width direction of the first interface forming portion 72. The support portion 78 is a leg portion extending in the normal direction from the first interface formation portion 72 when viewed from the first interface formation portion 72. The container 70 is placed on the LED board 58 with one end of the support part 78 that is a leg part placed on the LED board 58.

容器７０がＬＥＤ基板５８上に載せ置かれることにより、第１の界面形成部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の界面形成部７２とが離間されて、ＬＥＤ５０と第１の界面形成部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の界面形成部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。   By placing the container 70 on the LED substrate 58, the first interface forming part 72 is supported at a certain height on the LED substrate 58. Thereby, the LED 50 and the first interface forming part 72 are separated from each other, and an air layer is interposed between the LED 50 and the first interface forming part 72. At the same time, the hologram recording layer 60 is disposed at a certain height on the LED substrate 58. The plurality of LEDs 50 on the LED substrate 58 are accommodated in a housing formed by the first interface forming portion 72 and the support portion 78.

凸部を備えた第１の界面形成部７２と空気層との間には、空気層側に凸状の界面７２Ａが形成される。凸状の界面７２Ａは、第１の界面形成部７２と空気層との屈折率差により、入射した光を光軸方向に向けて屈折させる。界面７２Ａでの屈折による集光機能により、ホログラム素子５４に入射する光が増加して、光の利用効率が向上する。   A convex interface 72A is formed on the air layer side between the first interface forming part 72 having the convex part and the air layer. The convex interface 72A refracts incident light toward the optical axis direction due to a difference in refractive index between the first interface forming portion 72 and the air layer. Due to the light condensing function by refraction at the interface 72A, the light incident on the hologram element 54 is increased, and the light use efficiency is improved.

また、ＬＥＤ５０と第１の界面形成部７２とが離間されており、凸部を備えた第１の界面形成部７２は、ＬＥＤ５０を覆うように設けられるオンチップレンズよりも優れた集光機能を発揮する。更に、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凸部が設けられるので、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。   Further, the LED 50 and the first interface forming part 72 are separated from each other, and the first interface forming part 72 having the convex part has a light collecting function superior to an on-chip lens provided so as to cover the LED 50. Demonstrate. Further, since the convex portions extending in the main scanning direction are provided for the plurality of LEDs 50 arranged in the main scanning direction, high positioning accuracy becomes unnecessary even if the plurality of LEDs 50 are arranged at high density.

図８（Ａ）〜（Ｅ）は、図７（Ａ）に示す一体型ＬＰＨの製造工程を示す断面図である。まず、図８（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の界面形成部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の界面形成部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。   8A to 8E are cross-sectional views showing manufacturing steps of the integrated LPH shown in FIG. First, as shown in FIG. 8A, each component constituting the container 70 is produced. In this example, the container 70 is manufactured by being divided into a first member and a second member. The first member includes the second interface forming part 74 and a part 76 </ b> A of the connecting part 76. The second member includes a first interface forming part 72, a part 76 </ b> B of the connecting part 76, and a support part 78. Each member is formed into a desired shape by injection molding or the like.

次に、図８（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の界面形成部７２、第２の界面形成部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８（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。   Next, as shown in FIG. 8B, the first member and the second member are integrated by joining a part 76A of the connecting part 76 and a part 76B of the connecting part 76, The container 70 provided with the first interface forming part 72, the second interface forming part 74, the connecting part 76, and the support part 78 is completed. Subsequently, as illustrated in FIG. 8C, the hologram recording material is filled in the container 70 to form a hologram recording layer 60 </ b> A (before recording).

次に、図８（Ｄ）に示すように、ホログラム記録層６０Ａが収納された容器７０を、ＬＥＤ基板５８上に載せ置く。最後に、図８（Ｅ）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。   Next, as illustrated in FIG. 8D, the container 70 in which the hologram recording layer 60 </ b> A is accommodated is placed on the LED substrate 58. Finally, as shown in FIG. 8E, a plurality of hologram elements 54 are recorded by phase conjugate recording on the hologram recording layer 60A (before recording) accommodated in the container 70.

一体型ＬＰＨ１４では、ホログラム記録層６０と容器７０とが一体に形成されている。容器７０は、第１の界面形成部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及び第１の界面形成部７２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。   In the integrated LPH 14, the hologram recording layer 60 and the container 70 are integrally formed. Since the container 70 includes the first interface forming part 72 and the support part 78, the container 70 containing the hologram recording layer 60 is simply placed on the LED substrate 58 and the hologram recording layer 60 and the first The interface forming portion 72 is disposed at a desired position, and the plurality of LEDs 50 are accommodated in the housing.

＜一体型ＬＰＨの具体的な構成例（２）＞
図９（Ａ）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斜視図である。図９（Ｂ）及び（Ｃ）は、図９（Ａ）に示す容器の一部を取り出して示す斜視図である。図９（Ｃ）に示すように、第２の界面形成部７４は、主走査方向に延びると共に外側に突き出した円筒状の凸部を更に備えている以外は、図７（Ａ）及び（Ｂ）に示す一体型ＬＰＨと同じ構成であるため、同じ構成部分には同じ符号を付して説明を省略する。 <Specific configuration example of integrated LPH (2)>
FIG. 9A is a perspective view showing a specific configuration of an integrated LPH in which a hologram recording layer is housed in a container. FIGS. 9B and 9C are perspective views showing a part of the container shown in FIG. As shown in FIG. 9C, the second interface forming portion 74 is further provided with a cylindrical convex portion that extends in the main scanning direction and protrudes to the outside, as shown in FIGS. ), The same components are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.

第２の界面形成部７４の凸部は、第２の界面形成部７４と共に形成される。第２の界面形成部７４の外側には、空気層が存在する。凸部を備えた第２の界面形成部７４と空気層との間には、空気層側に凸状の界面７４Ａが形成される。凸状の界面７４Ａは、第２の界面形成部７４と空気層との屈折率差により、入射した光を光軸方向に向けて屈折させる。界面７４Ａでの屈折による集光機能により、ホログラム素子５４の記録時に高ＮＡのレンズが不要になると共に、ホログラム素子５４で回折されずに透過した不要光の拡がりが低減される。不要光が到達しない領域に回折光を集光させることによって、高いコントラストで露光される。   The convex part of the second interface forming part 74 is formed together with the second interface forming part 74. An air layer exists outside the second interface forming unit 74. A convex interface 74A is formed on the air layer side between the second interface forming portion 74 having the convex portion and the air layer. The convex interface 74A refracts incident light in the optical axis direction due to a difference in refractive index between the second interface forming unit 74 and the air layer. The condensing function by refraction at the interface 74A eliminates the need for a high NA lens when recording the hologram element 54, and reduces the spread of unnecessary light that is transmitted without being diffracted by the hologram element 54. By converging the diffracted light in a region where unnecessary light does not reach, exposure is performed with high contrast.

図１０は、図９（Ａ）に示す一体型ＬＰＨの変形例を示す断面図である。図９（Ａ）には、凸部を備えた第１の界面形成部７２と凸部を備えた第２の界面形成部７４とを有する例を図示した。この例では、第１の界面形成部７２の厚みが増加して凸部を形成すると共に、第２の界面形成部７４の厚みが増加して凸部を形成する。   FIG. 10 is a cross-sectional view showing a modification of the integrated LPH shown in FIG. FIG. 9A illustrates an example having a first interface forming portion 72 having a convex portion and a second interface forming portion 74 having a convex portion. In this example, the thickness of the first interface forming portion 72 is increased to form a convex portion, and the thickness of the second interface forming portion 74 is increased to form a convex portion.

これに対し、図１０に示す変形例では、界面７２Ａの形状は図９（Ａ）に示す例と同様であるが、第１の界面形成部７２の厚みがほぼ一定となるように、第１の界面形成部７２の内側の面が外側の面に沿って変形している。凸状の界面７２Ａは、第１の界面形成部７２と空気層との屈折率差により、入射した光を光軸方向に向けて屈折させる。界面７２Ａでの屈折による集光機能により、ホログラム素子５４に入射する光が増加して、光の利用効率が向上する。   On the other hand, in the modification shown in FIG. 10, the shape of the interface 72A is the same as the example shown in FIG. 9A, but the first interface forming portion 72 has a substantially constant thickness. The inner surface of the interface forming portion 72 is deformed along the outer surface. The convex interface 72A refracts incident light toward the optical axis direction due to a difference in refractive index between the first interface forming portion 72 and the air layer. Due to the light condensing function by refraction at the interface 72A, the light incident on the hologram element 54 is increased and the light utilization efficiency is improved.

また、界面７４Ａの形状も図９（Ａ）に示す例と同様であるが、第２の界面形成部７４の厚みがほぼ一定となるように、第２の界面形成部７４の内側の面が外側の面に沿って変形している。凸状の界面７４Ａは、第２の界面形成部７４と空気層との屈折率差により、入射した光を光軸方向に向けて屈折させる。界面７４Ａでの屈折による集光機能により、ホログラム素子５４の記録時に高ＮＡのレンズが不要になると共に、ホログラム素子５４で回折されずに透過した不要光の拡がりが低減される。   Further, the shape of the interface 74A is the same as the example shown in FIG. 9A, but the inner surface of the second interface forming portion 74 is formed so that the thickness of the second interface forming portion 74 is substantially constant. It is deformed along the outer surface. The convex interface 74A refracts incident light in the optical axis direction due to a difference in refractive index between the second interface forming unit 74 and the air layer. The condensing function by refraction at the interface 74A eliminates the need for a high NA lens when recording the hologram element 54, and reduces the spread of unnecessary light that is transmitted without being diffracted by the hologram element 54.

更に、第１の界面形成部７２及び第２の界面形成部７４の厚みが減少した分だけ、ホログラム記録層６０は厚くなる。厚いホログラム記録層６０に、厚いホログラム素子５４を記録することで、隣接するホログラム素子間でのクロストークが低減される。   Further, the hologram recording layer 60 becomes thicker by the amount of the thickness reduction of the first interface forming portion 72 and the second interface forming portion 74. By recording the thick hologram element 54 on the thick hologram recording layer 60, crosstalk between adjacent hologram elements is reduced.

＜一体型ＬＰＨの具体的な構成例（３）＞
図１１（Ａ）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斜視図である。図１１（Ｂ）は、図１１（Ａ）に示す容器の一部を取り出して示す斜視図である。図７（Ａ）及び（Ｂ）に示す一体型ＬＰＨと類似の構成であるため、同じ構成部分には同じ符号を付して説明を省略する。 <Specific configuration example of integrated LPH (3)>
FIG. 11A is a perspective view showing a specific configuration of an integrated LPH in which a hologram recording layer is housed in a container. FIG. 11B is a perspective view showing a part of the container shown in FIG. Since the structure is similar to that of the integrated LPH shown in FIGS.

図１１（Ａ）に示すように、容器７０は、第１の界面形成部７３と、ホログラム記録層６０を挟んで第１の界面形成部７３と対向する第２の界面形成部７４と、側面を形成して第１の界面形成部７３と第２の界面形成部７４とを連結する連結部７６と、第１の界面形成部７３を一定の高さに支持する支持部７８と、を備えている。第１の界面形成部７３は、容器７０の一部を構成する。また、第１の界面形成部７３は、主走査方向に延びると共に内側に窪んだ半円筒状の凹部を備えている。   As shown in FIG. 11A, the container 70 includes a first interface forming portion 73, a second interface forming portion 74 facing the first interface forming portion 73 with the hologram recording layer 60 interposed therebetween, and side surfaces. And a connecting portion 76 for connecting the first interface forming portion 73 and the second interface forming portion 74, and a support portion 78 for supporting the first interface forming portion 73 at a constant height. ing. The first interface forming part 73 constitutes a part of the container 70. The first interface forming portion 73 includes a semi-cylindrical recess that extends in the main scanning direction and is recessed inward.

容器７０は、後述する透明樹脂より屈折率の低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の界面形成層６６の材料として例示された材料を用いてもよい。第１の界面形成部７３の凸部は、第１の界面形成部７３と共に形成される。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。   The container 70 is comprised with materials, such as glass and resin whose refractive index is lower than transparent resin mentioned later. As a material constituting the container 70, the material exemplified as the material of the interface forming layer 66 in FIG. 2 may be used. The convex portion of the first interface forming portion 73 is formed together with the first interface forming portion 73. The container 70 is placed on the LED board 58 with one end of the support part 78 that is a leg part placed on the LED board 58.

容器７０がＬＥＤ基板５８上に載せ置かれることにより、第１の界面形成部７３がＬＥＤ基板５８上の一定の高さに支持される。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の界面形成部７３と支持部７８とで形成されるハウジング内に収納される。   By placing the container 70 on the LED substrate 58, the first interface forming portion 73 is supported at a certain height on the LED substrate 58. At the same time, the hologram recording layer 60 is disposed at a certain height on the LED substrate 58. The plurality of LEDs 50 on the LED substrate 58 are accommodated in a housing formed by the first interface forming portion 73 and the support portion 78.

ハウジング内には、屈折率の高い透明樹脂７５が充填されている。これにより、ＬＥＤ５０と第１の界面形成部７３との間には、透明樹脂７５が介在することになる。凹部を備えた第１の界面形成部７３と透明樹脂７５との間には、透明樹脂７５側に凹状の界面７３Ａが形成される。凹状の界面７３Ａは、第１の界面形成部７３と透明樹脂７５との屈折率差により、入射した光を光軸方向に向けて屈折させる。界面７３Ａでの屈折による集光機能により、ホログラム素子５４に入射する光が増加して、光の利用効率が向上する。   A transparent resin 75 having a high refractive index is filled in the housing. Thereby, the transparent resin 75 is interposed between the LED 50 and the first interface forming portion 73. A concave interface 73A is formed on the transparent resin 75 side between the first interface forming portion 73 having the recess and the transparent resin 75. The concave interface 73A refracts incident light in the optical axis direction due to a difference in refractive index between the first interface forming portion 73 and the transparent resin 75. The light condensing function by refraction at the interface 73A increases the light incident on the hologram element 54, thereby improving the light utilization efficiency.

また、ＬＥＤ５０と第１の界面形成部７３とが離間されており、凹部を備えた第１の界面形成部７３は、ＬＥＤ５０を覆うように設けられるオンチップレンズよりも優れた集光機能を発揮する。更に、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部が設けられるので、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なる。   In addition, the LED 50 and the first interface forming portion 73 are separated from each other, and the first interface forming portion 73 having a recess exhibits a light collecting function superior to an on-chip lens provided to cover the LED 50. To do. Furthermore, since the recesses extending in the main scanning direction are provided for the plurality of LEDs 50 arranged in the main scanning direction, high positioning accuracy is not required even if the plurality of LEDs 50 are arranged at high density.

＜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。 <Other variations>
In addition, although the example provided with the LED print head provided with several LED was demonstrated above, it replaced with LED and you may use other light emitting elements, such as an electroluminescent element (EL) and a laser diode (LD). LD that emits coherent light even when an LED or EL that emits incoherent light is used as a light emitting element by designing a hologram element according to the characteristics of the light emitting element and preventing unnecessary exposure by incoherent light. As in the case of using as a light emitting element, a fine spot with a clear outline is formed.

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。   In the above description, an example in which a plurality of hologram elements are multiplexed and recorded by spherical wave shift multiplexing has been described. However, if a multiplexing method that can obtain a desired diffracted light is used, a plurality of hologram elements can be multiplexed and recorded by another multiplexing method. May be. A plurality of types of multiplexing methods may be used in combination. Other multiplexing methods include angle multiplex recording for recording while changing the incident angle of the reference light, wavelength multiplex recording for recording while changing the wavelength of the reference light, and phase multiplex recording for recording while changing the phase of the reference light. .

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。   In the above description, the image forming apparatus is a tandem type digital color printer, and the LED print head as an exposure apparatus that exposes the photosensitive drum of each image forming unit has been described. Any image forming apparatus in which an image is formed by imagewise exposing a medium may be used, and the present invention is not limited to the above application examples. For example, the image forming apparatus is not limited to an electrophotographic digital color printer. The exposure apparatus of the present invention may be mounted on a writing apparatus such as a silver salt type image forming apparatus or optical writing type electronic paper. The photosensitive image recording medium is not limited to the photosensitive drum. The exposure apparatus according to the above application example may also be applied to exposure of a sheet-shaped photoreceptor, a photographic material, a photoresist, a photopolymer, and the like.

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 界面形成層
６６Ａ、７２Ａ、７３Ａ、７４Ａ 界面
７０ 容器
７２、７３ 第１の界面形成層
７４ 第２の界面形成層
７５ 透明樹脂
７６ 連結部
７８ 支持部 2 PC
3 Image Reading Device 10 Image Forming Process Unit 11 Image Forming Unit 12 Photosensitive Drum 12A Surface 13 Charger 14 LED Print Head 15 Developer 16 Cleaner 21 Intermediate Transfer Belt 22 Primary Transfer Roll 23 Secondary Transfer Roll 24 Conveying Belt 25 Fixing Device 30 Control unit 40 Image processing unit 50 LED
52 LED array 53 LED chip 54 Hologram element 56 Hologram element array 58 LED substrate 60 Hologram recording layer 60A Hologram recording layer 62 Spot 64 Separating layer 66 Interface forming layers 66A, 72A, 73A, 74A Interface 70 Containers 72, 73 First interface Formation layer 74 Second interface formation layer 75 Transparent resin 76 Connection portion 78 Support portion

Claims (6)

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て対応するホログラム素子に入射した入射光が、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に照射され、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に隣接して配置され、前記複数の発光素子と前記記録層とを離間する離間層と、
前記離間層の記録層側に隣接して配置され、前記離間層とは屈折率の異なる材料で構成されて、前記離間層との屈折率差により入射した光を光軸方向に向けて屈折させる界面を形成する界面形成層と、
を備えた露光装置。 A substrate having a plurality of light emitting elements arranged in a first direction;
Incident light emitted from each of the plurality of light emitting elements and incident on a corresponding hologram element is diffracted and condensed by the corresponding hologram element on the exposed surface. A recording layer in which a plurality of hologram elements corresponding to each of the plurality of light emitting elements are recorded in a multiplexed manner so as to form a condensing point sequence that is irradiated and aligned in the first direction;
A separating layer disposed adjacent to the plurality of light emitting elements, and separating the plurality of light emitting elements and the recording layer;
It is arranged adjacent to the recording layer side of the spacing layer, is made of a material having a refractive index different from that of the spacing layer, and refracts incident light due to a difference in refractive index with the spacing layer toward the optical axis direction. An interface forming layer for forming an interface;
An exposure apparatus comprising: 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界面形成層を構成する、請求項１に記載の露光装置。   The exposure apparatus according to claim 1, wherein the recording layer is housed in a container and disposed on the substrate, and a part of the container constitutes the interface forming layer. 前記界面形成層は、前記離間層よりも屈折率が高い材料で構成され、前記第１の方向に延びると共に前記離間層側に凸な凸部を有する、請求項１または２に記載の露光装置。   The exposure apparatus according to claim 1, wherein the interface forming layer is made of a material having a refractive index higher than that of the spacing layer, and has a convex portion that extends in the first direction and is convex toward the spacing layer. . 前記界面形成層は、前記離間層よりも屈折率が低い材料で構成され、前記第１の方向に延びると共に前記離間層側に凹な凹部を有する、請求項１または２に記載の露光装置。   3. The exposure apparatus according to claim 1, wherein the interface forming layer is made of a material having a refractive index lower than that of the spacing layer, extends in the first direction, and has a concave recess on the spacing layer side. 前記記録層の光出射側に隣接して配置され、当該層に対して光出射側に隣接する層とは屈折率の異なる材料で構成されて、前記光出射側に隣接する層との屈折率差により入射した光を光軸方向に向けて屈折させる第２の界面を形成する第２の界面形成層を、更に備える、請求項１から請求項４までの何れか１項に記載の露光装置。   The recording layer is arranged adjacent to the light emission side of the recording layer and is made of a material having a refractive index different from that of the layer adjacent to the light emission side of the layer, and the refractive index of the layer adjacent to the light emission side. 5. The exposure apparatus according to claim 1, further comprising a second interface forming layer that forms a second interface that refracts light incident due to the difference toward an optical axis direction. 6. . 請求項１から請求項５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。 An exposure apparatus according to any one of claims 1 to 5,
The exposure apparatus is disposed apart from the exposure apparatus by a working distance, is moved relative to the exposure apparatus in a second direction intersecting the first direction, and is subjected to scanning exposure according to image data by the exposure apparatus. A photoconductor on which an image is written,
An image forming apparatus including:
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