JP5381538B2 - 露光装置及び画像形成装置 - Google Patents

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Description

本発明は、露光装置及び画像形成装置に関する。
従来、電子写真方式で画像を形成する複写機、プリンタ等では、感光体ドラムに潜像を書き込む露光装置として、レーザ光源から射出された光をポリゴンミラーで走査するレーザＲＯＳ（Raster Output Scanner）方式の露光装置が用いられていた。最近では、レーザＲＯＳ方式の露光装置に代わり、発光ダイオード（ＬＥＤ）を光源に用いたＬＥＤ方式の露光装置が主流になりつつある。ＬＥＤ方式の露光装置は、ＬＥＤプリントヘッドと称され、ＬＰＨと略称されている。
ＬＥＤプリントヘッドは、長尺状の基板上に多数のＬＥＤが配列されたＬＥＤアレイと、多数の屈折率分布型のロッドレンズが配列されたレンズアレイと、を備えている。なお、ここでアレイとは、複数のＬＥＤや複数のレンズ等の素子が、一次元状又は二次元状に配列された素子列を意味している。ＬＥＤアレイには、例えば１インチ当り１２００画素（即ち、１２００ｄｐｉ）と、主走査方向の画素数に対応して多数のＬＥＤが配列されている。屈折率分布型のロッドレンズとしては、セルフォック（登録商標）に代表される円柱状のロッドレンズが用いられている。
ＬＥＤプリントヘッドでは、各ＬＥＤから射出された光は、ロッドレンズにより集光されて、感光体ドラム上に正立等倍像が結像される。従って、レーザＲＯＳ方式の走査光学系は不要であり、レーザＲＯＳ方式に比べて大幅な小型化が可能である。また、ポリゴンミラーを駆動する駆動モータも不要であり、機械的なノイズが発生しないという利点もある。
ＬＥＤプリントヘッドにおいては、ロッドレンズに代えてホログラム素子アレイを用いた技術がいくつか提案されている（特許文献１、２参照）。
なお、電子写真方式の露光装置としては、ＬＥＤアレイを用いるＬＥＤプリントヘッドが一般的であるため、この露光方式は「ＬＥＤ方式」と通称されている。しかしながら、発光素子をＬＥＤに限定する必要はないため、以下では「ＬＥＤ方式」を「発光素子アレイ方式」と、適宜、言い換える。
特開平４−２０１２７０号公報 特開２００７−２３７５７６号公報
本発明の目的は、０次光による背景雑音（バックグラウンドノイズ）を低減し、コントラストの高い集光点（スポット）を形成することが可能な、発光素子アレイ方式の露光装置及びこれを用いた画像形成装置を提供することにある。
上記の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。
請求項１の発明は、基板上に、拡散光の光路を通る光を射出する複数の発光素子が、前記基板の長さ方向に予め定めた間隔で一次元状又は二次元状に配列された発光素子アレイと、前記基板上に配置されたホログラム記録層の前記複数の発光素子の各々に対応する位置に、体積ホログラムである複数のホログラム素子が、前記基板の長さ方向の直径が前記予め定めた間隔よりも大きく相互に重なると共に、各々から射出された各光を前記複数の発光素子すべての照射領域よりも外側に回折し且つ集光するように形成されたホログラム素子アレイと、を備えた露光装置である。
請求項２の発明は、前記複数のホログラム素子は、前記各光が集光されて結像面上に形成された複数の集光点が予め定めた方向に並ぶように形成された、請求項１に記載の露光装置である。
請求項３の発明は、前記複数の発光素子の各々が非干渉性の光源である請求項１又は請求項２に記載の露光装置である。請求項４の発明は、前記拡散光が、前記発光素子の発光点から対応するホログラム素子のホログラム径まで予め定めた拡がり角で拡がる非干渉性の拡散光であり、前記複数のホログラム素子が、各々から射出された各光を、前記複数の発光素子の前記非干渉性の各拡散光によるすべての照射領域よりも外側に回折し且つ集光するように形成された、請求項３に記載の露光装置である。
請求項５の発明は、前記複数の発光素子の各々から射出された各光の内、前記複数のホログラム素子の外側を通過する光を遮光する遮光体を有した請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の露光装置である。
請求項６の発明は、請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載の露光装置と、前記露光装置による像様露光により画像が記録される感光性の画像記録媒体と、前記画像記録媒体を前記露光装置に対して相対移動させる移動手段と、画像データに基づいて、前記画像記録媒体が前記基板の長さ方向と交差する方向に副走査されるように前記移動手段を制御すると共に、前記複数の発光素子の各々を点灯制御する制御手段と、を備えた画像形成装置である。
なお、一直線上に位置しない３つ以上の発光素子の各々から射出された各光を集光して、略一直線上に並ぶスポット列を形成することができるように、発光素子アレイ方式の露光装置及びこれを用いた画像形成装置は下記構成を備えていてもよい。
基板上に３つ以上の発光素子が配列されると共に、前記３つ以上の発光素子の全部が一直線上に位置しないように配列された発光素子アレイと、前記基板上に配置されたホログラム記録層の前記３つ以上の発光素子の各々に対応する位置に、前記３つ以上の発光素子の各々から射出された各光を略一直線上に集光させるように、複数のホログラム素子が形成されたホログラム素子アレイと、を備えた露光装置である。
上記の露光装置と、前記露光装置による像様露光により画像が記録される感光性の画像記録媒体と、前記画像記録媒体を前記露光装置に対して相対移動させる移動手段と、画像データに基づいて、前記画像記録媒体が前記基板の長さ方向と交差する方向に副走査されるように前記移動手段を制御すると共に、前記３つ以上の発光素子の各々を点灯制御する制御手段と、を備えた画像形成装置である。
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。
請求項１に記載の発明によれば、０次光によるバックグラウンドノイズを低減し、コントラストの高いスポットを形成することが可能な、発光素子アレイ方式の露光装置が提供される、という効果がある。
また、従来のＬＥＤプリントヘッドに比べて作動距離を長くすることができる、という効果がある。
請求項２に記載の発明によれば、結像面上に予め定めた方向に並ぶスポット列を形成することができる、という効果がある。
請求項３、請求項４に記載の発明によれば、インコヒーレント光（非干渉性の光）でも、コントラストの高いスポットを形成することできる、という効果がある。
請求項５に記載の発明によれば、迷光、特に、非干渉性の光源のランバーシアン配向による０次光を遮断して、バックグラウンドノイズを更に低減することができる、という効果がある。
請求項６に記載の発明によれば、従来のＬＥＤプリントヘッドを搭載した画像形成装置に比べて、小型で且つコントラストの高い画像を形成できる発光素子アレイ方式の画像形成装置を提供できる、という効果がある。
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。 本発明の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。 （Ａ）はホログラム素子の概略形状を示す斜視図であり、（Ｂ）はＬＥＤプリントヘッドの副走査方向の断面図であり、（Ｃ）はＬＥＤプリントヘッドの主走査方向の断面図である。 （Ａ）及び（Ｂ）はホログラム記録層にホログラム素子が形成される様子を示す図である。 （Ａ）及び（Ｂ）は、ホログラム素子から回折光が生成される様子を示す図である。 （Ａ）〜（Ｅ）はＬＥＤプリントヘッドの製造工程を示す工程図である。 ＬＥＤプリントヘッドと感光体ドラムとの配置関係の一例を示す断面図である。 第２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。 （Ａ）及び（Ｂ）は、ホログラム素子から回折光が生成される様子を示す図である。 第３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。 第３の実施の形態の変形例に係る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。 第４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。 ＬＥＤプリントヘッドの副走査方向の断面図である。 インコヒーレント光源のランバーシアン配光を示す概念図である。 第４の実施の形態の変形例に係る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。 遮光体の他の配置例を示す断面図である。 遮光体の他の配置例を示す断面図である。 遮光体の他の配置例を示す断面図である。 遮光体の他の配置例を示す断面図である。 遮光体の他の配置例を示す断面図である。 遮光体の他の配置例を示す断面図である。 遮光体の他の配置例を示す断面図である。 遮光体の他の配置例を示す断面図である。
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。
（第１の実施の形態）
＜画像形成装置＞
図１は本発明の第１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。この画像形成装置は、所謂タンデム型のデジタルカラープリンタであり、各色の画像データに対応して画像形成を行う画像形成部としての画像形成プロセス部１０、画像形成装置の動作を制御する制御部３０、及び画像読取装置３と例えばパーソナルコンピュータ（ＰＣ）２等の外部装置とに接続され、これらの装置から受信された画像データに対して所定の画像処理を施す画像処理部４０を備えている。
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。
各画像形成ユニット１１は、静電潜像を形成してトナー像を担持する像担持体としての感光体ドラム１２、感光体ドラム１２の表面を所定電位で一様に帯電する帯電器１３、帯電器１３によって帯電された感光体ドラム１２を露光する露光装置としてのＬＥＤプリントヘッド(ＬＰＨ)１４、ＬＰＨ１４によって得られた静電潜像を現像する現像器１５、転写後の感光体ドラム１２表面を清掃するクリーナ１６を備えている。
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。また、本実施の形態では、ＬＰＨ１４の作動距離は長く、感光体ドラム１２の表面から数ｃｍ離間して配置されている。このため、感光体ドラム１２の周方向における占有幅が小さく、感光体ドラム１２の周囲の混雑が緩和されている。
また、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。
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。
例えば、イエローの画像形成ユニット１１Ｙでは、帯電器１３により所定電位で一様に帯電された感光体ドラム１２の表面が、画像処理部４０から得られた画像データに基づいて発光するＬＰＨ１４により露光されて、感光体ドラム１２上に静電潜像が形成される。即ち、ＬＰＨ１４の各ＬＥＤが画像データに基づいて発光することで、感光体ドラム１２の表面が主走査されると共に、感光体ドラム１２が回転することで副走査されて、感光体ドラム１２上に静電潜像が形成される。形成された静電潜像は現像器１５により現像され、感光体ドラム１２上にはイエローのトナー像が形成される。同様に、画像形成ユニット１１Ｍ,１１Ｃ,１１Ｋにおいて、マゼンタ、シアン、黒の各色トナー像が形成される。
各画像形成ユニット１１で形成された各色トナー像は、図１の矢印Ａ方向に回動する中間転写ベルト２１上に、一次転写ロール２２により順次静電吸引されて転写される（一次転写）。中間転写ベルト２１上には、重畳されたトナー像が形成される。重畳トナー像は、中間転写ベルト２１の移動に伴って二次転写ロール２３が配設された領域（二次転写部）に搬送される。重畳トナー像が二次転写部に搬送されると、トナー像が二次転写部に搬送されるタイミングに合わせて用紙Ｐが二次転写部に供給される。
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。
なお、ＬＰＨの作動距離が長い方が、感光体ドラムの周囲が混み合わず、全体として画像形成装置の小型化を図ることができる。従来のＬＰＨでは、ロッドレンズのレンズアレイ端面から結像点までの光路長（作動距離）は数ｍｍ程度と短く、感光体ドラムの周囲における露光装置の占有割合が大きくなる。また、一般に、インコヒーレント光を射出する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。
＜ＬＥＤプリントヘッド(ＬＰＨ)＞
（ＬＰＨの構成）
図２は第１の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３（Ａ）はホログラム素子の概略形状を示す斜視図であり、図３（Ｂ）はＬＥＤプリントヘッドの副走査方向の断面図であり、図３（Ｃ）はＬＥＤプリントヘッドの主走査方向の断面図である。
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。
複数のＬＥＤ５０の各々は、ＬＥＤ５０の各々を駆動する駆動回路（図示せず）と共に、長尺状のＬＥＤ基板５８上に実装されている。上述した通り、ＬＥＤ５０の各々は、感光体ドラム１２の軸線方向と平行な方向に沿って配列されている。ＬＥＤ５０の配列方向が「主走査方向」である。また、ＬＥＤ５０の各々は、互いに隣接する２つのＬＥＤ５０（発光点）の主走査方向の間隔（発光点ピッチ）が一定間隔となるように配列されている。なお、感光体ドラム１２の回転により副走査が行われるが、「主走査方向」と直交する方向を「副走査方向」として図示している。
ホログラム素子アレイ５６は、ＬＥＤ基板５８上に形成されたホログラム記録層６０内に形成されている。後述する通り、ＬＥＤ基板５８とホログラム記録層６０とは密着している必要はなく、図３（Ｂ）及び（Ｃ)の例では、ホログラム記録層６０は、ＬＥＤ基板５８から所定高さだけ離間された位置に、図示しない保持部材により保持されている。
ホログラム記録層６０は、ホログラムを永続的に記録保持することが可能な高分子材料から構成されている。このような高分子材料としては、いわゆるフォトポリマーを用いることができる。フォトポリマーは、光重合性モノマーのポリマー化による屈折率変化を利用してホログラムを記録する。ホログラム素子５４の各々は、ＬＥＤ５０の各々に対応して、ＬＥＤ５０と同様に主走査方向に沿って配列されている。また、ホログラム素子５４の各々は、互いに隣接する２つのホログラム素子５４の主走査方向の間隔が、上記の発光点ピッチと同じ間隔となるように配列されている。
図３（Ａ）及び（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することもできる。円錐台状のホログラム素子５４の直径は、底面で最も大きくなる。この円形の底面の直径を「ホログラム径ｒＨ」とする。ホログラム素子５４の各々は、発光点ピッチよりも大きなホログラム径ｒＨを有している。例えば、発光点ピッチは３０μｍであり、ホログラム径ｒＨは２ｍｍ、ホログラム厚さｈＨは２５０μｍである。従って、図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ＬＥＤ５０の各々は、対応するホログラム素子５４側に光を射出するように、発光面をホログラム記録層６０の表面側に向けて、ＬＥＤ基板５８上に配置されている。ＬＥＤ５０の「発光光軸」は、対応するホログラム素子５４の中心（円錐台の対称軸）付近を通り、ＬＥＤ基板５８と直交する方向を向いている。図示した通り、発光光軸は、上記の主走査方向及び副走査方向の各々とも直交する。
ＬＥＤアレイ５２としては、複数の自己走査型ＬＥＤ（ＳＬＥＤ：Self-scanning LED）が配列されたＳＬＥＤチップ（図示せず）が、複数個直列に配列されて構成されたＳＬＥＤアレイを用いることが好ましい。ＳＬＥＤアレイは、スイッチのオン・オフを二本の信号線によって行い、各ＳＬＥＤを選択的に発光させることができるので、データ線を共通化することができる。このＳＬＥＤアレイを用いることで、ＬＥＤ基板５８上での配線数が少なくて済む。
また、図示は省略するが、ＬＰＨ１４は、ホログラム素子５４で生成された回折光が感光体ドラム１２の方向に射出されるように、ハウジングやホルダー等の保持部材により保持されて、画像形成ユニット１１内の所定位置に取り付けられている。なお、ＬＰＨ１４は、調整ネジ（図示せず）等の調整手段により、回折光の光軸方向に移動可能に構成されていることが好ましい。ホログラム素子５４による結像位置(焦点面)が、感光体ドラム１２表面上に位置するように、調整手段により調整される。また、ホログラム記録層６０上に、カバーガラスや透明樹脂等で保護層が形成されていることが好ましい。保護層によりゴミの付着が防止される。
（ＬＰＨの動作）
次に、上記ＬＰＨ１４の動作について簡単に説明する。
まず、ホログラム素子５４の記録・再生の原理について簡単に説明する。図４（Ａ）は、ホログラム記録層にホログラム素子が形成される様子を示す図である。感光体ドラム１２の図示は省略し、結像面である表面１２Ａだけを図示する。また、ホログラム記録層６０Ａは、ホログラム素子５４が形成される前の記録層であり、符号Ａを付して、ホログラム素子５４が形成されたホログラム記録層６０と区別する。
図４（Ａ）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。
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。
なお、ホログラム記録層６０Ａは、ＬＥＤ５０と接して形成されていてもよく、空気層や透明樹脂層などを介して離れていてもよい。ＬＥＤ５０と接している場合は、ホログラム素子５４は円錐状もしくは楕円錐状に形成され、離れている場合は、図３（Ａ）に示すように、円錐台状（もしくは楕円錐台状）に形成される。
また、図４（Ａ）では、表面１２Ａが概略的に図示されているが、ホログラム径ｒＨは数ｍｍ、作動距離Ｌは数ｃｍであるから、表面１２Ａはかなり離れた位置にある。このため、ホログラム素子５４は、図示されたような円錐状ではなく、図３（Ａ）に示すように、円錐台状に形成される。また、図４（Ｂ）は、図４（Ａ）と同様に、ホログラム素子が形成される様子を示す図である。図４（Ａ）の形成方法とは異なり、信号光と参照光とが、ホログラム記録層６０Ａの表面側から照射される。即ち、位相共役波によりホログラムが記録される。この形成方法については、ＬＰＨ１４の製造方法として後で詳しく説明する。
図５（Ａ）及び（Ｂ）は、ホログラム素子から回折光が生成される様子を示す図である。図５（Ａ）に示すように、ＬＥＤ５０を発光させると、ＬＥＤ５０から射出された光は、発光点からホログラム径ｒＨまで拡がる拡散光の光路を通る。ＬＥＤ５０の発光により、ホログラム素子５４に参照光が照射されたのと略同じ状況となる。
図５（Ｂ）に示すように、点線で図示する参照光の照射により、実線で図示するように、ホログラム素子５４から信号光と同じ光が再生され、回折光として射出される。射出された回折光は収束して、数ｃｍの作動距離で感光体ドラム１２の表面１２Ａに結像される。表面１２Ａにはスポット６２が形成される。特に、体積ホログラムは入射角選択性及び波長選択性が高く、信号光を精度よく再生して、表面１２Ａに輪郭の鮮明な微小スポットが形成される。
体積ホログラムやキノフォームと称される位相型のゾーンプレートは、特定波長、特定入射方向のコヒーレント光に対し、設計により理論上１００％の回折効率を得ることができる。しかしながら、このようなホログラム素子を用いても、特に、インコヒーレント光源に対しては、波長分布の広がりや出射角度の広がりが存在するため回折効率の低下は避けられない。また、コヒーレント光源に対しても、光源の波長ばらつきや変動、ホログラム素子作製時の製造ばらつきなどによって、１００％の回折効率を実現することは困難である。
回折されない０次光成分は、集光スポットのバックグラウンドノイズとなり、コントラストの高い結像性能を達成することを阻害する。本実施の形態では、図５（Ｂ）に示すように、ＬＥＤ５０から射出された光は、ホログラム記録層６０に形成されたホログラム素子５４に参照光として照射される。しかしながら、ＬＥＤ５０から射出された光の一部は、ホログラム素子５４で回折されずに（即ち、０次光として）ホログラム記録層６０を透過して拡散する。この０次光成分は「透過参照光」と称される。
図７はＬＥＤプリントヘッドと感光体ドラムとの配置関係の一例を示す断面図である。感光体ドラム１２表面１２Ａに結像される回折光の光軸と信号光の光軸とを一致させ、信号光の光軸と参照光の光軸とが予め定めた角度θで交差するように、信号光と参照光とを干渉させてホログラム素子５４を記録しておくと、発光光軸と角度θを成す方向に回折光が射出される。
上述した通り、ＬＥＤ５０から射出された光は、発光点からホログラム径ｒＨまで拡がる拡散光の光路を通る。本実施の形態では、感光体ドラム１２がこの拡散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を設定する。このため、拡散光の光路の外側に位置する感光体ドラム１２には、透過参照光がバックグラウンド光として照射されることはない。
換言すれば、ホログラム素子５４は、透過参照光の照射領域より外側に回折光を射出するので、回折光には０次光成分（透過参照光）は含まれない。これにより、０次光によるバックグラウンドノイズが低減されて、コントラストの高いスポットが形成される。また、ホログラム記録層６０の拡散光透過側には、迷光の発生を防止するため、光吸収膜等の遮光膜６８を配置することが好ましい。遮光膜６８は、透過した拡散光の光路上に配置される。
同様に、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、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。
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。
（ＬＰＨの各素子の大きさ）
図２においては、概略的に６個のＬＥＤ５０１〜５０６が１列に配列されている例を図示したが、画像形成装置の主走査方向の解像度に応じて数千個のＬＥＤ５０が配列されている。例えば、ＳＬＥＤアレイを例に説明すると、１２８個のＬＥＤが１２００ｓｐｉ（spots per inch）間隔で配列されたＳＬＥＤチップが、５８個直列に配列されてＳＬＥＤアレイが構成されている。換算すると、１２００ｄｐｉの解像度の画像形成装置では、７４２４個のＳＬＥＤが２１μｍの間隔で配列されている。
集光レンズより集光してスポットを形成する場合には、スポット微小化の限界は光の回折現象に由来して決まる。集光レンズで形成されるスポットは、下記関係式から、エアリーディスクと称される。エアリーディスクの直径（スポットサイズ）φは、波長λと集光レンズの開口数ＮＡとを用いて、φ＝１．２２λ／ＮＡ（＝２．４４λＦ）で表される。従って、作動距離（≒焦点距離）をｆとすると、ｆ＝ｒＨφ／２．４４λとなる。
ＮＡ＝sinθ＝ｒＨ／２ｆ
Ｆ（Ｆナンバー）＝ｆ／ｒＨ
ｆ：焦点距離
ｆ＝ｒＨφ／２．４４λ
従来のホログラム素子アレイを用いたＬＰＨでは、複数のホログラム素子の各々は、複数のレンズをＬＥＤの各々に対応させて配列する場合と同様に、互いに重ならないように、ＬＥＤのピッチ間隔（発光点ピッチ）以下の直径で作製されている。発光点ピッチは、感光体ドラム上に形成される微小スポットの間隔（画素ピッチ）と略同じ長さであり、数十μｍである。直径が数十μｍのホログラム素子では、回折によるビームの広がり（回折限界）によって、ロッドレンズと同様に数ｍｍオーダの作動距離しか得ることができない。これに対して、本実施の形態では、発光点ピッチよりもホログラム素子の直径を大きくすることで、ｃｍオーダの作動距離を実現している。
例えば、従来通り、ホログラム素子の直径を発光点ピッチ以下とすると、１２００ｄｐｉの解像度では、ホログラムサイズｒＨを約２０μｍ以下にしなければならない。このとき、波長を７８０ｎｍとすると、スポットサイズφを約４０μｍまで許容したとしても、作動距離は高々４２０μｍが限界である。このように、従来技術では作動距離をｃｍオーダまで長くすることができない。
一方、本実施の形態のように、ホログラム素子の直径を発光点ピッチよりも大きくすると、作動距離がｃｍオーダまで長くなる。例えば、集光レンズとして機能するホログラム素子５４の直径（ホログラム径ｒＨ）を１ｍｍ以上にすることで、作動距離が１ｃｍ以上になる。例えば、後述する通り、ホログラム径ｒＨ＝２ｍｍ、ホログラム厚さｈＨ＝２５０μｍにおいて、４ｃｍの作動距離で、約４０μｍ（半値幅で約３０μｍ）のスポットサイズφが実現される。
上述した通り、ホログラム素子の直径は１ｍｍ以上としてもよい。また、ホログラム素子の直径が１０ｍｍを越えると、ホログラム素子の多重度が極めて高くなるため、材料のダイナミックレンジで制限される回折効率が低下してしまうという問題が生ずる。したがって、ホログラム素子の直径は１０ｍｍ以下としてもよい。
（ＬＰＨの製造方法）
次に、ＬＰＨ１４の製造方法について説明する。図６（Ａ）〜（Ｅ）はＬＥＤプリントヘッドの製造工程を示す工程図である。概要はホログラム素子５４の記録・再生の原理として説明した通りである。ここでは、副走査方向の断面図を図示するので、ＬＥＤ５０及びホログラム素子５４は１個ずつしか図示されていないが、ＬＥＤアレイ５２とホログラム素子アレイ５６とを備えたＬＰＨ１４の製造工程として説明する。
まず、図６（Ａ）に示すように、複数のＬＥＤ５０がＬＥＤ基板５８上に実装されたＬＥＤアレイ５２を用意する。ＬＥＤ基板５８表面の周辺部に、フォトポリマーを堰き止めるための土手部６４を枠状に形成する。土手部６４は、例えば、硬化性ポリマーをホログラム記録層６０と略同じ厚さで塗布した後に、加熱や光照射により硬化させて形成する。例えば、薄い体積ホログラムを記録する場合には、ホログラム記録層６０の厚さは数百μｍ程度であり、同様に、厚さ数百μｍの土手部６４を形成する。厚い体積ホログラムを記録する場合には、ホログラム記録層６０の厚さは１ｍｍ〜１０ｍｍの範囲であり、同様に、厚さ１ｍｍ〜１０ｍｍの土手部６４を形成する。
次に、図６（Ｂ）に示すように、周辺部に枠状の土手部６４が形成されたＬＥＤ基板５８上に、土手部６４から溢れない程度にディスペンサからフォトポリマーを流し込んで、ホログラム記録層６０Ａを形成する。次いで、ホログラム記録層６０Ａの表面に、記録光及び再生光に対し透明な薄板状のカバーガラスを装着する等して、ホログラム記録層６０Ａ上に保護層６６を形成する。この後に、チップアライメント検査を行い、発光点である複数のＬＥＤ５０の位置を計測する。
次に、図６（Ｃ）に示すように、フォトポリマーからなるホログラム記録層６０Ａに、保護層６６側から信号光と参照光とを同時に照射して、ホログラム記録層６０Ａに複数のホログラム素子５４を形成する。所望の回折光の光路を逆向きに通過するレーザ光を、信号光として照射する。また、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から発光点まで収束する収束光の光路を通過するレーザ光を、参照光として照射する。即ち、図４（Ｂ）に示したように、位相共役波によりホログラムを記録する。信号光及び参照光用のレーザ光には、例えば、半導体レーザから発振される波長７８０ｎｍのレーザ光を用いる。
まず、上記のチップアライメント検査で得られた計測データと、ホログラム素子５４の設計値（ホログラム径ｒＨ、ホログラム厚さｈＨ）とから、レーザ光の照射位置、照射角度、拡がり角度、収束角度等、信号光及び参照光が設計される。ここで、ホログラム素子５４で生成された回折光（再生された信号光）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ように、信号光が設計される。そして、設計された信号光及び参照光を照射するための書き込み光学系を配置する。
書き込み光学系を固定配置したままで、参照光として収束する球面波を用い、ホログラム記録層６０Ａが形成されたＬＥＤ基板５８を、信号光及び参照光に対して移動させる。参照光が複数のＬＥＤ５０の各々に順次収束するように、ＬＥＤ基板５８を発光点ピッチで移動させる。ホログラム記録層６０Ａには、球面波シフト多重により複数のホログラム素子５４が多重記録される。
次に、図６（Ｄ）に示すように、紫外線照射によりホログラム記録層６０Ａを全面露光して、光重合性モノマーを全部ポリマー化する。この定着処理によりホログラム記録層６０Ａに屈折率分布が固定される。例えば、フォトポリマーは、光重合性モノマーと別の非重合性化合物との混合物として提供される。この場合、フォトポリマーに干渉縞が照射されると、明部では光重合性モノマーがポリマー化し、光重合性モノマーに濃度勾配が生ずる。その結果、明部に光重合性モノマーが拡散して、明部と暗部とで屈折率分布が発生する。
次に、全面露光して、暗部に残存する光重合性モノマーをポリマー化して重合反応を完結させ、追記や消去ができない状態とする。なお、ホログラム記録材料としては、様々な記録メカニズムに基づく方式が提案されている。光強度分布に応じた屈折率変調を記録可能な材料であれば本発明に用いてもよい。
最後に、図６（Ｅ）に示すように、複数のＬＥＤ５０を順次発光させて、各ＬＥＤ５０に対応して形成されたホログラム素子５４により、所望の回折光が得られるか否かを検査する。この検査工程により全部の製造工程が終了する。
なお、上記の実施の形態では、ＬＥＤ５０とホログラム記録層６０Ａが接している例について説明したが、空気層や透明樹脂層等を介してホログラム記録層６０ＡをＬＥＤ５０と離して形成してもよい。このとき保護層で挟まれたホログラム記録層からなるシートを別途作製し、発光素子アレイ上に配置してもよい。
（第２の実施の形態）
図８は第２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。ＬＥＤアレイ５２における複数のＬＥＤ５０の配列と、ホログラム素子アレイ５６における複数のホログラム素子５４の配列とが変更された以外は、第１の実施の形態に係る画像形成装置及びＬＥＤプリントヘッドの構成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。また、ＬＥＤ基板５８及びホログラム記録層６０は仮想線で表示する。
図８に示すように、第２の実施の形態に係るＬＰＨ１４Ａは、第１の実施の形態と同様に、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。この例では、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。
複数のＬＥＤ５０の各々は、主走査方向に沿って千鳥状に配列されている。この例では、３個のＬＥＤ５０１、ＬＥＤ５０３及びＬＥＤ５０５は、主走査方向に平行な第１の直線上に配列され、３個のＬＥＤ５０２、ＬＥＤ５０４及びＬＥＤ５０６は、主走査方向に平行な第２の直線上に配列されている。第１の直線と第２の直線とは、副走査方向に一定間隔で離間されている。第１の直線と第２の直線との間隔は、発光点ピッチと略同じ間隔である。換言すれば、ＬＥＤアレイ５２を構成する全部のＬＥＤ５０（６個のＬＥＤ５０１〜５０６）は、一直線上に位置しないように、副走査方向にずらして配置されている。
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。例えば、ＬＥＤ５０１及びＬＥＤ５０２の主走査方向の間隔は、ＬＥＤ５０２及びＬＥＤ５０３の主走査方向の間隔と等しい。複数のＬＥＤ５０を千鳥状に配列することで、発光点ピッチが狭くなる。
ホログラム素子５４の各々は、ＬＥＤ５０の各々に対応して、ＬＥＤ５０と同様に主走査方向に沿って千鳥状に配列されている。また、ホログラム素子５４の各々は、互いに隣接する２つのホログラム素子５４の主走査方向の間隔が、上記の発光点ピッチと同じ間隔となるように配列されている。
なお、図８に示す例では、複数のホログラム素子５４が重なり合わないように図示されているが、上述した通り、数ｃｍオーダの作動距離を得るためには、ホログラム径ｒＨを数ｍｍオーダとしなければならない。従って、複数のＬＥＤ５０が近接して配置された場合、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、複数のホログラム素子５４が形成される。
図９（Ａ）及び（Ｂ）は、ホログラム素子から回折光が生成される様子を示す図である。ＬＥＤ５０を発光させると、ＬＥＤ５０から射出された光は、発光点からホログラム径ｒＨまで拡がる拡散光の光路を通る。ＬＥＤ５０の発光により、ホログラム素子５４に参照光が照射されたのと略同じ状況となる。参照光の照射により、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。
第２の直線は、第１の直線から副走査方向に一定間隔で離間されている。図９（Ａ）に示すように、第１の直線上に配列された３個のＬＥＤ５０１、ＬＥＤ５０３、ＬＥＤ５０５から射出された各光は、対応するホログラム素子５４１、ホログラム素子５４３、ホログラム素子５４５により、発光光軸と角度θ１を成す方向に回折される。また、図９（Ｂ）に示すように、第２の直線上に配列された３個のＬＥＤ５０２、ＬＥＤ５０４、ＬＥＤ５０６から射出された各光は、対応するホログラム素子５４２、ホログラム素子５４４、ホログラム素子５４６により、発光光軸と角度θ２を成す方向に回折される。
なお、図９（Ａ）及び（Ｂ）では、第１の直線上に配列されたＬＥＤとして「ＬＥＤ５０１」を、第２の直線上に配列されたＬＥＤとして「ＬＥＤ５０２」を図示している。また、第１の実施の形態と同様に、感光体ドラム１２が、ＬＥＤ５０（発光点）からホログラム径ｒＨまで拡がる拡散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θ１、角度θ２を設定する。感光体ドラム１２には、上記の拡散光はバックグラウンド光として照射されない。
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。感光体ドラム１２の表面１２Ａには、ホログラム素子５４１、ホログラム素子５４３、ホログラム素子５４５により、スポット６２１、スポット６２３、スポット６２５が形成される。また、ホログラム素子５４２、ホログラム素子５４４、ホログラム素子５４６により、スポット６２２、スポット６２４、スポット６２６が形成される。
図８に示すように、各回折光によるスポット６２１〜６２６は、主走査方向に一列に配列されるように形成される。図９（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、複数のＬＥＤ５０は千鳥状に配列され、副走査方向に分布している。副走査方向の位置に応じて（即ち、第１の直線上にあるか、第２の直線上にあるかにより）、主走査方向に一列に配列されるように、回折方向を決める角度θ１、角度θ２が設定される。角度θ１、角度θ２を適切に設定することで、千鳥状に配列された複数のＬＥＤの各々を異なるタイミングで発光させなくても、スポット６２１〜６２６が主走査方向に一列に形成される。
換言すれば、ＬＥＤアレイ５２を構成する全部のＬＥＤ５０１〜５０６は、一直線上に位置しないように、副走査方向にずらして配置されている。例えば、３個のＬＥＤ５０１、ＬＥＤ５０２及びＬＥＤ５０３は、一直線上には位置していない。なお、ＬＥＤアレイ５２が全部で２個のＬＥＤ５０しか含まない場合には、２個のＬＥＤ５０は一直線上に位置することになるので、本実施の形態のＬＥＤアレイ５２は、３個以上のＬＥＤ５０を含むものとする。
一方、ＬＥＤ５０１〜５０６の各々に対応して、６個のホログラム素子５４１〜５４６が設けられている。これら６個のホログラム素子５４１〜５４６により回折され且つ集光されて感光体ドラム１２の表面１２Ａ上に形成されたスポット６２１〜６２６は、略一直線上に位置している。
なお、ここで「略一直線上に位置する」とは、設計上の誤差の範囲で一直線上に位置する場合を含む意味である。また、上記では、複数のＬＥＤ５０が千鳥状に配列された例について説明したが、複数のＬＥＤ５０がランダムに配列された場合であっても、スポット６２が略一直線上に位置するように、対応するホログラム素子５４を適宜設計すればよい。
（第３の実施の形態）
図１０は第３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。ＬＥＤアレイ５２における複数のＬＥＤ５０をチップ単位で千鳥状に配列した以外は、第１の実施の形態に係る画像形成装置及びＬＥＤプリントヘッドの構成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。また、ＬＥＤ基板５８(後述するＬＥＤチップ５８１、ＬＥＤチップ５８２)及びホログラム記録層６０は仮想線で表示する。
上述した通り、ＬＥＤアレイ５２としては、複数のＳＬＥＤが配列されたＳＬＥＤチップが、複数個直列に配列されて構成されたＳＬＥＤアレイを用いることができる。このように、複数のＬＥＤが配列されたチップを複数個配列する場合には、複数のＬＥＤをチップ単位で千鳥状に配列してもよい。
図１０に示すように、第３の実施の形態に係るＬＰＨ１４Ｂは、３個のＬＥＤ５０１、ＬＥＤ５０２及びＬＥＤ５０３が長尺状のＬＥＤ基板上に実装されたＬＥＤチップ５８１と、３個のＬＥＤ５０４、ＬＥＤ５０５及びＬＥＤ５０６が長尺状のＬＥＤ基板上に実装されたＬＥＤチップ５８２と、を備えている。ＬＥＤチップ５８１とＬＥＤチップ５８２とは、主走査方向に並ぶように配置されると共に、副走査方向に一定間隔ずらして配置されている。
ＬＥＤチップ５８１とＬＥＤチップ５８２と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（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。例えば、ＬＥＤ５０２及びＬＥＤ５０３の主走査方向の間隔は、ＬＥＤ５０３及びＬＥＤ５０４の主走査方向の間隔と等しい。
３個のＬＥＤ５０１、ＬＥＤ５０２及びＬＥＤ５０３が主走査方向に沿った第１の直線上に配列されて、ＬＥＤアレイ５２１が構成されている。また、３個のＬＥＤ５０４、ＬＥＤ５０５及びＬＥＤ５０６が主走査方向に沿った第２の直線上に配列されて、ＬＥＤアレイ５２２が構成されている。第１の直線と第２の直線とは、副走査方向に一定間隔で離間されている。第１の直線と第２の直線との間隔は、発光点ピッチと略同じ間隔である。
上記のＬＥＤチップ５８１及びＬＥＤチップ５８２を覆うように、ＬＥＤチップ５８１及びＬＥＤチップ５８２の上には、ホログラム記録層６０が形成されている。ホログラム記録層６０には、複数のＬＥＤ５０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５４が形成されている。ホログラム素子５４の各々は、互いに隣接する２つのホログラム素子５４の主走査方向の間隔が、上記の発光点ピッチと同じ間隔となるように配列されている。
具体的には、ＬＥＤチップ５８１の３個のＬＥＤ５０の各々に対応して、３個のホログラム素子５４１、ホログラム素子５４２及びホログラム素子５４３が形成されている。また、ＬＥＤチップ５８２の３個のＬＥＤ５０の各々に対応して、３個のホログラム素子５４１、ホログラム素子５４２及びホログラム素子５４３が形成されている。なお、図１０に示す例では、ホログラム素子５４が重なり合わないように図示されている。しかしながら、上述した通り、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、複数のホログラム素子５４が形成される。
図９（Ａ）及び（Ｂ）に示す例と同様に、第１の直線上に在るＬＥＤ５０から射出された光は、発光光軸と角度θ１を成す方向に回折され、第２の直線上に在るＬＥＤ５０から射出された光は、発光光軸と角度θ２を成す方向に回折される。また、第１の実施の形態と同様に、感光体ドラム１２が、ＬＥＤ５０（発光点）からホログラム径ｒＨまで拡がる拡散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θ１、角度θ２が設定されている。このため、感光体ドラム１２には、上記拡散光（０次光）はバックグラウンド光として照射されない。
本実施の形態では、第１の直線上に配列された３個のＬＥＤ５０１、ＬＥＤ５０２、ＬＥＤ５０３から射出された各光は、対応するホログラム素子５４１、ホログラム素子５４２、ホログラム素子５４３により、発光光軸と角度θ１を成す方向に回折される。また、第２の直線上に配列された３個のＬＥＤ５０４、ＬＥＤ５０５、ＬＥＤ５０６から射出された各光は、対応するホログラム素子５４４、ホログラム素子５４５、ホログラム素子５４６により、発光光軸と角度θ２を成す方向に回折される。
図１０に示すように、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。感光体ドラム１２の表面１２Ａには、ホログラム素子５４１〜５４６に対応して、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。複数のＬＥＤチップ５８１、５８２は千鳥状に配列されて、複数のＬＥＤ５０は副走査方向に分布して配置されている。ＬＥＤ５０の副走査方向の位置に応じて、角度θ１、角度θ２を適切に設定することで、千鳥状に配列されたＬＥＤチップ毎に複数のＬＥＤの各々を異なるタイミングで発光させなくても、スポット６２１〜６２６が主走査方向に一列に形成される。
なお、図１０に示す例では、各々３個のＬＥＤ５０を実装した２個のＬＥＤチップ５８１、５８２を千鳥状に配列する例について図示したが、より多くのＬＥＤ５０を実装したＬＥＤチップ５８を用いてもよく、より多くのＬＥＤチップ５８を千鳥状に配列してもよい。
図１１は第３の実施の形態の変形例に係る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。例えば、図１１に示すように、変形例に係るＬＰＨ１４Ｃは、各々３個のＬＥＤ５０を実装した４個のＬＥＤチップ５８１、５８２、５８３、５８４を備えている。ＬＥＤチップ５８１、５８３が第１の直線上に配置され、ＬＥＤチップ５８３、５８４が第２の直線上に配置されるように、４個のＬＥＤチップを千鳥状に配列してもよい。
（第４の実施の形態）
図１２は第４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１３はＬＥＤプリントヘッドの副走査方向の断面図である。ＬＥＤプリントヘッドにランバーシアン配向による０次光を遮断する遮光体を設けた以外は、第１の実施の形態に係る画像形成装置及びＬＥＤプリントヘッドの構成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。なお、図１２では、感光体ドラム１２の表面１２Ａの図示を省略し、ＬＥＤ基板５８及びホログラム記録層６０は仮想線で表示する。
図１２に示すように、第４の実施の形態に係るＬＰＨ１４Ｄは、第１の実施の形態と同様に、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。ＬＥＤアレイ５２は、ＬＥＤ基板５８上に実装されており、ホログラム素子アレイ５６は、ホログラム記録層６０に形成されている。
ホログラム記録層６０の表面には、主走査方向に延びた長尺状の遮光体７０が設けられている。長尺状の遮光体７０は、ホログラム素子５４による回折光（再生される信号光）の光路とホログラム記録層６０の表面とが交差する面に対し、感光体ドラム１２側に隣接して配置されている。即ち、遮光体７０は、発光点からホログラム径ｒＨ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。
なお、第１の実施の形態と同様に、ＬＥＤアレイ５２は、６個のＬＥＤ５０１〜５０６を備えている。６個のＬＥＤ５０１〜５０６は、主走査方向に沿って一定間隔（発光点ピッチ）で一列に配列されている。また、第１の実施の形態と同様に、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。６個のホログラム素子５４１〜５４６は、主走査方向に沿って一定間隔（発光点ピッチと同じピッチ）で一列に配列されている。
図１４に示すように、インコヒーレント光源であるＬＥＤ５０から射出される発光光７２は、発散して拡がることが知られている。この現象は「ランバーシアン配光」と称される。同じくインコヒーレント光源である電界発光素子（ＥＬ）においても、同様の現象が観測される。発光光７２のうち、発光点からホログラム径ｒＨまで拡がる拡散光の光路（実線で示す）を通る光だけが、ホログラム素子５４に参照光として照射され、回折光が再生される。他の発光光７２は「迷光」として拡散する。なお、ホログラム記録層６０を透過した０次光（透過参照光）が、感光体ドラム１２に照射されない点は、第１の実施の形態と同様である。
図１３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り、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。遮光体７０は、ホログラム素子アレイ５６による回折光以外の光を遮断して、迷光が感光体ドラム１２に照射されるのを防止する。
図１５は第４の実施の形態の変形例に係る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。ＬＥＤプリントヘッドにホログラム素子５４による回折光以外の光を遮断する遮光体を設けた以外は、第２の実施の形態に係る画像形成装置及びＬＥＤプリントヘッドの構成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。なお、図１５では、感光体ドラム１２の表面１２Ａの図示を省略し、ＬＥＤ基板５８及びホログラム記録層６０は仮想線で表示する。
図１５に示すように、変形例に係るＬＰＨ１４Ｅは、第３の実施の形態と同様に、複数のＬＥＤ５０が長尺状のＬＥＤ基板上に実装されたＬＥＤチップ５８１と、複数のＬＥＤ５０が長尺状のＬＥＤ基板上に実装されたＬＥＤチップ５８２と、を備えている。ＬＥＤチップ５８１及びＬＥＤチップ５８２上には、ホログラム記録層６０が形成されている。ホログラム記録層６０には、複数のＬＥＤ５０の各々に対応し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が形成されている。
ホログラム記録層６０の表面には、主走査方向に延びた長尺状の遮光体７０が設けられている。ＬＥＤチップ５８１とＬＥＤチップ５８２とは、副走査方向に一定間隔ずらして配置されており、ＬＥＤチップ５８１に対応した回折光と、ＬＥＤチップ５８２に対応した回折光とは、異なる位置から異なる角度で射出される。従って、長尺状の遮光体７０は、ＬＥＤチップ５８１に対応した部分では狭い幅で、ＬＥＤチップ５８２に対応した部分では広い幅で形成されている。この遮光体７０は、ホログラム素子アレイ５６による回折光以外の光を遮断して、迷光が感光体ドラム１２に照射されるのを防止する。
なお、第４の実施の形態では、ホログラム記録層６０の表面に遮光体７０を設ける例について説明したが、遮光体７０の形状や配置はこれに限定される訳ではない。遮光体７０は、ホログラム素子アレイ５６による回折光以外の光を遮断して、迷光として拡散した他の発光光７２が感光体ドラム１２に照射されるのを防止する役割を果せばよく、種々の変形例が想定される。
図１６に示すように、遮光体７０を、ホログラム記録層６０の表面から離間させて、ホログラム記録層６０の上方に配置してもよい。例えば、長尺状の遮光体７０は、保持部材（図示せず）により、ホログラム記録層６０上方の所定位置に保持されている。
また、図１７に示すように、遮光体７０を、ホログラム記録層６０に埋め込んで、ホログラム記録層６０の内部に配置してもよい。例えば、遮光体７０は、ホログラム記録層６０Ａを形成する際に（図６（Ｂ）参照）、信号光及び参照光の光路を避けて予め埋め込む。或いは、図１８に示すように、遮光体７０を、ＬＥＤ基板５８の表面（即ち、ＬＥＤ基板５８とホログラム記録層６０との間）に配置してもよい。例えば、長尺状の遮光体７０は、ホログラム記録層６０Ａを形成する前に、信号光及び参照光の光路を避けてＬＥＤ基板５８の表面に予め形成する。
また、図１９及び図２０に示すように、遮光体７０を、ホログラム記録層６０の表面から裏面まで連続する遮光層として形成してもよい。即ち、ホログラム記録層６０の一部分を遮光体に置き換える。図１９に示す例では、遮光体７０の副走査方向側の斜面７０Ａは、ホログラム記録層６０の表面及び裏面で参照光の光路に接している。図２０に示す例では、遮光体７０の副走査方向側の側面７０Ｂは、ＬＥＤ基板５８の表面に垂直であり、ホログラム記録層６０の表面で参照光の光路に接している。例えば、これらの遮光体７０は、ホログラム記録層６０Ａを形成する前に、ＬＥＤ基板５８上に予め形成する。或いは、ホログラム記録層６０Ａ又はホログラム記録層６０を形成した後に、黒色色素で着色する等して形成する。
また、図２１に示すように、ＬＥＤ基板５８とホログラム記録層６０との間に支持体７２を挿入して、ＬＥＤ基板５８とホログラム記録層６０とを離間させ、遮光体７０を、ホログラム記録層６０の裏面に配置してもよい。なお、図２２に示すように、ＬＥＤ基板５８とホログラム記録層６０とを離間させた上で、遮光体７０をホログラム記録層６０の表面に配置してもよい。例えば、長尺状の遮光体７０は、ＬＥＤ基板５８とは別にホログラム記録層６０を形成した後に、ホログラム記録層６０の表面又は裏面に形成する。
また、図２３に示すように、ＬＥＤ基板５８とホログラム記録層６０との間に遮光体７０を挿入して、ＬＥＤ基板５８とホログラム記録層６０とを離間させてもよい。
なお、上記の実施の形態では、複数のＬＥＤを備えたＬＥＤプリントヘッドについて説明したが、ＬＥＤに代えてＥＬ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。
また、上記の実施の形態では、球面波シフト多重により複数のホログラム素子を多重記録する例について説明したが、所望の回折光が得られる多重方式であれば、他の多重方式で複数のホログラム素子を多重記録してもよい。また、複数種類の多重方式を併用しても良い。他の多重方式としては、参照光の入射角度を変えながら記録する角度多重記録、参照光の波長を変えながら記録する波長多重記録、参照光の位相を変えながら記録する位相多重記録等が挙げられる。多重記録が可能であれば、多重記録された複数のホログラムからは、別々の回折光がクロストークなく再生される。
また、上記の実施の形態では、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、上記の実施の形態の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本発明の露光装置を適用してもよい。
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（ＬＰＨ）
１５ 現像器
１６ クリーナ
２１ 中間転写ベルト
２２ 一次転写ロール
２３ 二次転写ロール
２４ 搬送ベルト
２５ 定着器
３０ 制御部
４０ 画像処理部
５０ ＬＥＤ
５２ ＬＥＤアレイ
５４ ホログラム素子
５６ ホログラム素子アレイ
５８ ＬＥＤ基板
６０ ホログラム記録層
６２ スポット
６４ 土手部
６６ 保護層
７０ 遮光体
７２ 支持体

Claims (6)

  1. 基板上に、拡散光の光路を通る光を射出する複数の発光素子が、前記基板の長さ方向に予め定めた間隔で一次元状又は二次元状に配列された発光素子アレイと、
    前記基板上に配置されたホログラム記録層の前記複数の発光素子の各々に対応する位置に、体積ホログラムである複数のホログラム素子が、前記基板の長さ方向の直径が前記予め定めた間隔よりも大きく相互に重なると共に、各々から射出された各光を前記複数の発光素子すべての照射領域よりも外側に回折し且つ集光するように形成されたホログラム素子アレイと、
    を備えた露光装置。
  2. 前記複数のホログラム素子は、前記各光が集光されて結像面上に形成された複数の集光点が予め定めた方向に並ぶように形成された、
    請求項１に記載の露光装置。
  3. 前記複数の発光素子の各々が非干渉性の光源である請求項１又は請求項２に記載の露光装置。
  4. 前記拡散光が、前記発光素子の発光点から対応するホログラム素子のホログラム径まで予め定めた拡がり角で拡がる非干渉性の拡散光であり、
    前記複数のホログラム素子が、各々から射出された各光を、前記複数の発光素子の前記非干渉性の各拡散光によるすべての照射領域よりも外側に回折し且つ集光するように形成された、
    請求項３に記載の露光装置。
  5. 前記複数の発光素子の各々から射出された各光の内、前記複数のホログラム素子の外側を通過する光を遮光する遮光体を有した請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の露光装置。
  6. 請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載の露光装置と、
    前記露光装置による像様露光により画像が記録される感光性の画像記録媒体と、
    前記画像記録媒体を前記露光装置に対して相対移動させる移動手段と、
    画像データに基づいて、前記画像記録媒体が前記基板の長さ方向と交差する方向に副走査されるように前記移動手段を制御すると共に、前記複数の発光素子の各々を点灯制御する制御手段と、
    を備えた画像形成装置。
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