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JP2012153029A - 露光装置及び画像形成装置 - Google Patents

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JP2012153029A JP2011014582A JP2011014582A JP2012153029A JP 2012153029 A JP2012153029 A JP 2012153029A JP 2011014582 A JP2011014582 A JP 2011014582A JP 2011014582 A JP2011014582 A JP 2011014582A JP 2012153029 A JP2012153029 A JP 2012153029A
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Abstract

【課題】複数の発光素子とこれに対応する複数のホログラム素子とを備えた露光装置において、１つの集光点を形成するために２以上の発光素子を利用することができる露光装置と、該露光装置を用いた画像形成装置とを提供する。
【解決手段】基板上に設けられた複数の発光素子と、前記基板上に配置された記録層に、前記複数の発光素子を発光させたときに、２以上の発光素子から射出された光を一点に集光させた集光点が複数形成され、且つ被露光面上に予め定めた方向に延びる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して多重記録された複数のホログラム素子と、前記複数の発光素子の各々を駆動する駆動手段と、を備えた露光装置である。
【選択図】図２

Description

本発明は、露光装置及び画像形成装置に関する。
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。
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。
特開２０００−３３００５８号公報 特開２００７−２３７５７６号公報
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露光装置において、１つの集光点を形成するために２以上の発光素子を利用す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。
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。
請求項１に記載の発明は、基板上に設けられた複数の発光素子と、前記基板上に配置された記録層に、前記複数の発光素子を発光させたときに、２以上の発光素子から射出された光を一点に集光させた集光点が複数形成され、且つ被露光面上に予め定めた方向に延びる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して多重記録された複数のホログラム素子と、前記複数の発光素子の各々を駆動する駆動手段と、を備えた露光装置である。
請求項２に記載の発明は、１つの集光点を形成する前記２以上の発光素子は、予め定めた個数とされる、請求項１に記載の露光装置である。
請求項３に記載の発明は、前記複数の発光素子が、二次元状に並んでいる、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に記載の発明は、画像データに基づいて、１つの集光点を形成する前記２以上の発光素子のうち発光させる発光素子の個数を変更するように、前記駆動手段を制御する制御手段をさらに備えた、請求項１から３までの何れか１項に記載の露光装置である。
請求項５に記載の発明は、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。
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、複数の発光素子とこれに対応する複数のホログラム素子とを備えた露光装置において、１つの集光点を形成するために２以上の発光素子を利用することができる、という効果がある。
請求項２に記載の発明によれば、光量ばらつきの発生を抑制することができる、という効果がある。
請求項３に記載の発明によれば、本構成を用いない場合に比べて、発光素子の配置の自由度が向上する、という効果がある。
請求項４に記載の発明によれば、画像データに応じた諧調制御が可能となる、という効果がある。
請求項５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画像形成装置において、１つの集光点を形成するために２以上の発光素子を利用することができる、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。 ホログラムが記録される様子を示す図である。 共通の信号光でホログラムが記録される様子を示す図である。 同時駆動に対応した配線の一例を示す平面図である。 独立駆動に対応した配線の一例を示す平面図である。 本発明の実施の形態に係るＬＥＤプリントヘッドの構成の他の一例を示す概略斜視図である。
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。
＜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。
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。
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。
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から数ｃｍと長く、この分だけ感光体ドラム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。
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。
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。
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。
＜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が二次元状に配列された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。
複数のＬＥＤ５０は、副走査方向に複数列（ｍ列）に分けて、主走査方向に複数個（ｎ個）並ぶように配列されている。図２に示す例では、複数のＬＥＤ５０は、副走査方向に３列に分けて、主走査方向に複数個並ぶように配列されている。ｍ列のｎ番目のＬＥＤ５０を「ＬＥＤ５０ｍｎ」と表示する。同様に、ｍ列のｎ番目のホログラム素子５４を「ホログラム素子５４ｍｎ」と表示する。
図２には、ＬＥＤアレイ５２としては３６個のＬＥＤ５０１１〜５０６６が図示され、ホログラム素子アレイ５６としては３６個のホログラム素子５４１１〜５４６６が図示されている。なお、各々を区別する必要がない場合には、ＬＥＤ５０１１〜５０６６を「ＬＥＤ５０」と総称し、ホログラム素子５４１１〜５４６６を「ホログラム素子５４」と総称する。
複数のＬＥＤ５０は、複数のＬＥＤチップ５３に分けて配列されている。ＬＥＤチップ５３の各々には、複数のＬＥＤ５０が配列されている。図２に示す例では、６個のＬＥＤ５０が配列されたＬＥＤチップ５３が、副走査方向に３列に分けて、主走査方向に複数個並ぶように配列されている。ｍ列のｎ番目のＬＥＤチップ５３を「ＬＥＤチップ５３ｍｎ」と表示する。図２には、６個のＬＥＤチップ５３１１〜５３３２が図示されている。なお、各々を区別する必要がない場合には、ＬＥＤチップ５３１１〜５３３２を「ＬＥＤチップ５３」と総称する。
複数の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。
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。
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。
なお、図２においては、６個のＬＥＤチップ５３が配列されたＬＰＨ１４の部分構造を、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。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。
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。
また、複数のＬＥＤチップ５３は、一次元状の配置でも構わないが、二次元状に配置されていることが好ましく、この場合には図２とは異なる配置でもよい。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。また、複数のＬＥＤチップ５３内に、複数のＬＥＤ５０が二次元状に配置されていてもよい。
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。
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。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、空気層や透明樹脂層などを介して予め定めた距離だけ離間されていてもよい。例えば、ホログラム記録層６０は、ＬＥＤ基板５８から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り保持されていてもよい。
ホログラム記録層６０には、複数のＬＥＤ５０１１〜５０６６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５４１１〜５４６６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。
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。
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。
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。例えば、ホログラム記録層６０をＬＥＤ基板５８に取り付ける場合でも、ホログラム記録層６０を収納する容器の裏面側に支持部材を設け、支持部材によりホログラム記録層６０がＬＥＤ基板５８上の所望の位置に支持されるように、ホログラム記録層６０をＬＥＤ基板５８上に設置する。これにより、ホログラム記録層６０を、ＬＥＤチップ５３から離間させて配置することができる。また、容器は保護層としても機能する。
＜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（インコヒーレント光）は、発光点からホログラム径まで拡がる拡散光の光路を通る。ＬＥＤ５０の発光により、ホログラム素子５４に参照光が照射されたのと略同じ状況となる。図２に示すように、ＬＥＤアレイ５２とホログラム素子アレイ５６とを備えたＬＰＨ１４では、複数のＬＥＤ５０１１〜５０６６の各々から射出された各光は、対応するホログラム素子５４１１〜５４６６のいずれかに入射する。ホログラム素子５４１１〜５４６６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５４１１〜５４６６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。
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。
本実施の形態では、１つのスポット６２を形成するのに、副走査方向に並ぶ３個のＬＥＤ５０が用いられる。例えば、図２に示す例では、ＬＥＤ５０１１、ＬＥＤ５０２１及びＬＥＤ５０３１の各々から射出された各光は、対応するホログラム素子５４１１、ホログラム素子５４２１及びホログラム素子５４３１の何れかにより回折され、感光体ドラム１２の方向に集光されて、１個のスポット６２１を形成する。
３個のＬＥＤ５０で形成されたスポット６２は、１個のＬＥＤ５０で形成されたスポット６２の約３倍の光量を有する。副走査方向に並ぶ個数は、３個には限定されないが、ＬＰＨ１４の大型化を避けるために２個〜６個程度が好ましい。１個のスポット６２を形成するＬＥＤ５０の個数に比例して、２倍、３倍、４倍・・と光量が増加する。一方、副走査方向に並ぶとスポット６２の個数を減らす必要はなく、解像度は維持される。
＜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。
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。
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、主走査方向においては、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。解像度が高くなるほど、互いに隣接する２つのＬＥＤ５０の主走査方向の間隔は狭くなり、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は狭くなり、多重度が増加する。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。
一方、図３（Ｂ）に示すように、副走査方向においては、互いに隣接する２つのホログラム素子５４は、なるべく重なり合わないように形成されている。換言すれば、副走査方向においては、複数のホログラム素子５４は、多重されないか、多重度が低くなるように記録されている。副走査方向の多重度を緩和しても、解像度は低下しない。多重度が低い方が、スポットぼけの発生が抑制され、ホログラム記録材料のダイナミックレンジが有効活用される。
＜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（Ａ）〜（Ｃ）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。
本実施の形態では、１つの集光点を形成するのに、副走査方向に並ぶ３個のＬＥＤ５０が用いられる。副走査方向に並ぶ３個のＬＥＤ５０１ｎ、ＬＥＤ５０２ｎ及びＬＥＤ５０３ｎに対応する発光点の各々を、発光点１、発光点２、発光点３とする。発光点１、発光点２及び発光点３の各々から射出された各光は、対応するホログラム素子５４１ｎ、ホログラム素子５４２ｎ及びホログラム素子５４３ｎのいずれかで回折及び集光されて、結像面である表面１２Ａ上の１つの集光点に集光する。換言すれば、このような集光機能を果たすように、ホログラム素子５４１ｎ、ホログラム素子５４２ｎ及びホログラム素子５４３ｎの各々を記録する。
図４（Ａ）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１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１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１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１と参照光１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１と参照光１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５４１ｎが記録される。ホログラム素子５４１ｎ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。
図４（Ｂ）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２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２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２としてホログラム記録層６０Ａに照射される。信号光２と参照光２との干渉により、透過型のホログラム素子５４２ｎが記録される。
図４（Ｃ）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３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３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３としてホログラム記録層６０Ａに照射される。信号光３と参照光３との干渉により、透過型のホログラム素子５４３ｎが記録される。
上記の通り記録を行うことで、ホログラム素子５４１ｎ、ホログラム素子５４２ｎ及びホログラム素子５４３ｎの各々が記録されたホログラム記録層６０が取得される。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。
図５に示すように、参照光１、参照光２及び参照光３について、信号光を共通にしてもよい。即ち、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、発光点１、発光点２及び発光点３の各々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１、参照光２及び参照光３としてホログラム記録層６０Ａに照射される。信号光と参照光１との干渉により、透過型のホログラム素子５４１ｎが記録され、信号光と参照光２との干渉により、透過型のホログラム素子５４２ｎが記録され、信号光と参照光３との干渉により、透過型のホログラム素子５４３ｎが記録される。
また、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。
＜同時駆動と独立駆動＞
次に、ＬＥＤアレイの駆動方法について説明する。図６は同時駆動に対応した配線の一例を示す平面図である。図７は独立駆動に対応した配線の一例を示す平面図である。ＬＰＨ１４は、複数のＬＥＤ５０が二次元状に配列されたＬＥＤアレイ５２を備えている。ＬＥＤアレイ５２には、数個（図では６個）のＬＥＤ５０が配列されたＬＥＤチップ５３が、副走査方向にｍ列（図では３列）に分けて、主走査方向に複数個（図では２個）並ぶように配列されている。ここでは、ｍ列のｎ番目のＬＥＤ５０を「ＬＥＤ５０ｍｎ」とする。
まず、図６を参照して、副走査方向に並ぶ複数のＬＥＤ５０を同時に駆動する場合について説明する。図６に示すように、全部のＬＥＤ５０について、ＬＥＤ５０の一対の電極の一方（第１電極）は、共通の配線ＣＬに接続されている。配線ＣＬの一端には、共通の端子ＣＴが設けられている。ＬＥＤ５０の第１電極の各々は、端子ＣＴにより駆動回路７０に接続されている。
また、同時に駆動するＬＥＤ５０について、ＬＥＤ５０の一対の電極の他方（第２電極）は、信号用の配線ＤＬに接続されている。この例では、各列のｎ番目のＬＥＤ５０の第２電極は、配線ＤＬｎに接続されている。配線ＤＬｎの一端には、端子ＤＴｎが設けられている。ＬＥＤ５０の第２電極の各々は、端子ＤＴｎにより駆動回路７０に接続されている。例えば、各列の６番目のＬＥＤ５０１６、ＬＥＤ５０２６及びＬＥＤ５０３６の第２電極の各々は、配線ＤＬ６に接続されて、端子ＤＴ６により駆動回路７０に接続されている。
駆動回路７０により、端子ＣＴと端子ＤＴｎとの間に駆動電圧を印加することで、各列のｎ番目のＬＥＤ５０が同時に駆動される。即ち、副走査方向に並ぶ複数のＬＥＤ５０が同時に駆動されて発光する。駆動回路７０は、何れかの端子ＤＴｎが選択されるように構成すればよく、電気的構成が簡素化する。
次に、図７を参照して、複数のＬＥＤ５０を独立に駆動する場合について説明する。図７に示すように、ｍ列のＬＥＤ５０について、ＬＥＤ５０の第１電極は、列毎に共通の配線ＣＬｍに接続されている。配線ＣＬｍの一端には、共通の端子ＣＴｍが設けられている。ＬＥＤ５０の第１電極の各々は、端子ＣＴｍにより駆動回路７０に接続されている。例えば、１列目のＬＥＤ５０１１〜ＬＥＤ５０１１２の第１電極の各々は、配線ＣＬ１に接続されて、端子ＣＴ１により駆動回路７０に接続されている。
また、各列のｎ番目のＬＥＤ５０の第２電極は、配線ＤＬｎに接続されている。配線ＤＬｎの一端には、端子ＤＴｎが設けられている。ＬＥＤ５０の第２電極の各々は、端子ＤＴｎにより駆動回路７０に接続されている。例えば、各列の６番目のＬＥＤ５０１６、ＬＥＤ５０２６及びＬＥＤ５０３６の第２電極の各々は、配線ＤＬ６に接続されて、端子ＤＴ６により駆動回路７０に接続されている。
駆動回路７０により、端子ＣＴｍと端子ＤＴｎとの間に駆動電圧を印加することで、ｍ列のｎ番目のＬＥＤ５０ｍｎが駆動される。即ち、複数のＬＥＤ５０の各々が独立に駆動される。また、全部のＬＥＤ５０が独立に駆動されるため、副走査方向に並ぶ複数のＬＥＤ５０も独立に駆動される。
本実施の形態では、１つのスポット６２を形成するのに、副走査方向に並ぶ複数のＬＥＤ５０が用いられる。副走査方向に並ぶ複数のＬＥＤ５０が独立に駆動されるので、副走査方向に並ぶ複数のＬＥＤ５０うち、発光させるＬＥＤ５０の個数を変更して、露光光量やスポットサイズを変化させてもよい。露光光量やスポットサイズの変化により、複数諧調が表現される。副走査方向に並ぶＬＥＤ５０の個数をｘ個とすると、２Ｘ（２のｘ乗）諧調が実現される。
例えば、画像情報に応じて、所望の露光光量やスポットサイズが得られるように、集光点ごとに発光させるＬＥＤ５０の個数を変更するための制御信号を生成する。そして、この制御信号に基づいて駆動回路７０により複数のＬＥＤ５０の各々を駆動する。
＜ＬＰＨの変形例＞
上記では、１つのスポットを形成するのに副走査方向に並ぶ複数のＬＥＤが用いる例について説明したが、１つのスポットを形成するのに主走査方向に並ぶ複数のＬＥＤを用いてもよい。図８は本発明の実施の形態に係るＬＥＤプリントヘッドの構成の他の一例を示す概略斜視図である。１つのスポットを形成するのに主走査方向に並ぶ複数のＬＥＤを用いる以外は、図２に示す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。
変形例では、図８に示すように、１つのスポット６２を形成するのに、主走査方向に並ぶ３個のＬＥＤ５０が用いられる。例えば、図８に示す例では、ＬＥＤ５０１１、ＬＥＤ５０１２及びＬＥＤ５０１３の各々から射出された各光は、対応するホログラム素子５４１１、ホログラム素子５４１２及びホログラム素子５４１３の何れかにより回折され、感光体ドラム１２の方向に集光されて、１個のスポット６２１を形成する。
３個のＬＥＤ５０で形成されたスポット６２は、１個のＬＥＤ５０で形成されたスポット６２の約３倍の光量を有する。１個のスポット６２を形成するＬＥＤ５０の個数に比例して、２倍、３倍、４倍・・と光量が増加する。
１つのスポット６２を形成するのに主走査方向に並ぶ３個のＬＥＤ５０を用いた場合には、１列当たりで見ると解像度は１／３に低下することになる。しかしながら、全体のＬＥＤの個数、１つのスポットを形成するのに用いるＬＥＤの個数は、図２に示すＬＰＨと同じであり、他の２列により、同じ個数のスポット６２が形成される。従って、主走査方向に並ぶとスポット６２の個数を減らす必要はなく、解像度は維持される。
また、例えば、ＬＥＤ５０１１、ＬＥＤ５０２２及びＬＥＤ５０３３の各々から射出された各光が、対応するホログラム素子５４１１、ホログラム素子５４２２及びホログラム素子５４３３の何れかにより回折され、感光体ドラム１２の方向に集光されて、１個のスポット６２１を形成するというように、斜めに並ぶＬＥＤ５０を選択してもよい。この場合、ＬＥＤチップ５３の主走査方向の繋ぎ目や、ＬＥＤチップ５３内の光量ばらつき等、ＬＥＤの位置（ｎ）に依存するような発光素子ばらつきを緩和することができる。同様の観点からＬＥＤ５０を各列各番目からランダムに選択してもよい。
＜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。
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。
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。
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
７０ 駆動回路

Claims (5)

  1. 基板上に設けられた複数の発光素子と、
    前記基板上に配置された記録層に、前記複数の発光素子を発光させたときに、２以上の発光素子から射出された光を一点に集光させた集光点が複数形成され、且つ被露光面上に予め定めた方向に延びる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して多重記録された複数のホログラム素子と、
    前記複数の発光素子の各々を駆動する駆動手段と、
    を備えた露光装置。
  2. １つの集光点を形成する前記２以上の発光素子は、予め定めた個数とされる、請求項１に記載の露光装置。
  3. 前記複数の発光素子は、二次元状に並んでいる、請求項１又は請求項２に記載の露光装置。
  4. 画像データに基づいて、１つの集光点を形成する前記２以上の発光素子のうち発光させる発光素子の個数を変更するように、前記駆動手段を制御する制御手段をさらに備えた、請求項１から３までの何れか１項に記載の露光装置。
  5. 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。
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