集光素子、集光素子アレイ、露光装置及び画像形成装置
【課題】発光素子から射出された読み出し光をホログラム素子で回折して被露光面に集光する場合に、参照光の拡がり角に拘わらず大きなホログラム素子の形成を可能として、光利用効率を向上させると共に、作動距離を長くすることができる集光素子、集光素子アレイ、露光装置及び画像形成装置を提供する。
【解決手段】複数の発光素子が予め定めた方向に並ぶように配列された発光素子アレイと、複数の発光素子の各々から射出された各光の光路を変更する光路変更手段と、変更された前記光路上に配置されたホログラム記録層であって、複数の発光素子に対応して照射された各光を回折して予め定めた作動距離だけ離間された被露光面に集光する複数のホログラム素子が記録され、被露光面に形成される複数の集光点が予め定めた方向に並ぶように複数のホログラム素子が多重記録されたホログラム記録層と、を備えた露光装置とする。
【解決手段】複数の発光素子が予め定めた方向に並ぶように配列された発光素子アレイと、複数の発光素子の各々から射出された各光の光路を変更する光路変更手段と、変更された前記光路上に配置されたホログラム記録層であって、複数の発光素子に対応して照射された各光を回折して予め定めた作動距離だけ離間された被露光面に集光する複数のホログラム素子が記録され、被露光面に形成される複数の集光点が予め定めた方向に並ぶように複数のホログラム素子が多重記録されたホログラム記録層と、を備えた露光装置とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、集光素子、集光素子アレイ、露光装置及び画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、画像を多数の微小な画素に分割し、一つもしくは複数の光源から各画素の濃度に対応した強度の光束を射出し、当該光束による輝点を、閾値以上の光量密度の光が照射されることにより、感光して表面電位変化や化学的変化等の潜像が形成される、又は感光して濃度変化を持つ画像が形成される画像記録媒体の上に走査して、各画素領域を順次感光させることにより画像を書込む光書込み装置において、前記光源と前記画像記録媒体との間であって光源側から順に、光束を集束させる光集束素子部と、光束が集束する位置に設けられた微小な光学的開口部と、該光学的開口部より射出した光束をおおむね平行な光束とするコリメータ部と、光束を複数の方向へ分解して放射すると共に複数の光束をおおむね同一の平面上に集束させるホログラム素子と、を配列された一つのユニットを、主走査方向に画素数と同数のアレイ状に配置したことを特徴とする光書込み装置が記載されている。
【０００３】
特許文献２には、光源基板上に配列された複数の発光素子と、透過する光を回折させることにより当該光の光線束を収束させて像を結ぶ複数の回折正レンズを有する第１レンズアレイと、複数のレンズを有し、前記複数の発光素子の各々との間に前記第１レンズアレイを挟む第２レンズアレイとを備え、前記複数の回折正レンズの各々は、前記光源基板に垂直な方向において前記複数の発光素子の各々に重なっていることを特徴とする露光装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−３３００５８号公報
【特許文献２】特開２００７−２３７５７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、発光素子から射出された読み出し光をホログラム素子で回折して被露光面に集光する場合に、参照光の拡がり角に拘わらず大きなホログラム素子の形成を可能として、光利用効率を向上させると共に、作動距離を長くすることができる集光素子、集光素子アレイ、露光装置及び画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１に記載の発明は、光を射出する発光素子と、前記発光素子から射出された光の光路を変更する光路変更手段と、前記光路変更手段で変更された光路上に配置され、照射された光を回折して予め定めた作動距離だけ離間された被露光面に集光するホログラム素子が記録されたホログラム記録層と、を備えた集光素子である。
【０００７】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の集光素子が一次元状又は二次元状に複数配列された集光素子アレイである。
【０００８】
請求項３に記載の発明は、複数の発光素子が予め定めた方向に並ぶように配列された発光素子アレイと、複数の発光素子の各々から射出された各光の光路を変更する光路変更手段と、前記光路変更手段で変更された光路上に配置されたホログラム記録層であって、複数の発光素子に対応して照射された各光を回折して予め定めた作動距離だけ離間された被露光面に集光する複数のホログラム素子が記録され、前記被露光面に形成される複数の集光点が前記予め定めた方向に並ぶように前記複数のホログラム素子が多重記録されたホログラム記録層と、を備えた露光装置である。
【０００９】
請求項４に記載の発明は、前記複数のホログラム素子の各々が、回折光として再生される信号光と該信号光と交差する参照光との干渉により記録され、前記ホログラム記録層に対する前記信号光の入射角θｓと前記ホログラム記録層に対する前記参照光の入射角θｒとが下記式（１）を満たす、請求項３に記載の露光装置である。
０°＜θｒ＋θs≦９０°・・・（１）
【００１０】
請求項５に記載の発明は、前記信号光の光軸と前記参照光の光軸とが直交する、請求項４に記載の露光装置である。
【００１１】
請求項６に記載の発明は、前記光路変更手段が、前記発光素子から射出された光を反射する平面又は曲面の反射面を備えた反射鏡である、請求項３から請求項５までの何れか１項に記載の露光装置である。
【００１２】
請求項７に記載の発明は、前記光路変更手段と前記ホログラム記録層とが一体に形成された、請求項３から請求項６までの何れか１項に記載の露光装置である。
【００１３】
請求項８に記載の発明は、請求項３から請求項７までの何れか１項に記載の露光装置と、前記露光装置と予め定めた作動距離だけ離間された被露光面を備え、画像データに応じて前記露光装置により前記予め定めた方向に主走査されて画像が記録される感光性の画像記録媒体と、を含む画像形成装置である。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１に記載の発明によれば、発光素子から射出された読み出し光をホログラム素子で回折して被露光面に集光する場合に、参照光の拡がり角に拘わらず大きなホログラム素子の形成を可能として、光利用効率を向上させると共に、作動距離を長くすることができる。
【００１５】
請求項２に記載の発明によれば、アレイ化しても、発光素子から射出された読み出し光をホログラム素子で回折して被露光面に集光する場合に、参照光の拡がり角に拘わらず大きなホログラム素子の形成を可能として、光利用効率を向上させると共に、作動距離を長くすることができる。
【００１６】
請求項３に記載の発明によれば、複数の発光素子から射出された読み出し光を対応するホログラム素子で回折して被露光面に集光する場合に、参照光の拡がり角に拘わらず大きなホログラム素子の形成を可能として、光利用効率を向上させると共に、作動距離を長くすることができる。
【００１７】
請求項４に記載の発明によれば、信号光と参照光との交差角を大きくすることができ、シフト選択性の向上によりクロストークを抑制することができる。また、回折光と透過参照光との交差角を大きくすることができ、背景雑音となる透過参照光の遮断が容易になる。
【００１８】
請求項５に記載の発明によれば、信号光と参照光との交差角を最大にすることができ、クロストークを更に抑制できると共に、背景雑音となる透過参照光の遮断が更に容易になる。
【００１９】
請求項６に記載の発明によれば、簡易な構成で光路を自在に変更することができ、装置の小型化を図ることができる。
【００２０】
請求項７に記載の発明によれば、光路変更手段の位置が固定され、事後的な位置合わせが不要となる。
【００２１】
請求項８に記載の発明によれば、露光装置の複数の発光素子から射出された読み出し光を対応するホログラム素子で回折して被露光面に集光する場合に、参照光の拡がり角に拘わらず大きなホログラム素子の形成を可能として、光利用効率を向上させると共に、作動距離を長くすることができ、画像形成装置の小型化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の実施の形態に係る画像形成装置の構成の一例を示す概略図である。
【図２】本発明の実施の形態に係るＬＥＤプリントヘッドの構成の一例を示す概略斜視図である。
【図３】（Ａ）はホログラム素子の概略形状を示す斜視図である。（Ｂ）はＬＥＤプリントヘッドの副走査方向の断面図である。（Ｃ）はＬＥＤプリントヘッドの主走査方向のＡ-Ａ線での断面図であり、（Ｄ）はＬＥＤプリントヘッドの主走査方向のＢ-Ｂ線での断面図である。
【図４】（Ａ）及び（Ｂ）は、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。
【図５】ホログラムが再生されて回折光が生成される様子を示す図である。
【図６】ＬＥＤの発光光をホログラムに直接照射する構成において、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。
【図７】（Ａ）は信号光の光軸と参照光の光軸とが直交しない場合にホログラムが記録される様子を示す図である。（Ｂ）は信号光の光軸と参照光の光軸とが直交しない場合にホログラムが再生されて回折光が生成する様子を示す図である。
【図８】光路変更手段とホログラム記録層とが一体に形成されたＬＰＨの構成の一例を示す図である。
【図９】（Ａ）は変形例に係るＬＥＤプリントヘッドの構成の一例を示す副走査方向の断面図である。（Ｂ）は（Ａ）のＬＥＤプリントヘッドの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。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態の一例を詳細に説明する。
【００２４】
＜ＬＥＤプリントヘッドを搭載した画像形成装置＞
まず、本発明の実施の形態に係るＬＥＤプリントヘッドを搭載した画像形成装置について説明する。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、従来の光走査方式の露光装置（即ち、光走査型書き込み装置）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方式の露光装置では、走査光学系は不要であり、光走査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。
【００２５】
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。従来のＬＥＤプリントヘッドは、長尺状の基板上に多数のＬＥＤが配列されたＬＥＤアレイと、多数の屈折率分布型のロッドレンズが配列されたレンズアレイと、を備えている。ＬＥＤアレイには、例えば１インチ当り１２００画素（即ち、１２００ｄｐｉ(dot per inch)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。ここで「ｄｐｉ」は、１インチあたりのドット数を意味する。従来、レンズアレイには、セルフォック（登録商標）などのロッドレンズが用いられている。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。
【００２６】
ロッドレンズに代えて「ホログラム素子」を用いたＬＥＤプリントヘッドが検討されている。本実施の形態に係る画像形成装置は、以下に説明する「ホログラム素子アレイ」を備えたＬＥＤプリントヘッドを備えている。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。これに対して、ホログラム素子アレイを備えたＬＰＨ１４は、作動距離が数ｃｍ程度と長く、感光体ドラムの周囲が混み合わず、全体として画像形成装置が小型化される。
【００２７】
また、一般に、インコヒーレント光（非干渉性の光）を射出するＬＥＤを用いるＬＰＨでは、コヒーレンス性が低下してスポットぼけ（いわゆる色収差）が生じ、微小スポットを形成することは容易ではない。これに対して、ホログラム素子アレイを備えた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、感光体ドラム１２上には輪郭の鮮明な微小スポットが形成される。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
ＬＰＨ１４は、感光体ドラム１２の軸線方向の長さと略同じ長さの長尺状のプリントヘッドである。ＬＰＨ１４は、その長さ方向が感光体ドラム１２の軸線方向を向くように、感光体ドラム１２の周囲に配置されている。本実施の形態では、ＬＰＨ１４には、長さ方向に沿って複数のＬＥＤがアレイ状（列状）に配列されている。また、ＬＥＤアレイ上には、複数のＬＥＤに対応する複数のホログラム素子がアレイ状に配列されている。
【００３２】
後述する通り、ホログラム素子アレイを備えた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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
＜ＬＥＤプリントヘッド(ＬＰＨ)＞
図２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。
【００３９】
複数のＬＥＤ５０の各々は、ＬＥＤチップ５３上に配列されている。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わせをして、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。
【００４０】
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の主走査方向の間隔（ＬＥＤ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。
【００４１】
ＬＥＤアレイ５２としては、複数のＬＥＤがチップ単位で基板上に実装されたＬＥＤアレイ等、種々の形態のＬＥＤアレイを用いてもよい。複数のＬＥＤが配列されたＬＥＤチップ５３を複数個配列する場合には、複数のＬＥＤチップ５３は、直列に配置してもよく、千鳥状に配置してもよい。また、副走査方向に２個以上配置してもよい。図２においては、複数のＬＥＤ５０が１個のＬＥＤチップ５３上に一次元状に配列されたＬＥＤアレイ５２を概略的に図示しているに過ぎない。
【００４２】
ＬＥＤアレイ５２は、複数のＬＥＤチップ５３が千鳥状に配列されていてもよい。即ち、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ていてもよい。なお、複数のＬＥＤチップ５３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、一定間隔となるように配列されている。
【００４３】
ＬＥＤアレイ５２としては、複数の自己走査型ＬＥＤ（ＳＬＥＤ：Self-scanning LED）が配列されたＳＬＥＤチップ（図示せず）が、各ＬＥＤが主走査方向に並ぶように、複数個に配列されて構成されたＳＬＥＤアレイを用いてもよい。ＳＬＥＤアレイは、スイッチのオン・オフを二本の信号線によって行い、各ＳＬＥＤを選択的に発光させて、データ線を共通化する。このＳＬＥＤアレイを用いることで、ＬＥＤ基板５８上での配線数が少なくて済む。
【００４４】
上記のＬＥＤチップ５３が配置されたＬＥＤ基板５８上には、光路変更手段３２とホログラム記録層６０とが配置されている。光路変更手段３２は、ＬＥＤチップ５３の上方に配置されている。ホログラム記録層６０は、光路変更手段３２の光射出側に配置されている。光路変更手段３２は、ＬＥＤチップ５３の各ＬＥＤ５０から射出された光の光路を折り曲げて、ホログラム記録層６０に照射する。図２ではＬＥＤ基板５８に接するようにホログラム記録層６０が形成されているが、ホログラム記録層６０はＬＥＤ基板５８から予め定めた距離だけ離間させて形成されていてもよい。
【００４５】
本実施の形態では、光路変更手段３２は、主走査方向を長手方向とする長尺状の平面鏡で構成されている。光路変更手段３２である平面鏡は、ＬＥＤ基板５８の法線方向と約４５°を成すように配置されている。これにより、ＬＥＤチップ５３の各ＬＥＤ５０から法線方向に射出された各光は、光路変更手段３２により光路が約９０°折り曲げられて、側方からホログラム記録層６０に照射される。即ち、複数のＬＥＤ５０から射出された各光は平面鏡で反射され、反射光の各々がＬＥＤ５０に対応するホログラム素子５４に照射される。
【００４６】
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。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ＬＥＤ５４１〜５４６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が形成されている。また、互いに隣接する２つのホログラム素子５４が異なる形状を有していてもよい。
【００４７】
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。
【００４８】
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、光路変更手段３２により光路が折り曲げられ、側方からホログラム記録層６０に照射され、対応するホログラム素子５４１〜５４６のいずれかに入射する。即ち、ＬＥＤ５０から射出された光は、ホログラム素子５４に直接入射されるのではなく、光路変更手段３２を介して入射される。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。本実施の形態では、ホログラム素子５４１〜５４６の各々で生成された各回折光は、その光軸がＬＥＤ基板５８の法線方向と一致するように射出され、感光体ドラム１２の方向に集光される。
【００４９】
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から射出され且つ光路変更手段３２により光路が折り曲げられた対応する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。
【００５０】
＜ホログラム素子の形状と配置＞
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る。図３（Ｃ）はＬＥＤプリントヘッドの主走査方向のＡ-Ａ線での断面図であり、図３（Ｄ）はＬＥＤプリントヘッドの主走査方向のＢ-Ｂ線での断面図である。
【００５１】
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と称される体積ホログラムである。上述した通り、ホログラム素子は、入射角選択性及び波長選択性が高く、回折光の出射角度（回折角）を高精度で制御して、輪郭の鮮明な微小スポットを形成する。回折角の精度はホログラムの厚さが厚いほど高くなる。
【００５２】
図３（Ａ）〜（Ｃ）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ＬＥＤ５０側の表面を一方の底面とし、回折光が射出される表面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、一方の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。
【００５３】
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。このように大きなホログラム素子５４を用いることで、約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。従って、互いに隣接する２つのホログラム素子５４は、図示した例に比べて、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。
【００５４】
複数のＬＥＤ５０の各々は、上方に配置された光路変更手段３２側に光を射出するように、その発光面を光路変更手段３２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、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。即ち、ここで「発光光軸」とは、ＬＥＤ５０の発光領域から射出される拡散光の中心線であり、ＬＥＤ５０を発光点（点光源）とみなす場合にはＬＥＤ基板５８の法線方向と一致する。
【００５５】
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、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が防止される。
【００５６】
＜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）及び（Ｂ）は、ホログラム記録層６０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。
【００５７】
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。信号光は、表面１２Ａ上の集光点からＬＥＤ基板５８に向って拡がる拡散光の光路を通る光であり、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。同時に、仮想的に設定される発光点に向けて収束する収束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。
【００５８】
参照光は、ホログラム記録層６０Ａ内での信号光との重なりが、最も大きくなる角度で照射される。この例では、信号光の光軸はＬＥＤ基板５８の法線方向と一致し、参照光の光軸は信号光の光軸と直交している。ここで、参照光の収束点である「仮想的に設定される発光点」とは、ホログラムの再生時に、光路変更手段３２を介さずＬＥＤ５０の発光光をホログラム素子５４に直接照射すると仮定した場合に、点光源とみなされたＬＥＤ５０が配置されるべき位置である。
【００５９】
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が配置される側とは反対側）から照射される。これにより、斜線を付した部分に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。ここで「同じ側」とは、ホログラム記録層６０ＡとＬＥＤ基板５８との位置関係に基づく基準である。実際には、図４（Ａ）に示すように、信号光はホログラム記録層６０Ａの上側から照射され、参照光はホログラム記録層６０Ａの側方（図では左側）から照射される。
【００６０】
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。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と光路変更手段３２とを、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。
【００６１】
また、図４（Ｂ）に示すように、信号光と参照光を、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）から照射してホログラムを記録してもよい。実際には、信号光はホログラム記録層６０Ａの下側から照射され、参照光はホログラム記録層６０Ａの側方（図では右側）から照射される。この場合も同様に、斜線を付した部分に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。
【００６２】
＜ホログラムの再生方法＞
次に、ホログラムの再生方法について説明する。図５は、ホログラム素子から回折光が生成される様子、即ち、ホログラム記録層に記録されたホログラムが再生されて回折光が生成される様子を示す図である。本実施の形態では、点線で図示するように、読み出し光としてＬＥＤ５０から射出された拡散光は、光路変更手段３２により光路が折り曲げられて、側方からホログラム記録層６０に照射される。光路が折り曲げられた光は、上記の仮想的に設定される発光点に向けて収束する参照光の光路を通る。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。
【００６３】
図５に示すように、点線で図示する拡散光（即ち、再生参照光）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。なお、図５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。
【００６４】
図２に示すように、感光体ドラム１２上には、ＬＥＤアレイ５２のＬＥＤ５０１〜５０６に対応して、６個のスポット６２１〜６２６が主走査方向に一列に並ぶように形成される。６個のスポット６２１〜６２６は、ホログラム素子５４１〜５４６の回折光が結像した結像スポットである。体積ホログラムは入射角選択性及び波長選択性が高く、一般に回折効率が高い。このため信号光がより精度よく再生されて、表面１２Ａには輪郭の鮮明な微小スポット（集光点）が形成される。
【００６５】
＜読出し光をホログラム素子に直接照射する場合との比較＞
次に、読出し光を光路変更手段を介してホログラム素子に照射した場合の利点を、読出し光をホログラム素子に直接照射する場合と比較して説明する。図６は、ＬＥＤの発光光をホログラムに直接照射する構成において、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。
【００６６】
図６に示すように、表面１２Ａに結像される（表面１２Ａ上の集光点に収束する）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。この例では、参照光の光軸はＬＥＤ基板５８の法線方向と一致し、信号光の光軸は参照光の光軸と交差している。
【００６７】
上述した通り、大きなホログラム素子５４を用いると作動距離が長くなる。図５に示す構成で大きなホログラム素子５４を記録するためには、参照光の拡がり角（開口数：ＮＡ）を大きくすればよい。また、参照光の拡がり角を大きくすると、回折光強度が大きくなり、光量増加により光利用効率が向上する。しかしながら、参照光の拡がり角を大きくすると、副走査方向でのホログラム径が大きくなり、ＬＰＨの副走査方向の幅が大きくなる。また、再生時に、読み出し光（ＬＥＤ５０の発光光）と回折光とを分離し難くなる。
【００６８】
これに対し、図４（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、本実施の形態のＬＰＨ１４では、ＬＥＤ５０の各々から射出された各光を、光路変更手段３２を介して、対応するホログラム素子５４に入射する構成としている。この構成に応じて、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（信号光）と、仮想的に設定される発光点に向けて収束する収束光の光路を通るコヒーレント光（参照光）とが、ホログラム記録層６０Ａに照射されて、透過型のホログラム素子５４が記録される。
【００６９】
本実施の形態のＬＰＨ１４は、上記の構成により、参照光の拡がり角に依存してホログラム径が決まる訳ではなくなり、作動距離の設計の自由度が向上する。また、参照光の拡がり角を大きくすることで、上述した通り光利用効率が向上する。また、信号光の光軸と参照光の光軸との交差角度を大きくすることで、再生時に読み出し光と回折光とを分離し易くなる。
【００７０】
＜信号光と参照光との交差＞
次に、信号光と参照光との交差の態様について説明する。上記では、信号光の光軸はＬＥＤ基板５８の法線方向と一致し、参照光の光軸は信号光の光軸と直交している例について説明したが、信号光と参照光との交差の態様はこれに限定される訳ではない。図７（Ａ）は、信号光の光軸と参照光の光軸とが直交しない場合にホログラムが記録される様子を示す図である。図７（Ｂ）は信号光の光軸と参照光の光軸とが直交しない場合にホログラムが再生されて回折光が生成する様子を示す図である。
【００７１】
図７（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、仮想的に設定される発光点に向けて収束する収束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。信号光と参照光とは、ホログラム記録層６０Ａに対し、同じ側から照射されて、斜線を付した部分に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。なお、位相共役記録によりホログラム素子５４を形成してもよい。
【００７２】
本実施の形態では、信号光の光軸は参照光の光軸と９０°以外の角度で交差している。また、ここでは透過型ホログラムであるため、ホログラム記録層６０Ａに対する信号光の入射角θｓとホログラム記録層６０Ａに対する参照光の入射角θｒとの間には、０°＜θｒ＋θs≦９０°の条件を満たす必要がある。この条件を満たす範囲で、信号光と参照光との交差角を変化させてもよい。信号光と参照光との交差角が大きくなるほど、信号光と参照光との干渉縞がより短いピッチで形成されるため、シフト選択性が向上し、結果としてクロストークの減少が達成される。
【００７３】
図７（Ｂ）に示すように、読み出し光としてＬＥＤ５０から射出された拡散光は、光路変更手段３２により光路が折り曲げられて、斜め側方からホログラム記録層６０に照射され、ホログラム素子５４に再生参照光が照射されたのと略同じ状況となる。点線で図示する拡散光（再生参照光）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。
【００７４】
本実施の形態では、信号光と参照光との干渉縞が短いピッチで形成されて、シフト選択性の向上によりクロストークが抑制され、背景雑音となる透過参照光の遮断が容易になる。なお、信号光の光軸と参照光の光軸とが直交する場合に、即ち、信号光と参照光との交差角が最大となる場合に、信号光と参照光との干渉縞が最短ピッチで形成されてシフト選択性が最大となり、クロストークが更に抑制される（図４参照）。
【００７５】
＜ＬＰＨの変形例（１）＞
図２、図３を参照して説明した通り、上記の実施の形態では、光路変更手段３２とホログラム記録層６０とを別々の部材で構成したＬＰＨ１４としていたが、ＬＰＨの構成はこれに限定される訳ではない。図８は、光路変更手段とホログラム記録層とが一体に形成されたＬＰＨの構成の一例を示す図である。光路変更手段とホログラム記録層とが一体に形成されて部品点数が減少している以外は、上記の実施の形態と同様の構成であるため、同じ構成部分には同じ符号を付して説明を省略する。
【００７６】
変形例（１）に係るＬＰＨ１４Ａでは、ＬＥＤ基板５８上には、ホログラム記録層６０Ｂが配置されている。ホログラム記録層６０Ｂは、ＬＥＤチップ５３の上方にも配置されている。ホログラム記録層６０Ｂは、ＬＥＤチップ５３の配置側が（読み出し光の）光入射側であり、その反対側が（回折光の）光出射側である。ホログラム記録層６０Ｂは、ＬＥＤチップ５３の上方に位置する一方の側面が、ＬＥＤ基板５８の法線方向と交差する斜面６０Ｃとされている。斜面６０Ｃは、主走査方向を長手方向とする長尺状の斜面であり、ホログラム記録層６０Ｂの副走査方向の幅が光入射側から光出射側に向って狭くなるように形成されている。
【００７７】
ホログラム記録層６０Ｂの斜面６０Ｃには、反射膜３２Ａが形成されている。反射膜３２Ａは、例えば、ＬＥＤ５０の発光光に対する反射率の高い金属等を、斜面６０Ｃに蒸着する等の方法で形成される。反射膜３２をホログラム記録層６０Ｂと一体化したことで、光路変更手段とホログラム記録層とを別々の部材で構成した場合（図２、図３参照）に比べて、界面反射を防止する手段を講じる必要がなくなる。また、予め形成された反射膜３２Ａは、事後的な位置合わせが不要である。
【００７８】
ＬＥＤチップ５３の各ＬＥＤ５０から射出された光は、ホログラム記録層６０Ｂの光入射側の表面から入射する。斜面６０Ｃに形成された反射膜３２Ａは、入射された各光の光路を折り曲げる。即ち、反射膜３２Ａは、各ＬＥＤ５０から射出された各光の光路を変更する「光路変更手段」として機能する。なお、斜面６０Ｃでの界面反射を利用する場合には、反射膜３２Ａの形成を省略してもよい。
【００７９】
光路が折り曲げられた各光は、ホログラム記録層６０Ｂ内を導光して、各ＬＥＤ５０に対応するホログラム素子５４に照射される。複数のホログラム素子５４の各々は、対応するＬＥＤから入射された各光を回折して回折光を生成し、各回折光を感光体ドラム１２の方向に射出する。感光体ドラム１２の表面１２Ａには、各回折光による微小なスポット６２が形成される。
【００８０】
本実施の形態では、反射膜３２は、ＬＥＤ基板５８の法線方向と約４５°を成す斜面６０Ｃに形成されている。これにより、複数のＬＥＤ５０から法線方向に射出された各光は、反射膜３２Ａにより光路が約９０°折り曲げられて、ホログラム記録層６０Ｂ内を右側から左側に向って伝搬し、対応するホログラム素子５４に照射される。
【００８１】
＜ＬＰＨの変形例（２）＞
図２、図３を参照して説明した通り、上記の実施の形態では、光路変更手段３２を平面鏡で構成した例について説明したが、光路変更手段は平面鏡に限定される訳ではない。図９（Ａ）は、変形例（２）に係るＬＰＨの構成の一例を示す副走査方向の断面図である。図９（Ｂ）は、図９（Ａ）のＬＰＨの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。光路変更手段として曲面の反射面を備えた反射鏡を備えている以外は、上記の実施の形態とほぼ同様の構成であるため、同じ構成部分には同じ符号を付して説明を省略する。
【００８２】
変形例（２）に係るＬＰＨ１４Ｂでは、ＬＥＤ基板５８上には、光路変更手段３２Ｂとホログラム記録層６０とが配置されている。光路変更手段３２Ｂは、ＬＥＤチップ５３の上方に配置されている。ホログラム記録層６０は、光路変更手段３２Ｂの光射出側（即ち、集光側）に配置されている。光路変更手段３２Ｂからの射出光は、ホログラム記録層６０の一方の側面から入射する。ホログラム記録層６０の一方の側面に対向する他方の側面には、透過参照光を吸収する光吸収体３４が配置されている。なお、変形例（１）に係るＬＰＨと同様に、光路変更手段とホログラム記録層とが一体に形成されていてもよい。
【００８３】
本実施の形態では、光路変更手段３２Ｂは、主走査方向を長手方向とする長尺状の反射鏡（例えば、楕円ミラーや放物面ミラー）であり、副走査方向の断面が円弧状とされ、曲面の内側が反射面とされている。光路変更手段３２Ｂは、各ＬＥＤ５０から射出された光の光路を折り曲げると共に、該光を変更された光路の方向に集光する。各ＬＥＤ５０から射出される光は拡散光であり、集光させて照射することで光利用効率が向上する。
【００８４】
光路が折り曲げられ且つ集光された光が、ホログラム記録層６０に照射される。即ち、光路変更手段３２Ｂで反射され且つ集光された各光が、各ＬＥＤ５０に対応するホログラム素子５４に照射される。複数のホログラム素子５４の各々は、対応するＬＥＤから入射された各光を回折して回折光を生成し、各回折光を感光体ドラム１２の方向に射出する。感光体ドラム１２の表面１２Ａには、各回折光による微小なスポット６２が形成される。
【００８５】
本実施の形態では、光路変更手段３２Ｂが、曲面の反射面を備えた反射鏡とされている。このように反射鏡を変更することにより、複数のＬＥＤ５０から法線方向に射出された各光は、光路変更手段３２Ｂにより光路が約９０°折り曲げられ、変更された光路の方向に集光されて、ホログラム記録層６０Ｂ内を右側から左側に向って伝搬し、対応するホログラム素子５４に照射される。ホログラム素子５４で回折されずに透過した光は、光吸収体３４により吸収される。
【００８６】
次に、変形例（２）に係るＬＰＨ１４Ｂにおける、ホログラムの記録方法について説明する。図９（Ｂ）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。信号光は、表面１２Ａ上の集光点からＬＥＤ基板５８に向って拡がる拡散光の光路を通る光であり、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。同時に、拡散光が光路変更手段３２Ｂで反射され集光されて、ＬＥＤ５０が配置されるべき発光点に向けて収束する収束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。
【００８７】
この例では、コヒーレント光源３６から射出された拡散光は、シリンドリカルレンズ等のレンズ３８でリレーされて、側方から（図では左側から）ホログラム記録層６０Ａに照射される。照射される拡散光は、ホログラム記録層６０Ａを透過した光が、光路変更手段３２Ｂで反射され且つ集光されて、ＬＥＤ５０が配置されるべき発光点に向けて収束するように設計されている。信号光と参照光とは、ホログラム記録層６０Ａに対し、同じ側から照射されることにより、斜線を付した部分に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。
【００８８】
＜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。
【００８９】
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。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。
【００９０】
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。
【００９１】
また、上記では、複数のＬＥＤ（ＬＥＤアレイ）と複数のホログラム素子（ホログラム素子アレイ）を備えたＬＥＤプリントヘッドを、露光装置として備える例について説明した。同様のＬＥＤプリントヘッドは、１組のＬＥＤ、光路変更手段及びホログラム素子を備えた「集光素子」が一次元状又は二次元状に複数配列された集光素子アレイにより構成してもよい。
【符号の説明】
【００９２】
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）
１４Ａ ＬＰＨ
１４Ｂ 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
３２ 光路変更手段
３２Ａ 反射膜
３２Ｂ 光路変更手段
３４ 光吸収体
３６ 光源
３８ レンズ
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
６０Ｂ ホログラム記録層
６０Ｃ 斜面
６２ スポット
【技術分野】
【０００１】
本発明は、集光素子、集光素子アレイ、露光装置及び画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、画像を多数の微小な画素に分割し、一つもしくは複数の光源から各画素の濃度に対応した強度の光束を射出し、当該光束による輝点を、閾値以上の光量密度の光が照射されることにより、感光して表面電位変化や化学的変化等の潜像が形成される、又は感光して濃度変化を持つ画像が形成される画像記録媒体の上に走査して、各画素領域を順次感光させることにより画像を書込む光書込み装置において、前記光源と前記画像記録媒体との間であって光源側から順に、光束を集束させる光集束素子部と、光束が集束する位置に設けられた微小な光学的開口部と、該光学的開口部より射出した光束をおおむね平行な光束とするコリメータ部と、光束を複数の方向へ分解して放射すると共に複数の光束をおおむね同一の平面上に集束させるホログラム素子と、を配列された一つのユニットを、主走査方向に画素数と同数のアレイ状に配置したことを特徴とする光書込み装置が記載されている。
【０００３】
特許文献２には、光源基板上に配列された複数の発光素子と、透過する光を回折させることにより当該光の光線束を収束させて像を結ぶ複数の回折正レンズを有する第１レンズアレイと、複数のレンズを有し、前記複数の発光素子の各々との間に前記第１レンズアレイを挟む第２レンズアレイとを備え、前記複数の回折正レンズの各々は、前記光源基板に垂直な方向において前記複数の発光素子の各々に重なっていることを特徴とする露光装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−３３００５８号公報
【特許文献２】特開２００７−２３７５７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、発光素子から射出された読み出し光をホログラム素子で回折して被露光面に集光する場合に、参照光の拡がり角に拘わらず大きなホログラム素子の形成を可能として、光利用効率を向上させると共に、作動距離を長くすることができる集光素子、集光素子アレイ、露光装置及び画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１に記載の発明は、光を射出する発光素子と、前記発光素子から射出された光の光路を変更する光路変更手段と、前記光路変更手段で変更された光路上に配置され、照射された光を回折して予め定めた作動距離だけ離間された被露光面に集光するホログラム素子が記録されたホログラム記録層と、を備えた集光素子である。
【０００７】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の集光素子が一次元状又は二次元状に複数配列された集光素子アレイである。
【０００８】
請求項３に記載の発明は、複数の発光素子が予め定めた方向に並ぶように配列された発光素子アレイと、複数の発光素子の各々から射出された各光の光路を変更する光路変更手段と、前記光路変更手段で変更された光路上に配置されたホログラム記録層であって、複数の発光素子に対応して照射された各光を回折して予め定めた作動距離だけ離間された被露光面に集光する複数のホログラム素子が記録され、前記被露光面に形成される複数の集光点が前記予め定めた方向に並ぶように前記複数のホログラム素子が多重記録されたホログラム記録層と、を備えた露光装置である。
【０００９】
請求項４に記載の発明は、前記複数のホログラム素子の各々が、回折光として再生される信号光と該信号光と交差する参照光との干渉により記録され、前記ホログラム記録層に対する前記信号光の入射角θｓと前記ホログラム記録層に対する前記参照光の入射角θｒとが下記式（１）を満たす、請求項３に記載の露光装置である。
０°＜θｒ＋θs≦９０°・・・（１）
【００１０】
請求項５に記載の発明は、前記信号光の光軸と前記参照光の光軸とが直交する、請求項４に記載の露光装置である。
【００１１】
請求項６に記載の発明は、前記光路変更手段が、前記発光素子から射出された光を反射する平面又は曲面の反射面を備えた反射鏡である、請求項３から請求項５までの何れか１項に記載の露光装置である。
【００１２】
請求項７に記載の発明は、前記光路変更手段と前記ホログラム記録層とが一体に形成された、請求項３から請求項６までの何れか１項に記載の露光装置である。
【００１３】
請求項８に記載の発明は、請求項３から請求項７までの何れか１項に記載の露光装置と、前記露光装置と予め定めた作動距離だけ離間された被露光面を備え、画像データに応じて前記露光装置により前記予め定めた方向に主走査されて画像が記録される感光性の画像記録媒体と、を含む画像形成装置である。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１に記載の発明によれば、発光素子から射出された読み出し光をホログラム素子で回折して被露光面に集光する場合に、参照光の拡がり角に拘わらず大きなホログラム素子の形成を可能として、光利用効率を向上させると共に、作動距離を長くすることができる。
【００１５】
請求項２に記載の発明によれば、アレイ化しても、発光素子から射出された読み出し光をホログラム素子で回折して被露光面に集光する場合に、参照光の拡がり角に拘わらず大きなホログラム素子の形成を可能として、光利用効率を向上させると共に、作動距離を長くすることができる。
【００１６】
請求項３に記載の発明によれば、複数の発光素子から射出された読み出し光を対応するホログラム素子で回折して被露光面に集光する場合に、参照光の拡がり角に拘わらず大きなホログラム素子の形成を可能として、光利用効率を向上させると共に、作動距離を長くすることができる。
【００１７】
請求項４に記載の発明によれば、信号光と参照光との交差角を大きくすることができ、シフト選択性の向上によりクロストークを抑制することができる。また、回折光と透過参照光との交差角を大きくすることができ、背景雑音となる透過参照光の遮断が容易になる。
【００１８】
請求項５に記載の発明によれば、信号光と参照光との交差角を最大にすることができ、クロストークを更に抑制できると共に、背景雑音となる透過参照光の遮断が更に容易になる。
【００１９】
請求項６に記載の発明によれば、簡易な構成で光路を自在に変更することができ、装置の小型化を図ることができる。
【００２０】
請求項７に記載の発明によれば、光路変更手段の位置が固定され、事後的な位置合わせが不要となる。
【００２１】
請求項８に記載の発明によれば、露光装置の複数の発光素子から射出された読み出し光を対応するホログラム素子で回折して被露光面に集光する場合に、参照光の拡がり角に拘わらず大きなホログラム素子の形成を可能として、光利用効率を向上させると共に、作動距離を長くすることができ、画像形成装置の小型化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の実施の形態に係る画像形成装置の構成の一例を示す概略図である。
【図２】本発明の実施の形態に係るＬＥＤプリントヘッドの構成の一例を示す概略斜視図である。
【図３】（Ａ）はホログラム素子の概略形状を示す斜視図である。（Ｂ）はＬＥＤプリントヘッドの副走査方向の断面図である。（Ｃ）はＬＥＤプリントヘッドの主走査方向のＡ-Ａ線での断面図であり、（Ｄ）はＬＥＤプリントヘッドの主走査方向のＢ-Ｂ線での断面図である。
【図４】（Ａ）及び（Ｂ）は、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。
【図５】ホログラムが再生されて回折光が生成される様子を示す図である。
【図６】ＬＥＤの発光光をホログラムに直接照射する構成において、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。
【図７】（Ａ）は信号光の光軸と参照光の光軸とが直交しない場合にホログラムが記録される様子を示す図である。（Ｂ）は信号光の光軸と参照光の光軸とが直交しない場合にホログラムが再生されて回折光が生成する様子を示す図である。
【図８】光路変更手段とホログラム記録層とが一体に形成されたＬＰＨの構成の一例を示す図である。
【図９】（Ａ）は変形例に係るＬＥＤプリントヘッドの構成の一例を示す副走査方向の断面図である。（Ｂ）は（Ａ）のＬＥＤプリントヘッドの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。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態の一例を詳細に説明する。
【００２４】
＜ＬＥＤプリントヘッドを搭載した画像形成装置＞
まず、本発明の実施の形態に係るＬＥＤプリントヘッドを搭載した画像形成装置について説明する。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、従来の光走査方式の露光装置（即ち、光走査型書き込み装置）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方式の露光装置では、走査光学系は不要であり、光走査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。
【００２５】
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。従来のＬＥＤプリントヘッドは、長尺状の基板上に多数のＬＥＤが配列されたＬＥＤアレイと、多数の屈折率分布型のロッドレンズが配列されたレンズアレイと、を備えている。ＬＥＤアレイには、例えば１インチ当り１２００画素（即ち、１２００ｄｐｉ(dot per inch)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。ここで「ｄｐｉ」は、１インチあたりのドット数を意味する。従来、レンズアレイには、セルフォック（登録商標）などのロッドレンズが用いられている。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。
【００２６】
ロッドレンズに代えて「ホログラム素子」を用いたＬＥＤプリントヘッドが検討されている。本実施の形態に係る画像形成装置は、以下に説明する「ホログラム素子アレイ」を備えたＬＥＤプリントヘッドを備えている。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。これに対して、ホログラム素子アレイを備えたＬＰＨ１４は、作動距離が数ｃｍ程度と長く、感光体ドラムの周囲が混み合わず、全体として画像形成装置が小型化される。
【００２７】
また、一般に、インコヒーレント光（非干渉性の光）を射出するＬＥＤを用いるＬＰＨでは、コヒーレンス性が低下してスポットぼけ（いわゆる色収差）が生じ、微小スポットを形成することは容易ではない。これに対して、ホログラム素子アレイを備えた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、感光体ドラム１２上には輪郭の鮮明な微小スポットが形成される。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
ＬＰＨ１４は、感光体ドラム１２の軸線方向の長さと略同じ長さの長尺状のプリントヘッドである。ＬＰＨ１４は、その長さ方向が感光体ドラム１２の軸線方向を向くように、感光体ドラム１２の周囲に配置されている。本実施の形態では、ＬＰＨ１４には、長さ方向に沿って複数のＬＥＤがアレイ状（列状）に配列されている。また、ＬＥＤアレイ上には、複数のＬＥＤに対応する複数のホログラム素子がアレイ状に配列されている。
【００３２】
後述する通り、ホログラム素子アレイを備えた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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
＜ＬＥＤプリントヘッド(ＬＰＨ)＞
図２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。
【００３９】
複数のＬＥＤ５０の各々は、ＬＥＤチップ５３上に配列されている。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わせをして、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。
【００４０】
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の主走査方向の間隔（ＬＥＤ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。
【００４１】
ＬＥＤアレイ５２としては、複数のＬＥＤがチップ単位で基板上に実装されたＬＥＤアレイ等、種々の形態のＬＥＤアレイを用いてもよい。複数のＬＥＤが配列されたＬＥＤチップ５３を複数個配列する場合には、複数のＬＥＤチップ５３は、直列に配置してもよく、千鳥状に配置してもよい。また、副走査方向に２個以上配置してもよい。図２においては、複数のＬＥＤ５０が１個のＬＥＤチップ５３上に一次元状に配列されたＬＥＤアレイ５２を概略的に図示しているに過ぎない。
【００４２】
ＬＥＤアレイ５２は、複数のＬＥＤチップ５３が千鳥状に配列されていてもよい。即ち、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ていてもよい。なお、複数のＬＥＤチップ５３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、一定間隔となるように配列されている。
【００４３】
ＬＥＤアレイ５２としては、複数の自己走査型ＬＥＤ（ＳＬＥＤ：Self-scanning LED）が配列されたＳＬＥＤチップ（図示せず）が、各ＬＥＤが主走査方向に並ぶように、複数個に配列されて構成されたＳＬＥＤアレイを用いてもよい。ＳＬＥＤアレイは、スイッチのオン・オフを二本の信号線によって行い、各ＳＬＥＤを選択的に発光させて、データ線を共通化する。このＳＬＥＤアレイを用いることで、ＬＥＤ基板５８上での配線数が少なくて済む。
【００４４】
上記のＬＥＤチップ５３が配置されたＬＥＤ基板５８上には、光路変更手段３２とホログラム記録層６０とが配置されている。光路変更手段３２は、ＬＥＤチップ５３の上方に配置されている。ホログラム記録層６０は、光路変更手段３２の光射出側に配置されている。光路変更手段３２は、ＬＥＤチップ５３の各ＬＥＤ５０から射出された光の光路を折り曲げて、ホログラム記録層６０に照射する。図２ではＬＥＤ基板５８に接するようにホログラム記録層６０が形成されているが、ホログラム記録層６０はＬＥＤ基板５８から予め定めた距離だけ離間させて形成されていてもよい。
【００４５】
本実施の形態では、光路変更手段３２は、主走査方向を長手方向とする長尺状の平面鏡で構成されている。光路変更手段３２である平面鏡は、ＬＥＤ基板５８の法線方向と約４５°を成すように配置されている。これにより、ＬＥＤチップ５３の各ＬＥＤ５０から法線方向に射出された各光は、光路変更手段３２により光路が約９０°折り曲げられて、側方からホログラム記録層６０に照射される。即ち、複数のＬＥＤ５０から射出された各光は平面鏡で反射され、反射光の各々がＬＥＤ５０に対応するホログラム素子５４に照射される。
【００４６】
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。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ＬＥＤ５４１〜５４６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が形成されている。また、互いに隣接する２つのホログラム素子５４が異なる形状を有していてもよい。
【００４７】
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。
【００４８】
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、光路変更手段３２により光路が折り曲げられ、側方からホログラム記録層６０に照射され、対応するホログラム素子５４１〜５４６のいずれかに入射する。即ち、ＬＥＤ５０から射出された光は、ホログラム素子５４に直接入射されるのではなく、光路変更手段３２を介して入射される。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。本実施の形態では、ホログラム素子５４１〜５４６の各々で生成された各回折光は、その光軸がＬＥＤ基板５８の法線方向と一致するように射出され、感光体ドラム１２の方向に集光される。
【００４９】
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から射出され且つ光路変更手段３２により光路が折り曲げられた対応する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。
【００５０】
＜ホログラム素子の形状と配置＞
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る。図３（Ｃ）はＬＥＤプリントヘッドの主走査方向のＡ-Ａ線での断面図であり、図３（Ｄ）はＬＥＤプリントヘッドの主走査方向のＢ-Ｂ線での断面図である。
【００５１】
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と称される体積ホログラムである。上述した通り、ホログラム素子は、入射角選択性及び波長選択性が高く、回折光の出射角度（回折角）を高精度で制御して、輪郭の鮮明な微小スポットを形成する。回折角の精度はホログラムの厚さが厚いほど高くなる。
【００５２】
図３（Ａ）〜（Ｃ）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ＬＥＤ５０側の表面を一方の底面とし、回折光が射出される表面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、一方の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。
【００５３】
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。このように大きなホログラム素子５４を用いることで、約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。従って、互いに隣接する２つのホログラム素子５４は、図示した例に比べて、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。
【００５４】
複数のＬＥＤ５０の各々は、上方に配置された光路変更手段３２側に光を射出するように、その発光面を光路変更手段３２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、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。即ち、ここで「発光光軸」とは、ＬＥＤ５０の発光領域から射出される拡散光の中心線であり、ＬＥＤ５０を発光点（点光源）とみなす場合にはＬＥＤ基板５８の法線方向と一致する。
【００５５】
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、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が防止される。
【００５６】
＜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）及び（Ｂ）は、ホログラム記録層６０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。
【００５７】
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。信号光は、表面１２Ａ上の集光点からＬＥＤ基板５８に向って拡がる拡散光の光路を通る光であり、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。同時に、仮想的に設定される発光点に向けて収束する収束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。
【００５８】
参照光は、ホログラム記録層６０Ａ内での信号光との重なりが、最も大きくなる角度で照射される。この例では、信号光の光軸はＬＥＤ基板５８の法線方向と一致し、参照光の光軸は信号光の光軸と直交している。ここで、参照光の収束点である「仮想的に設定される発光点」とは、ホログラムの再生時に、光路変更手段３２を介さずＬＥＤ５０の発光光をホログラム素子５４に直接照射すると仮定した場合に、点光源とみなされたＬＥＤ５０が配置されるべき位置である。
【００５９】
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が配置される側とは反対側）から照射される。これにより、斜線を付した部分に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。ここで「同じ側」とは、ホログラム記録層６０ＡとＬＥＤ基板５８との位置関係に基づく基準である。実際には、図４（Ａ）に示すように、信号光はホログラム記録層６０Ａの上側から照射され、参照光はホログラム記録層６０Ａの側方（図では左側）から照射される。
【００６０】
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。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と光路変更手段３２とを、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。
【００６１】
また、図４（Ｂ）に示すように、信号光と参照光を、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）から照射してホログラムを記録してもよい。実際には、信号光はホログラム記録層６０Ａの下側から照射され、参照光はホログラム記録層６０Ａの側方（図では右側）から照射される。この場合も同様に、斜線を付した部分に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。
【００６２】
＜ホログラムの再生方法＞
次に、ホログラムの再生方法について説明する。図５は、ホログラム素子から回折光が生成される様子、即ち、ホログラム記録層に記録されたホログラムが再生されて回折光が生成される様子を示す図である。本実施の形態では、点線で図示するように、読み出し光としてＬＥＤ５０から射出された拡散光は、光路変更手段３２により光路が折り曲げられて、側方からホログラム記録層６０に照射される。光路が折り曲げられた光は、上記の仮想的に設定される発光点に向けて収束する参照光の光路を通る。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。
【００６３】
図５に示すように、点線で図示する拡散光（即ち、再生参照光）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。なお、図５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。
【００６４】
図２に示すように、感光体ドラム１２上には、ＬＥＤアレイ５２のＬＥＤ５０１〜５０６に対応して、６個のスポット６２１〜６２６が主走査方向に一列に並ぶように形成される。６個のスポット６２１〜６２６は、ホログラム素子５４１〜５４６の回折光が結像した結像スポットである。体積ホログラムは入射角選択性及び波長選択性が高く、一般に回折効率が高い。このため信号光がより精度よく再生されて、表面１２Ａには輪郭の鮮明な微小スポット（集光点）が形成される。
【００６５】
＜読出し光をホログラム素子に直接照射する場合との比較＞
次に、読出し光を光路変更手段を介してホログラム素子に照射した場合の利点を、読出し光をホログラム素子に直接照射する場合と比較して説明する。図６は、ＬＥＤの発光光をホログラムに直接照射する構成において、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。
【００６６】
図６に示すように、表面１２Ａに結像される（表面１２Ａ上の集光点に収束する）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。この例では、参照光の光軸はＬＥＤ基板５８の法線方向と一致し、信号光の光軸は参照光の光軸と交差している。
【００６７】
上述した通り、大きなホログラム素子５４を用いると作動距離が長くなる。図５に示す構成で大きなホログラム素子５４を記録するためには、参照光の拡がり角（開口数：ＮＡ）を大きくすればよい。また、参照光の拡がり角を大きくすると、回折光強度が大きくなり、光量増加により光利用効率が向上する。しかしながら、参照光の拡がり角を大きくすると、副走査方向でのホログラム径が大きくなり、ＬＰＨの副走査方向の幅が大きくなる。また、再生時に、読み出し光（ＬＥＤ５０の発光光）と回折光とを分離し難くなる。
【００６８】
これに対し、図４（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、本実施の形態のＬＰＨ１４では、ＬＥＤ５０の各々から射出された各光を、光路変更手段３２を介して、対応するホログラム素子５４に入射する構成としている。この構成に応じて、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（信号光）と、仮想的に設定される発光点に向けて収束する収束光の光路を通るコヒーレント光（参照光）とが、ホログラム記録層６０Ａに照射されて、透過型のホログラム素子５４が記録される。
【００６９】
本実施の形態のＬＰＨ１４は、上記の構成により、参照光の拡がり角に依存してホログラム径が決まる訳ではなくなり、作動距離の設計の自由度が向上する。また、参照光の拡がり角を大きくすることで、上述した通り光利用効率が向上する。また、信号光の光軸と参照光の光軸との交差角度を大きくすることで、再生時に読み出し光と回折光とを分離し易くなる。
【００７０】
＜信号光と参照光との交差＞
次に、信号光と参照光との交差の態様について説明する。上記では、信号光の光軸はＬＥＤ基板５８の法線方向と一致し、参照光の光軸は信号光の光軸と直交している例について説明したが、信号光と参照光との交差の態様はこれに限定される訳ではない。図７（Ａ）は、信号光の光軸と参照光の光軸とが直交しない場合にホログラムが記録される様子を示す図である。図７（Ｂ）は信号光の光軸と参照光の光軸とが直交しない場合にホログラムが再生されて回折光が生成する様子を示す図である。
【００７１】
図７（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、仮想的に設定される発光点に向けて収束する収束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。信号光と参照光とは、ホログラム記録層６０Ａに対し、同じ側から照射されて、斜線を付した部分に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。なお、位相共役記録によりホログラム素子５４を形成してもよい。
【００７２】
本実施の形態では、信号光の光軸は参照光の光軸と９０°以外の角度で交差している。また、ここでは透過型ホログラムであるため、ホログラム記録層６０Ａに対する信号光の入射角θｓとホログラム記録層６０Ａに対する参照光の入射角θｒとの間には、０°＜θｒ＋θs≦９０°の条件を満たす必要がある。この条件を満たす範囲で、信号光と参照光との交差角を変化させてもよい。信号光と参照光との交差角が大きくなるほど、信号光と参照光との干渉縞がより短いピッチで形成されるため、シフト選択性が向上し、結果としてクロストークの減少が達成される。
【００７３】
図７（Ｂ）に示すように、読み出し光としてＬＥＤ５０から射出された拡散光は、光路変更手段３２により光路が折り曲げられて、斜め側方からホログラム記録層６０に照射され、ホログラム素子５４に再生参照光が照射されたのと略同じ状況となる。点線で図示する拡散光（再生参照光）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。
【００７４】
本実施の形態では、信号光と参照光との干渉縞が短いピッチで形成されて、シフト選択性の向上によりクロストークが抑制され、背景雑音となる透過参照光の遮断が容易になる。なお、信号光の光軸と参照光の光軸とが直交する場合に、即ち、信号光と参照光との交差角が最大となる場合に、信号光と参照光との干渉縞が最短ピッチで形成されてシフト選択性が最大となり、クロストークが更に抑制される（図４参照）。
【００７５】
＜ＬＰＨの変形例（１）＞
図２、図３を参照して説明した通り、上記の実施の形態では、光路変更手段３２とホログラム記録層６０とを別々の部材で構成したＬＰＨ１４としていたが、ＬＰＨの構成はこれに限定される訳ではない。図８は、光路変更手段とホログラム記録層とが一体に形成されたＬＰＨの構成の一例を示す図である。光路変更手段とホログラム記録層とが一体に形成されて部品点数が減少している以外は、上記の実施の形態と同様の構成であるため、同じ構成部分には同じ符号を付して説明を省略する。
【００７６】
変形例（１）に係るＬＰＨ１４Ａでは、ＬＥＤ基板５８上には、ホログラム記録層６０Ｂが配置されている。ホログラム記録層６０Ｂは、ＬＥＤチップ５３の上方にも配置されている。ホログラム記録層６０Ｂは、ＬＥＤチップ５３の配置側が（読み出し光の）光入射側であり、その反対側が（回折光の）光出射側である。ホログラム記録層６０Ｂは、ＬＥＤチップ５３の上方に位置する一方の側面が、ＬＥＤ基板５８の法線方向と交差する斜面６０Ｃとされている。斜面６０Ｃは、主走査方向を長手方向とする長尺状の斜面であり、ホログラム記録層６０Ｂの副走査方向の幅が光入射側から光出射側に向って狭くなるように形成されている。
【００７７】
ホログラム記録層６０Ｂの斜面６０Ｃには、反射膜３２Ａが形成されている。反射膜３２Ａは、例えば、ＬＥＤ５０の発光光に対する反射率の高い金属等を、斜面６０Ｃに蒸着する等の方法で形成される。反射膜３２をホログラム記録層６０Ｂと一体化したことで、光路変更手段とホログラム記録層とを別々の部材で構成した場合（図２、図３参照）に比べて、界面反射を防止する手段を講じる必要がなくなる。また、予め形成された反射膜３２Ａは、事後的な位置合わせが不要である。
【００７８】
ＬＥＤチップ５３の各ＬＥＤ５０から射出された光は、ホログラム記録層６０Ｂの光入射側の表面から入射する。斜面６０Ｃに形成された反射膜３２Ａは、入射された各光の光路を折り曲げる。即ち、反射膜３２Ａは、各ＬＥＤ５０から射出された各光の光路を変更する「光路変更手段」として機能する。なお、斜面６０Ｃでの界面反射を利用する場合には、反射膜３２Ａの形成を省略してもよい。
【００７９】
光路が折り曲げられた各光は、ホログラム記録層６０Ｂ内を導光して、各ＬＥＤ５０に対応するホログラム素子５４に照射される。複数のホログラム素子５４の各々は、対応するＬＥＤから入射された各光を回折して回折光を生成し、各回折光を感光体ドラム１２の方向に射出する。感光体ドラム１２の表面１２Ａには、各回折光による微小なスポット６２が形成される。
【００８０】
本実施の形態では、反射膜３２は、ＬＥＤ基板５８の法線方向と約４５°を成す斜面６０Ｃに形成されている。これにより、複数のＬＥＤ５０から法線方向に射出された各光は、反射膜３２Ａにより光路が約９０°折り曲げられて、ホログラム記録層６０Ｂ内を右側から左側に向って伝搬し、対応するホログラム素子５４に照射される。
【００８１】
＜ＬＰＨの変形例（２）＞
図２、図３を参照して説明した通り、上記の実施の形態では、光路変更手段３２を平面鏡で構成した例について説明したが、光路変更手段は平面鏡に限定される訳ではない。図９（Ａ）は、変形例（２）に係るＬＰＨの構成の一例を示す副走査方向の断面図である。図９（Ｂ）は、図９（Ａ）のＬＰＨの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。光路変更手段として曲面の反射面を備えた反射鏡を備えている以外は、上記の実施の形態とほぼ同様の構成であるため、同じ構成部分には同じ符号を付して説明を省略する。
【００８２】
変形例（２）に係るＬＰＨ１４Ｂでは、ＬＥＤ基板５８上には、光路変更手段３２Ｂとホログラム記録層６０とが配置されている。光路変更手段３２Ｂは、ＬＥＤチップ５３の上方に配置されている。ホログラム記録層６０は、光路変更手段３２Ｂの光射出側（即ち、集光側）に配置されている。光路変更手段３２Ｂからの射出光は、ホログラム記録層６０の一方の側面から入射する。ホログラム記録層６０の一方の側面に対向する他方の側面には、透過参照光を吸収する光吸収体３４が配置されている。なお、変形例（１）に係るＬＰＨと同様に、光路変更手段とホログラム記録層とが一体に形成されていてもよい。
【００８３】
本実施の形態では、光路変更手段３２Ｂは、主走査方向を長手方向とする長尺状の反射鏡（例えば、楕円ミラーや放物面ミラー）であり、副走査方向の断面が円弧状とされ、曲面の内側が反射面とされている。光路変更手段３２Ｂは、各ＬＥＤ５０から射出された光の光路を折り曲げると共に、該光を変更された光路の方向に集光する。各ＬＥＤ５０から射出される光は拡散光であり、集光させて照射することで光利用効率が向上する。
【００８４】
光路が折り曲げられ且つ集光された光が、ホログラム記録層６０に照射される。即ち、光路変更手段３２Ｂで反射され且つ集光された各光が、各ＬＥＤ５０に対応するホログラム素子５４に照射される。複数のホログラム素子５４の各々は、対応するＬＥＤから入射された各光を回折して回折光を生成し、各回折光を感光体ドラム１２の方向に射出する。感光体ドラム１２の表面１２Ａには、各回折光による微小なスポット６２が形成される。
【００８５】
本実施の形態では、光路変更手段３２Ｂが、曲面の反射面を備えた反射鏡とされている。このように反射鏡を変更することにより、複数のＬＥＤ５０から法線方向に射出された各光は、光路変更手段３２Ｂにより光路が約９０°折り曲げられ、変更された光路の方向に集光されて、ホログラム記録層６０Ｂ内を右側から左側に向って伝搬し、対応するホログラム素子５４に照射される。ホログラム素子５４で回折されずに透過した光は、光吸収体３４により吸収される。
【００８６】
次に、変形例（２）に係るＬＰＨ１４Ｂにおける、ホログラムの記録方法について説明する。図９（Ｂ）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。信号光は、表面１２Ａ上の集光点からＬＥＤ基板５８に向って拡がる拡散光の光路を通る光であり、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。同時に、拡散光が光路変更手段３２Ｂで反射され集光されて、ＬＥＤ５０が配置されるべき発光点に向けて収束する収束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。
【００８７】
この例では、コヒーレント光源３６から射出された拡散光は、シリンドリカルレンズ等のレンズ３８でリレーされて、側方から（図では左側から）ホログラム記録層６０Ａに照射される。照射される拡散光は、ホログラム記録層６０Ａを透過した光が、光路変更手段３２Ｂで反射され且つ集光されて、ＬＥＤ５０が配置されるべき発光点に向けて収束するように設計されている。信号光と参照光とは、ホログラム記録層６０Ａに対し、同じ側から照射されることにより、斜線を付した部分に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。
【００８８】
＜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。
【００８９】
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。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。
【００９０】
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。
【００９１】
また、上記では、複数のＬＥＤ（ＬＥＤアレイ）と複数のホログラム素子（ホログラム素子アレイ）を備えたＬＥＤプリントヘッドを、露光装置として備える例について説明した。同様のＬＥＤプリントヘッドは、１組のＬＥＤ、光路変更手段及びホログラム素子を備えた「集光素子」が一次元状又は二次元状に複数配列された集光素子アレイにより構成してもよい。
【符号の説明】
【００９２】
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）
１４Ａ ＬＰＨ
１４Ｂ 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
３２ 光路変更手段
３２Ａ 反射膜
３２Ｂ 光路変更手段
３４ 光吸収体
３６ 光源
３８ レンズ
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
６０Ｂ ホログラム記録層
６０Ｃ 斜面
６２ スポット
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を射出する発光素子と、
前記発光素子から射出された光の光路を変更する光路変更手段と、
前記光路変更手段で変更された光路上に配置され、照射された光を回折して予め定めた作動距離だけ離間された被露光面に集光するホログラム素子が記録されたホログラム記録層と、
を備えた集光素子。
【請求項２】
請求項１に記載の集光素子が一次元状又は二次元状に複数配列された集光素子アレイ。
【請求項３】
複数の発光素子が予め定めた方向に並ぶように配列された発光素子アレイと、
複数の発光素子の各々から射出された各光の光路を変更する光路変更手段と、
前記光路変更手段で変更された光路上に配置されたホログラム記録層であって、複数の発光素子に対応して照射された各光を回折して予め定めた作動距離だけ離間された被露光面に集光する複数のホログラム素子が記録され、前記被露光面に形成される複数の集光点が前記予め定めた方向に並ぶように前記複数のホログラム素子が多重記録されたホログラム記録層と、
を備えた露光装置。
【請求項４】
前記複数のホログラム素子の各々が、回折光として再生される信号光と該信号光と交差する参照光との干渉により記録され、前記ホログラム記録層に対する前記信号光の入射角θｓと前記ホログラム記録層に対する前記参照光の入射角θｒとが下記式（１）を満たす、請求項３に記載の露光装置。
０°＜θｒ＋θs≦９０°・・・（１）
【請求項５】
前記信号光の光軸と前記参照光の光軸とが直交する、請求項４に記載の露光装置。
【請求項６】
前記光路変更手段が、前記発光素子から射出された光を反射する平面又は曲面の反射面を備えた反射鏡である、請求項３から請求項５までの何れか１項に記載の露光装置。
【請求項７】
前記光路変更手段と前記ホログラム記録層とが一体に形成された、請求項３から請求項６までの何れか１項に記載の露光装置。
【請求項８】
請求項３から請求項７までの何れか１項に記載の露光装置と、
前記露光装置と予め定めた作動距離だけ離間された被露光面を備え、画像データに応じて前記露光装置により前記予め定めた方向に主走査されて画像が記録される感光性の画像記録媒体と、
を含む画像形成装置。
【請求項１】
光を射出する発光素子と、
前記発光素子から射出された光の光路を変更する光路変更手段と、
前記光路変更手段で変更された光路上に配置され、照射された光を回折して予め定めた作動距離だけ離間された被露光面に集光するホログラム素子が記録されたホログラム記録層と、
を備えた集光素子。
【請求項２】
請求項１に記載の集光素子が一次元状又は二次元状に複数配列された集光素子アレイ。
【請求項３】
複数の発光素子が予め定めた方向に並ぶように配列された発光素子アレイと、
複数の発光素子の各々から射出された各光の光路を変更する光路変更手段と、
前記光路変更手段で変更された光路上に配置されたホログラム記録層であって、複数の発光素子に対応して照射された各光を回折して予め定めた作動距離だけ離間された被露光面に集光する複数のホログラム素子が記録され、前記被露光面に形成される複数の集光点が前記予め定めた方向に並ぶように前記複数のホログラム素子が多重記録されたホログラム記録層と、
を備えた露光装置。
【請求項４】
前記複数のホログラム素子の各々が、回折光として再生される信号光と該信号光と交差する参照光との干渉により記録され、前記ホログラム記録層に対する前記信号光の入射角θｓと前記ホログラム記録層に対する前記参照光の入射角θｒとが下記式（１）を満たす、請求項３に記載の露光装置。
０°＜θｒ＋θs≦９０°・・・（１）
【請求項５】
前記信号光の光軸と前記参照光の光軸とが直交する、請求項４に記載の露光装置。
【請求項６】
前記光路変更手段が、前記発光素子から射出された光を反射する平面又は曲面の反射面を備えた反射鏡である、請求項３から請求項５までの何れか１項に記載の露光装置。
【請求項７】
前記光路変更手段と前記ホログラム記録層とが一体に形成された、請求項３から請求項６までの何れか１項に記載の露光装置。
【請求項８】
請求項３から請求項７までの何れか１項に記載の露光装置と、
前記露光装置と予め定めた作動距離だけ離間された被露光面を備え、画像データに応じて前記露光装置により前記予め定めた方向に主走査されて画像が記録される感光性の画像記録媒体と、
を含む画像形成装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１２−４０７４９（Ｐ２０１２−４０７４９Ａ）
【公開日】平成２４年３月１日（２０１２．３．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１８３２６８（Ｐ２０１０−１８３２６８）
【出願日】平成２２年８月１８日（２０１０．８．１８）
【出願人】（０００００５４９６）富士ゼロックス株式会社 (21,908)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年３月１日（２０１２．３．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年８月１８日（２０１０．８．１８）
【出願人】（０００００５４９６）富士ゼロックス株式会社 (21,908)
【Ｆターム（参考）】
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