発光素子基板、露光装置、及び画像形成装置
【課題】発光領域の占有面積を制限しながら被露光面での光量の増加を図ることができる発光素子基板と、この発光素子基板を用いた露光装置及び画像形成装置と、を提供する。
【解決手段】複数の発光素子が第１の方向に並ぶように配列されると共に、第１の方向と交差する第２の方向に２列に分けて配列されて、基板上に配置された発光素子基板であって、複数の発光素子の各々は、角度θの頂角を有する五角形の発光領域を備え、頂角に対向する一辺が第１の方向に沿った第１の直線上に重なり且つ頂角が他方の列側を向くように、複数の発光素子が予め定めた間隔で配列された第１の発光素子列と、頂角に対向する一辺が第１の方向に沿った第２の直線上に重なり且つ頂角が他方の列側を向くと共に、頂角が第１の発光素子列の隣接する２個の発光素子の間に対向するように、複数の発光素子が予め定めた間隔で配列された第２の発光素子列と、を備えた発光素子基板とする。
【解決手段】複数の発光素子が第１の方向に並ぶように配列されると共に、第１の方向と交差する第２の方向に２列に分けて配列されて、基板上に配置された発光素子基板であって、複数の発光素子の各々は、角度θの頂角を有する五角形の発光領域を備え、頂角に対向する一辺が第１の方向に沿った第１の直線上に重なり且つ頂角が他方の列側を向くように、複数の発光素子が予め定めた間隔で配列された第１の発光素子列と、頂角に対向する一辺が第１の方向に沿った第２の直線上に重なり且つ頂角が他方の列側を向くと共に、頂角が第１の発光素子列の隣接する２個の発光素子の間に対向するように、複数の発光素子が予め定めた間隔で配列された第２の発光素子列と、を備えた発光素子基板とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光素子基板、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、光源基板上に（千鳥状に）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。
【０００３】
特許文献２には、２列に配列された複数の発光素子アレイと、２列に配列され前記各発光素子アレイと１対１に対応する複数個のレンズとから成り、前記各発光素子アレイの発光素子の光を前記レンズを介して感光体面に照射させることによって感光体に潜像を形成する露光装置であって、前記少なくとも一方の列を構成する各レンズの光軸が２列の発光素子アレイの列間に位置していると共に、前記一方の列を構成する各発光素子アレイ間に他方の列を構成する発光素子アレイが配置され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２００７−２３７５７６号公報
【特許文献２】特開平１０−２１１７３１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、発光領域の占有面積を制限しながら、被露光面での光量の増加を図ることができる発光素子基板と、この発光素子基板を用いた露光装置及び画像形成装置と、を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
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ると共に、前記第１の方向と交差する第２の方向に２列に分けて配列されて、基板上に配置された発光素子基板であって、前記複数の発光素子の各々は、角度θの頂角、前記頂角に対向する一辺、前記一辺と直角を成し且つ前記一辺に隣接する二辺、及び前記二辺の各々に隣接し且つ前記頂角を成す二辺で構成された五角形の発光領域、又は前記五角形の各頂角の少なくとも１つが面取りされた形状の発光領域を備え、前記頂角に対向する一辺が前記第１の方向に沿った第１の直線上に重なり且つ前記頂角が他方の列側を向くように、複数の発光素子が予め定めた間隔で配列された第１の発光素子列と、前記頂角に対向する一辺が前記第１の方向に沿った第２の直線上に重なり且つ前記頂角が他方の列側を向くと共に、前記頂角が前記第１の発光素子列の隣接する２個の発光素子の間に対向するように、複数の発光素子が前記予め定めた間隔で配列された第２の発光素子列と、を備えた発光素子基板である。
【０００７】
請求項２に記載の発明は、前記２列の発光素子列が収まる前記第２の方向長さをＬとし、前記第１の発光素子列と前記第２の発光素子列との間で互いに隣接する２個の発光素子間の間隔Ｐとしたときに、前記発光領域の前記第１の方向の長さ及び前記第２の方向の長さＬが、２Ｐ＜Ｌ≦６Ｐの範囲となる、請求項１に記載の発光素子基板である。
【０００８】
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の発光素子基板の少なくとも１つと、前記発光素子基板の前記複数の発光素子の各々に対応して、前記発光素子からの射出光を回折して被露光面に集光する複数のホログラム素子が、前記被露光面に形成される複数の集光点が前記第１の方向に並ぶように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、請求項２に記載の発光素子基板の少なくとも１つと、前記発光素子基板の前記複数の発光素子の各々に対応して、前記発光素子からの射出光を回折して被露光面に集光する複数のホログラム素子が、前記被露光面に形成される複数の集光点が前記第１の方向に並ぶように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。
【００１０】
請求項５に記載の発明は、同じ発光素子列内の互いに隣接する２個の発光素子間の最短距離ｄ１が、異なる発光素子列の互いに隣接する２個の発光素子間の最短距離ｄ２よりも大きい、請求項３又は４に記載の露光装置である。
【００１１】
請求項６に記載の発明は、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と、前記露光装置と予め定めた作動距離だけ離間して配置され、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】
【００１２】
請求項１に記載の発光素子基板によれば、発光領域の占有面積を制限しながら、被露光面での光量の増加を図ることができる。
【００１３】
請求項２に記載の発光素子基板によれば、更に、限られた発光領域の占有面積の中で、被露光面での光量増加を図ることができる。
【００１４】
請求項３に記載の露光装置によれば、発光素子基板の発光領域の占有面積を制限しながら、被露光面での光量増加を図ると共に、被露光面での結像スポットを１列にすることができる。
【００１５】
請求項４に記載の露光装置によれば、更に、限られた発光領域の占有面積の中で、被露光面での光量増加を図ると共に、被露光面での結像スポットを１列にすることができる。
【００１６】
請求項５に記載の露光装置によれば、本発明の構成を備えない場合に比べて、限られた発光領域の占有面積で、光利用効率を更に向上させることができる。
【００１７】
請求項６に記載の画像形成装置によれば、露光装置の発光素子基板を構成する複数の発光素子による発光領域の占有面積を制限しながら、感光性の画像記録媒体の被露光面での光量の増加を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【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】ＬＥＤプリントヘッドにおけるＬＥＤチップ配列の一例を示す平面図である。
【図４】ＬＥＤチップにおける発光領域の形状及び配置の一例を示す平面図である。
【図５】ＬＥＤの発光領域の形状の一例を示す平面図である。
【図６】（Ａ）〜（Ｃ）はＬＥＤの発光領域の形状の変形例を示す平面図である。
【図７】（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。
【図８】（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９】位相共役記録によってホログラムが記録される様子を示す図である。
【図１０】（Ａ）及び（Ｂ）は、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１１】（Ａ）〜（Ｃ）はＬＥＤの発光領域の形状の変形例を示す平面図である。
【図１２】（Ａ）及び（Ｂ）は、比較例に係るＬＥＤの発光領域の形状及び配置の一例を示す平面図である。
【図１３】（Ａ）及び（Ｂ）は、比較例に係るＬＥＤの発光領域の形状及び配置の一例を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
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。
【００２０】
＜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。
【００２１】
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（ドット）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。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。
【００２２】
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。
【００２３】
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、「ロッドレンズを用いたＬＰＨ」に比べると、感光体ドラム１２上に微小スポットを形成し易い。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
＜ＬＥＤプリントヘッド(ＬＰＨ)＞
次に、ＬＥＤプリントヘッドの構成について説明する。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。
【００３５】
本実施の形態では、複数のＬＥＤ５０の各々は、ＬＥＤチップ５３上に千鳥状に配列されている。図２に示す例では、３個のＬＥＤ５０１、ＬＥＤ５０３及びＬＥＤ５０５が１列目に配列されると共に、３個のＬＥＤ５０２、ＬＥＤ５０４及びＬＥＤ５０６が２列目に配列されている。１列目のＬＥＤ５０と２列目のＬＥＤ５０とは、主走査方向に並ぶように配置されると共に、主走査方向及び副走査方向に一定間隔ずらして配置されている。また、千鳥状に配列された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「Ｐ」となるように配列されている。
【００３６】
後述する通り、ＬＥＤチップ５３は、複数のＬＥＤ５０と、複数のＬＥＤ５０の各々を駆動する駆動回路（回路部）と、が同じ基板上に形成されたものである。一般に、基板としては半導体基板が用いられる。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。ＳＬＥＤチップを用いると、基板上での配線数が少なくて済む。ＬＥＤチップ５３におけるＬＥＤ５０の配置及び形状については、後で詳しく説明する（図４参照）。
【００３７】
なお、図２は概略図であり、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。本実施の形態では、複数のＬＥＤ５０が配列された複数のＬＥＤチップ５３を、一次元状に配列してＬＥＤアレイ５２を構成する場合について説明する（図３参照）。ここで、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（ＬＥＤピッチ）が、一定間隔「Ｐ」となるように配列されている。
【００３８】
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アレイ以外に、種々の形態のＬＥＤアレイを用いてもよい。例えば、複数のＬＥＤチップ５３は、図示したように一列に配置してもよいが、千鳥状に配置してもよい。即ち、複数のＬＥＤチップ５３は、主走査方向に並ぶように配置されると共に、主走査方向及び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。また、複数のＬＥＤチップ５３は、副走査方向に２個以上配置してもよい。
【００３９】
図３は上記のＬＥＤプリントヘッドにおけるＬＥＤチップ配列の一例を示す平面図である。図３に示すように、複数のＬＥＤチップ５３は、長尺状のＬＥＤ基板５８上に、ＬＥＤ基板５８の長さ方向に沿って実装されている。ここでの「長さ方向」は「主走査方向」に一致する。複数のＬＥＤチップ５３の各々は、複数のＬＥＤ５０が主走査方向に並ぶように位置合わせされて、ＬＥＤ基板５８上に略一列に配置されている。これにより、複数の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。なお、ＬＥＤ５０の各々を駆動する駆動回路は、ＬＥＤ基板５８上に実装されていてもよい。
【００４０】
ＬＥＤ５０の配列方向が「主走査方向」である。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、ＬＥＤ５０の「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。後述する通り、ＬＥＤ５０は予め定めた形状の「発光領域」を有しており「点光源」ではないが、以下では、ＬＥＤ５０が配置される位置を適宜「発光点」と称する。また、「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る。ＬＥＤ５０を発光点とみなす場合には、「発光光軸」の延びる方向はＬＥＤ基板５８の法線方向と一致する。
【００４１】
ＬＥＤ基板５８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。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。
【００４２】
即ち、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。
【００４３】
なお、ホログラム記録層６０は、ＬＥＤ基板５８上に積層されていてもよいが、ＬＥＤ基板５８から予め定めた距離だけ離間して配置してもよい。例えば、ＬＥＤ基板５８とホログラム記録層６０とは、空気層や透明樹脂層を介して離間されていてもよい。或いは、ホログラム記録層６０を図示しない保持部材で保持することにより、ＬＥＤ基板５８から離間されていてもよい。
【００４４】
図２に示すように、６個のＬＥＤ５０の各々から射出された各光のうち参照光の光路を通る光は、対応するホログラム素子５４のいずれかに入射する。即ち、インコヒーレント光源であるＬＥＤ５０を発光させると、ＬＥＤ５０から射出された発光光の一部は、発光点からホログラム径まで拡がる参照光の光路を通り、ホログラム素子５４に参照光が照射されたのと略同じ状況となる。ホログラム素子５４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５４の各々で生成された各回折光は、参照光の光路を避けて、その光軸が発光光軸と角度θｄ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。
【００４５】
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、６個の微小スポット６２１〜６２６が形成される。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、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、スポット６２１〜６２６の各々を区別する必要がない場合には、「スポット６２」と総称する。
【００４６】
なお、図２に示す例では、６個のＬＥＤ５０１〜５０６が配列されている例を図示したが、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千個のＬＥＤが配列されている。例えば、１２８個のＳＬＥＤが１インチあたり１２００スポットの解像度となる間隔で配列された５８個のＳＬＥＤチップが、主走査方向に沿って一列に配列されていると仮定する。この仮定の下で換算すると、上記解像度の画像形成装置では、７４２４個のＳＬＥＤが２１μｍの間隔で配列されることになる。これら７４２４個のＳＬＥＤに対応して、感光体ドラム１２上には７４２４個のスポット６２が主走査方向に一列に並ぶように形成される。
【００４７】
＜ＬＥＤ（発光領域）の配置及び形状＞
次に、ＬＥＤ（発光領域）の配置及び形状について説明する。図４はＬＥＤチップにおける発光領域の形状及び配置の一例を示す平面図である。図４に示すように、ＬＥＤチップ５３は、複数のＬＥＤ５０と、複数のＬＥＤ５０の各々を駆動する回路部３２とを備えている。複数のＬＥＤ５０と回路部３２とは、図示しない同一基板上に形成されている。回路部３２は、複数のＬＥＤ５０が形成されている領域に対し、基板の幅方向に隣接するように形成されている。ここでの「幅方向」は「副走査方向」に一致する。
【００４８】
ＬＥＤ５０１は、ＬＥＤ５０１に駆動電流を印加する一対の電極３４１（アノード電極とカソード電極）を備えている。一対の電極３４１は、電極３４１から副走査方向に延びた配線３６１により、回路部３２に電気的に接続されている。なお、図４は光射出側から見た平面図であり、アノード電極だけが図示されている。ＬＥＤ５０２〜５０６の各々は、同様に、対応する一対の電極３４２〜３４６を備えている。また、電極３４２〜３４６の各々は、対応する配線３６２〜３６６により回路部３２に電気的に接続されている。なお、電極３４１〜３４６の各々を区別する必要がない場合には「電極３４」と総称し、配線３６１〜３６６の各々を区別する必要がない場合には「配線３６」と総称する。
【００４９】
複数のＬＥＤ５０の各々は、角度θの頂角、この頂角に対向する一辺、この一辺と直角を成し且つこの一辺に隣接する二辺、及びこの二辺の各々に隣接し且つ前記頂角を成す二辺で構成された、平面視が五角形の発光領域を備えている。図５を参照して説明すると、五角形ＡＢＣＤＥは、角度θの頂角∠ＢＡＥを有し、この頂角∠ＢＡＥに対向する辺ＣＤ、この辺ＣＤと直角を成し且つこの辺ＣＤに隣接する辺ＢＣと辺ＤＥ、辺ＢＣと辺ＤＥの各々に隣接し且つ頂角∠ＢＡＥを成す辺ＡＢと辺ＡＥの５辺を有している。
【００５０】
また、発光領域は、五角形の各頂角の少なくとも１つが面取りされた形状でもよい。ここで面取りとは、角部を削り落とすことを意味している。例えば、「角度θの頂角」または「五角形の各頂角」が面取りされて、曲線部を有する形状でもよい。上記の五角形ＡＢＣＤＥの例で説明すると、辺ＡＢの一端Ａと辺ＡＥの一端Ａとの間が離間され、Ａ−Ａ間が曲線で結合されていてもよい。また、「角度θの頂角」または「五角形の各頂角」が面取りされて、その頂角が切り落とされている形状でもよい。
【００５１】
図６（Ａ）〜（Ｃ）はＬＥＤ５０の発光領域の形状の変形例を示す平面図である。図６（Ａ）は、θ＝１８０°の場合、即ち、平面視が四角形の発光領域を図示している。図５、図６（Ｂ）及び図６（Ｃ）に示すように、角度θは、９０°≦θ＜１８０°の範囲で変化させてもよい。図５はθ＝１２０°の場合を図示している。図６（Ｂ）はθ＝９０°の場合を図示している。図６（Ｃ）はθ＝１５０°の場合を図示している。
【００５２】
ＬＥＤ５０、即ち、平面視が五角形の発光領域は、角度θの頂角からこの頂角に対向する一辺に降ろした垂線について、対称な形状となる。発光領域の対称線上に在る中心点（重心）付近に、上述した電極３４を設けてもよい。後述する通り、複数のＬＥＤ５０の各々は、発光領域の対称線が副走査方向を向くと共に、角度θの頂角に対向する一辺が主走査方向を向くように、ＬＥＤチップ５３上に配置される。
【００５３】
ここで、図５に示すように、発光領域の副走査方向の長さを「Ｅｓ」とし、発光領域の主走査方向の長さを「Ｅｍ」とする。ＬＥＤ５０から射出される発光光は、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。電界発光素子（ＥＬ）においても、同様の現象が観測される。この発光光の一部が、ホログラム素子５４に入射して回折光を生成する。
【００５４】
上述した通り、本実施の形態では、複数のＬＥＤ５０の各々は、ＬＥＤチップ５３上に千鳥状に配列されている。即ち、複数のＬＥＤ５０の各々は、副走査方向において２列に分けて配列されると共に、１列目と２列目とで主走査方向の位置がずれるように配列されている。図４に示す例では、図２と同様に、３個のＬＥＤ５０１、ＬＥＤ５０３及びＬＥＤ５０５が１列目に配列されると共に、３個のＬＥＤ５０２、ＬＥＤ５０４及びＬＥＤ５０６が２列目に配列されている。以下では、１列目のＬＥＤ５０を「ＬＥＤ５０Ａ」と称し、２列目のＬＥＤ５０を「ＬＥＤ５０Ｂ」と称して、両者を区別する。
【００５５】
１列目に配列されたＬＥＤ５０Ａの各々は、角度θの頂角に対向する一辺が主走査方向に沿った第１の直線Ｌ１上に重なり且つ角度θの頂角が２列目側を向くように、予め定めた間隔「２Ｐ」で配列されている。一方、２列目に配列されたＬＥＤ５０Ｂの各々は、角度θの頂角に対向する一辺が主走査方向に沿った第２の直線Ｌ２上に重なり且つ角度θの頂角が１列目側を向くように、予め定めた間隔「２Ｐ」で配列されている。
【００５６】
ここで、予め定めた間隔「２Ｐ」は、同じ列内で主走査方向に互いに隣接する２個のＬＥＤ５０の中心点の間の距離である。同じ列内で主走査方向に互いに隣接する２個のＬＥＤ５０の端部の間の距離（即ち、間隙の長さ）は、主走査方向の最短距離「ｄ１」である。また、複数のＬＥＤ５０の各々は、第１の直線Ｌ１と第２の直線Ｌ２との間に配列されるので、第１の直線Ｌ１と第２の直線Ｌ２との副走査方向の距離を、ＬＥＤ実装幅「Ｌ」とする。
【００５７】
ここで、図４に示す発光領域の副走査方向の幅ＬとＬＥＤピッチＰの関係を２Ｐ＜Ｌ≦６Ｐとすると、発光領域がより円に近くなり、効果的に光量を増加できる。即ち、Ｌ＞６Ｐとなるように、図５に示す副走査方向の長さ「Ｅｓ」を大きくして発光領域を増大したとしても、Ｌ＝６Ｐの場合以上の光量増加は望めない。一方、Ｌ＝２ＰまでしかＬＥＤ実装幅を確保できない場合は、従来技術である長方形の発光領域を１列配列した方が、光量の点から得策である。
【００５８】
また、２列目に配列されたＬＥＤ５０Ｂの各々は、角度θの頂角が１列目に配列されたＬＥＤ５０Ａの隣接する２個のＬＥＤ５０の間に対向するように、予め定めた間隔「２Ｐ」で配列されている。従って、複数のＬＥＤ５０の各々は、２列に分けられていても、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（ＬＥＤピッチ）「Ｐ」となるように配列される。
【００５９】
また、ＬＥＤ５０Ｂの角度θの頂角が、隣接する２個のＬＥＤ５０Ａの間に対向するように配列することで、ＬＥＤ５０Ａの頂角とＬＥＤ５０Ｂの頂角とが噛み合う「平面充填構造」となり、発光領域の面積が増加して被露光面での光量も増加するが、発光領域の占有面積は極端に増加しない。ここで、異なる列間で互いに隣接する２個のＬＥＤ５０間の距離（即ち、間隙の長さ）は、互いに隣接するＬＥＤ５０ＡとＬＥＤ５０Ｂとの間の最短距離に相当する。この最短距離を、副走査方向の最短距離「ｄ２」とする。なお、限られた発光領域の占有面積で、光利用効率を更に向上させるには、主走査方向の最短距離「ｄ１」を、副走査方向の最短距離「ｄ２」よりも大きくすればよい。
【００６０】
＜ホログラム素子の形状及び配置＞
次に、ホログラム素子の形状及び配置について説明する。図７（Ａ）はホログラム素子の概略形状を示す斜視図であり、図７（Ｂ）はＬＥＤプリントヘッドの副走査方向の断面図であり、図７（Ｃ）はＬＥＤプリントヘッドの主走査方向に沿ったＡ−Ａ線（図７（Ｂ）に図示）での断面図である。
【００６１】
図７（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、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。
【００６２】
図７（Ａ）及び図７（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。本実施の形態では、この円形の底面の直径を「ホログラム径ｒＨ」とする。
【００６３】
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（ＬＥＤピッチ「Ｐ」）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。
【００６４】
図７（Ｂ）に示すように、異なる列に配列されたＬＥＤ５０１及びＬＥＤ５０２に対応して、主走査方向に互いに隣接する２つのホログラム素子５４１とホログラム素子５４２とが、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。上記のＬＥＤピッチＰ及びホログラム径ｒＨの数値から分かるように、多重記録されたホログラム素子５４の重なりは、図示された重なりよりもかなり大きい。
【００６５】
図７（Ｃ）は、図７（Ｂ）のＡ-Ａ線に沿った断面図である。Ａ-Ａ線（一点鎖線）は、１列目のＬＥＤ５０の発光光軸を表す。従って、図７（Ｃ）に示すように、同じ列に配列された３個のＬＥＤ５０１、ＬＥＤ５０３及びＬＥＤ５０５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５４３及びホログラム素子５４５の各々が、主走査方向に互いに隣接する２つのホログラム素子同士が互いに大幅に重なり合うように、ホログラム記録層６０に多重記録されている。
【００６６】
なお、図７（Ｂ）及び図７（Ｃ）に示すように、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（例えば、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。
【００６７】
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。
【００６８】
＜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８（Ａ）及び図８（Ｂ）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。図９は位相共役記録によって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。
【００６９】
図８（Ａ）及び図８（Ｂ）に示すように、表面１２Ａに結像される（即ち、表面１２Ａに在る集光点に向って収束する）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。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。
【００７０】
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。
【００７１】
本実施の形態では、複数のＬＥＤ５０の各々は、副走査方向において２列に分けて配列されている。１列目に配列されたＬＥＤ５０Ａと、２列目に配列されたＬＥＤ５０Ｂとでは、ホログラム記録時の「信号光の照射角度」及び「参照光の収束位置」が異なる。ここでは、図２に示したように、１列目のＬＥＤ５０Ａの方が、２列目のＬＥＤ５０Ｂよりも感光体１２に近い側に配置されている。具体的には、以下のようにして、ＬＥＤ５０Ａ及びＬＥＤ５０Ｂの各々に対応するホログラム素子５４を記録する。
【００７２】
図８（Ａ）に示すように、１列目に配列されたＬＥＤ５０Ａに対応してホログラム素子５４を記録する場合には、ＬＥＤ５０Ａの発光光軸と角度θｄ１で交差する光軸を有する回折光の光路を通るコヒーレント光が、信号光として照射される。同時に、ＬＥＤ５０Ａを発光点として、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コヒーレント光が、参照光として照射される。
【００７３】
また、図８（Ｂ）に示すように、２列目に配列されたＬＥＤ５０Ｂに対応してホログラム素子５４を記録する場合には、ＬＥＤ５０Ｂの発光光軸と角度θｄ２（＞θｄ１）で交差する光軸を有する回折光の光路を通るコヒーレント光が、信号光として照射される。同時に、ＬＥＤ５０Ｂを発光点として、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コヒーレント光が、参照光として照射される。
【００７４】
また、図９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、信号光と参照光を、前述した方向と反対側から照射してホログラムを記録してもよい（位相共役記録）。この場合も同様に、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、図９では、１列目に配列されたＬＥＤ５０Ａに対応してホログラム素子５４を記録する場合について図示している。
【００７５】
＜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１０（Ａ）及び図１０（Ｂ）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。図１０（Ａ）及び図１０（Ｂ）に示すように、本実施の形態では、ＬＥＤ５０を発光させると、ＬＥＤ５０から射出された拡散光の一部は、発光点からホログラム径ｒＨまで拡が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。
【００７６】
図１０（Ａ）に示すように、ＬＥＤ５０Ａを発光させると、点線で図示する参照光が照射されたのと同じ状況になる。次に、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、ＬＥＤ５０Ａの発光光軸と角度θｄ１を成す方向に回折光が射出される。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。図１０（Ｂ）に示すように、ＬＥＤ５０Ｂを発光させた場合も同様に、ホログラム素子５４から信号光と同じ光が再生され、ＬＥＤ５０Ｂの発光光軸と角度θｄ２を成す方向に回折光が射出される。射出された回折光は収束して、感光体ドラム１２の表面１２Ａに結像され、スポット６２が形成される。
【００７７】
感光体ドラム１２の表面１２Ａには、複数のＬＥＤ５０とこれに対応する複数のホログラム素子５４に対応して、複数のスポット６２が形成される。複数のＬＥＤ５０は千鳥状に配列されて、副走査方向に分布して配置されているが、副走査方向の位置に応じて角度θｄ１、角度θｄ２を適切に設定することで、異なる列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、複数のスポット６２が主走査方向に一列に形成される。また、体積ホログラムは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、表面１２Ａに輪郭の鮮明な微小スポット（集光点）が形成される。
【００７８】
なお、感光体ドラム１２が、ＬＥＤ５０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、発光光軸と回折光の光軸とが成す角度θｄ１、角度θｄ２が設定されている。従って、ホログラム素子５４で回折されずに透過する拡散光があったとしても、この透過拡散光は感光体ドラム１２にバックグラウンド光として照射されない。或いは、ＬＥＤ５０と感光体ドラム１２との間に遮光部材を設けて、ＬＥＤ５０からホログラム径ｒＨまで拡がる拡散光の光路の外側を通過する光を遮断してもよい。また、図１０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７（Ａ）に示すように、円錐台状に形成される。
【００７９】
＜その他の変形例＞
なお、上記では、複数のＬＥＤ（ＳＬＥＤを含む）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、不要露光を低減する等により、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。
【００８０】
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。
【００８１】
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。
【実施例】
【００８２】
以下、本発明を実施例により更に具体的に説明する。以下の実施例に示す構成等は、本発明の趣旨を逸脱しない限り、適宜変更することができる。従って、本発明は、以下に示す具体例に限定されるものではない。
【００８３】
＜実施例１＞
図４に示すＬＥＤチップと同じ構造のＬＥＤチップを作製した。図４で定義したパラメータを、表１に示すように、θ＝１２０°とし、Ｌ／Ｐ＝１、１．５、２、２．５、３、４、６、８と設定することにより、ＬＥＤチップの発光領域の形状及び配置を種々変更した。なお、ＬＥＤピッチ「Ｐ」は解像度に応じて決まる定数であり、１インチあたり１２００スポットの解像度では、Ｐ＝２１μｍである。従って、ＬＥＤ実装幅「Ｌ」は、ＬＥＤピッチ「Ｐ」に対する比「Ｌ／Ｐ」で表示した。また、主走査方向の最短距離「ｄ１」、副走査方向の最短距離「ｄ２」は、設計上は略一定の値となるため、ｄ１＝１０．５μｍ、ｄ２＝３μｍとする。
【００８４】
作製したＬＥＤチップの各々について「光量」を測定した。測定結果を表１に示す。ここでの「光量」は、従来の四角形のＬＥＤを一列に配置した場合において、Ｌ／Ｐ＝１の光量を基準値「１．００」とし、この光量に対する相対値として定義される値である。「光量」は、基準値も含め、ＮＡ０．３の対物レンズを用いた光学系とデジタルＣＣＤカメラにより測定される。なお、このＬＥＤを一列に配置した場合については、次に、図１２を参照して「比較例」として説明する。
【００８５】
図４で定義したパラメータの数値だけでは、ＬＥＤチップの発光領域の形状及び配置が分かり難いために、図４及び図１１（Ａ）〜（Ｃ）を参照して補足説明する。図１１（Ａ）は、θ＝１２０°、Ｌ／Ｐ＝１として、複数のＬＥＤ５０を千鳥状に配置した場合の平面図である。発光領域の形状は、副走査方向にひしゃげた五角形となる。これに対し、図４は、θ＝１２０°、Ｌ／Ｐ＝２として、複数のＬＥＤ５０を千鳥状に配置した場合の平面図である。
【００８６】
また、図１１（Ｂ）は、θ＝１２０°、Ｌ／Ｐ＝４として、複数のＬＥＤ５０を千鳥状に配置した場合の平面図である。発光領域の形状は、図４に示す五角形よりも副走査方向にやや延びた五角形となる。また、図１１（Ｃ）は、θ＝１２０°、Ｌ／Ｐ＝６として、複数のＬＥＤ５０を千鳥状に配置した場合の平面図である。発光領域の形状は、副走査方向に延びた帯状の五角形となる。このように、頂角の角度θ及び配置形態が同じであっても、Ｌ／Ｐ値が変化すると、発光領域の形状が顕著に変化することが分かる。
【００８７】
＜実施例２＞
θ＝９０°とした以外は、実施例１と同様にしてＬＥＤチップを作製した。図４で定義したパラメータを、θ＝９０°とし、Ｌ／Ｐ＝１、１．５、２、２．５、３、４、６、８と設定することにより、ＬＥＤチップの発光領域の形状及び配置を種々変更した。作製したＬＥＤチップは、実施例１と同様にして評価した。結果を表１に示す。
【００８８】
＜実施例３＞
θ＝１５０°とした以外は、実施例１と同様にしてＬＥＤチップを作製した。図４で定義したパラメータを、θ＝１５０°とし、Ｌ／Ｐ＝１、１．５、２、２．５、３、４、６、８と設定することにより、ＬＥＤチップの発光領域の形状及び配置を種々変更した。作製したＬＥＤチップは、実施例１と同様にして評価した。結果を表１に示す。
【００８９】
＜比較例１＞
比較例１として、四角形の発光領域を備えたＬＥＤを一列に配置したＬＥＤチップを作製した。図４で定義したパラメータに対応して、図１２（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、各パラメータを定義した。θ＝０°とし、Ｌ／Ｐ＝１、１．５、２、２．５、３、４、６、８と設定することにより、ＬＥＤチップの発光領域の形状及び配置を種々変更した。実施例１と同様、Ｐ＝２１μｍ、ｄ１＝１０．５μｍ、ｄ２＝３μｍである。作製したＬＥＤチップは、実施例１と同様にして評価した。結果を表１に示す。
【００９０】
＜比較例２＞
比較例２として、四角形の発光領域（θ＝１８０°）を備えたＬＥＤを千鳥状に配置したＬＥＤチップを作製した。図４で定義したパラメータに対応して、図１３（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、各パラメータを定義した。θ＝１８０°とし、Ｌ／Ｐ＝１、１．５、２、２．５、３、４、６、８と設定することにより、ＬＥＤチップの発光領域の形状及び配置を種々変更した。実施例１と同様、Ｐ＝２１μｍ、ｄ１＝１０．５μｍ、ｄ２＝３μｍである。作製したＬＥＤチップは、実施例と同様にして評価した。結果を表１に示す。
【００９１】
下記表１は、上記の実施例１〜３、比較例１、及び比較例２の結果を、まとめて示すものである。
【００９２】
【表１】
【００９３】
表１の結果から分かるように、実施例１〜３では、五角形の発光領域を備えたＬＥＤを、角度θの頂角が噛み合うように千鳥状に配置することで、ＬＥＤ実装幅「Ｌ」の値を大きくして、発光領域の面積占有率を極端に大きくしなくても、十分な光量が得られることが分かる。２＜Ｌ／Ｐ≦６の範囲において、比較例１及び比較例２よりも光量が増加している。一方、比較例１のように、四角形の発光領域を備えたＬＥＤを一列に配置したＬＥＤチップでは、ＬＥＤ実装幅「Ｌ」の値を相当大きくして、発光領域の面積占有率を極端に大きくしたい場合でも、十分な光量が得られないことが分かる。また、比較例２のように、四角形の発光領域を備えたＬＥＤを千鳥状に配置したＬＥＤチップでは、五角形の発光領域を備えた実施例１〜３に比べて、Ｌ／Ｐ＜６の範囲では得られる光量が若干低くなることが分かる。
【符号の説明】
【００９４】
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
３２ 回路部
３４ 電極
３６ 配線
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
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光素子基板、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、光源基板上に（千鳥状に）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。
【０００３】
特許文献２には、２列に配列された複数の発光素子アレイと、２列に配列され前記各発光素子アレイと１対１に対応する複数個のレンズとから成り、前記各発光素子アレイの発光素子の光を前記レンズを介して感光体面に照射させることによって感光体に潜像を形成する露光装置であって、前記少なくとも一方の列を構成する各レンズの光軸が２列の発光素子アレイの列間に位置していると共に、前記一方の列を構成する各発光素子アレイ間に他方の列を構成する発光素子アレイが配置され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２００７−２３７５７６号公報
【特許文献２】特開平１０−２１１７３１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、発光領域の占有面積を制限しながら、被露光面での光量の増加を図ることができる発光素子基板と、この発光素子基板を用いた露光装置及び画像形成装置と、を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
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ると共に、前記第１の方向と交差する第２の方向に２列に分けて配列されて、基板上に配置された発光素子基板であって、前記複数の発光素子の各々は、角度θの頂角、前記頂角に対向する一辺、前記一辺と直角を成し且つ前記一辺に隣接する二辺、及び前記二辺の各々に隣接し且つ前記頂角を成す二辺で構成された五角形の発光領域、又は前記五角形の各頂角の少なくとも１つが面取りされた形状の発光領域を備え、前記頂角に対向する一辺が前記第１の方向に沿った第１の直線上に重なり且つ前記頂角が他方の列側を向くように、複数の発光素子が予め定めた間隔で配列された第１の発光素子列と、前記頂角に対向する一辺が前記第１の方向に沿った第２の直線上に重なり且つ前記頂角が他方の列側を向くと共に、前記頂角が前記第１の発光素子列の隣接する２個の発光素子の間に対向するように、複数の発光素子が前記予め定めた間隔で配列された第２の発光素子列と、を備えた発光素子基板である。
【０００７】
請求項２に記載の発明は、前記２列の発光素子列が収まる前記第２の方向長さをＬとし、前記第１の発光素子列と前記第２の発光素子列との間で互いに隣接する２個の発光素子間の間隔Ｐとしたときに、前記発光領域の前記第１の方向の長さ及び前記第２の方向の長さＬが、２Ｐ＜Ｌ≦６Ｐの範囲となる、請求項１に記載の発光素子基板である。
【０００８】
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の発光素子基板の少なくとも１つと、前記発光素子基板の前記複数の発光素子の各々に対応して、前記発光素子からの射出光を回折して被露光面に集光する複数のホログラム素子が、前記被露光面に形成される複数の集光点が前記第１の方向に並ぶように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、請求項２に記載の発光素子基板の少なくとも１つと、前記発光素子基板の前記複数の発光素子の各々に対応して、前記発光素子からの射出光を回折して被露光面に集光する複数のホログラム素子が、前記被露光面に形成される複数の集光点が前記第１の方向に並ぶように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。
【００１０】
請求項５に記載の発明は、同じ発光素子列内の互いに隣接する２個の発光素子間の最短距離ｄ１が、異なる発光素子列の互いに隣接する２個の発光素子間の最短距離ｄ２よりも大きい、請求項３又は４に記載の露光装置である。
【００１１】
請求項６に記載の発明は、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と、前記露光装置と予め定めた作動距離だけ離間して配置され、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】
【００１２】
請求項１に記載の発光素子基板によれば、発光領域の占有面積を制限しながら、被露光面での光量の増加を図ることができる。
【００１３】
請求項２に記載の発光素子基板によれば、更に、限られた発光領域の占有面積の中で、被露光面での光量増加を図ることができる。
【００１４】
請求項３に記載の露光装置によれば、発光素子基板の発光領域の占有面積を制限しながら、被露光面での光量増加を図ると共に、被露光面での結像スポットを１列にすることができる。
【００１５】
請求項４に記載の露光装置によれば、更に、限られた発光領域の占有面積の中で、被露光面での光量増加を図ると共に、被露光面での結像スポットを１列にすることができる。
【００１６】
請求項５に記載の露光装置によれば、本発明の構成を備えない場合に比べて、限られた発光領域の占有面積で、光利用効率を更に向上させることができる。
【００１７】
請求項６に記載の画像形成装置によれば、露光装置の発光素子基板を構成する複数の発光素子による発光領域の占有面積を制限しながら、感光性の画像記録媒体の被露光面での光量の増加を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【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】ＬＥＤプリントヘッドにおけるＬＥＤチップ配列の一例を示す平面図である。
【図４】ＬＥＤチップにおける発光領域の形状及び配置の一例を示す平面図である。
【図５】ＬＥＤの発光領域の形状の一例を示す平面図である。
【図６】（Ａ）〜（Ｃ）はＬＥＤの発光領域の形状の変形例を示す平面図である。
【図７】（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。
【図８】（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９】位相共役記録によってホログラムが記録される様子を示す図である。
【図１０】（Ａ）及び（Ｂ）は、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１１】（Ａ）〜（Ｃ）はＬＥＤの発光領域の形状の変形例を示す平面図である。
【図１２】（Ａ）及び（Ｂ）は、比較例に係るＬＥＤの発光領域の形状及び配置の一例を示す平面図である。
【図１３】（Ａ）及び（Ｂ）は、比較例に係るＬＥＤの発光領域の形状及び配置の一例を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
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。
【００２０】
＜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。
【００２１】
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（ドット）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。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。
【００２２】
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。
【００２３】
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、「ロッドレンズを用いたＬＰＨ」に比べると、感光体ドラム１２上に微小スポットを形成し易い。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
＜ＬＥＤプリントヘッド(ＬＰＨ)＞
次に、ＬＥＤプリントヘッドの構成について説明する。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。
【００３５】
本実施の形態では、複数のＬＥＤ５０の各々は、ＬＥＤチップ５３上に千鳥状に配列されている。図２に示す例では、３個のＬＥＤ５０１、ＬＥＤ５０３及びＬＥＤ５０５が１列目に配列されると共に、３個のＬＥＤ５０２、ＬＥＤ５０４及びＬＥＤ５０６が２列目に配列されている。１列目のＬＥＤ５０と２列目のＬＥＤ５０とは、主走査方向に並ぶように配置されると共に、主走査方向及び副走査方向に一定間隔ずらして配置されている。また、千鳥状に配列された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「Ｐ」となるように配列されている。
【００３６】
後述する通り、ＬＥＤチップ５３は、複数のＬＥＤ５０と、複数のＬＥＤ５０の各々を駆動する駆動回路（回路部）と、が同じ基板上に形成されたものである。一般に、基板としては半導体基板が用いられる。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。ＳＬＥＤチップを用いると、基板上での配線数が少なくて済む。ＬＥＤチップ５３におけるＬＥＤ５０の配置及び形状については、後で詳しく説明する（図４参照）。
【００３７】
なお、図２は概略図であり、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。本実施の形態では、複数のＬＥＤ５０が配列された複数のＬＥＤチップ５３を、一次元状に配列してＬＥＤアレイ５２を構成する場合について説明する（図３参照）。ここで、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（ＬＥＤピッチ）が、一定間隔「Ｐ」となるように配列されている。
【００３８】
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アレイ以外に、種々の形態のＬＥＤアレイを用いてもよい。例えば、複数のＬＥＤチップ５３は、図示したように一列に配置してもよいが、千鳥状に配置してもよい。即ち、複数のＬＥＤチップ５３は、主走査方向に並ぶように配置されると共に、主走査方向及び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。また、複数のＬＥＤチップ５３は、副走査方向に２個以上配置してもよい。
【００３９】
図３は上記のＬＥＤプリントヘッドにおけるＬＥＤチップ配列の一例を示す平面図である。図３に示すように、複数のＬＥＤチップ５３は、長尺状のＬＥＤ基板５８上に、ＬＥＤ基板５８の長さ方向に沿って実装されている。ここでの「長さ方向」は「主走査方向」に一致する。複数のＬＥＤチップ５３の各々は、複数のＬＥＤ５０が主走査方向に並ぶように位置合わせされて、ＬＥＤ基板５８上に略一列に配置されている。これにより、複数の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。なお、ＬＥＤ５０の各々を駆動する駆動回路は、ＬＥＤ基板５８上に実装されていてもよい。
【００４０】
ＬＥＤ５０の配列方向が「主走査方向」である。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、ＬＥＤ５０の「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。後述する通り、ＬＥＤ５０は予め定めた形状の「発光領域」を有しており「点光源」ではないが、以下では、ＬＥＤ５０が配置される位置を適宜「発光点」と称する。また、「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る。ＬＥＤ５０を発光点とみなす場合には、「発光光軸」の延びる方向はＬＥＤ基板５８の法線方向と一致する。
【００４１】
ＬＥＤ基板５８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。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。
【００４２】
即ち、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。
【００４３】
なお、ホログラム記録層６０は、ＬＥＤ基板５８上に積層されていてもよいが、ＬＥＤ基板５８から予め定めた距離だけ離間して配置してもよい。例えば、ＬＥＤ基板５８とホログラム記録層６０とは、空気層や透明樹脂層を介して離間されていてもよい。或いは、ホログラム記録層６０を図示しない保持部材で保持することにより、ＬＥＤ基板５８から離間されていてもよい。
【００４４】
図２に示すように、６個のＬＥＤ５０の各々から射出された各光のうち参照光の光路を通る光は、対応するホログラム素子５４のいずれかに入射する。即ち、インコヒーレント光源であるＬＥＤ５０を発光させると、ＬＥＤ５０から射出された発光光の一部は、発光点からホログラム径まで拡がる参照光の光路を通り、ホログラム素子５４に参照光が照射されたのと略同じ状況となる。ホログラム素子５４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５４の各々で生成された各回折光は、参照光の光路を避けて、その光軸が発光光軸と角度θｄ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。
【００４５】
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、６個の微小スポット６２１〜６２６が形成される。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、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、スポット６２１〜６２６の各々を区別する必要がない場合には、「スポット６２」と総称する。
【００４６】
なお、図２に示す例では、６個のＬＥＤ５０１〜５０６が配列されている例を図示したが、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千個のＬＥＤが配列されている。例えば、１２８個のＳＬＥＤが１インチあたり１２００スポットの解像度となる間隔で配列された５８個のＳＬＥＤチップが、主走査方向に沿って一列に配列されていると仮定する。この仮定の下で換算すると、上記解像度の画像形成装置では、７４２４個のＳＬＥＤが２１μｍの間隔で配列されることになる。これら７４２４個のＳＬＥＤに対応して、感光体ドラム１２上には７４２４個のスポット６２が主走査方向に一列に並ぶように形成される。
【００４７】
＜ＬＥＤ（発光領域）の配置及び形状＞
次に、ＬＥＤ（発光領域）の配置及び形状について説明する。図４はＬＥＤチップにおける発光領域の形状及び配置の一例を示す平面図である。図４に示すように、ＬＥＤチップ５３は、複数のＬＥＤ５０と、複数のＬＥＤ５０の各々を駆動する回路部３２とを備えている。複数のＬＥＤ５０と回路部３２とは、図示しない同一基板上に形成されている。回路部３２は、複数のＬＥＤ５０が形成されている領域に対し、基板の幅方向に隣接するように形成されている。ここでの「幅方向」は「副走査方向」に一致する。
【００４８】
ＬＥＤ５０１は、ＬＥＤ５０１に駆動電流を印加する一対の電極３４１（アノード電極とカソード電極）を備えている。一対の電極３４１は、電極３４１から副走査方向に延びた配線３６１により、回路部３２に電気的に接続されている。なお、図４は光射出側から見た平面図であり、アノード電極だけが図示されている。ＬＥＤ５０２〜５０６の各々は、同様に、対応する一対の電極３４２〜３４６を備えている。また、電極３４２〜３４６の各々は、対応する配線３６２〜３６６により回路部３２に電気的に接続されている。なお、電極３４１〜３４６の各々を区別する必要がない場合には「電極３４」と総称し、配線３６１〜３６６の各々を区別する必要がない場合には「配線３６」と総称する。
【００４９】
複数のＬＥＤ５０の各々は、角度θの頂角、この頂角に対向する一辺、この一辺と直角を成し且つこの一辺に隣接する二辺、及びこの二辺の各々に隣接し且つ前記頂角を成す二辺で構成された、平面視が五角形の発光領域を備えている。図５を参照して説明すると、五角形ＡＢＣＤＥは、角度θの頂角∠ＢＡＥを有し、この頂角∠ＢＡＥに対向する辺ＣＤ、この辺ＣＤと直角を成し且つこの辺ＣＤに隣接する辺ＢＣと辺ＤＥ、辺ＢＣと辺ＤＥの各々に隣接し且つ頂角∠ＢＡＥを成す辺ＡＢと辺ＡＥの５辺を有している。
【００５０】
また、発光領域は、五角形の各頂角の少なくとも１つが面取りされた形状でもよい。ここで面取りとは、角部を削り落とすことを意味している。例えば、「角度θの頂角」または「五角形の各頂角」が面取りされて、曲線部を有する形状でもよい。上記の五角形ＡＢＣＤＥの例で説明すると、辺ＡＢの一端Ａと辺ＡＥの一端Ａとの間が離間され、Ａ−Ａ間が曲線で結合されていてもよい。また、「角度θの頂角」または「五角形の各頂角」が面取りされて、その頂角が切り落とされている形状でもよい。
【００５１】
図６（Ａ）〜（Ｃ）はＬＥＤ５０の発光領域の形状の変形例を示す平面図である。図６（Ａ）は、θ＝１８０°の場合、即ち、平面視が四角形の発光領域を図示している。図５、図６（Ｂ）及び図６（Ｃ）に示すように、角度θは、９０°≦θ＜１８０°の範囲で変化させてもよい。図５はθ＝１２０°の場合を図示している。図６（Ｂ）はθ＝９０°の場合を図示している。図６（Ｃ）はθ＝１５０°の場合を図示している。
【００５２】
ＬＥＤ５０、即ち、平面視が五角形の発光領域は、角度θの頂角からこの頂角に対向する一辺に降ろした垂線について、対称な形状となる。発光領域の対称線上に在る中心点（重心）付近に、上述した電極３４を設けてもよい。後述する通り、複数のＬＥＤ５０の各々は、発光領域の対称線が副走査方向を向くと共に、角度θの頂角に対向する一辺が主走査方向を向くように、ＬＥＤチップ５３上に配置される。
【００５３】
ここで、図５に示すように、発光領域の副走査方向の長さを「Ｅｓ」とし、発光領域の主走査方向の長さを「Ｅｍ」とする。ＬＥＤ５０から射出される発光光は、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。電界発光素子（ＥＬ）においても、同様の現象が観測される。この発光光の一部が、ホログラム素子５４に入射して回折光を生成する。
【００５４】
上述した通り、本実施の形態では、複数のＬＥＤ５０の各々は、ＬＥＤチップ５３上に千鳥状に配列されている。即ち、複数のＬＥＤ５０の各々は、副走査方向において２列に分けて配列されると共に、１列目と２列目とで主走査方向の位置がずれるように配列されている。図４に示す例では、図２と同様に、３個のＬＥＤ５０１、ＬＥＤ５０３及びＬＥＤ５０５が１列目に配列されると共に、３個のＬＥＤ５０２、ＬＥＤ５０４及びＬＥＤ５０６が２列目に配列されている。以下では、１列目のＬＥＤ５０を「ＬＥＤ５０Ａ」と称し、２列目のＬＥＤ５０を「ＬＥＤ５０Ｂ」と称して、両者を区別する。
【００５５】
１列目に配列されたＬＥＤ５０Ａの各々は、角度θの頂角に対向する一辺が主走査方向に沿った第１の直線Ｌ１上に重なり且つ角度θの頂角が２列目側を向くように、予め定めた間隔「２Ｐ」で配列されている。一方、２列目に配列されたＬＥＤ５０Ｂの各々は、角度θの頂角に対向する一辺が主走査方向に沿った第２の直線Ｌ２上に重なり且つ角度θの頂角が１列目側を向くように、予め定めた間隔「２Ｐ」で配列されている。
【００５６】
ここで、予め定めた間隔「２Ｐ」は、同じ列内で主走査方向に互いに隣接する２個のＬＥＤ５０の中心点の間の距離である。同じ列内で主走査方向に互いに隣接する２個のＬＥＤ５０の端部の間の距離（即ち、間隙の長さ）は、主走査方向の最短距離「ｄ１」である。また、複数のＬＥＤ５０の各々は、第１の直線Ｌ１と第２の直線Ｌ２との間に配列されるので、第１の直線Ｌ１と第２の直線Ｌ２との副走査方向の距離を、ＬＥＤ実装幅「Ｌ」とする。
【００５７】
ここで、図４に示す発光領域の副走査方向の幅ＬとＬＥＤピッチＰの関係を２Ｐ＜Ｌ≦６Ｐとすると、発光領域がより円に近くなり、効果的に光量を増加できる。即ち、Ｌ＞６Ｐとなるように、図５に示す副走査方向の長さ「Ｅｓ」を大きくして発光領域を増大したとしても、Ｌ＝６Ｐの場合以上の光量増加は望めない。一方、Ｌ＝２ＰまでしかＬＥＤ実装幅を確保できない場合は、従来技術である長方形の発光領域を１列配列した方が、光量の点から得策である。
【００５８】
また、２列目に配列されたＬＥＤ５０Ｂの各々は、角度θの頂角が１列目に配列されたＬＥＤ５０Ａの隣接する２個のＬＥＤ５０の間に対向するように、予め定めた間隔「２Ｐ」で配列されている。従って、複数のＬＥＤ５０の各々は、２列に分けられていても、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（ＬＥＤピッチ）「Ｐ」となるように配列される。
【００５９】
また、ＬＥＤ５０Ｂの角度θの頂角が、隣接する２個のＬＥＤ５０Ａの間に対向するように配列することで、ＬＥＤ５０Ａの頂角とＬＥＤ５０Ｂの頂角とが噛み合う「平面充填構造」となり、発光領域の面積が増加して被露光面での光量も増加するが、発光領域の占有面積は極端に増加しない。ここで、異なる列間で互いに隣接する２個のＬＥＤ５０間の距離（即ち、間隙の長さ）は、互いに隣接するＬＥＤ５０ＡとＬＥＤ５０Ｂとの間の最短距離に相当する。この最短距離を、副走査方向の最短距離「ｄ２」とする。なお、限られた発光領域の占有面積で、光利用効率を更に向上させるには、主走査方向の最短距離「ｄ１」を、副走査方向の最短距離「ｄ２」よりも大きくすればよい。
【００６０】
＜ホログラム素子の形状及び配置＞
次に、ホログラム素子の形状及び配置について説明する。図７（Ａ）はホログラム素子の概略形状を示す斜視図であり、図７（Ｂ）はＬＥＤプリントヘッドの副走査方向の断面図であり、図７（Ｃ）はＬＥＤプリントヘッドの主走査方向に沿ったＡ−Ａ線（図７（Ｂ）に図示）での断面図である。
【００６１】
図７（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、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。
【００６２】
図７（Ａ）及び図７（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。本実施の形態では、この円形の底面の直径を「ホログラム径ｒＨ」とする。
【００６３】
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（ＬＥＤピッチ「Ｐ」）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。
【００６４】
図７（Ｂ）に示すように、異なる列に配列されたＬＥＤ５０１及びＬＥＤ５０２に対応して、主走査方向に互いに隣接する２つのホログラム素子５４１とホログラム素子５４２とが、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。上記のＬＥＤピッチＰ及びホログラム径ｒＨの数値から分かるように、多重記録されたホログラム素子５４の重なりは、図示された重なりよりもかなり大きい。
【００６５】
図７（Ｃ）は、図７（Ｂ）のＡ-Ａ線に沿った断面図である。Ａ-Ａ線（一点鎖線）は、１列目のＬＥＤ５０の発光光軸を表す。従って、図７（Ｃ）に示すように、同じ列に配列された３個のＬＥＤ５０１、ＬＥＤ５０３及びＬＥＤ５０５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５４３及びホログラム素子５４５の各々が、主走査方向に互いに隣接する２つのホログラム素子同士が互いに大幅に重なり合うように、ホログラム記録層６０に多重記録されている。
【００６６】
なお、図７（Ｂ）及び図７（Ｃ）に示すように、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（例えば、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。
【００６７】
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。
【００６８】
＜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８（Ａ）及び図８（Ｂ）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。図９は位相共役記録によって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。
【００６９】
図８（Ａ）及び図８（Ｂ）に示すように、表面１２Ａに結像される（即ち、表面１２Ａに在る集光点に向って収束する）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。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。
【００７０】
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。
【００７１】
本実施の形態では、複数のＬＥＤ５０の各々は、副走査方向において２列に分けて配列されている。１列目に配列されたＬＥＤ５０Ａと、２列目に配列されたＬＥＤ５０Ｂとでは、ホログラム記録時の「信号光の照射角度」及び「参照光の収束位置」が異なる。ここでは、図２に示したように、１列目のＬＥＤ５０Ａの方が、２列目のＬＥＤ５０Ｂよりも感光体１２に近い側に配置されている。具体的には、以下のようにして、ＬＥＤ５０Ａ及びＬＥＤ５０Ｂの各々に対応するホログラム素子５４を記録する。
【００７２】
図８（Ａ）に示すように、１列目に配列されたＬＥＤ５０Ａに対応してホログラム素子５４を記録する場合には、ＬＥＤ５０Ａの発光光軸と角度θｄ１で交差する光軸を有する回折光の光路を通るコヒーレント光が、信号光として照射される。同時に、ＬＥＤ５０Ａを発光点として、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コヒーレント光が、参照光として照射される。
【００７３】
また、図８（Ｂ）に示すように、２列目に配列されたＬＥＤ５０Ｂに対応してホログラム素子５４を記録する場合には、ＬＥＤ５０Ｂの発光光軸と角度θｄ２（＞θｄ１）で交差する光軸を有する回折光の光路を通るコヒーレント光が、信号光として照射される。同時に、ＬＥＤ５０Ｂを発光点として、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コヒーレント光が、参照光として照射される。
【００７４】
また、図９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、信号光と参照光を、前述した方向と反対側から照射してホログラムを記録してもよい（位相共役記録）。この場合も同様に、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、図９では、１列目に配列されたＬＥＤ５０Ａに対応してホログラム素子５４を記録する場合について図示している。
【００７５】
＜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１０（Ａ）及び図１０（Ｂ）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。図１０（Ａ）及び図１０（Ｂ）に示すように、本実施の形態では、ＬＥＤ５０を発光させると、ＬＥＤ５０から射出された拡散光の一部は、発光点からホログラム径ｒＨまで拡が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。
【００７６】
図１０（Ａ）に示すように、ＬＥＤ５０Ａを発光させると、点線で図示する参照光が照射されたのと同じ状況になる。次に、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、ＬＥＤ５０Ａの発光光軸と角度θｄ１を成す方向に回折光が射出される。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。図１０（Ｂ）に示すように、ＬＥＤ５０Ｂを発光させた場合も同様に、ホログラム素子５４から信号光と同じ光が再生され、ＬＥＤ５０Ｂの発光光軸と角度θｄ２を成す方向に回折光が射出される。射出された回折光は収束して、感光体ドラム１２の表面１２Ａに結像され、スポット６２が形成される。
【００７７】
感光体ドラム１２の表面１２Ａには、複数のＬＥＤ５０とこれに対応する複数のホログラム素子５４に対応して、複数のスポット６２が形成される。複数のＬＥＤ５０は千鳥状に配列されて、副走査方向に分布して配置されているが、副走査方向の位置に応じて角度θｄ１、角度θｄ２を適切に設定することで、異なる列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、複数のスポット６２が主走査方向に一列に形成される。また、体積ホログラムは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、表面１２Ａに輪郭の鮮明な微小スポット（集光点）が形成される。
【００７８】
なお、感光体ドラム１２が、ＬＥＤ５０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、発光光軸と回折光の光軸とが成す角度θｄ１、角度θｄ２が設定されている。従って、ホログラム素子５４で回折されずに透過する拡散光があったとしても、この透過拡散光は感光体ドラム１２にバックグラウンド光として照射されない。或いは、ＬＥＤ５０と感光体ドラム１２との間に遮光部材を設けて、ＬＥＤ５０からホログラム径ｒＨまで拡がる拡散光の光路の外側を通過する光を遮断してもよい。また、図１０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７（Ａ）に示すように、円錐台状に形成される。
【００７９】
＜その他の変形例＞
なお、上記では、複数のＬＥＤ（ＳＬＥＤを含む）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、不要露光を低減する等により、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。
【００８０】
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。
【００８１】
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。
【実施例】
【００８２】
以下、本発明を実施例により更に具体的に説明する。以下の実施例に示す構成等は、本発明の趣旨を逸脱しない限り、適宜変更することができる。従って、本発明は、以下に示す具体例に限定されるものではない。
【００８３】
＜実施例１＞
図４に示すＬＥＤチップと同じ構造のＬＥＤチップを作製した。図４で定義したパラメータを、表１に示すように、θ＝１２０°とし、Ｌ／Ｐ＝１、１．５、２、２．５、３、４、６、８と設定することにより、ＬＥＤチップの発光領域の形状及び配置を種々変更した。なお、ＬＥＤピッチ「Ｐ」は解像度に応じて決まる定数であり、１インチあたり１２００スポットの解像度では、Ｐ＝２１μｍである。従って、ＬＥＤ実装幅「Ｌ」は、ＬＥＤピッチ「Ｐ」に対する比「Ｌ／Ｐ」で表示した。また、主走査方向の最短距離「ｄ１」、副走査方向の最短距離「ｄ２」は、設計上は略一定の値となるため、ｄ１＝１０．５μｍ、ｄ２＝３μｍとする。
【００８４】
作製したＬＥＤチップの各々について「光量」を測定した。測定結果を表１に示す。ここでの「光量」は、従来の四角形のＬＥＤを一列に配置した場合において、Ｌ／Ｐ＝１の光量を基準値「１．００」とし、この光量に対する相対値として定義される値である。「光量」は、基準値も含め、ＮＡ０．３の対物レンズを用いた光学系とデジタルＣＣＤカメラにより測定される。なお、このＬＥＤを一列に配置した場合については、次に、図１２を参照して「比較例」として説明する。
【００８５】
図４で定義したパラメータの数値だけでは、ＬＥＤチップの発光領域の形状及び配置が分かり難いために、図４及び図１１（Ａ）〜（Ｃ）を参照して補足説明する。図１１（Ａ）は、θ＝１２０°、Ｌ／Ｐ＝１として、複数のＬＥＤ５０を千鳥状に配置した場合の平面図である。発光領域の形状は、副走査方向にひしゃげた五角形となる。これに対し、図４は、θ＝１２０°、Ｌ／Ｐ＝２として、複数のＬＥＤ５０を千鳥状に配置した場合の平面図である。
【００８６】
また、図１１（Ｂ）は、θ＝１２０°、Ｌ／Ｐ＝４として、複数のＬＥＤ５０を千鳥状に配置した場合の平面図である。発光領域の形状は、図４に示す五角形よりも副走査方向にやや延びた五角形となる。また、図１１（Ｃ）は、θ＝１２０°、Ｌ／Ｐ＝６として、複数のＬＥＤ５０を千鳥状に配置した場合の平面図である。発光領域の形状は、副走査方向に延びた帯状の五角形となる。このように、頂角の角度θ及び配置形態が同じであっても、Ｌ／Ｐ値が変化すると、発光領域の形状が顕著に変化することが分かる。
【００８７】
＜実施例２＞
θ＝９０°とした以外は、実施例１と同様にしてＬＥＤチップを作製した。図４で定義したパラメータを、θ＝９０°とし、Ｌ／Ｐ＝１、１．５、２、２．５、３、４、６、８と設定することにより、ＬＥＤチップの発光領域の形状及び配置を種々変更した。作製したＬＥＤチップは、実施例１と同様にして評価した。結果を表１に示す。
【００８８】
＜実施例３＞
θ＝１５０°とした以外は、実施例１と同様にしてＬＥＤチップを作製した。図４で定義したパラメータを、θ＝１５０°とし、Ｌ／Ｐ＝１、１．５、２、２．５、３、４、６、８と設定することにより、ＬＥＤチップの発光領域の形状及び配置を種々変更した。作製したＬＥＤチップは、実施例１と同様にして評価した。結果を表１に示す。
【００８９】
＜比較例１＞
比較例１として、四角形の発光領域を備えたＬＥＤを一列に配置したＬＥＤチップを作製した。図４で定義したパラメータに対応して、図１２（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、各パラメータを定義した。θ＝０°とし、Ｌ／Ｐ＝１、１．５、２、２．５、３、４、６、８と設定することにより、ＬＥＤチップの発光領域の形状及び配置を種々変更した。実施例１と同様、Ｐ＝２１μｍ、ｄ１＝１０．５μｍ、ｄ２＝３μｍである。作製したＬＥＤチップは、実施例１と同様にして評価した。結果を表１に示す。
【００９０】
＜比較例２＞
比較例２として、四角形の発光領域（θ＝１８０°）を備えたＬＥＤを千鳥状に配置したＬＥＤチップを作製した。図４で定義したパラメータに対応して、図１３（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、各パラメータを定義した。θ＝１８０°とし、Ｌ／Ｐ＝１、１．５、２、２．５、３、４、６、８と設定することにより、ＬＥＤチップの発光領域の形状及び配置を種々変更した。実施例１と同様、Ｐ＝２１μｍ、ｄ１＝１０．５μｍ、ｄ２＝３μｍである。作製したＬＥＤチップは、実施例と同様にして評価した。結果を表１に示す。
【００９１】
下記表１は、上記の実施例１〜３、比較例１、及び比較例２の結果を、まとめて示すものである。
【００９２】
【表１】
【００９３】
表１の結果から分かるように、実施例１〜３では、五角形の発光領域を備えたＬＥＤを、角度θの頂角が噛み合うように千鳥状に配置することで、ＬＥＤ実装幅「Ｌ」の値を大きくして、発光領域の面積占有率を極端に大きくしなくても、十分な光量が得られることが分かる。２＜Ｌ／Ｐ≦６の範囲において、比較例１及び比較例２よりも光量が増加している。一方、比較例１のように、四角形の発光領域を備えたＬＥＤを一列に配置したＬＥＤチップでは、ＬＥＤ実装幅「Ｌ」の値を相当大きくして、発光領域の面積占有率を極端に大きくしたい場合でも、十分な光量が得られないことが分かる。また、比較例２のように、四角形の発光領域を備えたＬＥＤを千鳥状に配置したＬＥＤチップでは、五角形の発光領域を備えた実施例１〜３に比べて、Ｌ／Ｐ＜６の範囲では得られる光量が若干低くなることが分かる。
【符号の説明】
【００９４】
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
３２ 回路部
３４ 電極
３６ 配線
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
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の発光素子が第１の方向に並ぶように配列されると共に、前記第１の方向と交差する第２の方向に２列に分けて配列されて、基板上に配置された発光素子基板であって、
前記複数の発光素子の各々は、角度θの頂角、前記頂角に対向する一辺、前記一辺と直角を成し且つ前記一辺に隣接する二辺、及び前記二辺の各々に隣接し且つ前記頂角を成す二辺で構成された五角形の発光領域、又は前記五角形の各頂角の少なくとも１つが面取りされた形状の発光領域を備え、
前記頂角に対向する一辺が前記第１の方向に沿った第１の直線上に重なり且つ前記頂角が他方の列側を向くように、複数の発光素子が予め定めた間隔で配列された第１の発光素子列と、
前記頂角に対向する一辺が前記第１の方向に沿った第２の直線上に重なり且つ前記頂角が他方の列側を向くと共に、前記頂角が前記第１の発光素子列の隣接する２個の発光素子の間に対向するように、複数の発光素子が前記予め定めた間隔で配列された第２の発光素子列と、
を備えた発光素子基板。
【請求項２】
前記２列の発光素子列が収まる前記第２の方向長さをＬとし、前記第１の発光素子列と前記第２の発光素子列との間で互いに隣接する２個の発光素子間の間隔Ｐとしたときに、前記発光領域の前記第１の方向の長さ及び前記第２の方向の長さＬが、２Ｐ＜Ｌ≦６Ｐの範囲となる、請求項１に記載の発光素子基板。
【請求項３】
請求項１に記載の発光素子基板の少なくとも１つと、
前記発光素子基板の前記複数の発光素子の各々に対応して、前記発光素子からの射出光を回折して被露光面に集光する複数のホログラム素子が、前記被露光面に形成される複数の集光点が前記第１の方向に並ぶように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】
請求項２に記載の発光素子基板の少なくとも１つと、
前記発光素子基板の前記複数の発光素子の各々に対応して、前記発光素子からの射出光を回折して被露光面に集光する複数のホログラム素子が、前記被露光面に形成される複数の集光点が前記第１の方向に並ぶように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５】
同じ発光素子列内の互いに隣接する２個の発光素子間の最短距離ｄ１が、異なる発光素子列の互いに隣接する２個の発光素子間の最短距離ｄ２よりも大きい、請求項３又は４に記載の露光装置。
【請求項６】
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と、
前記露光装置と予め定めた作動距離だけ離間して配置され、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】
複数の発光素子が第１の方向に並ぶように配列されると共に、前記第１の方向と交差する第２の方向に２列に分けて配列されて、基板上に配置された発光素子基板であって、
前記複数の発光素子の各々は、角度θの頂角、前記頂角に対向する一辺、前記一辺と直角を成し且つ前記一辺に隣接する二辺、及び前記二辺の各々に隣接し且つ前記頂角を成す二辺で構成された五角形の発光領域、又は前記五角形の各頂角の少なくとも１つが面取りされた形状の発光領域を備え、
前記頂角に対向する一辺が前記第１の方向に沿った第１の直線上に重なり且つ前記頂角が他方の列側を向くように、複数の発光素子が予め定めた間隔で配列された第１の発光素子列と、
前記頂角に対向する一辺が前記第１の方向に沿った第２の直線上に重なり且つ前記頂角が他方の列側を向くと共に、前記頂角が前記第１の発光素子列の隣接する２個の発光素子の間に対向するように、複数の発光素子が前記予め定めた間隔で配列された第２の発光素子列と、
を備えた発光素子基板。
【請求項２】
前記２列の発光素子列が収まる前記第２の方向長さをＬとし、前記第１の発光素子列と前記第２の発光素子列との間で互いに隣接する２個の発光素子間の間隔Ｐとしたときに、前記発光領域の前記第１の方向の長さ及び前記第２の方向の長さＬが、２Ｐ＜Ｌ≦６Ｐの範囲となる、請求項１に記載の発光素子基板。
【請求項３】
請求項１に記載の発光素子基板の少なくとも１つと、
前記発光素子基板の前記複数の発光素子の各々に対応して、前記発光素子からの射出光を回折して被露光面に集光する複数のホログラム素子が、前記被露光面に形成される複数の集光点が前記第１の方向に並ぶように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】
請求項２に記載の発光素子基板の少なくとも１つと、
前記発光素子基板の前記複数の発光素子の各々に対応して、前記発光素子からの射出光を回折して被露光面に集光する複数のホログラム素子が、前記被露光面に形成される複数の集光点が前記第１の方向に並ぶように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５】
同じ発光素子列内の互いに隣接する２個の発光素子間の最短距離ｄ１が、異なる発光素子列の互いに隣接する２個の発光素子間の最短距離ｄ２よりも大きい、請求項３又は４に記載の露光装置。
【請求項６】
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と、
前記露光装置と予め定めた作動距離だけ離間して配置され、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１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１２−５６１２３（Ｐ２０１２−５６１２３Ａ）
【公開日】平成２４年３月２２日（２０１２．３．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１９９４０４（Ｐ２０１０−１９９４０４）
【出願日】平成２２年９月６日（２０１０．９．６）
【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２２日（２０１２．３．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年９月６日（２０１０．９．６）
【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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