JP2012040749A - Condensing element, condensing element array, exposure device, and image forming apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
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。 The present invention relates to a condensing element, a condensing element array, an exposure apparatus, and an image forming apparatus.
特許文献1には、画像を多数の微小な画素に分割し、一つもしくは複数の光源から各画素の濃度に対応した強度の光束を射出し、当該光束による輝点を、閾値以上の光量密度の光が照射されることにより、感光して表面電位変化や化学的変化等の潜像が形成される、又は感光して濃度変化を持つ画像が形成される画像記録媒体の上に走査して、各画素領域を順次感光させることにより画像を書込む光書込み装置において、前記光源と前記画像記録媒体との間であって光源側から順に、光束を集束させる光集束素子部と、光束が集束する位置に設けられた微小な光学的開口部と、該光学的開口部より射出した光束をおおむね平行な光束とするコリメータ部と、光束を複数の方向へ分解して放射すると共に複数の光束をおおむね同一の平面上に集束させるホログラム素子と、を配列された一つのユニットを、主走査方向に画素数と同数のアレイ状に配置したことを特徴とする光書込み装置が記載されている。 In Patent Document 1, an image is divided into a large number of minute pixels, a light beam having an intensity corresponding to the density of each pixel is emitted from one or a plurality of light sources, and a bright spot by the light beam is set to a light intensity density equal to or higher than a threshold value. Is exposed to light to form a latent image such as a surface potential change or chemical change, or the image is scanned onto an image recording medium on which an image having a density change is formed by exposure. In the optical writing device for writing an image by sequentially exposing each pixel area, a light focusing element unit for focusing the light beam in order from the light source side between the light source and the image recording medium, and the light beam is focused. A small optical opening provided at a position where the light beam exits, a collimator that converts the light beam emitted from the optical opening portion into a substantially parallel light beam, and radiates the light beam by decomposing it in a plurality of directions and emits a plurality of light beams. Mostly on the same plane A hologram element for the one unit that is arranged, an optical writing device, characterized in that arranged in the pixel as many array in the main scanning direction is described.
特許文献2には、光源基板上に配列された複数の発光素子と、透過する光を回折させることにより当該光の光線束を収束させて像を結ぶ複数の回折正レンズを有する第1レンズアレイと、複数のレンズを有し、前記複数の発光素子の各々との間に前記第1レンズアレイを挟む第2レンズアレイとを備え、前記複数の回折正レンズの各々は、前記光源基板に垂直な方向において前記複数の発光素子の各々に重なっていることを特徴とする露光装置が記載されている。 Patent Document 2 discloses a first lens array having a plurality of light-emitting elements arranged on a light source substrate and a plurality of diffractive positive lenses that diffract the transmitted light to converge the light bundle of the light to form an image. And a second lens array having a plurality of lenses and sandwiching the first lens array between each of the plurality of light emitting elements, wherein each of the plurality of diffractive positive lenses is perpendicular to the light source substrate. An exposure apparatus characterized in that it overlaps each of the plurality of light emitting elements in a specific direction is described.
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。 The object of the present invention is to enable the formation of a large hologram element regardless of the divergence angle of the reference light when the readout light emitted from the light emitting element is diffracted by the hologram element and condensed on the exposed surface. An object of the present invention is to provide a condensing element, a condensing element array, an exposure apparatus, and an image forming apparatus that can improve the efficiency and increase the working distance.
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。 According to the first aspect of the present invention, a light emitting element that emits light, an optical path changing unit that changes an optical path of light emitted from the light emitting element, an optical path that is arranged on the optical path changed by the optical path changing unit, and irradiation And a hologram recording layer on which a hologram element for diffracting the emitted light and condensing the light onto a surface to be exposed separated by a predetermined working distance is provided.
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。 A second aspect of the present invention is a condensing element array in which a plurality of the condensing elements according to the first aspect are arranged in a one-dimensional or two-dimensional manner.
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。 The invention according to claim 3 is a light emitting element array in which a plurality of light emitting elements are arranged in a predetermined direction, and an optical path changing means for changing the optical path of each light emitted from each of the plurality of light emitting elements. And a hologram recording layer disposed on the optical path changed by the optical path changing means, wherein the irradiated light is diffracted corresponding to the plurality of light emitting elements and separated by a predetermined working distance. A hologram recording layer in which a plurality of hologram elements focused on an exposure surface are recorded, and the plurality of hologram elements are multiplexed and recorded such that a plurality of focusing points formed on the exposed surface are aligned in the predetermined direction And an exposure apparatus.
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)
According to a fourth aspect of the present invention, each of the plurality of hologram elements is recorded by interference between signal light reproduced as diffracted light and reference light intersecting with the signal light, and the signal light for the hologram recording layer is recorded. The exposure apparatus according to claim 3, wherein an incident angle θs of the reference light and an incident angle θr of the reference light with respect to the hologram recording layer satisfy the following expression (1).
0 ° <θr + θs ≦ 90 ° (1)
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。 The invention according to claim 5 is the exposure apparatus according to claim 4, wherein an optical axis of the signal light and an optical axis of the reference light are orthogonal to each other.
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。 According to a sixth aspect of the present invention, in any one of the third to fifth aspects, the optical path changing means is a reflecting mirror having a flat or curved reflecting surface that reflects the light emitted from the light emitting element. 2. An exposure apparatus according to item 1.
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。 The invention according to claim 7 is the exposure apparatus according to any one of claims 3 to 6, wherein the optical path changing means and the hologram recording layer are integrally formed.
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。 According to an eighth aspect of the present invention, there is provided the exposure apparatus according to any one of the third to seventh aspects of the present invention, an exposed surface that is separated from the exposure apparatus by a predetermined working distance, and image data. And a photosensitive image recording medium on which an image is recorded by main scanning in the predetermined direction by the exposure apparatus.
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。 According to the first aspect of the present invention, when the readout light emitted from the light emitting element is diffracted by the hologram element and condensed on the exposed surface, a large hologram element can be formed regardless of the spread angle of the reference light. As a result, the light utilization efficiency can be improved and the working distance can be increased.
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。 According to the second aspect of the present invention, even when an array is formed, when the readout light emitted from the light emitting element is diffracted by the hologram element and condensed on the exposed surface, the reference light is large regardless of the spread angle of the reference light. The hologram element can be formed, the light use efficiency can be improved, and the working distance can be increased.
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。 According to the third aspect of the present invention, when reading light emitted from a plurality of light emitting elements is diffracted by the corresponding hologram element and condensed on the exposed surface, a large hologram is obtained regardless of the spread angle of the reference light. The element can be formed, the light utilization efficiency can be improved, and the working distance can be increased.
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。 According to the fourth aspect of the invention, the crossing angle between the signal light and the reference light can be increased, and crosstalk can be suppressed by improving the shift selectivity. In addition, the crossing angle between the diffracted light and the transmitted reference light can be increased, and the transmitted reference light that becomes background noise can be easily blocked.
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。 According to the fifth aspect of the present invention, the crossing angle between the signal light and the reference light can be maximized, the crosstalk can be further suppressed, and the transmitted reference light serving as background noise can be further easily blocked. .
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。 According to the sixth aspect of the present invention, the optical path can be freely changed with a simple configuration, and the apparatus can be downsized.
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。 According to the seventh aspect of the present invention, the position of the optical path changing means is fixed, and no subsequent alignment is required.
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。 According to the eighth aspect of the present invention, when the readout light emitted from the plurality of light emitting elements of the exposure apparatus is diffracted by the corresponding hologram element and condensed on the exposed surface, the reference light is related to the spread angle. Therefore, it is possible to form a large hologram element, improve the light utilization efficiency, increase the working distance, and reduce the size of the image forming apparatus.
以下、図面を参照して本発明の実施の形態の一例を詳細に説明する。 Hereinafter, an example of an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
<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。
<Image forming apparatus equipped with LED print head>
First, an image forming apparatus equipped with an LED print head according to an embodiment of the present invention will be described. In copiers, printers, and the like that form images by electrophotography, light-emitting diodes (instead of conventional optical scanning exposure devices (that is, optical scanning writing devices)) are used as exposure devices that write latent images on photosensitive drums. LED type exposure apparatuses using LEDs as light sources are becoming mainstream. The LED type exposure apparatus does not require a scanning optical system, and can be significantly reduced in size as compared with the optical scanning method. In addition, a driving motor for driving the polygon mirror is unnecessary, and there is an advantage that no mechanical noise is generated.
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。 The LED type exposure apparatus is called an LED print head and is abbreviated as LPH. A conventional LED print head includes an LED array in which a large number of LEDs are arranged on a long substrate, and a lens array in which a large number of gradient index rod lenses are arranged. In the LED array, for example, 1200 pixels per inch (that is, 1200 dpi (dot per inch)) and a large number of LEDs corresponding to the number of pixels in the main scanning direction are arranged, where “dpi” is 1 inch. Conventionally, a rod lens such as SELFOC (registered trademark) is used for a lens array, and light emitted from each LED is condensed by the rod lens to be a photosensitive drum. An erecting equal-magnification image is formed on the top.
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。 An LED print head using a “hologram element” instead of a rod lens has been studied. The image forming apparatus according to the present embodiment includes an LED print head including a “hologram element array” described below. In LPH using a rod lens, the optical path length (working distance) from the lens array end face to the image formation point is as short as several millimeters, and the occupation ratio of the exposure device around the photosensitive drum is increased. On the other hand, the LPH 14 provided with the hologram element array has a long working distance of about several centimeters, and the periphery of the photosensitive drum is not crowded, and the image forming apparatus is downsized as a whole.
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。 In general, in LPH using an LED that emits incoherent light (incoherent light), coherence decreases and spot blurring (so-called chromatic aberration) occurs, and it is not easy to form a minute spot. On the other hand, the LPH 14 provided with the hologram element array has high incident angle selectivity and wavelength selectivity of the hologram element, and a fine spot with a clear outline is formed on the photosensitive drum 12.
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。 FIG. 1 is a schematic diagram showing an example of the configuration of an image forming apparatus according to an embodiment of the present invention. The image forming apparatus is a so-called tandem digital color printer, and includes an image forming process unit 10 as an image forming unit that forms an image corresponding to image data of each color, and a control unit 30 that controls the operation of the image forming apparatus. And an image processing unit 40 which is connected to the image reading device 3 and an external device such as a personal computer (PC) 2 and performs predetermined image processing on image data received from these devices. .
画像形成プロセス部10は、一定の間隔で並列に配置される4つの画像形成ユニット11Y、11M、11C、11Kを備えている。画像形成ユニット11Y、11M、11C、11Kの各々は、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、黒(K)のトナー像を形成する。なお、画像形成ユニット11Y、11M、11C、11Kを、適宜「画像形成ユニット11」と総称する。 The image forming process unit 10 includes four image forming units 11Y, 11M, 11C, and 11K that are arranged in parallel at regular intervals. Each of the image forming units 11Y, 11M, 11C, and 11K forms yellow (Y), magenta (M), cyan (C), and black (K) toner images. The image forming units 11Y, 11M, 11C, and 11K are collectively referred to as “image forming unit 11” as appropriate.
各画像形成ユニット11は、静電潜像を形成してトナー像を保持する像保持体としての感光体ドラム12、感光体ドラム12の表面を予め定めた電位で一様に帯電する帯電器13、帯電器13によって帯電された感光体ドラム12を露光する露光装置としてのLEDプリントヘッド(LPH)14、LPH14によって得られた静電潜像を現像する現像器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。 Each of the image forming units 11 includes a photosensitive drum 12 as an image holding body that forms an electrostatic latent image and holds a toner image, and a charger 13 that uniformly charges the surface of the photosensitive drum 12 with a predetermined potential. , An LED print head (LPH) 14 as an exposure device for exposing the photosensitive drum 12 charged by the charger 13, a developing unit 15 for developing the electrostatic latent image obtained by the LPH 14, and the photosensitive drum 12 after transfer. A cleaner 16 for cleaning the surface is provided.
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。 The LPH 14 is a long print head having substantially the same length as the length of the photosensitive drum 12 in the axial direction. The LPH 14 is disposed around the photosensitive drum 12 so that the length direction thereof faces the axial direction of the photosensitive drum 12. In the present embodiment, in the LPH 14, a plurality of LEDs are arranged in an array (row shape) along the length direction. A plurality of hologram elements corresponding to the plurality of LEDs are arranged in an array on the LED array.
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。 As will be described later, the working distance of the LPH 14 provided with the hologram element array is long, and is arranged several cm away from the surface of the photosensitive drum 12. For this reason, the occupation width in the circumferential direction of the photosensitive drum 12 is small, and congestion around the photosensitive drum 12 is reduced.
また、画像形成プロセス部10は、各画像形成ユニット11の感光体ドラム12にて形成された各色のトナー像が多重転写される中間転写ベルト21、各画像形成ユニット11の各色トナー像を中間転写ベルト21に順次転写(一次転写)させる一次転写ロール22、中間転写ベルト21上に転写された重畳トナー像を記録媒体である用紙Pに一括転写(二次転写)させる二次転写ロール23、及び二次転写された画像を用紙P上に定着させる定着器25を備えている。 The image forming process unit 10 also intermediate-transfers each color toner image of each image forming unit 11 and the intermediate transfer belt 21 onto which the toner images of each color formed on the photosensitive drum 12 of each image forming unit 11 are transferred in a multiple manner. A primary transfer roll 22 that sequentially transfers (primary transfer) to the belt 21; a secondary transfer roll 23 that collectively transfers (secondary transfer) the superimposed toner image transferred onto the intermediate transfer belt 21 to a sheet P that is a recording medium; and A fixing device 25 for fixing the secondary transferred image on the paper P is provided.
次に上記画像形成装置の動作について説明する。
まず、画像形成プロセス部10は、制御部30から供給された同期信号等の制御信号に基づいて画像形成動作を行う。その際に、画像読取装置3やPC2から入力された画像データは、画像処理部40によって画像処理が施され、インターフェースを介して各画像形成ユニット11に供給される。
Next, the operation of the image forming apparatus will be described.
First, the image forming process unit 10 performs an image forming operation based on a control signal such as a synchronization signal supplied from the control unit 30. At that time, the image data input from the image reading device 3 or the PC 2 is subjected to image processing by the image processing unit 40 and supplied to each image forming unit 11 via the interface.
例えば、イエローの画像形成ユニット11Yでは、帯電器13により予め定めた電位で一様に帯電された感光体ドラム12の表面が、画像処理部40から得られた画像データに基づいて発光するLPH14により露光されて、感光体ドラム12上に静電潜像が形成される。即ち、LPH14の各LEDが画像データに基づいて発光することで、感光体ドラム12の表面が主走査されると共に、感光体ドラム12が回転することで副走査されて、感光体ドラム12上に静電潜像が形成される。形成された静電潜像は現像器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。 For example, in the yellow image forming unit 11Y, the surface of the photosensitive drum 12 uniformly charged at a predetermined potential by the charger 13 is emitted by the LPH 14 that emits light based on the image data obtained from the image processing unit 40. As a result of exposure, an electrostatic latent image is formed on the photosensitive drum 12. That is, each LED of the LPH 14 emits light based on the image data, so that the surface of the photoconductive drum 12 is main-scanned, and the photoconductive drum 12 is rotated and sub-scanned, and the photoconductive drum 12 is scanned on the photoconductive drum 12. An electrostatic latent image is formed. The formed electrostatic latent image is developed by the developing device 15, and a yellow toner image is formed on the photosensitive drum 12. Similarly, magenta, cyan, and black toner images are formed in the image forming units 11M, 11C, and 11K.
各画像形成ユニット11で形成された各色トナー像は、図1の矢印A方向に回転する中間転写ベルト21上に、一次転写ロール22により順次静電吸引されて転写される(一次転写)。中間転写ベルト21上には、重畳されたトナー像が形成される。重畳トナー像は、中間転写ベルト21の移動に伴って二次転写ロール23が配設された領域(二次転写部)に搬送される。重畳トナー像が二次転写部に搬送されると、トナー像が二次転写部に搬送されるタイミングに合わせて用紙Pが二次転写部に供給される。 Each color toner image formed by each image forming unit 11 is sequentially electrostatically attracted and transferred by the primary transfer roll 22 onto the intermediate transfer belt 21 rotating in the direction of arrow A in FIG. 1 (primary transfer). A superimposed toner image is formed on the intermediate transfer belt 21. The superimposed toner image is conveyed to a region (secondary transfer portion) where the secondary transfer roll 23 is disposed as the intermediate transfer belt 21 moves. When the superimposed toner image is conveyed to the secondary transfer unit, the paper P is supplied to the secondary transfer unit in accordance with the timing at which the toner image is conveyed to the secondary transfer unit.
そして、二次転写部にて二次転写ロール23により形成される転写電界により、重畳トナー像は搬送されてきた用紙P上に一括して静電転写される(二次転写)。重畳トナー像が静電転写された用紙Pは、中間転写ベルト21から剥離され、搬送ベルト24により定着器25まで搬送される。定着器25に搬送された用紙P上の未定着トナー像は、定着器25によって熱および圧力による定着処理を受けることで用紙P上に定着される。そして定着画像が形成された用紙Pは、画像形成装置の排出部に設けられた排紙トレー(不図示)に排出される。 The superimposed toner images are collectively electrostatically transferred onto the conveyed paper P (secondary transfer) by the transfer electric field formed by the secondary transfer roll 23 in the secondary transfer portion. The sheet P on which the superimposed toner image has been electrostatically transferred is peeled off from the intermediate transfer belt 21 and conveyed to the fixing device 25 by the conveyance belt 24. The unfixed toner image on the paper P conveyed to the fixing device 25 is fixed on the paper P by being subjected to a fixing process by heat and pressure by the fixing device 25. The paper P on which the fixed image is formed is discharged to a paper discharge tray (not shown) provided in the discharge unit of the image forming apparatus.
<LEDプリントヘッド(LPH)>
図2は本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。
<LED print head (LPH)>
FIG. 2 is a schematic perspective view showing an example of the configuration of the LED print head according to the embodiment of the present invention. As shown in FIG. 2, the LED print head (LPH 14) includes an LED array 52 having a plurality of LEDs 50 and a hologram element array 56 having a plurality of hologram elements 54 provided corresponding to each of the plurality of LEDs 50. And. In the example illustrated in FIG. 2, the LED array 52 includes six LEDs 50 1 to 50 6 , and the hologram element array 56 includes six hologram elements 54 1 to 54 6 . In addition, when it is not necessary to distinguish each from each other, the LEDs 50 1 to 50 6 are collectively referred to as “LED 50”, and the hologram elements 54 1 to 54 6 are collectively referred to as “hologram element 54”.
複数のLED50の各々は、LEDチップ53上に配列されている。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。 Each of the plurality of LEDs 50 is arranged on the LED chip 53. The LED chip 53 is mounted on a long LED substrate 58 together with a drive circuit (not shown) that drives each of the LEDs 50. The LED chip 53 is positioned on the LED substrate 58 so that the plurality of LEDs 50 are aligned in the main scanning direction. Accordingly, the LEDs 50 are arranged along a direction parallel to the axial direction of the photosensitive drum 12.
LED50の配列方向が「主走査方向」である。また、LED50の各々は、互いに隣接する2つのLED50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。 The arrangement direction of the LEDs 50 is the “main scanning direction”. In addition, each of the LEDs 50 is arranged so that the interval (LED pitch) in the main scanning direction between two adjacent LEDs 50 is a constant interval. Although the sub-scan is performed by the rotation of the photosensitive drum 12, the direction orthogonal to the “main scanning direction” is illustrated as the “sub-scanning direction”.
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。 As the LED array 52, various types of LED arrays such as an LED array in which a plurality of LEDs are mounted on a substrate in units of chips may be used. When arranging a plurality of LED chips 53 in which a plurality of LEDs are arranged, the plurality of LED chips 53 may be arranged in series or in a staggered manner. Two or more may be arranged in the sub-scanning direction. In FIG. 2, the LED array 52 in which a plurality of LEDs 50 are arranged in a one-dimensional manner on one LED chip 53 is only schematically shown.
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。 The LED array 52 may have a plurality of LED chips 53 arranged in a staggered manner. That is, the plurality of LED chips 53 may be arranged in a line so as to be arranged in the main scanning direction, and may be arranged in two lines with a certain interval shifted in the sub-scanning direction. Even if the LEDs 50 are divided into the plurality of LED chips 53, each of the plurality of LEDs 50 is arranged such that the interval between the two adjacent LEDs 50 in the main scanning direction is a constant interval.
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。 As the LED array 52, SLED chips (not shown) in which a plurality of self-scanning LEDs (SLEDs) are arranged are arranged in a plurality so that the LEDs are arranged in the main scanning direction. A configured SLED array may be used. In the SLED array, the switch is turned on / off by two signal lines, each SLED is selectively made to emit light, and the data line is shared. By using this SLED array, the number of wires on the LED substrate 58 can be reduced.
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。 On the LED substrate 58 on which the LED chip 53 is arranged, the optical path changing means 32 and the hologram recording layer 60 are arranged. The optical path changing means 32 is disposed above the LED chip 53. The hologram recording layer 60 is disposed on the light exit side of the optical path changing unit 32. The optical path changing unit 32 bends the optical path of the light emitted from each LED 50 of the LED chip 53 and irradiates the hologram recording layer 60. In FIG. 2, the hologram recording layer 60 is formed so as to be in contact with the LED substrate 58, but the hologram recording layer 60 may be formed away from the LED substrate 58 by a predetermined distance.
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。 In the present embodiment, the optical path changing means 32 is composed of a long plane mirror whose longitudinal direction is the main scanning direction. The plane mirror which is the optical path changing means 32 is arranged so as to form about 45 ° with the normal direction of the LED substrate 58. As a result, each light emitted from each LED 50 of the LED chip 53 in the normal direction is bent by about 90 ° by the optical path changing means 32 and irradiated onto the hologram recording layer 60 from the side. That is, each light emitted from the plurality of LEDs 50 is reflected by the plane mirror, and each reflected light is applied to the hologram element 54 corresponding to the LED 50.
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。 The hologram element array 56 is formed in a hologram recording layer 60 formed on the LED substrate 58. In the hologram recording layer 60, a plurality of hologram elements LEDs 54 1 to 54 6 are formed along the main scanning direction corresponding to the plurality of LEDs 50 1 to 50 6 . Each of the hologram elements 54 is arranged so that the interval in the main scanning direction between the two hologram elements 54 adjacent to each other is substantially the same as the interval in the main scanning direction of the LED 50 described above. That is, the hologram element 54 having a large diameter is formed so that the two hologram elements 54 adjacent to each other overlap each other. Moreover, the two hologram elements 54 adjacent to each other may have different shapes.
ホログラム記録層60は、ホログラムを永続的に記録保持することが可能な高分子材料から構成されている。このような高分子材料としては、いわゆるフォトポリマーを用いてもよい。フォトポリマーは、光重合性モノマーのポリマー化による屈折率変化を利用してホログラムを記録する。 The hologram recording layer 60 is made of a polymer material capable of permanently recording and holding a hologram. As such a polymer material, a so-called photopolymer may be used. The photopolymer records a hologram by utilizing a refractive index change caused by polymerization of a photopolymerizable monomer.
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。 As shown in FIG. 2, in the LPH 14 including the LED array 52 and the hologram element array 56, each light emitted from each of the six LEDs 50 1 to 50 6 is bent by the optical path changing means 32. The hologram recording layer 60 is irradiated from the side and enters one of the corresponding hologram elements 54 1 to 54 6 . That is, the light emitted from the LED 50 is not directly incident on the hologram element 54 but is incident via the optical path changing means 32. The hologram elements 54 1 to 54 6 diffract the incident light to generate diffracted light. In the present embodiment, each diffracted light generated by each of the hologram elements 54 1 to 54 6 is emitted so that its optical axis coincides with the normal direction of the LED substrate 58, and in the direction of the photosensitive drum 12. Focused.
射出された各回折光は、感光体ドラム12の方向に収束して、数cm先の焦点面に配置された感光体ドラム12の表面で結像される。即ち、複数のホログラム素子54の各々は、対応するLED50から射出され且つ光路変更手段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。 Each of the emitted diffracted lights converges in the direction of the photosensitive drum 12 and forms an image on the surface of the photosensitive drum 12 disposed on the focal plane several cm ahead. That is, each of the plurality of hologram elements 54 diffracts and collects the corresponding light emitted from the corresponding LED 50 and whose optical path is bent by the optical path changing means 32, and forms an image on the surface of the photosensitive drum 12. Function as. On the surface of the photosensitive drum 12, minute spots 62 1 to 62 6 due to the diffracted lights are formed so as to be arranged in a line in the main scanning direction. In other words, the photosensitive drum 12 is main-scanned by the LPH 14. In addition, when it is not necessary to distinguish each, the spots 62 1 to 62 6 are collectively referred to as “spots 62”.
<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。
<Shape and arrangement of hologram element>
3A is a perspective view showing a schematic shape of the hologram element, and FIG. 3B is a cross-sectional view of the LED print head in the sub-scanning direction. 3C is a cross-sectional view of the LED print head taken along line AA in the main scanning direction, and FIG. 3D is a cross-sectional view of the LED print head taken along line BB in the main scanning direction.
図3(A)に示すように、ホログラム素子54の各々は、一般に厚いホログラム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。 As shown in FIG. 3A, each of the hologram elements 54 is a volume hologram generally called a thick hologram. As described above, the hologram element has high incident angle selectivity and wavelength selectivity, and controls the exit angle (diffraction angle) of the diffracted light with high accuracy to form a fine spot with a clear outline. The accuracy of the diffraction angle increases as the thickness of the hologram increases.
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。 As shown in FIGS. 3A to 3C, each of the hologram elements 54 has a cone that converges toward the surface side from which the diffracted light is emitted, with the surface on the LED 50 side of the hologram recording layer 60 as one bottom surface. It is formed in a trapezoid shape. In this example, a truncated cone-shaped hologram element will be described, but the shape of the hologram element is not limited to this. For example, it is good also as shapes, such as a cone, an elliptical cone, and an elliptical truncated cone. The diameter of the truncated cone-shaped hologram element 54 is the largest on one bottom surface. The diameter of this circular bottom is defined as “hologram diameter r H ”.
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。 Each of the hologram elements 54 has a “hologram diameter r H ” that is larger than the interval of the LEDs 50 in the main scanning direction. For example, the interval in the main scanning direction of the LED 50 is 30 μm, the hologram diameter r H is 2 mm, and the hologram thickness h H is 250 μm. By using such a large hologram element 54, a spot size φ of about 40 μm (about 30 μm at half width) is realized at a working distance of about 4 cm. Therefore, the two hologram elements 54 adjacent to each other are formed so as to greatly overlap each other as compared to the illustrated example. The plurality of hologram elements 54 are multiplexed and recorded by, for example, spherical wave shift multiplexing.
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。 Each of the plurality of LEDs 50 is arranged on the LED substrate 58 with its light emitting surface directed toward the optical path changing means 32 so as to emit light toward the optical path changing means 32 arranged above. The “light emitting optical axis” of the LED 50 faces the direction orthogonal to the LED substrate 58. As shown in the figure, the light emission optical axis is orthogonal to each of the main scanning direction and the sub-scanning direction. That is, here, the “light emitting optical axis” is the center line of diffused light emitted from the light emitting region of the LED 50, and coincides with the normal direction of the LED substrate 58 when the LED 50 is regarded as a light emitting point (point light source). To do.
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。 Although not shown, the LPH 14 is held by a holding member such as a housing or a holder so that the diffracted light generated by the hologram element 54 is emitted in the direction of the photosensitive drum 12, and is shown in FIG. It is attached at a predetermined position in the image forming unit 11. The LPH 14 may be configured to move in the optical axis direction of the diffracted light by an adjusting means such as an adjusting screw (not shown). The adjustment means adjusts the image formation position (focal plane) by the hologram element 54 so as to be positioned on the surface of the photosensitive drum 12. Further, a protective layer may be formed on the hologram recording layer 60 with a cover glass or a transparent resin. The protective layer prevents dust from adhering.
<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。
<Recording method of hologram>
Next, a hologram recording method will be described. 4A and 4B are views showing a state where the hologram element 54 is formed on the hologram recording layer 60, that is, a state where a hologram is recorded on the hologram recording layer. The illustration of the photosensitive drum 12 is omitted, and only the surface 12A, which is an imaging surface, is illustrated. The hologram recording layer 60A is a recording layer before the hologram element 54 is formed. The hologram recording layer 60A is given a reference symbol A to distinguish it from the hologram recording layer 60 on which the hologram element 54 is formed.
図4(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。 As shown in FIG. 4A, coherent light passing through the optical path of the diffracted light imaged on the surface 12A is irradiated to the hologram recording layer 60A as signal light. Signal light is a light that passes through the optical path of the diffused light that spreads toward the surface 12A Ueno condensing point on the LED substrate 58, extends to the desired hologram diameter r H when passing through the holographic recording layer 60A. At the same time, coherent light passing through the optical path of convergent light that converges toward the light emission point that is virtually set is applied to the hologram recording layer 60A as reference light. For the irradiation of coherent light, a laser light source such as a semiconductor laser is used.
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。 The reference light is irradiated at an angle at which the overlap with the signal light in the hologram recording layer 60A is the largest. In this example, the optical axis of the signal light coincides with the normal direction of the LED substrate 58, and the optical axis of the reference light is orthogonal to the optical axis of the signal light. Here, the “virtually set light emission point” that is the convergence point of the reference light is a case where it is assumed that the hologram element 54 is directly irradiated with the light emitted from the LED 50 without the optical path changing means 32 at the time of reproducing the hologram. In addition, the LED 50 regarded as a point light source is a position to be disposed.
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。 The signal light and the reference light are applied to the hologram recording layer 60A from the same side (the side opposite to the side on which the LED substrate 58 is disposed). Thereby, the hologram recording layer 60 in which the transmission type hologram element 54 is formed in the hatched portion is obtained. Here, the “same side” is a reference based on the positional relationship between the hologram recording layer 60 </ b> A and the LED substrate 58. Actually, as shown in FIG. 4A, the signal light is irradiated from above the hologram recording layer 60A, and the reference light is irradiated from the side (left side in the figure) of the hologram recording layer 60A.
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。 Interference fringes (intensity distribution) obtained by interference between the signal light and the reference light are recorded over the thickness direction of the hologram recording layer 60A. The hologram element 54 is a volume hologram in which the interference fringe intensity distribution is recorded in the surface direction and the thickness direction. The LPH 14 is manufactured by attaching the hologram recording layer 60 and the optical path changing means 32 on the LED substrate 58 on which the LED array 52 is mounted.
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。 As shown in FIG. 4B, the hologram may be recorded by irradiating the hologram recording layer 60A with the signal light and the reference light from the same side (the side on which the LED substrate 58 is disposed). Actually, the signal light is irradiated from below the hologram recording layer 60A, and the reference light is irradiated from the side (right side in the drawing) of the hologram recording layer 60A. In this case as well, the hologram recording layer 60 in which the transmissive hologram element 54 is formed in the hatched portion is obtained.
<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。
<Reproduction method of hologram>
Next, a method for reproducing a hologram will be described. FIG. 5 is a diagram illustrating a state in which diffracted light is generated from the hologram element, that is, a state in which the hologram recorded in the hologram recording layer is reproduced and diffracted light is generated. In the present embodiment, as illustrated by the dotted line, the diffused light emitted from the LED 50 as the readout light is irradiated to the hologram recording layer 60 from the side with the optical path bent by the optical path changing means 32. The light whose optical path is bent passes through the optical path of the reference light that converges toward the virtually set light emitting point. Accordingly, the LED 50 emits light in substantially the same situation as the reference light is applied to the hologram element 54.
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。 As shown in FIG. 5, the same light as the signal light is reproduced from the hologram element 54 and emitted as diffracted light by irradiation with diffused light (that is, reproduction reference light) shown by a dotted line, as shown by a solid line. . The emitted diffracted light converges and forms an image on the surface 12A of the photosensitive drum 12 with a working distance of several centimeters. A spot 62 is formed on the surface 12A. In FIG. 5, the surface 12A is depicted schematically, the hologram diameter r H number mm, the working distance L is from a few cm, the surface 12A is in quite distant.
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。 As shown in FIG. 2, six spots 62 1 to 62 6 are formed on the photosensitive drum 12 so as to correspond to the LEDs 50 1 to 50 6 of the LED array 52 in a line in the main scanning direction. The The six spots 62 1 to 62 6 are imaging spots on which the diffracted lights of the hologram elements 54 1 to 54 6 are imaged. Volume holograms have high incident angle selectivity and wavelength selectivity, and generally have high diffraction efficiency. For this reason, the signal light is reproduced with higher accuracy, and a fine spot (condensing point) with a sharp outline is formed on the surface 12A.
<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。
<Comparison with direct irradiation of reading light to hologram element>
Next, the advantage when the hologram element is irradiated with the readout light via the optical path changing means will be described in comparison with the case where the readout light is directly applied to the hologram element. FIG. 6 is a diagram illustrating a state in which a hologram is recorded on a hologram recording layer in a configuration in which light emitted from an LED is directly irradiated onto the hologram.
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。 As shown in FIG. 6, coherent light passing through the optical path of diffracted light that is imaged on the surface 12A (converged to a condensing point on the surface 12A) is irradiated to the hologram recording layer 60A as signal light. At the same time, when passing through the holographic recording layer 60A, coherent light through the optical path of the diffused light that spreads from the light emitting point to the desired hologram diameter r H is applied to the hologram recording layer 60A as reference light. In this example, the optical axis of the reference light coincides with the normal direction of the LED substrate 58, and the optical axis of the signal light intersects with the optical axis of the reference light.
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。 As described above, when the large hologram element 54 is used, the working distance becomes long. In order to record a large hologram element 54 with the configuration shown in FIG. 5, the divergence angle (numerical aperture: NA) of the reference light may be increased. Further, when the divergence angle of the reference light is increased, the intensity of diffracted light is increased, and the light use efficiency is improved by increasing the light amount. However, when the divergence angle of the reference light is increased, the hologram diameter in the sub-scanning direction is increased, and the width of the LPH in the sub-scanning direction is increased. Further, it becomes difficult to separate the readout light (the light emitted from the LED 50) and the diffracted light during reproduction.
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。 On the other hand, as shown in FIGS. 4A and 4B, in the LPH 14 of the present embodiment, each light emitted from each of the LEDs 50 is converted into a corresponding hologram element 54 via the optical path changing means 32. It is set as the structure which injects into. In accordance with this configuration, coherent light (signal light) that passes through the optical path of diffracted light imaged on the surface 12A and coherent light that passes through the optical path of convergent light that converges toward the light emission point that is virtually set (see Light) is applied to the hologram recording layer 60A, and the transmissive hologram element 54 is recorded.
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。 With the above configuration, the LPH 14 of the present embodiment does not necessarily determine the hologram diameter depending on the divergence angle of the reference light, and the degree of freedom in designing the working distance is improved. Further, by increasing the divergence angle of the reference light, the light use efficiency is improved as described above. Further, by increasing the intersection angle between the optical axis of the signal light and the optical axis of the reference light, it becomes easier to separate the readout light and the diffracted light during reproduction.
<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。
<Intersection of signal light and reference light>
Next, an aspect of intersection between the signal light and the reference light will be described. In the above description, the optical axis of the signal light coincides with the normal direction of the LED substrate 58, and the optical axis of the reference light is orthogonal to the optical axis of the signal light. However, the intersection of the signal light and the reference light has been described. However, the embodiment is not limited to this. FIG. 7A is a diagram illustrating a state where a hologram is recorded when the optical axis of the signal light and the optical axis of the reference light are not orthogonal to each other. FIG. 7B is a diagram illustrating a state in which the hologram is reproduced and diffracted light is generated when the optical axis of the signal light and the optical axis of the reference light are not orthogonal to each other.
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。 As shown in FIG. 7A, coherent light passing through the optical path of the diffracted light imaged on the surface 12A is applied to the hologram recording layer 60A as signal light. At the same time, coherent light passing through the optical path of convergent light that converges toward the light emission point that is virtually set is applied to the hologram recording layer 60A as reference light. The signal light and the reference light are irradiated from the same side to the hologram recording layer 60A, and the hologram recording layer 60 in which the transmission type hologram element 54 is formed in the hatched portion is obtained. Note that the hologram element 54 may be formed by phase conjugate recording.
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。 In the present embodiment, the optical axis of the signal light intersects with the optical axis of the reference light at an angle other than 90 °. Since the transmission hologram is used here, a condition of 0 ° <θr + θs ≦ 90 ° is set between the incident angle θs of the signal light with respect to the hologram recording layer 60A and the incident angle θr of the reference light with respect to the hologram recording layer 60A. It is necessary to satisfy. The crossing angle between the signal light and the reference light may be changed within a range that satisfies this condition. As the crossing angle between the signal light and the reference light increases, the interference fringes between the signal light and the reference light are formed at a shorter pitch, so that the shift selectivity is improved, and as a result, a reduction in crosstalk is achieved.
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。 As shown in FIG. 7B, the diffused light emitted from the LED 50 as readout light is bent by the optical path changing means 32 and irradiated to the hologram recording layer 60 from an oblique side to be reproduced on the hologram element 54. The situation is almost the same as when the reference light is irradiated. By irradiation with diffused light (reproduction reference light) illustrated by a dotted line, the same light as the signal light is reproduced from the hologram element 54 and emitted as diffracted light, as illustrated by a solid line. The emitted diffracted light converges and forms an image on the surface 12A of the photosensitive drum 12 with a working distance of several centimeters. A spot 62 is formed on the surface 12A.
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)。 In the present embodiment, the interference fringes between the signal light and the reference light are formed at a short pitch, crosstalk is suppressed by improving the shift selectivity, and the transmitted reference light serving as background noise can be easily blocked. When the optical axis of the signal light and the optical axis of the reference light are orthogonal, that is, when the crossing angle between the signal light and the reference light is maximized, the interference fringes between the signal light and the reference light have the shortest pitch. The shift selectivity is maximized and crosstalk is further suppressed (see FIG. 4).
<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。
<Modification of LPH (1)>
As described with reference to FIGS. 2 and 3, in the above embodiment, the optical path changing means 32 and the hologram recording layer 60 are configured as LPHs 14 formed of different members, but the configuration of the LPH is limited to this. It doesn't mean. FIG. 8 is a diagram illustrating an example of a configuration of an LPH in which an optical path changing unit and a hologram recording layer are integrally formed. Except for the fact that the optical path changing means and the hologram recording layer are integrally formed and the number of parts is reduced, the configuration is the same as in the above embodiment. Omitted.
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。 In the LPH 14 </ b> A according to the modification (1), the hologram recording layer 60 </ b> B is disposed on the LED substrate 58. The hologram recording layer 60B is also disposed above the LED chip 53. In the hologram recording layer 60B, the arrangement side of the LED chip 53 is a light incident side (for reading light), and the opposite side is a light emitting side (for diffracted light). The hologram recording layer 60 </ b> B has an inclined surface 60 </ b> C in which one side surface located above the LED chip 53 intersects the normal direction of the LED substrate 58. The inclined surface 60C is a long inclined surface with the main scanning direction as the longitudinal direction, and is formed such that the width of the hologram recording layer 60B in the sub-scanning direction becomes narrower from the light incident side toward the light emitting side.
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。 A reflective film 32A is formed on the inclined surface 60C of the hologram recording layer 60B. The reflective film 32A is formed, for example, by a method such as vapor deposition of a metal having a high reflectance with respect to the light emitted from the LED 50 on the inclined surface 60C. By integrating the reflective film 32 with the hologram recording layer 60B, compared with the case where the optical path changing means and the hologram recording layer are formed of separate members (see FIGS. 2 and 3), a means for preventing interface reflection is provided. No need to take. In addition, the reflective film 32A formed in advance does not require post hoc alignment.
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。 The light emitted from each LED 50 of the LED chip 53 is incident from the light incident side surface of the hologram recording layer 60B. The reflective film 32A formed on the inclined surface 60C bends the optical path of each incident light. That is, the reflective film 32 </ b> A functions as an “optical path changing unit” that changes the optical path of each light emitted from each LED 50. Note that when the interface reflection on the inclined surface 60C is used, the formation of the reflective film 32A may be omitted.
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。 Each light whose optical path is bent is guided through the hologram recording layer 60 </ b> B and irradiated to the hologram element 54 corresponding to each LED 50. Each of the plurality of hologram elements 54 diffracts each light incident from the corresponding LED to generate diffracted light, and emits each diffracted light toward the photosensitive drum 12. On the surface 12A of the photosensitive drum 12, a minute spot 62 is formed by each diffracted light.
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。 In the present embodiment, the reflective film 32 is formed on an inclined surface 60 </ b> C that forms about 45 ° with the normal direction of the LED substrate 58. Thereby, each light emitted from the plurality of LEDs 50 in the normal direction is propagated from the right side to the left side in the hologram recording layer 60B with the optical path bent by about 90 ° by the reflective film 32A, and the corresponding hologram element 54 is irradiated.
<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。
<Modification of LPH (2)>
As described with reference to FIGS. 2 and 3, in the above embodiment, the example in which the optical path changing unit 32 is configured by a plane mirror has been described. However, the optical path changing unit is not limited to the plane mirror. FIG. 9A is a cross-sectional view in the sub-scanning direction showing an example of the configuration of the LPH according to the modification (2). FIG. 9B is a diagram illustrating a state in which a hologram is recorded on the LPH hologram recording layer of FIG. 9A. Since the configuration is substantially the same as that of the above-described embodiment except that a reflecting mirror having a curved reflecting surface is provided as the optical path changing means, the same components are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
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。 In the LPH 14 </ b> B according to the modification (2), the optical path changing unit 32 </ b> B and the hologram recording layer 60 are disposed on the LED substrate 58. The optical path changing means 32B is arranged above the LED chip 53. The hologram recording layer 60 is disposed on the light exit side (that is, the light condensing side) of the optical path changing unit 32B. The light emitted from the optical path changing unit 32B enters from one side surface of the hologram recording layer 60. On the other side surface opposite to one side surface of the hologram recording layer 60, a light absorber 34 that absorbs transmitted reference light is disposed. Note that, similarly to the LPH according to the modification (1), the optical path changing means and the hologram recording layer may be integrally formed.
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。 In the present embodiment, the optical path changing unit 32B is a long reflecting mirror (for example, an elliptical mirror or a parabolic mirror) whose longitudinal direction is the main scanning direction, and the cross section in the sub-scanning direction is an arc shape. The inside of the curved surface is the reflecting surface. The optical path changing means 32B bends the optical path of the light emitted from each LED 50 and condenses the light in the direction of the changed optical path. The light emitted from each LED 50 is diffused light, and the light utilization efficiency is improved by condensing and irradiating.
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。 The hologram recording layer 60 is irradiated with the light whose optical path is bent and condensed. That is, the light reflected and condensed by the optical path changing unit 32B is irradiated to the hologram element 54 corresponding to each LED 50. Each of the plurality of hologram elements 54 diffracts each light incident from the corresponding LED to generate diffracted light, and emits each diffracted light toward the photosensitive drum 12. On the surface 12A of the photosensitive drum 12, a minute spot 62 is formed by each diffracted light.
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。 In the present embodiment, the optical path changing means 32B is a reflecting mirror having a curved reflecting surface. By changing the reflecting mirror in this way, each light emitted from the plurality of LEDs 50 in the normal direction is bent by about 90 ° by the optical path changing means 32B and condensed in the direction of the changed optical path. Then, it propagates in the hologram recording layer 60B from the right side to the left side and is irradiated to the corresponding hologram element 54. The light transmitted without being diffracted by the hologram element 54 is absorbed by the light absorber 34.
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。 Next, a hologram recording method in the LPH 14B according to the modification (2) will be described. As shown in FIG. 9B, the coherent light passing through the optical path of the diffracted light imaged on the surface 12A is irradiated to the hologram recording layer 60A as signal light. Signal light is a light that passes through the optical path of the diffused light that spreads toward the surface 12A Ueno condensing point on the LED substrate 58, extends to the desired hologram diameter r H when passing through the holographic recording layer 60A. At the same time, the diffused light is reflected and condensed by the optical path changing means 32B, and the coherent light passing through the optical path of the convergent light that converges toward the light emitting point where the LED 50 is to be disposed is applied to the hologram recording layer 60A as reference light. The For the irradiation of coherent light, a laser light source such as a semiconductor laser is used.
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。 In this example, the diffused light emitted from the coherent light source 36 is relayed by a lens 38 such as a cylindrical lens and irradiated to the hologram recording layer 60A from the side (from the left side in the figure). The diffused light to be irradiated is designed so that the light transmitted through the hologram recording layer 60A is reflected and collected by the optical path changing means 32B and converges toward the light emitting point where the LED 50 is to be disposed. The signal light and the reference light are applied to the hologram recording layer 60A from the same side, whereby the hologram recording layer 60 in which the transmission type hologram element 54 is formed in the hatched portion is obtained.
<その他の変形例>
なお、上記では、複数のLEDを備えたLEDプリントヘッドを備える例について説明したが、LEDに代えて電界発光素子(EL)、レーザダイオード(LD)等、他の発光素子を用いてもよい。発光素子の特性に応じてホログラム素子を設計すると共に、インコヒーレント光による不要露光を防止することで、インコヒーレント光を射出するLEDやELを発光素子として用いた場合でも、コヒーレント光を射出するLDを発光素子として用いた場合と同様に、輪郭が鮮明な微小スポットが形成される。
<Other variations>
In addition, although the example provided with the LED print head provided with several LED was demonstrated above, it replaced with LED and you may use other light emitting elements, such as an electroluminescent element (EL) and a laser diode (LD). LD that emits coherent light even when an LED or EL that emits incoherent light is used as a light emitting element by designing a hologram element according to the characteristics of the light emitting element and preventing unnecessary exposure by incoherent light. As in the case of using as a light emitting element, a fine spot with a clear outline is formed.
また、上記では、球面波シフト多重により複数のホログラム素子を多重記録する例について説明したが、所望の回折光が得られる多重方式であれば、他の多重方式で複数のホログラム素子を多重記録してもよい。また、複数種類の多重方式を併用しても良い。他の多重方式としては、参照光の入射角度を変えながら記録する角度多重記録、参照光の波長を変えながら記録する波長多重記録、参照光の位相を変えながら記録する位相多重記録等が挙げられる。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。 In the above description, an example in which a plurality of hologram elements are multiplexed and recorded by spherical wave shift multiplexing has been described. However, if a multiplexing method that can obtain a desired diffracted light is used, a plurality of hologram elements can be multiplexed and recorded by another multiplexing method. May be. A plurality of types of multiplexing methods may be used in combination. Other multiplexing methods include angle multiplex recording for recording while changing the incident angle of the reference light, wavelength multiplex recording for recording while changing the wavelength of the reference light, and phase multiplex recording for recording while changing the phase of the reference light. . Separately diffracted light is reproduced without crosstalk from the multiple recorded holograms.
また、上記では、画像形成装置がタンデム型のデジタルカラープリンタであり、その各画像形成ユニットの感光体ドラムを露光する露光装置としてのLEDプリントヘッドについて説明したが、露光装置により感光性の画像記録媒体を像様露光することで画像が形成される画像形成装置であればよく、上記の応用例には限定されない。例えば、画像形成装置は、電子写真方式のデジタルカラープリンタには限定されない。銀塩方式の画像形成装置や光書込み型電子ペーパー等の書き込み装置等にも本発明の露光装置を搭載してもよい。また、感光性の画像記録媒体は、感光体ドラムには限定されない。シート状の感光体や写真感光材料、フォトレジスト、フォトポリマー等の露光にも、上記応用例に係る露光装置を適用してもよい。 In the above description, the image forming apparatus is a tandem type digital color printer, and the LED print head as an exposure apparatus that exposes the photosensitive drum of each image forming unit has been described. Any image forming apparatus in which an image is formed by imagewise exposing a medium may be used, and the present invention is not limited to the above application examples. For example, the image forming apparatus is not limited to an electrophotographic digital color printer. The exposure apparatus of the present invention may be mounted on a writing apparatus such as a silver salt type image forming apparatus or optical writing type electronic paper. The photosensitive image recording medium is not limited to the photosensitive drum. The exposure apparatus according to the above application example may also be applied to exposure of a sheet-shaped photoreceptor, a photographic material, a photoresist, a photopolymer, and the like.
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。 In the above description, an example in which an LED print head including a plurality of LEDs (LED array) and a plurality of hologram elements (hologram element array) is provided as an exposure apparatus has been described. A similar LED print head may be configured by a light condensing element array in which a plurality of “light condensing elements” including one set of LEDs, an optical path changing unit, and a hologram element are arranged one-dimensionally or two-dimensionally.
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
2 PC
3 Image Reading Device 10 Image Forming Process Unit 11 Image Forming Unit 12 Photosensitive Drum 12A Surface 13 Charger 14 LED Print Head (LPH)
14A LPH
14B LPH
DESCRIPTION OF SYMBOLS 15 Developing device 16 Cleaner 21 Intermediate transfer belt 22 Primary transfer roll 23 Secondary transfer roll 24 Conveyor belt 25 Fixing device 30 Controller 32 Optical path changing means 32A Reflecting film 32B Optical path changing means 34 Light absorber 36 Light source 38 Lens 40 Image processing section 50 LED
52 LED array 53 LED chip 54 Hologram element 56 Hologram element array 58 LED substrate 60 Hologram recording layer 60A Hologram recording layer 60B Hologram recording layer 60C Slope 62 Spot
Claims (8)
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。 A light emitting element that emits light;
An optical path changing means for changing an optical path of light emitted from the light emitting element;
A hologram recording layer on which a hologram element is arranged which is arranged on the optical path changed by the optical path changing means and diffracts the irradiated light and is condensed on an exposed surface separated by a predetermined working distance; and
Condensing element equipped with.
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。 A light emitting element array in which a plurality of light emitting elements are arranged in a predetermined direction;
An optical path changing means for changing an optical path of each light emitted from each of the plurality of light emitting elements;
A hologram recording layer disposed on the optical path changed by the optical path changing means, wherein the exposed surface is diffracted by a plurality of light emitting elements and separated by a predetermined working distance. A hologram recording layer in which a plurality of hologram elements are recorded, and the plurality of hologram elements are multiplexed and recorded such that a plurality of focusing points formed on the exposed surface are aligned in the predetermined direction;
An exposure apparatus comprising:
0°<θr+θs≦90°・・・(1) Each of the plurality of hologram elements is recorded by interference between signal light reproduced as diffracted light and reference light intersecting with the signal light, and the incident angle θs of the signal light with respect to the hologram recording layer and the hologram recording layer The exposure apparatus according to claim 3, wherein an incident angle θr of the reference light with respect to satisfies the following expression (1).
0 ° <θr + θs ≦ 90 ° (1)
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。
An exposure apparatus according to any one of claims 3 to 7,
A photosensitive image recording medium having a surface to be exposed that is separated from the exposure apparatus by a predetermined working distance, and on which main scanning is performed in the predetermined direction by the exposure apparatus in accordance with image data to record an image; ,
An image forming apparatus including:
Priority Applications (1)
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| JP2010183268A JP2012040749A (en) | 2010-08-18 | 2010-08-18 | Condensing element, condensing element array, exposure device, and image forming apparatus |
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Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
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| JP2010183268A Pending JP2012040749A (en) | 2010-08-18 | 2010-08-18 | Condensing element, condensing element array, exposure device, and image forming apparatus |
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