專利名稱：曝光設(shè)備和圖像形成裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及曝光設(shè)備和圖像形成裝置。
背景技術(shù)：
在日本特開(JP-A) 2007-237576號(hào)公報(bào)中描述了一種曝光設(shè)備，它設(shè)置有排列在光源基板上的多個(gè)發(fā)光元件；具有多個(gè)正衍射透鏡的第一透鏡陣列，這些正衍射透鏡透射并衍射光，以使光會(huì)聚為光束并形成圖像；多個(gè)透鏡的第二透鏡陣列，其中以多個(gè)發(fā)光元件、第一透鏡陣列、第二透鏡陣列按照上述順序設(shè)置，其中多個(gè)正衍射透鏡沿垂直于光源基板的方向分別與多個(gè)發(fā)光元件交疊。在日本特開(JP-A) 2002-046300號(hào)公報(bào)描述了一種電子照相裝置的曝光頭，它設(shè)置有支撐構(gòu)件；排列在支撐構(gòu)件的表面上的多個(gè)發(fā)光元件；和一體地設(shè)置到支撐構(gòu)件的表面的透鏡形成體，透鏡形成體具有對(duì)應(yīng)于每個(gè)發(fā)光元件的全息透鏡部。在日本特開(JP-A) 2000-330058號(hào)公報(bào)中描述了一種光學(xué)寫入設(shè)備，其通過將圖像分割為大量微小像素、從單個(gè)或多個(gè)光源發(fā)出強(qiáng)度與每個(gè)像素的濃度對(duì)應(yīng)的光束而寫入圖像，并通過照射光強(qiáng)度在閾值或以上的光，光束的輝點(diǎn)順序照射到每個(gè)像素區(qū)域，或經(jīng)由照射表面并通過改變表面電勢、引起化學(xué)變化等形成潛像，或者在圖像記錄介質(zhì)上照射和掃描以形成濃度變化的圖像。在該光寫入設(shè)備中光源與圖像記錄介質(zhì)之間，存在從光源側(cè)順序排列的以下單元會(huì)聚光束的光束會(huì)聚元件部、設(shè)置在光束的聚焦位置處的非常小的光學(xué)孔徑部(aperture portion)、使從光學(xué)孔徑部射出的光束大致平行的準(zhǔn)直部、以及在多個(gè)方向上分解并輻射光束并將多個(gè)光束大致會(huì)聚到同一平面上的全息元件。該陣列形成的排列的單元數(shù)量與快掃描方向上的像素?cái)?shù)量相同。在日本特開平(JP-A)4-201270號(hào)公報(bào)中描述了一種打印設(shè)備，其設(shè)置有將來自激光源的激光束轉(zhuǎn)換為光點(diǎn)狀光束的轉(zhuǎn)換元件和會(huì)聚光束的全息元件，并且多個(gè)轉(zhuǎn)換元件和多個(gè)全息元件設(shè)置為一一對(duì)應(yīng)。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的方面，提供了一種曝光設(shè)備，該曝光設(shè)備包括多個(gè)發(fā)光元件的發(fā)光元件陣列，所述多個(gè)發(fā)光元件沿預(yù)定方向以第一間隔成排地排列；以及全息元件陣列，在所述全息元件陣列中的多個(gè)全息元件被多路記錄在記錄層中， 該記錄層設(shè)置在所述發(fā)光元件陣列的上方，所述多個(gè)全息元件對(duì)應(yīng)于所述多個(gè)發(fā)光元件中的每一個(gè)，使得從所述多個(gè)發(fā)光元件發(fā)出的光的衍射光束會(huì)聚，以在待曝光的表面處以比所述第一間隔小的第二間隔沿所述預(yù)定方向成排地形成聚束光點(diǎn)。本發(fā)明的第二方面提供了第一方面的曝光設(shè)備，其中，所述多個(gè)發(fā)光元件各個(gè)排列成使得所述多個(gè)發(fā)光元件各個(gè)在所述預(yù)定方向上的發(fā)光區(qū)域長度比所述第二間隔長。本發(fā)明的第三方面提供了第一或第二方面的曝光設(shè)備，其中，所述多個(gè)全息元件分別將所述衍射光束會(huì)聚到曝光面，使得在所述預(yù)定方向上的所述發(fā)光區(qū)域長度比所述聚束光點(diǎn)在所述預(yù)定方向上的直徑長。本發(fā)明的第四方面提供第一至第三方面中任何一個(gè)的曝光設(shè)備，其中多個(gè)發(fā)光元件被分為多個(gè)單元，并以二維形式排列。本發(fā)明的第五方面提供一種圖像形成裝置，該圖像形成裝置包括第一至第四方面之一的曝光設(shè)備；以及感光體，該感光體設(shè)置在離所述曝光設(shè)備操作距離處，所述感光體根據(jù)圖像數(shù)據(jù)通過快掃描而寫有圖像，在所述快掃描時(shí)，來自所述曝光設(shè)備的所述聚束光點(diǎn)沿所述預(yù)定方向成排。根據(jù)本發(fā)明的第一至第四方面的每個(gè)發(fā)明，具有以下效果。根據(jù)本發(fā)明的第一方面，具有的效果在于，在不受在待曝光的表面上排列的聚束光點(diǎn)行中的間隔的限制的情況下，可以增加發(fā)光元件陣列的設(shè)計(jì)自由度。換言之，即使構(gòu)成發(fā)光元件陣列的多個(gè)發(fā)光元件不按照與聚束光點(diǎn)行的間隔相同的間隔排列，從多個(gè)發(fā)光元件中的各發(fā)光元件發(fā)出的相應(yīng)光束可以會(huì)聚到待曝光的表面上，使得聚束光點(diǎn)根據(jù)分辨率按照希望間隔成排地設(shè)置。根據(jù)本發(fā)明的第二方面，通過增加發(fā)光元件的發(fā)光區(qū)域的表面面積，可以進(jìn)一步提高在待曝光的表面處的光強(qiáng)度。根據(jù)本發(fā)明的第三方面，通過使排列在待曝光表面上的聚束光點(diǎn)的尺寸更微小， 可以進(jìn)一步提高分辨率。根據(jù)本發(fā)明的第四方面，發(fā)光元件陣列在預(yù)定方向上的長度可以變短，因此在預(yù)定方向上的曝光設(shè)備在預(yù)定方向上的長度可以變短。即，可以獲得更緊湊的曝光設(shè)備。多個(gè)全息元件的衍射角也可以變小，提高了在待曝光表面上排列的聚束光點(diǎn)的位置精度。根據(jù)本發(fā)明的第五方面，具有的效果是，能夠增加發(fā)光元件的設(shè)計(jì)自由度，而不受排列在作為待曝光表面的感光體表面上的聚束光點(diǎn)行中的間隔的限制。換言之，即使在曝光設(shè)備中構(gòu)成發(fā)光元件陣列的多個(gè)發(fā)光元件不按照與聚束光點(diǎn)行的間隔相同的間隔排列， 從多個(gè)發(fā)光元件發(fā)出的每個(gè)光束可以在特定操作距離處會(huì)聚到感光體的表面上，使得聚束光點(diǎn)根據(jù)圖像形成裝置的分辨率按照希望間隔成排地設(shè)置，由此進(jìn)行快掃描并寫入圖像。


將基于以下附圖詳細(xì)地描述本發(fā)明的示例性實(shí)施方式，在附圖中圖1是示出了根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施方式的圖像形成裝置的結(jié)構(gòu)的示例的示意圖；圖2是示出了根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施方式的LED打印頭的示例的示意性立體圖；圖3A是示出了全息元件的示意性形狀的立體圖；圖;3B是沿LED打印頭的慢掃描方向截取的截面圖；圖3C是沿LED打印頭的快掃描方向截取的截面圖；圖4是示出了在全息記錄層中記錄全息圖的情況的圖；圖5A和圖5B是示出了照射全息圖、生成衍射光束的情況的圖6是示出了 LED間距大于光點(diǎn)間距的情況的圖；圖7是示出了在LED間距和LED直徑二者都大于光點(diǎn)間距的情況下進(jìn)行再生成的情況的圖；圖8是示出了在LED間距大于光點(diǎn)間距并且LED直徑大于光點(diǎn)直徑的情況下進(jìn)行再生成的情況的圖；和圖9是示出了形成有與SLED陣列相對(duì)應(yīng)的全息元件陣列的LED打印頭的局部結(jié)構(gòu)的示例的局部立體圖。
具體實(shí)施例方式下面，將參照附圖來詳細(xì)地說明本發(fā)明的示例性實(shí)施方式。安裝有LED打印頭的圖像形成裝置首先，下面說明根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施方式的安裝有LED打印頭的圖像形成裝置。例如在通過電子照相法形成圖像的復(fù)印機(jī)、打印機(jī)等中，代替常規(guī)激光光柵輸出掃描器 (ROS)曝光裝置，采用LED作為光源的發(fā)光二極管(LED)曝光設(shè)備正在被普遍作為用于在感光鼓上寫入潛像的曝光設(shè)備。在LED曝光設(shè)備中，不需要掃描光學(xué)系統(tǒng)，與激光ROS曝光設(shè)備相比能夠變得更加緊湊。LED曝光設(shè)備的優(yōu)點(diǎn)還在于，不需要用于驅(qū)動(dòng)多棱鏡的驅(qū)動(dòng)馬達(dá)，不產(chǎn)生機(jī)械噪聲。LED曝光設(shè)備被稱為LED打印頭，縮寫為LPH(LRED Print Head)。常規(guī)LED打印頭設(shè)置有排列在細(xì)長基板上的大量LED的LED陣列，以及設(shè)置有大量的折射率分布型 (gradient index)棒透鏡的透鏡陣列。在LED陣列中，存在與沿快掃描方向排列的像素?cái)?shù)相對(duì)應(yīng)的大量LED，例如，每英寸1200個(gè)像素，即，1200dpi。通常，例如在透鏡陣列中采用棒透鏡，采用諸如SELFOC(注冊商標(biāo))透鏡等。從每個(gè)LED發(fā)出的光由棒透鏡會(huì)聚，并且在感光鼓上形成正立的相同尺寸圖像。正在研究采用“全息元件”來代替棒透鏡的LED打印頭。根據(jù)本示例性實(shí)施方式的圖像形成裝置配備了具有“全息元件陣列”的LED打印頭，如下面所述。在采用棒透鏡的 LPH中，從透鏡陣列的端面到成像點(diǎn)的光路長度(操作距離)短，僅為幾個(gè)毫米的量級(jí)，并且曝光設(shè)備在感光鼓周圍所占據(jù)的比例大。與此相比，在設(shè)置有全息元件陣列的LPH 14中， 操作距離長，為幾個(gè)厘米的量級(jí)，感光鼓周圍不擁擠，并且總體上，圖像形成裝置制造得更緊湊。一般來說，在采用發(fā)出非相干光的LED的LPH中，隨著相干性降低，出現(xiàn)模糊的光點(diǎn)(稱為色差)，并不容易形成直徑很小的光點(diǎn)。與此形成對(duì)比，在設(shè)置有全息元件陣列的 LPH 14中，全息元件的入射角選擇性和波長選擇性高，并且在感光鼓12上可形成輪廓鮮明、直徑很小的光點(diǎn)。圖1是示出了根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施方式的圖像形成裝置的結(jié)構(gòu)的示例的示意圖。該圖像形成裝置是所謂的串聯(lián)型數(shù)字彩色打印機(jī)，其設(shè)置有用作圖像形成部的圖像形成處理部10，其中與各顏色的圖像數(shù)據(jù)相對(duì)應(yīng)地執(zhí)行圖像形成；控制器30，其控制圖像形成裝置的操作；和圖像處理部40，其連接到圖像讀取設(shè)備3以及例如外部設(shè)備(諸如個(gè)人計(jì)算機(jī)(PC) 2等)，圖像處理部40使從這些外部設(shè)備接收的圖像數(shù)據(jù)經(jīng)過特定的圖像處理。
圖像形成處理部10包括按照均勻間隔彼此平行設(shè)置的4個(gè)圖像形成單元11Y、 IIMUICUIK0圖像形成單元IIY、IIM、IIC、IIK每個(gè)分別形成黃色(Y)、品紅色(Μ)、青色 (C)和黑色⑷的調(diào)色劑圖像。在適當(dāng)?shù)膱龊?，圖像形成單元11Y、11M、11C、11K統(tǒng)稱為“圖像形成單元11”。每個(gè)圖像形成單元11包括用作圖像保持體的感光鼓12，其用于在其上形成靜電潛像并用于保持調(diào)色劑圖像；充電設(shè)備13，其將感光鼓12的表面均勻地充電到特定的電勢；用作曝光設(shè)備的LED打印頭(LPH) 14，其對(duì)充電設(shè)備13已充電的感光鼓12進(jìn)行曝光； 顯影設(shè)備15，其對(duì)用LPH 14獲得的靜電潛像進(jìn)行顯影；以及清潔器16，其清潔轉(zhuǎn)印后的感光鼓12的表面。LPH 14是長度與感光鼓12的軸向長度大致相同的細(xì)長打印頭。LPH14設(shè)置在面對(duì)感光鼓12的周圍處，使得LPH 14的長度方向沿感光鼓12的軸向方向。在本示例性實(shí)施方式中，多個(gè)LED沿LPH 14的長度方向設(shè)置成陣列。與多個(gè)LED相對(duì)應(yīng)的多個(gè)全息元件在 LED陣列上方設(shè)置成陣列。如下面描述的，配備有全息元件陣列的LPH 14的操作距離的長度長，并且LPH 14 設(shè)置在與相應(yīng)感光鼓12的表面相距幾個(gè)厘米的距離處。由此，LPH 14沿感光鼓12的周向所占據(jù)的寬度小，并且減輕了感光鼓12周圍的擁擠。圖像形成處理部10包括中間轉(zhuǎn)印帶21，其上被多次轉(zhuǎn)印了圖像形成單元11的各感光鼓12上形成的各顏色的調(diào)色劑圖像；一次轉(zhuǎn)印輥22，其將各圖像形成單元11的各顏色的調(diào)色劑圖像順序地轉(zhuǎn)印(一次轉(zhuǎn)印)到中間轉(zhuǎn)印帶21上；二次轉(zhuǎn)印輥23，其將已轉(zhuǎn)印到中間轉(zhuǎn)印帶21上的疊加后的調(diào)色劑圖像通過一個(gè)動(dòng)作轉(zhuǎn)印(二次轉(zhuǎn)印)到用做記錄介質(zhì)的紙張P上；以及定影設(shè)備25，其將二次轉(zhuǎn)印后的圖像定影到紙張P上。下面說明上述圖像形成裝置的操作。首先，圖像形成處理部10例如基于控制信號(hào)來執(zhí)行圖像形成操作，控制信號(hào)諸如為從控制器30供應(yīng)的同步信號(hào)。在這樣做時(shí)，圖像處理部40對(duì)從圖像讀取設(shè)備3或PC 2輸入的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行圖像處理，然后通過接口將圖像數(shù)據(jù)提供到各圖像形成單元11。例如，在圖像形成單元IlY中，通過LPH 14基于從圖像處理部40獲得的圖像數(shù)據(jù)發(fā)出光，對(duì)由充電設(shè)備13均勻地充電到特定電勢的感光鼓12的表面進(jìn)行曝光，并且在感光鼓12上形成靜電潛像。即，通過LPH14的各LED根據(jù)圖像數(shù)據(jù)發(fā)光，來對(duì)感光鼓12的表面進(jìn)行快掃描，并且通過旋轉(zhuǎn)感光鼓12進(jìn)行慢掃描，由此在感光鼓12上形成靜電潛像。顯影設(shè)備15對(duì)已形成的靜電潛像進(jìn)行顯影，在感光鼓12上形成黃色調(diào)色劑圖像。按照類似方式分別在圖像形成單元11M、11C、11K中形成品紅色、青色和黑色的調(diào)色劑圖像。使用一次轉(zhuǎn)印輥22通過順序靜電吸引，各圖像形成單元11上形成的相應(yīng)調(diào)色劑圖像被轉(zhuǎn)印(一次轉(zhuǎn)印)到按照圖1的箭頭A方向旋轉(zhuǎn)的中間轉(zhuǎn)印帶21上。在中間轉(zhuǎn)印帶21上形成疊加后的調(diào)色劑圖像。隨著中間轉(zhuǎn)印帶21的移動(dòng)，疊加后的調(diào)色劑圖像被傳送到設(shè)置有二次轉(zhuǎn)印輥23 ( 二次轉(zhuǎn)印部)的區(qū)域。當(dāng)疊加后的調(diào)色劑圖像已傳送到二次轉(zhuǎn)印部時(shí)，紙張P按照與調(diào)色劑圖像到二次轉(zhuǎn)印部的傳送相匹配的定時(shí)被饋送到二次轉(zhuǎn)印部。接著，通過在二次轉(zhuǎn)印部處二次轉(zhuǎn)印輥23形成的轉(zhuǎn)印電場，疊加后的調(diào)色劑圖像通過一個(gè)動(dòng)作被靜電轉(zhuǎn)印(二次轉(zhuǎn)印)到傳送的紙張P上。已靜電轉(zhuǎn)印有疊加后的調(diào)色劑圖像的紙張P與中間轉(zhuǎn)印帶21分開，并通過傳送帶M被傳送到定影設(shè)備25。在定影設(shè)備25的定影處理中，已傳送到定影設(shè)備M的紙張P上的未定影的調(diào)色劑圖像被施加熱和壓力，并被定影在紙張P上。接著形成有定影圖像的紙張P被排出到圖像形成裝置的排出部， 圖像形成裝置設(shè)置有出紙盤(圖中未示出)。LED 打印頭(LPH)圖2是示出根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施方式的LED打印頭的結(jié)構(gòu)的示例的示意立體圖。如圖2所示，LED打印頭(LPH 14)包括設(shè)置有多個(gè)LED 50的LED陣列52 ；設(shè)置有與多個(gè)LED50 —一對(duì)應(yīng)的多個(gè)全息元件M的全息元件陣列56。在圖2中示出的示例中，LED 陣列52設(shè)置有6個(gè)單獨(dú)的LED SO1至506，并且全息元件陣列56設(shè)置有6個(gè)單獨(dú)的全息元件討1至討6。當(dāng)不需要區(qū)分這些元件時(shí)，LED 501至506被統(tǒng)稱為“LED50”，并且全息元件 51至546被統(tǒng)稱為“全息元件M”。多個(gè)LED 50分別排列在LED芯片53上。排列有多個(gè)LED 50的LED芯片53與用于驅(qū)動(dòng)各LED 50的驅(qū)動(dòng)電路(圖中未示出)一起封裝到細(xì)長的LED基板58。LED芯片53 被排列成使得多個(gè)LED 50處于沿快掃描方向成排地排列，并且LED芯片53設(shè)置在LED基板58上。由此，LED 50分別沿平行于感光鼓12的軸向的方向排列。LED 50的排列方向是“快掃描方向”。各LED 50排列成使得在快掃描方向上的兩個(gè)相鄰LED 50之間的間隔(LED間距)是恒定間隔。通過以與“快掃描方向”垂直的方向 (表示為“慢掃描方向”)旋轉(zhuǎn)感光鼓12來執(zhí)行慢掃描。下面，LED 50的設(shè)置位置被適當(dāng)?shù)胤Q為“發(fā)光點(diǎn)”。例如可以采用LED陣列的各種實(shí)施方式作為LED陣列52，諸如在基板上封裝為芯片單元的、具有多個(gè)LED的LED陣列。在多個(gè)單個(gè)LED芯片的陣列中各排列有多個(gè)LED，多個(gè)LED芯片可以按照直線設(shè)置，或可以按照交錯(cuò)的形式設(shè)置。在慢掃描方向上也可以設(shè)置兩個(gè)或更多個(gè)單獨(dú)LED芯片。圖2僅是LED陣列52的示意圖，LED陣列52在一個(gè)LED芯片53上一維地排列有多個(gè)LED 50。如下面描述的，在本示例性實(shí)施方式中，多個(gè)LED芯片53在LED陣列52中按照交錯(cuò)形式排列(參見圖9)。即，設(shè)置多個(gè)LED芯片53以沿快掃描方向形成一行，并且多個(gè) LED芯片53還設(shè)置在第二行中，第二行在慢掃描方向上移位了特定間隔。即使多個(gè)LED芯片53之間分開，一個(gè)LED芯片53內(nèi)的多個(gè)LED 50分別排列為使得在快掃描方向上相鄰兩個(gè)LED 50之間的間隔是均勻的間隔。作為LED陣列52，可以采用排列有多個(gè)自掃描LED (SLED)的SLED芯片(圖中未示出)，或者SLED陣列可以配置有多個(gè)單獨(dú)的SLED芯片，使得LED沿快掃描方向成行地排列成。在SLED陣列中，利用兩個(gè)信號(hào)線執(zhí)行開和關(guān)的切換，并且選擇性地使每個(gè)SLED利用公共數(shù)據(jù)線來發(fā)光。通過采用這樣的SLED陣列，LED基板58上需要較少的布線線路。全息記錄層60形成在LED基板58上，以覆蓋上述LED芯片53。在LED基板58上形成的全息記錄層60內(nèi)形成全息元件陣列56。如下面描述的，不需要LED基板58與全息記錄層60之間的緊密結(jié)合，并且結(jié)構(gòu)可以為其間具有特定間隔，并且例如其間夾有空氣層或透明樹脂層。例如，全息記錄層60可以定位為在特定的高度處與LED基板58分開，并由保護(hù)構(gòu)件(圖中未示出)保護(hù)。在全息記錄層60中，沿快掃描方向形成多個(gè)全息元件討1至討6，以與多個(gè)LED SO1 至506中的各個(gè)相對(duì)應(yīng)。相應(yīng)全息元件M排列成使得在快掃描方向上兩個(gè)相鄰全息元件M之間的間隔與在快掃描方向上LED50之間的間隔距離大致相同，如上所述。S卩，全息元件M形成有較大的直徑，使得兩個(gè)相鄰全息元件M彼此交疊。兩個(gè)相鄰全息圖還可以具有彼此不同的形狀。注意，全息記錄層60由能夠永久記錄并保持全息圖的聚合物材料形成。可以采用所謂的光聚合物作為這種聚合物材料。光聚合物通過利用由于光可聚合單體的聚合產(chǎn)生的折射率變化，來記錄全息圖。當(dāng)使LED 50發(fā)光時(shí)，從LED 50發(fā)出的光(非相干光)沿散射光的光路從發(fā)光點(diǎn)擴(kuò)散到全息圖直徑。由于LED 50發(fā)出的光，獲得與參照光照射到全息元件M時(shí)的狀態(tài)大致相同的狀態(tài)。如圖2所示，在配備有LED陣列52和全息元件陣列56的LPH 14中，從6 個(gè)單獨(dú)的LED 501至506中的各LED發(fā)出的每個(gè)光束入射到相應(yīng)的全息元件討1至討6。全息元件51至546衍射入射光并生成衍射光束。各全息元件51至546生成的每個(gè)相應(yīng)衍射光束不遵循散射光的光路，并按照與發(fā)射光束光軸成角度θ的方向的光軸發(fā)出，將光朝向感光鼓12會(huì)聚。每個(gè)發(fā)出的衍射光束朝向感光鼓12會(huì)聚，并且在感光鼓12的表面上形成圖像，感光鼓12設(shè)置在幾厘米遠(yuǎn)的焦平面處。即，多個(gè)全息元件M的每一個(gè)充當(dāng)這樣的光學(xué)構(gòu)件， 該光學(xué)構(gòu)件衍射從相應(yīng)LED 50發(fā)出的光、會(huì)聚光并在感光鼓12的表面上形成圖像。通過相應(yīng)衍射光束在感光鼓12的表面上形成直徑很小的光點(diǎn)6 至626，以在快掃描方向上形成單行的陣列。換言之，通過LPH 14對(duì)感光鼓12進(jìn)行快掃描。當(dāng)不需要區(qū)分各個(gè)光點(diǎn)6 至6 時(shí)，它們統(tǒng)稱為光點(diǎn)62。全息元件的形狀圖3A是示意性示出了全息元件的形狀的立體圖，圖:3B是沿LED打印頭的慢掃描方向截取的截面圖，并且圖3C是沿LED打印頭的快掃描方向截取的截面圖。如圖3A所示，每個(gè)全息元件M是體積全息圖，一般稱為厚全息圖。如上所述，全息元件具有高的入射角選擇性和波長選擇性，高精度地控制衍射光束發(fā)射角(衍射角)，并形成具有鮮明輪廓的、直徑很小的光點(diǎn)。全息圖的厚度越大，在衍射角中獲得的精度越高。如圖3A和圖:3B所示，每個(gè)全息元件M形成錐臺(tái)形，全息記錄層60的正面為錐臺(tái)的底面，向著LED 50側(cè)會(huì)聚。在該示例中，描述了錐臺(tái)形全息元件的情況，但是全息元件不限于該形狀。例如，全息元件可以例如成形為圓錐、橢圓錐、橢圓錐臺(tái)等。圓錐形全息元件 54的直徑在底面最大。圓形底面的直徑被稱為“全息圖直徑ι·Η”。每個(gè)全息元件M的“全息圖直徑&”大于LED 50在快掃描方向上的間隔。例如，LED 50在快掃描方向上的間隔為30μπι，全息圖直徑ι·Η*2πιπι，并且全息圖厚度、為 250 μ m。因此，如圖2和圖3C所示，彼此相鄰的兩個(gè)全息元件M形成為彼此很大程度上交疊。例如，多個(gè)全息元件M通過球面波偏移多路被多路記錄。多個(gè)LED 50的每一個(gè)設(shè)置在LED基板58上，并且其發(fā)光面朝向全息記錄層60側(cè)， 以向著相應(yīng)全息元件M側(cè)發(fā)出光。LED 50的“發(fā)射光束光軸”在與LED基板58垂直的方向上、相應(yīng)全息元件M的中央(例如，錐臺(tái)的對(duì)稱軸)附近穿過。如例示的，發(fā)射光束光軸與快掃描方向和慢掃描方向二者正交。盡管圖中未示出，但是各LPH 14由保持構(gòu)件(例如，殼體、固定器等)保持，使得全息元件M生成的衍射光束向著感光鼓12射出，感光鼓12安裝在圖1所示的相應(yīng)圖像形成單元11內(nèi)的特定位置處。通過采用諸如調(diào)整螺釘(圖中未示出)的調(diào)整器而可以形成使得LPH 14在衍射光束的光軸方向上可移動(dòng)的結(jié)構(gòu)。在這種情況下，利用上述調(diào)整器進(jìn)行調(diào)整，使得全息元件M的圖像形成位置(焦平面)定位在感光鼓12的表面上。還可以利用形成在全息記錄層60上方的諸如蓋玻璃、透明樹脂等的保護(hù)層來形成結(jié)構(gòu)。通過這樣的保護(hù)層防止灰塵粘附。全息圖記錄方法下面，說明全息圖的記錄方法。圖4是示出了在全息記錄層中形成全息元件M的情況(即，在全息記錄層中記錄全息圖的情況)的圖。圖中省略了感光鼓12，并且僅例示了作為圖像形成面的表面12A。全息記錄層60A是形成全息元件M之前的記錄層，所附的后綴A為了與已經(jīng)形成有全息元件M的全息記錄層60相區(qū)分。如圖4所示，相干光沿用于在表面12A上形成圖像的衍射光束的光路通過、并照射在全息記錄層60A上，該相干光作為信號(hào)光束。同時(shí)，沿?cái)U(kuò)散光的光路通過、在通過全息記錄層60A的同時(shí)從發(fā)光點(diǎn)展開到特定全息圖直徑ι·Η的相干光照射在全息記錄層60Α上，作為參照光束。例如，采用諸如半導(dǎo)體激光器等的激光光源用于相干光的照射。信號(hào)光束和參照光束從同一側(cè)(設(shè)置LED基板58的一側(cè))照射在全息記錄層60A 上。通過信號(hào)光束和參照光束的干涉所獲得的干擾帶(強(qiáng)度分布)記載在全息記錄層60A 的厚度方向上。由此獲得形成有透射型全息元件M的全息記錄層60。全息元件M是體積全息圖，其中干擾帶的強(qiáng)度分布記錄在平面方向和厚度方向二者上。通過將全息記錄層60 附接在封裝有LED陣列52的LED基板58的上方而產(chǎn)生LPH 14。信號(hào)光束和參照光束可以從與上述方向相反的一側(cè)照射，并且在將全息記錄層60 附接在封裝有LED陣列52的LED基板58的上方之后，形成全息圖。在這樣的情況下，也可以獲得形成有透射型全息元件M的全息記錄層60。全息圖再生方法下面，說明全息圖再生方法。圖5A和圖5B是示出了從全息元件生成衍射光束的狀況的圖，即，照射在全息記錄層中記錄的全息圖、生成衍射光束的狀況的圖。如圖5A所示，當(dāng)LED 50發(fā)光時(shí)，從LED 50發(fā)出的光沿?cái)U(kuò)散光的光路通過，從發(fā)光點(diǎn)擴(kuò)展到全息圖直徑rH。由于LED 50發(fā)出的光，獲得與當(dāng)參照光束照射在全息元件M上時(shí)的狀態(tài)大致類似的狀態(tài)。如圖5B所示，由于參照光束(通過虛線示出)的照射，從全息元件M再生出與信號(hào)光束相同的光束(通過實(shí)線示出)，并作為衍射光束射出。射出的衍射光束會(huì)聚，在幾個(gè)厘米的操作距離處的感光鼓12的表面12A上形成圖像。在表面12A上形成光點(diǎn)62。圖5B 是表面12A的示意圖，但由于全息圖直徑ι·Η為幾個(gè)毫米大小，操作距離L為幾個(gè)厘米，表面 12Α實(shí)際上處于分開相當(dāng)大的位置。因此，全息元件M不是實(shí)際上的示出的圓錐形，而是類似在圖3Α中示出的錐臺(tái)形。如圖2所示，6個(gè)單獨(dú)的光點(diǎn)6 至6 在感光鼓12上沿快掃描方向成行地形成， 與LED陣列52的LED SO1至506相對(duì)應(yīng)。6個(gè)單獨(dú)的光點(diǎn)6 至6 是聚焦光點(diǎn)，在該聚焦光點(diǎn)處形成全息元件51至546的衍射光束的圖像。具體地說，體積全息圖具有高的入射角選擇性和波長選擇性，并獲得高的衍射率。因此，降低了背景噪聲、高精度地再生信號(hào)光束并在表面12A上形成輪廓鮮明、直徑很小的光點(diǎn)(聚束光點(diǎn)(focused beam spot))。
LED陣列和光點(diǎn)陣列在圖2中，示意性示出的是在一行中排列的6個(gè)單獨(dú)LED SO1至506的示例，但是， 在實(shí)際的圖像形成裝置中，根據(jù)在快掃描方向上的分辨率排列數(shù)千個(gè)單獨(dú)的LED 50。例如， 在SLED陣列的示例的說明中，29個(gè)單獨(dú)的SLED芯片設(shè)置成直線，每個(gè)芯片排列有256個(gè)單獨(dú)的SLED，構(gòu)成了具有7似4個(gè)單獨(dú)的SLED的SLED陣列。例如在利用透鏡陣列(諸如SELFOC (注冊商標(biāo))透鏡等)以在感光鼓上形成相同尺寸的正立圖像的常規(guī)LPH中，SLED按照與圖像形成裝置的分辨率(光點(diǎn)間距)相對(duì)應(yīng)的間隔排列。例如，在具有每英寸1200個(gè)光點(diǎn)(spi)的分辨率的圖像形成裝置中，74M個(gè)單獨(dú)的SLED按照21 μ m的間隔排列。對(duì)應(yīng)于這7似4個(gè)單獨(dú)的SLED，在感光鼓12上、以21 μ m 的間隔沿快掃描方向成行地形成有74M個(gè)單獨(dú)光點(diǎn)62。在本示例性實(shí)施方式中，LPH 14配備有全息元件陣列56，全息元件陣列56形成有對(duì)應(yīng)于多個(gè)LED 50中各LED的多個(gè)全息元件Μ。即使可以與光點(diǎn)62的行的“光點(diǎn)間距” 無關(guān)地確定構(gòu)成LED陣列52的LED 50的“LED間距”，通過全息元件M在希望的方向上會(huì)聚衍射光束，在表面12A的希望位置處(即，按照希望的光點(diǎn)間距)形成光點(diǎn)62。由此LED 陣列52的設(shè)計(jì)自由度增加。多個(gè)發(fā)光元件在快掃描方向上的間隔比聚束光點(diǎn)在快掃描方向上的間隔寬，能夠使多個(gè)全息元件的交疊降低，同時(shí)保持高的分辨率。由此，可以降低交疊的全息元件之間的串?dāng)_。通過降低全息元件的多路程度，可以提高衍射效率，并可以實(shí)現(xiàn)在曝光面處光強(qiáng)度的增加。圖6是示出了 LED間距大于光點(diǎn)距的情況下進(jìn)行再生的狀況的圖。如圖6所示， 構(gòu)成LED陣列52的LED SO1至505的LED間距為“PJ，并且與相應(yīng)LED SO1至505相對(duì)應(yīng)的光點(diǎn)6 至6 的光點(diǎn)間距為“Ps”。LED間距Pl大于光點(diǎn)間距Ps。即，LED 50在快掃描方向上的間隔比光點(diǎn)62在快掃描方向上的間隔寬。在圖6中，僅示出了全息元件M的正面(斜線部)和背面(斜線部)，但是全息元件M是錐臺(tái)體積全息圖，進(jìn)行多路記錄以彼此在很大程度上交疊。結(jié)果，通過固定光點(diǎn)間距Ps并使LED間距h大于光點(diǎn)間距Ps，一定程度地減輕了全息元件M的交疊，并且降低了多個(gè)全息元件M之間的串?dāng)_，同時(shí)保持高分辨率。因此，全息元件M的衍射效率提高，并且在作為曝光面的感光鼓12的表面12A處的光強(qiáng)度增加。圖7是示出了 LED間距和LED直徑都大于光點(diǎn)間距的情況下的進(jìn)行再生的狀況的圖。如圖7所示，LED 50在快掃描方向上的間隔比光點(diǎn)62在快掃描方向上的間隔寬。艮口， LED陣列52的LED間距Pl大于光點(diǎn)間距Ps。LED 50的發(fā)光區(qū)域的直徑(LED直徑)"ffL" 大于光點(diǎn)間距Ps。注意，在圖7中，LED直徑\標(biāo)記為“發(fā)光元件寬度”。當(dāng)LED直徑I增加時(shí)，發(fā)光區(qū)域的表面面積增加，并且光量也增加。但是，如果LED 間距&和光點(diǎn)間距Ps仍未改變，則多個(gè)全息元件M之間的串?dāng)_增加。與此相比，通過使 LED間距大于光點(diǎn)間距Ps，抑制多個(gè)全息元件M之間的串?dāng)_。結(jié)果，當(dāng)使LED間距大于光點(diǎn)間距Ps，并且還使LED直徑\大于光點(diǎn)間距Ps時(shí)，除了通過提高衍射效率來增加光量之外，通過增加發(fā)光區(qū)域的表面面積還進(jìn)一步增加了光量。圖8是示出了在LED間距大于光點(diǎn)間距并且LED直徑大于光點(diǎn)間距的情況下的進(jìn)行再生的情況的圖。如圖8所示，LED 50在快掃描方向上的間隔大于光點(diǎn)62在快掃描方向上的間隔。即，LED陣列52的LED間距大于光點(diǎn)間距Ps。LED 50的發(fā)光區(qū)域在快掃描方向上的LED直徑(LED直徑)“I”也大于光點(diǎn)62在快掃描方向上的直徑(光點(diǎn)直徑)。 即，光點(diǎn)62的光點(diǎn)直徑Ws小于LED 50的LED直徑Wl。在圖8中，“光點(diǎn)直徑Ws”標(biāo)記為“聚束光點(diǎn)寬度”。隨著LED間距P^增加，構(gòu)成全息元件陣列56的多個(gè)全息元件M的間距也變大。 因此，通過增加全息圖直徑ι·Η并使全息圖厚度hH變厚，全息元件M的衍射角精度增加，并光點(diǎn)62的光點(diǎn)直徑Ws變小。通過形成光點(diǎn)62的甚至更小更細(xì)微的直徑，進(jìn)一步提高分辨率。LPH的具體結(jié)構(gòu)下面，通過采用SLED芯片的LPH而說明具體結(jié)構(gòu)。如上面解釋的，在實(shí)際的圖像形成裝置中，大量的SLED根據(jù)分辨率以窄的間距排列，例如在諸如1200spi分辨率的圖像形成裝置中，使用排列成直線的四個(gè)單獨(dú)的SLED芯片，每個(gè)SLED芯片以21 μ m的間隔排列有256個(gè)單獨(dú)的SLED，SLED陣列配置有7似4個(gè)單獨(dú)的SLED。圖9是示出了由SLED陣列的全息元件陣列形成的LED打印頭的部分結(jié)構(gòu)的示例的分解立體圖。圖9的分解立體圖是圖2中示意性示出的LPH結(jié)構(gòu)的更具體的圖，并且接近在實(shí)際圖像形成裝置中采用的結(jié)構(gòu)。注意，在使用“SLED”而不使用“LED”的情況下，使用與LED 50相同的標(biāo)號(hào)，并稱為“SLED 50”。SLED芯片也分配相同的標(biāo)號(hào)并稱為“SLED芯片 53”。如上所述，在實(shí)際圖像形成裝置的LPH 14中，根據(jù)在快掃描方向上的分辨率排列有數(shù)千個(gè)單獨(dú)SLED。在圖9中示出的LPH 14配備有LED基板58，LED基板58封裝有LED 陣列52和形成有多個(gè)全息元件M的全息記錄層60。LED陣列52是SLED陣列，其中多個(gè) SLED芯片53按照交錯(cuò)形式設(shè)置在兩行中。在圖9中示出的分解立體圖中，作為接近實(shí)際結(jié)構(gòu)的LPH 14的一部分，示出了具有按照交錯(cuò)形式排列在兩行中的4個(gè)單獨(dú)的SLED芯片53i至5 的情況。兩個(gè)單獨(dú)的SLED 芯片53i和5 排列在第一行中，并且兩個(gè)單獨(dú)的SLED芯片5 和5 排列在第二行中。SLED芯片53i至5 各個(gè)是以LED間距“Pj設(shè)置的9個(gè)單獨(dú)SLED50的一維排列。因此，在圖9中示出的示例中，例示了總共36個(gè)單獨(dú)的SLED 50 (SLED 50!至5036)。SLED芯片53i至5 每個(gè)設(shè)置為使得SLED50的排列方向朝向快掃描方向。與36個(gè)單獨(dú)的SLED 50各個(gè)相對(duì)應(yīng)，按照預(yù)先設(shè)計(jì)的位置和形狀形成36個(gè)單獨(dú)的全息元件討至討^；。由此，在感光鼓12的表面12A上形成與36個(gè)單獨(dú)的SLED SO1至 5036各個(gè)相對(duì)應(yīng)的、沿快掃描方向在一行中具有特定光點(diǎn)間距“Ps”的36個(gè)單獨(dú)的光點(diǎn)6 至6236。在實(shí)際的圖像形成裝置中，存在與數(shù)千個(gè)單獨(dú)的SLED 50相對(duì)應(yīng)地形成的數(shù)千個(gè)單獨(dú)的光點(diǎn)62。在本示例性實(shí)施方式中，如圖6所示，LED間距P^大于光點(diǎn)間距Ps。S卩，LED 50在快掃描方向上的間隔比光點(diǎn)62在快掃描方向上的間隔寬。在該示例中，LED間距是光點(diǎn)間距Ps的兩倍或更大。如果只使LED間距大于光點(diǎn)間距Ps，則LPH 14在快掃描方向上的長度變長。在本示例性實(shí)施方式中，通過將構(gòu)成LED陣列52的多個(gè)SLED 50分為多個(gè)單位并按照二維模式排列，使得每個(gè)一維地排列有9個(gè)SLED 50的4個(gè)單獨(dú)SLED芯片53i至534 按照交錯(cuò)形式排列，使LPH 14在快掃描方向上的長度與形成在感光鼓12的表面12A上的光點(diǎn)62的行的長度大致相同。與在一行中設(shè)置SLED 50的情況相比，全息元件M的衍射角更小，形成的相應(yīng)光點(diǎn)62的位置精度提高。還在圖9中示出的示例中，也可以使SLED 50的LED直徑^大于如圖7所示的光點(diǎn)62的光點(diǎn)間距Ps。此外，可以使光點(diǎn)62的光點(diǎn)直徑Ws小于SLED 50的LED直徑Wl,如圖8所示。其他變形例如上所述，已給出了設(shè)置有多個(gè)LED的LED打印頭的示例的說明，但是例如可以采用其他發(fā)光元件代替LED，諸如電致發(fā)光(EL)元件、激光二極管(LD)等。通過根據(jù)發(fā)光元件的特性設(shè)計(jì)全息元件，并通過防止非相干光的不想要的曝光，即使在采用發(fā)出非相干光的LED和EL作為發(fā)光元件的情況下，也可以形成具有鮮明輪廓的直徑很小的光點(diǎn)，這類似于當(dāng)采用發(fā)出相干光的LD作為發(fā)光元件時(shí)的情況。如上所述，已給出了通過球面波偏移多路來多路記錄多個(gè)全息元件的示例的說明，但是可以采用另一多路方法以多路記錄多個(gè)全息元件，只要多路方法是能夠獲得希望的衍射光束的方法。也可以做出這樣的結(jié)構(gòu)，其中組合了多種類型的多路方法。例如，這樣的其他多路方法包括在記錄期間改變參照光束的入射角的角度多路記錄、在記錄期間改變參照光束的波長的波長多路記錄、以及在記錄期間改變參照光束的相位的相移多路記錄。 在這樣的多路記錄的多個(gè)全息圖間沒有串?dāng)_的情況下再生分開的衍射光束。此外，如上所述，已給出了圖像形成裝置為串聯(lián)型數(shù)字彩色打印機(jī)并且使用LED 打印頭作為曝光設(shè)備，對(duì)各圖像形成單元的感光鼓進(jìn)行曝光的示例的描述。但是，對(duì)上述應(yīng)用示例沒有具體的限制。并且可以應(yīng)用到通過使用曝光設(shè)備對(duì)光敏圖像記錄介質(zhì)進(jìn)行成像曝光而形成圖像的任何圖像形成裝置。例如，圖像形成裝置不限于使用電子照相方法的數(shù)字彩色打印機(jī)。本發(fā)明的曝光設(shè)備可以安裝在鹵化銀圖像形成裝置中，安裝在將光寫入電子紙的寫入裝置中、等等。光敏圖像記錄介質(zhì)也不限于感光鼓。上述申請中描述的曝光設(shè)備也可以應(yīng)用于例如片材形式的感光體或照相光敏材料、光刻膠、光聚合物等的曝光。
權(quán)利要求
1.一種曝光設(shè)備，該曝光設(shè)備包括多個(gè)發(fā)光元件的發(fā)光元件陣列，所述多個(gè)發(fā)光元件沿預(yù)定方向以第一間隔成排地排列；以及全息元件陣列，在所述全息元件陣列中的多個(gè)全息元件被多路記錄在記錄層中，該記錄層設(shè)置在所述發(fā)光元件陣列的上方，所述多個(gè)全息元件對(duì)應(yīng)于所述多個(gè)發(fā)光元件中的每一個(gè)，使得從所述多個(gè)發(fā)光元件發(fā)出的光的衍射光束會(huì)聚，以在待曝光的表面處以比所述第一間隔小的第二間隔沿所述預(yù)定方向成排地形成聚束光點(diǎn)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的曝光設(shè)備，其中，所述多個(gè)發(fā)光元件各個(gè)排列成使得所述多個(gè)發(fā)光元件各個(gè)在所述預(yù)定方向上的發(fā)光區(qū)域長度比所述第二間隔長。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的曝光設(shè)備，其中，所述多個(gè)全息元件分別將所述衍射光束會(huì)聚到曝光面，使得在所述預(yù)定方向上的所述發(fā)光區(qū)域長度比所述聚束光點(diǎn)在所述預(yù)定方向上的直徑長。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的曝光設(shè)備，其中，所述多個(gè)發(fā)光元件被分為多個(gè)單元，并以二維形式排列。
5.一種圖像形成裝置，該圖像形成裝置包括根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)所述的曝光設(shè)備；以及感光體，該感光體設(shè)置在離所述曝光設(shè)備操作距離處，所述感光體根據(jù)圖像數(shù)據(jù)通過快掃描而寫有圖像，在所述快掃描時(shí)，來自所述曝光設(shè)備的所述聚束光點(diǎn)沿所述預(yù)定方向成排。
全文摘要
本發(fā)明涉及曝光設(shè)備和圖像形成裝置。該曝光設(shè)備包括多個(gè)發(fā)光元件的發(fā)光元件陣列，多個(gè)發(fā)光元件沿預(yù)定方向以第一間隔成排地排列；以及全息元件陣列，在所述全息元件陣列中的多個(gè)全息元件被多路記錄在記錄層中，該記錄層設(shè)置在所述發(fā)光元件陣列的上方，所述多個(gè)全息元件對(duì)應(yīng)于所述多個(gè)發(fā)光元件中的每一個(gè)，使得從所述多個(gè)發(fā)光元件發(fā)出的光的衍射光束會(huì)聚，以在待曝光的表面處以比所述第一間隔小的第二間隔沿預(yù)定方向成排地形成聚束光點(diǎn)。
文檔編號(hào)G03G15/00GK102163026SQ20101027503
公開日2011年8月24日 申請日期2010年9月6日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月24日
發(fā)明者三鍋治郎, 小笠原康裕, 清水敬司 申請人:富士施樂株式會(huì)社