JP2000330058A - 光書込み装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 光書込みによる画像出力装置において従来よ
り美しいハーフトーンイメージを高速に生成することを
低いコストで実現し、ハーフトーンを持たない線画のみ
の画像に対しては高速な出力を可能とする光書込み装置
を提供する。 【解決手段】 光源と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。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は光書込み装置に関
し、詳細には画像を多数の微小な画素に分解し強度変調
した光束による輝点を画像記録媒体等の上に走査して各
画素領域を順次感光させることにより画像を書込む装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、電子写真方式のプリンタなどのよ
うに輝点を感光体上に走査して画像を再生する画像出力
装置においてハーフトーンイメージを再現する場合に
は、画像を構成する画素を更に細かいスポットの集合体
として再現し、そのスポットの点の数を増減することな
どにより濃度変化を作り出している。このような例とし
て、特開平６−１３３１５６号公報や特表平８−５０６
７０４号公報等に記載されているものがある。これら従
来の方法において、なめらかなハーフトーンを再生する
ためには、画像に含まれるもっとも微細な線画を再現す
るのに必要な分解能よりもはるかに細かく画像を分割す
る必要がある。例として画像の線画情報を再生するのに
必要な画素密度が６００ｄｐｉ（１インチあたりのドッ
ト数)であった場合に、画像の中にある中間の濃度領域
の部分いわゆるハーフトーン領域に対して、なめらかな
階調として一つの目安である一つの画素に６５レベルの
濃度変化が付与された階調性を実現するためには、１画
素を８×８のマトリックスに分割する必要があるので、
書き込みに必要な書込み分解能は６００×８＝４８００
ｄｐｉとなる。この分解能による光書込みは現状でも不
可能ではない。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、このような高
い分解能が可能な装置は現状の最高レベル（ｓｔａｔｅ
−ｏｆ−ｔｈｅ−ａｒｔ）の精度を有する光書込み装置
であり、メーカーの開発部門、研究機関などでは製作し
機能を発揮させることができるが、工業製品として大量
に生産し一般において使用するには次のような種々の問
題がある。

【０００４】第１点目として、画像を極めて微細な領域
に分割する必要があるので画像処理の計算に必要な時間
が大きく増大する。この時間を短縮するためにはより高
速のプロセッサを備えた電子計算機を内蔵させる必要が
あり装置のコストが上昇する。また、現状では画像出力
装置に内蔵できる程度の小型の電子計算機では処理能力
に限界があり４８００ｄｐｉの画素分割を６００ｄｐｉ
と同程度の時間内に行なうことは高速な機種を内蔵させ
たとしても困難である。

【０００５】第２点目として、４８００ｄｐｉの分解
能、すなわち一つの画素の幅が概ね５μｍの書込みを行
なうため、書込みの光スポットを書込み領域全てにおい
て５μｍ以下のサイズに集光する必要がある。このよう
なスポットサイズをポリゴンスキャナにおいて実現する
ためには複屈折の非常に少ないガラスレンズからなる光
学系を用いる必要がある。現在一般用途で主に用いられ
ているプラスチックレンズを使用したポリゴンスキャナ
はプラスチックレンズの複屈折が製造法を最適化しても
充分には低減できないため位置により集光スポットのサ
イズにばらつきを生じ、使用できない。ガラスレンズを
用いた光学系はプラスチック光学系に対して非常に高価
であるので書込み装置のコストが上昇する。

【０００６】第３点目として、同じくポリゴンスキャナ
の場合、走査幅の端部ではスポットの崩れが生じ易くな
るのでスポットサイズを画像の端においても５μｍ以下
とするためにはポリゴンミラーによる偏向角度はあまり
大きくできず、概ね５０度が限界である。これに対し
て、６００ｄｐｉの書込み分解能であれば１００度程度
の偏光角度が容易に実現できる。偏向角が小さいことに
より同じサイズの画像を書き込む場合に低分解能の書込
み装置に比較して光路長が非常に長くなってしまう。そ
のため画像出力装置が大型になる。

【０００７】第４点目として、同じくポリゴンスキャナ
の場合、光路が長くなることにより光学系の機械的なひ
ずみによる光スポットの位置ずれが起きやすくなり、感
光体上でのスポット位置の変動はスポットサイズに対し
て充分に小さくなければならない。光学系の筐体のひず
みを５μmに対して無視できる程度に小さく押さえるた
めには装置の剛性を非常に高める必要がある。上記のよ
うに光路長が長くなる点も加わり、更に装置が大型化
し、かつ重くなる。

【０００８】第５点目として、ＬＥＤアレイを光源とし
たプリントヘッドの場合はＬＥＤ数が極めて多くなり素
子のコストが上昇する。

【０００９】第６点目として、高速のカラー画像出力装
置で通常用いられる4ドラムのカラー書込み方式の場
合、４ドラム相互の画像位置ずれをスポットサイズに対
して無視できる程度に小さくしなければならない。４８
００ｄｐｉでは概ね１μｍ程度の位置ずれしか許容され
ないから媒体の搬送精度などを極めて高める必要があ
り、この点からも装置が大型化し重くなると共に高コス
トとなる。

【００１０】第７点目として、４ドラム装置の場合、4
個の光書込み装置を用いるから個々の光書込み装置が小
型化できないことは更に大きな問題となる。このよう
に、現在用いられている、画像を電子情報の段階で充分
に細かい画素に分割し、ハーフトーンマトリックスを高
精細な光書込み装置で画像記録媒体等に書き込むことに
よってなめらかなハーフトーンイメージを作成する方法
によっては、視覚上問題のないなめらかなハーフトーン
を再現する画像出力装置を作成することは、試作的には
可能であるものの大型で高価な装置となるためこれを工
業製品として広く普及させることは困難である。

【００１１】また、スポットサイズが微小になることに
より、光ビームの走査速度には機構上の限界があり走査
線数が増大することにより副走査速度が低下すること、
光ビームを変調する画像周波数には限界があり書き込む
画素数が膨大となること、などからハーフトーン領域が
なく高分解能の不要な単純な線画を出力する場合でも書
込み時間が大きく増大するという問題が生じる。

【００１２】本発明はこれらの問題点を解決するための
ものであり、光書込みによる画像出力装置において従来
より美しいハーフトーンイメージを高速に生成すること
を低いコストで実現し、同時にハーフトーンを持たない
線画のみの画像に対しては高速な出力を可能とする光書
込み装置を提供することを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明は前記問題点を解
決するために、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、この光束による輝点を、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、光源と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
置したことに特徴がある。よって、画素を書き込む光ビ
ームを画像記録媒体の表面に到達する前段階において光
学的手段により多数の微小な光ビームに分割する機能
と、微小な光ビームにより露光される画像記録媒体上の
感光領域を総合した面積、すなわち生成された画像にお
いては画素の平均濃度、を元の光ビームの強度を変化す
ることにより増減する機能とにより、なめらかなハーフ
トーンを生成することができ、1つの画素を書き込む光
スポットをより細かな輝点の集合体に分割すると共に、
分割した輝点により感光する画像記録媒体上の総合の面
積を書込み光の強度により変化させる働きをもった複合
微少光学素子アレイを画像記録媒体の近傍に配置した新
たな構造の光書込み装置を提供できる。

【００１４】また、ホログラム素子と対向する画像記録
媒体の前面に透明材料からなる保護板を設けたことによ
り、ホログラム素子が微粒子等で汚染されることを防ぐ
ことができる。

【００１５】更に、ホログラム素子により複数の方向に
分解され、それぞれ集束された光束により画像記録媒体
上に形成される輝点群が、一画素領域の概ね中心に位置
する相対的に大きな直径の輝点と、その周りに一つもし
くは複数の輪帯状に位置する相対的に小さな輝点とから
なるように、ホログラム素子を形成したことにより、ホ
ログラム素子により分割される輝点のパターンについて
優れた画像を再現できる。

【００１６】また、光源が、複数の波長の光を放射する
ことのできる素子もしくは異なる波長を射出する複数の
素子からの射出光をビームコンバイナ等により統合した
光源であることにより、画像記録媒体上に生成される輝
点のパターンを光源の射出光の波長を変えることにより
変化させることができる。

【００１７】更に、光集束素子部の入射側の開口部、射
出側の光学的開口部又は両方の開口部にマイクロレンズ
を設けることにより、光源光の利用効率が高まりより高
速の画像出力が可能になる。

【００１８】別の発明として、発光ダイオード素子が直
線状に画素密度で配列された発光ダイオードアレイを用
いた光源と画像記録媒体との間で光源側から順次に、発
光ダイオードアレイの個々の発光ダイオード素子の発光
領域の上部に設けられ発光領域と対向する位置に射出部
を有する球状、半球状、超半球形状、錐形状、角錐形状
等の反射鏡が配列されたマイクロミラーアレイを用い、
光束を集束させる光集束素子部と、マイクロミラーアレ
イの射出部に設けられた、光学的に透明な微小な開口部
が配列されたピンホールアレイからなる光学的開口部
と、ピンホールアレイに相対して設けられた、凸レンズ
が配列されたマイクロレンズアレイを用い、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、マイクロレンズアレイに相対させてアレイ状
に配置して、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
グラム素子とを設けたことに特徴がある。よって、光源
の一つである発光ダイオードアレイに対して適用でき
る。

【００１９】更に、別の発明として、レーザ光を平行光
束としたのち回転するポリゴンミラーにより偏向して画
像記録媒体上を走査するポリゴンスキャナを用いた光源
と画像記録媒体との間であって光源側から順に、基板上
に形成された、ポリゴンミラーによりレーザ光が走査さ
れる方向に配列され、レーザ光の入射部と対向する位置
に射出部を有し、レーザ光の入射部が射出部よりも大き
な面積を持つ概ね円錐形状もしくは角錐形状のミラーア
レイを用い、光束を集束させる光集束素子部と、ミラー
アレイの射出部に設けられた、光学的に透明な微小な開
口部が配列されたピンホールアレイからなる光学的開口
部と、ピンホールアレイに相対して設けられた凸レンズ
が配列されたマイクロレンズアレイを用い、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、マイクロレンズアレイに相対させてホログラ
ム素子をアレイ状に配置して、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設けたことに特徴があ
る。よって、光源の一つであるポリゴンスキャナに対し
て適用できる。

【００２０】

【発明の実施の形態】光源と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。

【００２１】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説
明する。図１は本発明の第１の実施例に係る光書込み装
置の基本的な構造を示す断面図である。同図において、
円錐形状ミラーなどの光集束素子部１１で書込み光ビー
ム１２を第１の微小な開口部１３に集光し微小な一つの
光スポットを生成する。そして、この開口部１３からの
射出光を光拡散素子部１４に入射させ、概ね一つの画素
に相当する限られた容積の中に拡散させる。この拡散光
を複数の微小な開口からなる第２の微小な開口群１５よ
り射出させることにより一つの画素を書き込む単一の光
ビームから複数の微小な光スポットを生成する。つま
り、光拡散素子部１４は分割された光ビーム相互の光量
密度を均一化する働きを担う。したがって、第２の開口
部群１５を大小様々な直径の開口から形成しておけばそ
の直径に応じた強度の光を射出させることができる。生
成された複数の光スポットは等倍結像素子部１６により
画像記録媒体１７上に結像される。この画像記録媒体１
７とは、書き換え可能な記録媒体、１度記録すると書き
換えはできない記録媒体、および随時連続して画像が書
き込まれる画像表示器のような媒体、などを含み光書込
みにより画像が形成される媒体等のほとんどのものを指
す。その具体的な例は、液晶材料層、有機および無機結
晶材料層、有機及び無機アモルファス材料層等に可視光
および紫外線もしくは赤外線を露光することにより引き
起こされる相変化もしくは可逆的な化学変化等によって
画像が形成され、必要に応じて、特定の波長および強度
の光を照射すること、特定の強度および方向の磁界を加
えること、特定の温度変化を加えること、等によりその
画像を消去することができ繰り返し使用できる画像記録
媒体、電子写真感光体、銀塩写真法による黒白及びカラ
ーのフィルムまたは感光紙、その他の光化学反応による
感光材料を用いた記録媒体等のいわゆる感光体である。
本発明の光書込み装置が対象とする画像記録媒体はこの
他に、例えば液晶材料層と駆動電極の間に光導電材料層
が配置され光導電材料層への書込み光照射によりその部
位の光導電材料を導通状態として液晶層に部分的に電界
が印加されるようにして画像を書き込む形式の液晶表示
器、等のように、光導電効果などを仲立ちとして直ちに
濃度変化を持つ画像を形成する表示器などをも含む。

【００２２】図２に複数の輝点を作成する部分の詳細を
示す。同図の第２の微小な開口部群１５の配置パターン
は一例として示したものであり、様々な配置が適用可能
である。この装置では光源光量の変化により画像記録媒
体が感光する領域の総合の面積を増減させることができ
る。中間の光量においては画素内の平均した画像濃度が
連続的に変化でき、滑らかな階調性が得られる。

【００２３】図１に示す第１の実施例による光書込み装
置によれば、通常の解像度である６００ｄｐｉ程度のＬ
ＥＤアレイ、ポリゴンミラースキャナ、等を用いて擬似
的にその8倍程度の解像度すなわち４８００ｄｐｉ程度
に相当するハーフトーンマトリックスを画像記録媒体に
書き込むことが可能となり、安価で安定に動作する通常
の解像度の走査機構を用いながら、それまでは実現でき
なかったなめらかな階調性を持つ画像を再現することが
できた。しかし、図１から分かるように、隣り合う画素
の微少光学素子の間には、光走査時に隣接した位置にあ
る光束が他の画素の露光量に影響することを避けるた
め、光学的に不透明な隔壁が必要である。このため、ア
レイの個々の素子の境界付近には第２の開口部を設けら
れず、この部分に相当した画像記録媒体上の位置には露
光スポットを形成することができない。したがって、均
一な濃度分布を持つスクリーンマトリックスを形成しよ
うとする場合にその均一性に限界があった。また、第２
の開口部のそれぞれに均一に光を導くため、光を拡散さ
せる光拡散素子部が必要であるのでこの部分で若干の光
量損失があり、光源の光量をその分高める必要があっ
た。書込み速度を増大させることや、より安価な低い出
力の光源の適用を可能とすることからは、光量の損失を
さらに低減した装置を実現することが望ましい。

【００２４】そこで、本発明の第２の実施例は第１の実
施例の課題を解決した光書込み装置を実現するための実
施例である。

【００２５】図３は本発明の第２の実施例に係る光書込
み装置の基本的な構造を示す断面図である。同図におい
て、円錐形状のミラーなどにより構成された光集束素子
部２１で書込み光ビーム２２を微小な光学的開口部２３
に集光し微小な一つの光スポットを生成する。この開口
部２３より射出した光束を必要に応じて配置されたコリ
メータ部２４に入射させる。コリメータ部２４により開
口部２３からの射出光を平行光束とし、この光束を複数
の方向へ分解して放射する機能とそれぞれの光束を概ね
同一の平面上に集光させる機能とを持ったホログラム素
子２５に入射させる。ホログラム素子２５より射出した
光束群が各々焦点を結ぶ平面上に画像記録媒体２６の感
光面を設置する。

【００２６】なお、コリメータ部２４は微小な開口部２
３よりの発散光を概ね平行な光束とする凸レンズアレイ
などにより構成される。また、コリメータの機能をホロ
グラム素子の機能に含ませても良い。また、ホログラム
素子２５を基板の両面に形成し光源に近い面にはコリメ
ータとしての凸レンズ機能を持たせ他の面に光束を複数
の光束に分解する機能とそれぞれの光束を概ね同一の平
面上に集光させる機能を持たせても良い。このような構
造ではコリメータ素子部として凸レンズなどを設ける必
要はないがホログラム素子の製造が複雑になるのでそれ
ぞれの場合において最適な構造を選択することとなる。
更に、微小な光学的開口部２３は実際に開口部が形成さ
れていても良いし透明基板に形成された遮光マスク上の
ピンホールなどでもよい。ホログラム素子２５は最も簡
単には透明基板上に所定の厚さ、屈折率を持った透明材
料による平行な線状のパターンが繰り返し配置されたグ
レーテイング状の素子を用いることができる。偏向角、
光源の波長に応じて線状パターンの繰り返し間隔、透明
材料の屈折率及び基板面からの高さを設定する。この場
合、入射した光束は回折されずに透過する０次光と正負
の各１次光の３個の光束に分解される。線状のパターン
を直交して配置した格子状のパターンを形成すれば０次
光と直交２方向に分解された正負の１次光との合計５個
の光束に分解される。これらの光束が画像記録媒体上で
集光されるようにするにはホログラム素子の中心部から
外周部にわたって回折パターンのピッチ等を滑らかに変
化させる。任意の配置パターンが画像記録媒体状に形成
されるようにするためには、それぞれの光束のホログラ
ム素子上での強度パターンから必要な回折パターンを電
子計算機により計算し、ホログラム素子が表面に設けた
透明材料の回折格子により形成されている場合はそのパ
ターンを、またホログラム素子が基板内に設けられた屈
折率分布により形成されている場合はその屈折率分布を
求めることにより作成したホログラム素子を用いる。電
子計算機による計算手順としては単純なパターンについ
て生成される輝点配列を光学原理にもとづいてもとめ、
これを出発点としてパターン間隔、パターン形状等を微
小に変化させた種々のパターンを仮定しそれにより生成
される輝点を計算してこれが所望の輝点配列となるまで
繰り返す手順を用いることができる。

【００２７】このような構成の第２の実施例の光書込み
装置では、隣り合う画素の間に隔壁のような光を遮る部
位が必要ないので画像記録媒体上に輝点を設けられない
領域は生じない。よって、第１の実施例に比べ、更に均
一な濃度分布を持ったハーフトーン領域を再現すること
ができる。また、光拡散素子を用いないので入射した光
源光が有効に利用され画像記録媒体上に照射される光量
を増加させることができる。よって、第１の実施例の光
書込み装置が改良され、安価な装置によって今までより
高速の画像出力が可能になるという利点が得られる。更
に、第２の実施例の光書込み装置は基本的には等倍結像
素子を必要としないのでより安価な構成の画像出力装置
を提供できるという利点も得られる。

【００２８】次に、本発明の光書込み装置のハーフトー
ン生成機能を詳細に説明する。本発明の装置ではホログ
ラム素子により分解された光束で画像記録媒体状に形成
された輝点群のパターンを工夫することにより、書込み
光ビームの強度によって生成されるパターンを画像濃度
に応じて変化させることができる。なお、説明を簡単に
するために、一つの比較的大きな輝点の周りに相対的に
小さな直径の輝点が４個生成されるホログラム素子を用
いた場合について述べるとする。

【００２９】この光書込み装置により画像記録媒体上に
照射される光スポットの形状は、書込み光ビームの強度
が充分大きいとき図４（ａ）に示した特性図のようにな
る。この特性図中で横軸は光スポットが配列された直線
上の位置を０次光の位置を中心として示し、縦軸は光強
度を任意スケールで示している。特性図中の感光レベル
と記した横線で示した光量密度以上の光照射を受けた領
域が感光するように画像生成プロセスを設定しておく
と、出力される画素のパターンは図４（ｂ）のようにな
り、一つの画素を書き込む光ビームから画像処理による
スクリーンマトリックスで生成されるようなスクリーン
パターンを生成することができる。

【００３０】次に、書込み光ビームの光強度を減じたと
きの状態について説明する。この光書込み装置により画
像記録媒体上に照射される光スポットの形状は書込み光
ビームの強度が小さいときは図５（ａ）に示した特性図
のようになる。この特性図中で横軸は光スポットが配列
された直線上の位置を０次光の位置を中心として示し、
縦軸は光強度を任意スケールで示している。特性図中の
感光レベルと記した横線で示した光量密度以上の光照射
を受けた領域が感光するように画像生成プロセスを設定
しておくと、出力される画素のパターンは図５（ｂ）の
ようになり、一つの画素を書き込む光ビームから一つの
微小なドットパターンが生成される。

【００３１】上記２つの中間の光量が照射される状態で
は周りを取り囲んでいる光スポットの直径が徐々に変化
することとなり画素領域の平均濃度が連続的に変化す
る。したがってなめらかなハーフトーン部分が形成され
ることとなる。

【００３２】上記説明では簡単のために単純なパターン
の輝点配列の場合を示したが、通常の分解能である６０
０ｄｐｉの光書込み光源を使用した場合その間隔は４
２．３μｍ程度であり、ホログラム素子により個別に集
光される輝点の直径は６７０ｎｍ程度の波長の光源を用
いた場合２μｍ程度の直径とすることも困難ではない。
したがって、一つの画像記録媒体上の一つの画素領域の
中に多くの微小な輝点を個別に照射できるので視覚上認
識できない程度の細かいスクリーンパターンを生成する
ことができ、画像の観察者には、なめらかなハーフトー
ンとして認識される。この時、実際に高い分解能の光書
込み装置によりスクリーンパターンを画像記録媒体に書
込んだときと異なり、別個の小さなスポットにより分離
できる最大の分解能で線画を書込むことはできない。こ
れは本発明の光書込み装置では通常のレベルの分解能の
光書込み装置の画素を分解して小さな書込みスポットと
しているためである。しかし、実際上は現在通常の分解
能である６００ｄｐｉ程度の分解能で日常的に用いられ
るほとんどの線画画像が再現可能である。換言すればこ
れ以上の分解能で線画を描きこんだとしても肉眼ではよ
ほど注意しなければ分離した線または点として認識でき
ず、ごく特殊な用途を除いては無意味である。しかるに
なぜ６００ｄｐｉ以上の光書込み装置が必要とされてい
るかというと、それは画像の濃度階調を視覚に認識でき
ないスクリーンパターンで書き込む必要があるという点
だけの理由による。このために、従来の光書込み装置は
非常に高精度の製造技術を要求され高コストとなってお
り、それでもなめらかなハーフトーンの再現に充分とは
いえなかった。これに対して、本発明の光書込み装置で
は通常の分解能の光書込み光源を用いながら視覚では認
識できない程度に細かいスクリーンパターンを生成する
ことが可能であるから、現状でその作成技術がほぼ完成
し低コストで製造できる通常の分解能の光書込み光源を
元にして従来は生成が不可能であったなめらかなハーフ
トーンを再現できる。

【００３３】また、本発明の光書込み装置では画像記録
媒体の至近にホログラム素子を配置するので、画像記録
媒体が例えば電子写真感光体である場合のようにトナー
等の微粒子が多数浮遊するようなあまり清浄でない環境
ではホログラム素子に微粒子が付着しその回折効率を低
下させたり散乱光を生じたりして書込み画像に悪影響を
及ぼす可能性がある。このような悪影響を生じないよう
にするため、画像記録媒体の前に空間を隔離する透明な
保護板を設け、ホログラム素子はこの保護板の画像記録
媒体と対抗する面に形成した。このような構造によれば
保護板の画像記録媒体側の面は平滑な面とすることがで
きるので微粒子が付着しにくく、また付着しても柔らか
い布などにより拭き取ることができるのでユーザによる
清掃が容易にでき、高い画像品質を維持できるようにな
る。

【００３４】更に、本発明の光書込み装置ではホログラ
ム素子により分解され媒体上に集光された輝点の配置が
その性能を大きく左右するのでこの点について種々の実
験を行ない望ましい配置を探索した。その結果、画素領
域の概ね中心に配置された相対的に大きな直径の輝点
と、その周りに一つもしくは複数の輪帯状に配置された
輝点からなり、それらの配置パターンを、より外周にあ
る輪帯に属する輝点ほど相対的に小さな直径を有するよ
うにすると画素領域の平均濃度変化がなめらかになり、
優れたハーフトーン再現性が実現されることが分かっ
た。

【００３５】また、電子写真感光体のように書込み光の
波長が異なっても単色の出力が可能な画像記録媒体に対
して、本発明の装置において種々の異なる波長の光を射
出することのできる光源を用い、ホログラム素子に波長
により光束を分解する方向等が変化する機能を持たせて
おけば、光源の波長を制御することにより画像記録媒体
上に生成されるハーフトーンスクリーンパターンを電気
的に変化できるので更に高機能の光書込み装置が実現で
きる。例えば、光源に比較的長い波長の光源として近赤
外レーザ素子と比較的短い波長の光源として青色レーザ
素子とをもちい、これらの射出光をビームコンバイナに
より一致させて書込み光源光として、青色光に対しては
赤色光より大きな角度で光束を分解する機能をホログラ
ム素子に持たせた構造とする。この装置によりハーフト
ーンの不要な線画画像は赤色光により書込み、ハーフト
ーン領域は青色光により書き込むと、線画部分について
はハーフトーン生成のための輝点が比較的分散しないの
で輪郭のはっきりした書込みができ、ハーフトーン領域
においては輝点が大きく分散するので均一性の良い中間
濃度が再現できる。このような構成によれば、単に光源
の光量を変調する場合に比べてそれぞれの画像特性に応
じて適切な輝点により画像を書き込めるので画像品質を
向上させることができる。

【００３６】更に、光集束素子部の入射側の開口部また
は射出側の開口部もしくはその両方にマイクロレンズを
形成した構成とすれば書込み光ビームの利用効率が高ま
り、画像記録速度を大きくすることができる。ただし、
その分の製造コストが付加されるので特に必要でない場
合はマイクロレンズを設ける必要はない。

【００３７】また、本発明の光書込み装置では概ね４０
μｍ以下の幅を持つホログラム素子により光束を集光す
るのでホログラム素子から画像面までの距離すなわち作
動距離はあまり長くすることはできない。概ね１ｍｍ程
度が良好な集光性能が維持できる範囲である。光書込み
装置の使用形態によってはより大きな作動距離を必要と
する場合もある。このような場合には上述の光書込み装
置においてその像面に焦点を合わせて等倍結像素子を配
置した構造とする。このような構造によれば長い作動距
離を得ることができる。ここでの等倍結像素子には通常
使用される等倍結像素子のほとんどのものが使用可能で
ある。その例としては屈折率分布型のファイバ形状等倍
結像レンズを多数直線状に配列したレンズアレイ、例え
ばマイクロオプト(株)社製のセルフォックレンズアレ
イ、等倍結像微小光学系を多数配列したもの、例えば株
式会社リコー社製のルーフミラーレンズアレイ、などが
使用できる。

【００３８】次に、種々の光書込み光源に対応して実際
の光書込み装置の構成を説明する。一般的な光書込み用
光源の一つに発光ダイオードアレイがある。これに対す
る本発明の装置の構成を図６に示す。発光ダイオードア
レイ３１では光書込み光源が必要な分解能と同じ密度で
配列された個別の発光領域のアレイとなっているので、
光束を集束させる光集束素子部として、個々の発光ダイ
オード素子の発光領域の上部に設けられ発光領域と対向
する位置に射出部を有する球状、半球状、超半球形状、
円錐形状等のミラーアレイ３２と、微小な光学的開口部
としてミラーアレイ３２の射出部に設けられたピンホー
ルアレイ３３と、コリメータ部としてピンホールアレイ
３３に相対させて設けた凸レンズのマイクロレンズアレ
イ３４と、マイクロレンズアレイ３４に相対させて設け
たホログラム素子が配列されたホログラムアレイ３５
と、を用いた構成とした。なお、光源は微小な発光領域
がアレイ状に配列されたものであればどのようなもので
も同様に用いることができ、発光ダイオードアレイの他
に、微小な低圧力空間中で動作する電界放出型電子源に
より蛍光体を発光させる形式のアレイ光源、エレクトロ
ルミネッセンス発光素子のアレイ光源等をも用いること
ができる。

【００３９】次に、もう一つの一般的な書込み光源であ
るポリゴンスキャナを使用した場合の本発明の光書込み
装置の構成を図７に示す。この装置は主に電子写真感光
体への光書込みに適している。この構成の光書込み装置
を実現する場合、通常は感光体が配置されるポリゴンス
キャナ４１の光ビームの集束位置に基板に形成された集
光素子アレイ部４２を設ければよい。その他は上記の発
光ダイオードアレイの光源に対する構成と同じである。
この構成によれば、ポリゴンスキャナによる書込みには
従来不要な光学素子アレイが新たに必要となるため装置
が複雑で、利点がないようにも見られる。しかし、本発
明の光書込み装置に用いるポリゴンスキャナは光学的な
精度の低いもので構わないという特徴があり、この点か
ら従来の高精度なポリゴンスキャナによる光書込み装置
より総合的に低コスト化が可能となる。更に詳しく説明
すると、従来のようにポリゴンスキャナのみにより高分
解能の光書込みを行なうためには、感光体上での光ビー
ムの軌跡の直線からのずれをその分解能において問題と
ならない程度に小さくしなければならない。例えば２４
００ｄｐｉの光書込みの際は走査ライン間隔が１０μｍ
程度であるから光ビームの軌跡は概ねその１／５である
±１μｍ以下の位置ずれを加えた幅の中に収まっていな
ければならない。このために光学系における複屈折を極
めて小さくすること、屈折率分布を極めて小さくするこ
と、光ビームの位置ずれを引き起こす筐体の歪み及び振
動を徹底的に低減することが求められ、高コストとなり
実際上これらのためにポリゴンスキャナでは高分解能化
の点において限界に近づいている。一方、本発明の光書
込み装置に用いるポリゴンスキャナは光集束素子である
円錐形ミラーなどに光が入るように走査すれば良いの
で、かなりの位置ずれが許容される。例えば６００ｄｐ
ｉの密度で配列された微少光学素子アレイを用い、光集
束素子を円錐形ミラーとした場合は一つの円錐ミラーの
光源側直径は４２μｍ程度まで広げることができる。ポ
リゴンスキャナによる走査時、この中に光ビームが入射
すればよいので集光スポットが直径３０μｍ程度になっ
ていれば±６μｍの位置ずれが許容される。また、光集
束素子の円錐ミラーが光ビームが走査される方向と直角
の方向すなわち副走査方向に長い直径を持った長円径の
開口部を有していれば更に大きな位置ずれを許容するこ
とができる。このような特徴により、ここに用いるポリ
ゴンスキャナには高精度の走査精度は不要であり安価な
ユニットでよい。また、本発明の光書込み装置において
はホログラム素子アレイと感光体間の位置ずれが小さく
抑えられれば画像の書込み位置ずれは生じないのでこの
部分のみを強固に製作すればよく、従来の高精度のポリ
ゴンスキャナによる書込み装置のようにポリゴンスキャ
ナの光学素子を保持する筐体全体を強固に製作する必要
はなくなる。これらの理由により、構成としては光学素
子アレイが付加されて見かけ上の部品点数が増えるもの
の総合的なコストは従来の高分解能のポリゴンスキャナ
をもちいた光書込み装置より大きく低減され、かつ生成
されるハーフトーンのドットの細かさは従来困難であっ
た程度に細かくすることができるから、従来以上のなめ
らかさでハーフトーンを再現することが可能となる。

【００４０】次に、本発明の光書込み装置を用いたカラ
ー画像形成装置について説明すると、カラー画像をＹＭ
ＣＫ（イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック）もしく
はＲＧＢ（レッド、グリーン、ブルー）に色分解して、
各色を書き込む光書込み装置によりこれらを同一の画像
記録媒体等に順次書込み、もしくは、各色個別の画像記
録媒体等に書きこんだのち各色の画像を重ねる手段によ
り重ね、カラー画像を出力するカラー画像出力装置にお
いては、各色のハーフトーンを形成するスクリーンパタ
ーンは互いに重ならないようにするとそれぞれの色がマ
スクされにくくなるのでより彩度の高い画像を再現する
ことが可能になる。これは、上述の光書込み装置を複数
用いた画像出力装置の場合、次のように極めて簡易に実
現することができる。すなわち、ＹＭＣＫもしくはＲＧ
Ｂの各色の光書込み装置のそれぞれの輝点のパターン
が、その個々のパターンの重心がＹＭＣＫもしくはＲＧ
Ｂの各色の間で互いに重ならないように、パターン配置
の位置もしくは配置の角度をずらして設ければよい。従
来の電子写真装置等ではスクリーンパターンを生成する
際に各色において傾き角などを変えて計算させることに
より重なりの度合いを少なくするようにしていた。これ
は画像処理の計算時間の増加を招いていたが、本発明の
光書込み装置を用いた画像出力装置の場合は、各色の光
書込み装置の輝点のパターンを特定の配置としたホログ
ラムアレイを用いることにより、特段の画像処理などを
行なわなくとも、各色のドットの重なりが抑制され色の
濁りの少ないカラー画像を再現することができる。

【００４１】次に、本発明の実施例を適用した実験例
と、対応する比較例を示す。

【００４２】［実験例1］発光ダイオードアレイを光源
とした光書込み装置を作成しこれをＹＭＣＫ各色の書込
みに用いたカラー画像出力装置を製作した。光書込み素
子は次のような手順で作成した。

【００４３】先ず発光ダイオードアレイ上に光集束素子
部の円錐ミラーアレイを次のような手順で作成した。石
英ガラス基板を厚さ４０μｍに研磨し、平坦度のよいガ
ラス板に熱可塑性樹脂により張り付け、石英ガラス基板
上にフォトレジストを塗布した。フォトレジストには東
京応化(株)製の０ＦＰＲ８６００の粘度を２００ｃｐに
調整したものを使用し、厚さ３μｍとなるようにスピン
コート法により塗布した。このフォトレジスト膜をデー
タシートに記載された条件でプリベーク後に２０μｍの
直径を有する円形の開口が４２．３μｍピッチ(６００
ｄｐｉ)で直線状に配列されたフォトマスクを通して露
光し通常の現像、リンス工程を施してフォトマスクパタ
ーンと同形状のレジストマスクを形成した。基体となる
ガラス板がエッチング液で侵されないように裏面及び周
囲をマスキングし、希フッ酸溶液中でエッチングした。
エッチング時間は石英ガラス基板が貫通し５μｍの直径
の開口部が形成され基体のガラス板が露出する時点を観
察して定めた。アンダーカットにより上部の直径が拡大
することを利用し上部の直径が４０μｍ、下部の直径が
５μｍのテーパー形状の開口が４２．３μｍのピッチで
直線状に配列されたアレイを得た。テーパー形状はエッ
チング液の温度とフッ酸濃度および攪拌の頻度を調節す
ることにより制御した。次に基体となるガラス板に貼り
付けたままの状態でエッチングマスクを除去し、真空蒸
着装置により石英ガラス基板に金を７０００Åの厚さに
蒸着した。この後ダイシングソーにより短冊状にミラー
アレイを切出すための切り込みを入れ、ガラス板を加熱
して短冊状の石英ガラス基板を取り外し有機溶剤により
洗浄して貼り付けのために用いた熱可塑性樹脂を除去
し、円錐形ミラーアレイの形成された短冊状のガラス基
板を完成した。このミラーアレイ基板を６００ｄｐｉの
発光ダイオードアレイに、発光領域と小さい開口部の中
心を一致させて、大きな開口部を発光ダイオードアレイ
の基板面に向けて熱硬化性樹脂により接着し、円錐ミラ
ーの小さい方の開口部を微小な開口として用いた。

【００４４】次に、コリメータ素子部となるマイクロレ
ンズアレイを次のような手順により作成した。石英ガラ
ス基板を厚さ２００μｍに研磨し、平坦度のよいガラス
板に熱可塑性樹脂により張り付け、石英ガラス上にフォ
トレジストを塗布した。フォトレジストには東京応化
(株)製の０ＦＰＲ８６００（粘度３００ｃｐ）を使用
し、厚さ４μｍとなるようにスピンコート法により塗布
した。このフォトレジスト膜をプリベークしたのち４０
μｍの直径を有する円形パターンが４２．３μｍピッチ
(６００ｄｐｉ)で直線状に配列されたフォトマスクを通
して露光し通常の現像、リンス工程を施してフォトマス
クパターンと同形状の円柱状のレジスト膜を形成した。
次にこの試料を１５０℃のクリーンオーブンに３０分間
入れ円柱状のフォトレジスト膜を流動化させ凸レンズ形
状に変化させた。この時の凸形状高さは４．５μｍであ
った。上記凸状樹脂パターンが設けられた基板をＥＣＲ
ドライエッチング装置を用い樹脂パターンの設けられた
面からエッチングすることにより、その形状を石英ガラ
ス基板表面に彫り写した。エッチング条件は、基板温度
−４０℃、マイクロ波（２．５４ＧＨｚ）電力６７０
Ｗ、ＥＣＲイオン源コイル電流１９Ａ、基板バイアス用
高周波（１３．５６ＭＨｚ）電力４５０Ｗとし、エッチ
ングガスおよびその供給量はＣＨＦ３：流量１５ＳＣＣ
Ｍ、０２：流量１．５ＳＣＣＭとした。エッチングチャ
ンバの反応圧力はドライエッチング装置の排気装置に設
けたバリアブルオリフィスの開度を制御することにより
０．０１３Ｐａとした。この条件で石英ガラスのエッチ
ングレートは１２０ｎｍ／分、樹脂膜のエッチングレー
トはおよそ１４０ｎｍ／分であった。このような条件で
樹脂パターンがすべてエッチングされる時点までエッチ
ングを行なった。石英ガラスウエハ表面上に転写された
レンズ高さは２．９μｍであった。ミラーアレイと同様
に短冊状に切り込みを入れた後マイクロレンズアレイを
分離し、開口部の中心とマイクロレンズの中心とを一致
させて発光ダイオードアレイチップの上にあるミラーア
レイ上面に紫外線硬化樹脂により接着した。

【００４５】次に、ホログラムアレイを次のような手順
で作成した。石英ガラス基板を厚さ１００μｍに研磨
し、平坦度のよいガラス板に熱可塑性樹脂により張り付
け、石英ガラス上にフォトレジストを塗布した。フォト
レジストには東京応化(株)製の０ＦＰＲ８６００（粘度
２０ｃｐ）を使用し、厚さ０．３μｍとなるようにスピ
ンコート法により塗布した。このフォトレジスト膜をプ
リベークしたのちホログラムパターンを作成したフォト
マスクを通して露光し通常の現像、リンス工程を施して
フォトマスクパターンと同形状のレジスト膜を形成し
た。

【００４６】次に、この試料を１３０℃のクリーンオー
ブンに３０分間入れポストベークを行なった。この基板
をＥＣＲドライエッチング装置を用い樹脂パターンの設
けられた面からエッチングすることにより、その形状を
石英ガラス基板表面に彫り写した。エッチング条件は、
基板温度−４０℃、マイクロ波（２．５４ＧＨｚ）電力
６７０Ｗ、ＥＣＲイオン源コイル電流１９Ａ、基板バイ
アス用高周波（１３．５６ＭＨｚ）電力４５０Ｗとし、
エッチングガスおよびその供給量はＣＨＦ３：流量１５
ＳＣＣＭ、０２：流量１．５ＳＣＣＭとした。エッチン
グチャンバの反応圧力はドライエッチング装置の排気装
置に設けたバリアブルオリフィスの開度を制御すること
により０．０１３Ｐａとした。ホログラムパターンは入
射した光束が回折されずに透過する０次光と正負の各１
次光の３個の光束に分解されるパターンを直交して配置
した格子状のパターンを形成し合計５個の光束に分解さ
れるものとした。これらの光束が画像記録媒体上で集光
されるようにするためホログラム素子の中心部から外周
部にわたって回折パターンのピッチを滑らかに変化させ
た。このホログラムを４２．３μｍ×４２．３μｍの大
きさで直線状に配列したホログラムアレイとした。ホロ
グラムアレイの彫り移されたガラス基板をミラーアレイ
と同様にして切出し、洗浄後、マイクロレンズアレイ上
に装荷した。この際、マイクロレンズの凸部とホログラ
ムアレイ基板とが接触しないように基板の周囲にスペー
サを挟み、紫外線硬化樹脂によりホログラムの形成され
た面を発光ダイオードアレイに向けて、開口部とホログ
ラムパタンの中心を一致させて接着し光書込み装置を完
成した。この書込み装置では一つの画素について３×３
のパターンが生成されるのでハーフトーンの再生につい
ては１８００ｄｐｉの光書込み装置に相当する。これを
ＹＭＣＫ画像を独立した感光体ドラムにより転写ベルト
にトナー画像を形成して普通紙に転写、定着する方式の
複写機に搭載し濃度の連続的に変化したテストバターン
を出力した。

【００４７】［比較例１］実験例１で使用した複写機に
１８００ｄｐｉの分解能の発光ダイオードアレイを搭載
して同じテストパターンの出力を行なった。

【００４８】これらの出力画像を比較評価した。評価は
機器の製造コストと再現されたハーフトーン画像を視覚
により評価した。結果を下記の表１に示す。

【００４９】

【表１】

【００５０】この画像評価結果において、高解像度の発
光ダイオードアレイを使用した場合の評価結果が不良で
あるのは、発光ダイオードアレイにおいては一般的に製
造プロセスのわずかなムラにより発光ダイオードアレイ
の各発光領域の間で発光量にむらが生じるので電流補正
により発光光量を補正するが、高解像度の発光ダイオー
ドアレイでは発光領域が極めて小さくなっていることに
より一つの画素の発光光量が小さく、相対的に製造プロ
セスのムラによる光量変動が大きく充分に補正できない
ためと考えられる。これに対して、本発明の光書込み素
子を使用した画像出力装置では安定した特性を持つ低い
解像度の発光ダイオードアレイを使用できるため、ムラ
の少ない画像が得られ、高解像度の発光ダイオードアレ
イを使用した場合と同じ細かさでハーフトーンスクリー
ンが生成されるので良好な画像が得られた。

【００５１】［実験例２］ポリゴンスキャナを光源とし
た請求の範囲4に示す構成の光書込み装置を作成しこれ
をＹＭＣＫ各色の書込みに用いたカラー画像出力装置を
製作した。光書込み素子は次のような手順で作成した。

【００５２】先ず、等倍結像素子はマイクロオプト株式
会社製のＳＬＡ１２Ｄを用いることとし、両面を平坦に
研磨して厚さをＳＬＡ１２Ｄの作動距離と等しい４ｍｍ
とした幅１０ｍｍのガラス板を用意した。実施例１と同
様の方法で作成したホログラムアレイ基板をこのガラス
板のＳＬＡと反対の面に紫外線硬化樹脂により接着し
た。更に実験例１と同様にしてマイクロレンズアレイ基
板とミラーアレイ基板を作成しホログラムアレイ基板上
に重ねて接着し、書込み装置の主要なユニットを作成し
た。これを実験例１と同様の複写機に組み込みポリゴン
スキャナによる走査光をミラーアレイ部に当てて濃度の
連続的に変化したテストバターンを出力した。ポリゴン
スキャナは６００ｄｐｉの解像度に適合した安価なもの
を使用したが、この書込み装置では一つの画素について
３×３のパターンが生成されるのでハーフトーンの再生
については１８００ｄｐｉの光書込み装置に相当する。

【００５３】［比較例２］実験例１で使用した複写機に
２４００ｄｐｉの分解能のポリゴンスキャナを搭載して
同じテストパターンの出力を行なった。

【００５４】これらの出力画像を比較評価した。評価は
機器の製造コストと装置の容積を比較評価した。結果を
下記の表２に示す。再現されたハーフトーン画像は視覚
により評価したところ同等であった。

【００５５】

【表２】

【００５６】本発明の光書込み素子を使用した画像出力
装置では安定した安価なポリゴンスキャナの使用が可能
になるので低コストであると共に、ポリゴンスキャナの
偏向角度が大きく取れるので機器を小型にすることがで
きる。

【００５７】なお、本発明は上記実施例に限定されるも
のではなく、特許請求の範囲内に記載であれば多種の変
形や置換可能であることは言うまでもない。

【００５８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
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、
この光束による輝点を、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、光源と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に特
徴がある。よって、画素を書き込む光ビームを画像記録
媒体の表面に到達する前段階において光学的手段により
多数の微小な光ビームに分割する機能と、微小な光ビー
ムにより露光される画像記録媒体上の感光領域を総合し
た面積、すなわち生成された画像においては画素の平均
濃度、を元の光ビームの強度を変化することにより増減
する機能とにより、なめらかなハーフトーンを生成する
ことができ、1つの画素を書き込む光スポットをより細
かな輝点の集合体に分割すると共に、分割した輝点によ
り感光する画像記録媒体上の総合の面積を書込み光の強
度により変化させる働きをもった複合微少光学素子アレ
イを画像記録媒体の近傍に配置した新たな構造の光書込
み装置を提供できる。

【００５９】また、ホログラム素子と対向する前記画像
記録媒体の前面に透明材料からなる保護板を設けたこと
により、ホログラム素子が微粒子等で汚染されることを
防ぐことができる。

【００６０】更に、ホログラム素子により複数の方向に
分解され、それぞれ集束された光束により画像記録媒体
上に形成される輝点群が、一画素領域の概ね中心に位置
する相対的に大きな直径の輝点と、その周りに一つもし
くは複数の輪帯状に位置する相対的に小さな輝点とから
なるように、ホログラム素子を形成したことにより、ホ
ログラム素子により分割される輝点のパターンについて
優れた画像を再現できる。

【００６１】また、光源が、複数の波長の光を放射する
ことのできる素子もしくは異なる波長を射出する複数の
素子からの射出光をビームコンバイナ等により統合した
光源であることにより、画像記録媒体上に生成される輝
点のパターンを光源の射出光の波長を変えることにより
変化させることができる。

【００６２】更に、光集束素子部の入射側の開口部、射
出側の光学的開口部又は両方の開口部にマイクロレンズ
を設けることにより、光源光の利用効率が高まりより高
速の画像出力が可能になる。

【００６３】別の発明として、発光ダイオード素子が直
線状に画素密度で配列された発光ダイオードアレイを用
いた光源と画像記録媒体との間であって光源側から順
に、発光ダイオードアレイの個々の発光ダイオード素子
の発光領域の上部に設けられ発光領域と対向する位置に
射出部を有する球状、半球状、超半球形状、錐形状、角
錐形状等の反射鏡が配列されたマイクロミラーアレイを
用い、光束を集束させる光集束素子部と、マイクロミラ
ーアレイの射出部に設けられた、光学的に透明な微小な
開口部が配列されたピンホールアレイからなる光学的開
口部と、ピンホールアレイに相対して設けられた、凸レ
ンズが配列されたマイクロレンズアレイを用い、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、マイクロレンズアレイに相対させてアレ
イ状に配置して、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設けたことに特徴がある。よって、
光源の一つである発光ダイオードアレイに対して適用で
きる。

【００６４】更に、別の発明として、レーザ光を平行光
束としたのち回転するポリゴンミラーにより偏向して画
像記録媒体上を走査するポリゴンスキャナを用いた光源
と画像記録媒体との間であって光源側から順に、基板上
に形成された、ポリゴンミラーによりレーザ光が走査さ
れる方向に配列され、レーザ光の入射部と対向する位置
に射出部を有し、レーザ光の入射部が射出部よりも大き
な面積を持つ概ね円錐形状もしくは角錐形状のミラーア
レイを用い、光束を集束させる光集束素子部と、ミラー
アレイの射出部に設けられた、光学的に透明な微小な開
口部が配列されたピンホールアレイからなる光学的開口
部と、ピンホールアレイに相対して設けられた凸レンズ
が配列されたマイクロレンズアレイを用い、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、マイクロレンズアレイに相対させてホログラ
ム素子をアレイ状に配置して、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設けたことに特徴があ
る。よって、光源の一つであるポリゴンスキャナに対し
て適用できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例に係る光書込み装置の基
本的な構造を示す断面図である。

【図２】複数の輝点を作成する部分の詳細を示す図であ
る。

【図３】本発明の第２の実施例に係る光書込み装置の基
本的な構造を示す断面図である。

【図４】本発明の光書込み装置により光強度が大きい場
合の複数のスポットが形成される状況を示す図である。

【図５】本発明の光書込み装置により光強度が小さい場
合の単独のスポットが形成される状況を示す図である。

【図６】発光ダイオードアレイ光源に対応した構造の一
例を示す図である。

【図７】ポリゴンスキャナに対応した構造の一例を示す
図である。

【符号の説明】

１１，２１ 光集束素子部 １２，２２ 書込み光ビーム １３ 開口部 １４ 光拡散素子部 １５ 開口部群 １６ 等倍結像素子 １７，２６，３６ 画像記録媒体 ２３ 光学的開口部 ２４ コリメータ部 ２５ ホログラム素子 ３１ 発光ダイオードアレイ ３２ ミラーアレイ ３３ ピンホールアレイ ３４ マイクロレンズアレイ ３５ ホログラムアレイ ４１ ポリゴンスキャナ ４２ 集光素子アレイ部 ４３ コリメータ素子アレイ部 ４４ ホログラムアレイ部 ４５ 感光体

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ０２Ｂ 5/10 Ｂ４１Ｊ 3/00 Ｄ ５Ｃ０７２ 5/32 3/21 Ｌ ５Ｆ０４１ Ｈ０４Ｎ 1/113 Ｈ０４Ｎ 1/04 １０４Ａ // Ｈ０１Ｌ 33/00 Ｆターム(参考） 2C162 AE13 AE21 AE28 AE47 FA04 FA16 FA17 FA19 FA43 FA45 FA50 2C362 BA04 BA85 2H042 DD04 DD08 DD09 DE00 2H045 AA01 BA22 CA93 DA02 DA28 2H049 CA01 CA05 CA08 CA09 CA15 CA17 5C072 AA03 CA06 DA02 DA04 DA18 DA21 DA23 FA16 HA02 HA13 5F041 AA31 CB22 DB07 DC07 EE11 EE23 EE25 FF13

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 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。
2. 【請求項２】 前記ホログラム素子と対向する前記画像
   記録媒体の前面に透明材料からなる保護板を設けた請求
   項１記載の光書込み装置。
3. 【請求項３】 前記ホログラム素子により複数の方向に
   分解され、それぞれ集束された光束により画像記録媒体
   上に形成される輝点群が、一画素領域の概ね中心に位置
   する相対的に大きな直径の輝点と、その周りに一つもし
   くは複数の輪帯状に位置する相対的に小さな輝点とから
   なるように、前記ホログラム素子を形成した請求項１又
   は２に記載の光書き込み装置。
4. 【請求項４】 前記光源が、複数の波長の光を放射する
   ことのできる素子もしくは異なる波長を射出する複数の
   素子からの射出光をビームコンバイナ等により統合した
   光源である請求項１〜３のいずれか１項に記載の光書込
   み装置。
5. 【請求項５】 前記光集束素子部の入射側の開口部、射
   出側の光学的開口部又は両方の開口部にマイクロレンズ
   を設ける請求項１〜４のいずれか１項に記載の光書込み
   装置。
6. 【請求項６】 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、 発光ダイオード素子が直線状に画素密度で配列された発
   光ダイオードアレイを用いた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、 前記発光ダイオードアレイの個々の発光ダイオード素子
   の発光領域の上部に設けられ発光領域と対向する位置に
   射出部を有する球状、半球状、超半球形状、 円錐形
   状、角錐形状等の反射鏡が配列されたマイクロミラーア
   レイを用い、光 束を集束させる光集束素子部と、 前記マイクロミラーアレイの射出部に設けられた、光学
   的に透明な微小な開口部が配列されたピンホールアレイ
   からなる光学的開口部と、 前記ピンホールアレイに相対して設けられた、凸レンズ
   が配列されたマイクロレンズアレイを用い、前記光学的
   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、 前記マイクロレンズアレイに相対させてアレイ状に配置
   して、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
   素子とを設けたことを特徴とする光書込み装置。
7. 【請求項７】 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、 レーザ光を平行光束としたのち回転するポリゴンミラー
   により偏向して画像記録媒体上を走査するポリゴンスキ
   ャナを用いた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、 基板上に形成された、ポリゴンミラーによりレーザ光が
   走査される方向に配列され、レーザ光の入射部と対向す
   る位置に射出部を有し、レーザ光の入射部が射出部より
   も大きな面積を持つ概ね円錐形状もしくは角錐形状のミ
   ラーアレイを用い、光束を集束させる光集束素子部と、 前記ミラーアレイの射出部に設けられた、光学的に透明
   な微小な開口部が配列されたピンホールアレイからなる
   光学的開口部と、 前記ピンホールアレイに相対して設けられた凸レンズが
   配列されたマイクロレンズアレイを用い、前記光学的開
   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、 前記マイクロレンズアレイに相対させてホログラム素子
   をアレイ状に配置して、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設けたことを特徴とする光書
   込み装置。