(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
感光体と、前記感光体を帯電する帯電器と、複数のレーザビームを合成プリズムにより平行な同一方向に射出し、ｆθレンズを介して複数のラインを同時に走査露光して画像の書き込みを行なうことで前記感光体面上に静電潜像を形成する複数の半導体レーザと、前記感光体面上の静電潜像を現像剤により現像してトナー像を形成する現像器と、前記トナー像を転写紙に転写する転写器を有する画像形成装置において、
前記複数の半導体レーザは、発振波長の波長差が１２ｎｍ以下となるように選定して組み合わせられたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
感光体と、前記感光体を帯電する帯電器と、複数のレーザビームを合成プリズムにより平行な同一方向に射出し、ｆθレンズを介して複数のラインを同時に走査露光して画像の書き込みを行なうことで前記感光体面上に静電潜像を形成する複数の半導体レーザと、前記感光体面上の静電潜像を現像剤により現像してトナー像を形成する現像器と、前記トナー像を転写紙に転写する転写器を有する画像形成装置の製造方法において、
前記複数の半導体レーザの発振波長の波長差が１２ｎｍ以下となるように選定して複数の半導体レーザを組み合わせる工程を有することを特徴とする画像形成装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レーザビームにより画像を書き込む電子写真複写機、レーザビームプリンター等に適用される画像形成装置およびその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、レーザビームにより画像を書き込む電子写真複写機、プリンター等が多用されるようになり、より一層高速の複写を行なう画像形成装置が市場から要求されてくるに至っている。然しながら、画像形成装置のスピードを高速化してもレーザビームの走査では１ライン毎に画像を書き込むため高速化が困難となっている。これは光走査速度を支配しているポリゴンミラーを高速で安定して回転する必要があるが、現状の機構では困難となっている。
【０００３】
このため、複数のレーザビームを同時に走査することで、書き込み速度を２倍以上にすることが提案されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
然しながら、複数のレーザビームを同時に走査する場合、主走査方向および副走査方向における相互の位置合わせが非常に困難であるという問題を発生してしまう。半導体レーザの波長は原理的には半導体素材により一義的に決まるものであるが、組成分や結晶系のバラツキ等により僅かな波長の差を発生してしまう。このため、複数のレーザビームにより高精度の画像の書き込みを行なおうとする場合、この僅かな波長のバラツキが画像の書き込みに著しい悪影響を与えてしまう。
【０００５】
即ち、複数のレーザビームを同一光学系を通して走査する場合、各種レンズを通過せしめて適正な露光走査を行なう必要がある。然しながら、波長が相違するとレンズを通過する速度が異なってくるため、複数のレーザビームを同様に露光走査すると到達時間が異なってくるため、主走査方向の露光走査の長さが異なり主走査方向の書き込み位置が異なってきて画像ズレを発生してしまう。更に、ｆθレンズの収差による各レーザビームの屈折率の相違によっても、この主走査方向のズレの現象は増幅されてしまう。この画像のズレは波長差１ｎｍ当たり４μｍの画像上のズレとなって現れるため、互いに波長にバラツキのある複数のレーザビームを任意に組み合わせた場合、最大でレーザビームの波長の差が３０ｎｍにもなり、画像では１２０μｍのズレとなってしまって、画像周縁部に凹凸が発生し、細線の再現性、画像濃度、階調再現性、および解像度等が劣り、高品質の画像を提供できなくなってしまう。
【０００６】
このためレーザそのものの製作においてバラツキの小さいレーザを作製することが考えられるが、半導体レーザの発振波長は主に混晶に含有される活性材料の禁制帯幅で決定され、原理的には組成分の厳密なコントロールを行なった上で結晶を生成せしめれば可能であるかも知れないが、実際上は不可能で実用に供し得ないものである。
【０００７】
本発明者等が、画質上の観点からレーザビームの波長の差に関して検討した結果、一般に製作されたレーザビームの波長のバラツキは、３０ｎｍの範囲に及んでおり、実用上において高画質であると判定できる画像上のズレは、レーザビームの１ドット径以内のズレである。レーザビームの１ドット径としては、およそ５０〜１００μｍが使用されるためレーザビームの波長の差が１２ｎｍ以下であれば画像のズレは４８μｍ以下となり、レーザビームの１ドット径である５０μｍよりも低い値とすることができ、高画質の画像を提供できる。
【０００８】
従って、本発明は、複数のレーザビームを使用しても画像ズレを発生せず高画質な画像の書き込みが可能で、画像周縁部に凹凸がなく、細線の再現性、画像濃度、階調再現性、および解像度に優れた高画質の画像を再現できる画像形成装置およびその製造方法を提供することを目的とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
以上の本発明の目的は、感光体と、前記感光体を帯電する帯電器と、複数のレーザビームを合成プリズムにより平行な同一方向に射出し、ｆθレンズを介して複数のラインを同時に走査露光して画像の書き込みを行なうことで前記感光体面上に静電潜像を形成する複数の半導体レーザと、前記感光体面上の静電潜像を現像剤により現像してトナー像を形成する現像器と、前記トナー像を転写紙に転写する転写器を有する画像形成装置において、  前記複数の半導体レーザは、発振波長の波長差が１２ｎｍ以下となるように選定して組み合わせられたことを特徴とする画像形成装置により達成される。
【００１０】
また、本発明の目的は、感光体と、前記感光体を帯電する帯電器と、複数のレーザビームを合成プリズムにより平行な同一方向に射出し、ｆθレンズを介して複数のラインを同時に走査露光して画像の書き込みを行なうことで前記感光体面上に静電潜像を形成する複数の半導体レーザと、前記感光体面上の静電潜像を現像剤により現像してトナー像を形成する現像器と、前記トナー像を転写紙に転写する転写器を有する画像形成装置の製造方法において、前記複数の半導体レーザの発振波長の波長差が１２ｎｍ以下となるように選定して複数の半導体レーザを組み合わせる工程を有することを特徴とする画像形成装置の製造方法により達成される。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下図面によって本発明の実施例をより具体的に説明するが、本発明はこれにより限定されるものではない。
【００１２】
図１は本発明が適用される画像形成装置の一例の概略構成を示す断面図である。この画像形成装置は画像読取り部１０、レーザ書き込み部２０、画像形成部３０と給紙部４０等より構成される。
【００１３】
画像形成装置上部には、透明なガラス板などからなる原稿台１１と、さらに原稿台上に載置した原稿Ｄを覆う原稿カバー１１Ａ等からなる原稿載置部があり、原稿台１１の下方であって、装置本体内には第１ミラーユニット１２、第２ミラーユニット１３、主レンズ１４、撮像素子１５等からなる画像読取り部１０が設けられている。第１ミラーユニット１２は露光ランプ１２Ａ、第１ミラー１２Ｂを備え、原稿台１１と平行に、かつ図面左右方向へ直線移動可能に取り付けられていて、原稿Ｄの前面を光学走査する。第２ミラーユニット１３は第２ミラー１３Ａおよび第３ミラー１３Ｂを一体化して備え、常に所定の光路長を保つように第１ミラーユニット１２の１／２の速度で左右同方向に直線移動する。勿論この第２ミラーユニット１３の移動は前記第１ミラーユニット１２と同様に原稿台に対して平行である。前記露光ランプ１２Ａによって照明される原稿台１１上の原稿Ｄの像は、主レンズ１４により第１ミラー１２Ｂ、第２ミラー１３Ａ、第３ミラー１３Ｂを経てＣＣＤ等からなる撮像素子１５上へ結像される。走査が終わると第１ミラーユニット１２および第２ミラーユニット１３は元の位置に戻り、次の画像形成まで待機する。
【００１４】
前記撮像素子１５によって得られた画像データは、図示しない画像信号処理部によって処理され、画像信号としてメモリに一旦格納される。
【００１５】
画像形成部３０は、制御部の制御によって前記メモリからの画像信号が、駆動モータＭ、８面の反射面を有し１６，５３５ｒｐｍで回転するポリゴンミラー２５、ｆθレンズ２６、および２組のレーザユニット等からなるレーザ書き込み部２０に入力されると画像記録動作を開始する。すなわち、フタロシアニン径の感光体を備えた直径８０ｍｍの感光体ドラム３１は矢示のように時計方向に周速２８０ｍｍ／ｓｅｃで回転し、その感光体は帯電器３２により電荷を与えられ帯電電位−７００Ｖに帯電しているので、レーザ書き込み部２０による２本のレーザビームによって１度に２本の走査線を書込む２ビーム書き込みを行ない、感光体ドム３１上には原稿Ｄに対応した静電潜像が形成される。その後感光体ドラム３１上の前記静電的な潜像は、２成分現像剤を収納した現像器３３内の直径４０ｍｍで回転数２００ｒｐｍ、−６００Ｖのバイアス電圧が印加された現像スリーブ３３Ａの担持する現像剤のトナーによって現像が行なわれ可視のトナー像となる。
【００１６】
一方、給紙部４０に装填された給紙カセット４１Ａまたは４１Ｂからは指定のサイズの転写紙Ｐを一枚づつ搬出ローラ４２Ａによって搬出し、ガイド４３および搬出ローラ４４を介して画像の転写部に向かって給紙する。給紙された転写紙Ｐは、感光体ドラム３１上のトナー像と同期して作動するレジストローラ４５によって感光体ドラム３１上に送出される。この転写紙Ｐには、転写器３４の作用により、感光体ドラム３１上のトナー像が転写され、分離器３５の除電作用によって感光体ドラム３１上から分離されたのち、搬送ベルト３６を経て定着器３７へ送られ、熱定着ローラ３７Ａおよび圧着ローラ３７Ｂによって溶融定着された後、排紙ローラ３８および４６により装置外のトレイ６０へ排出される。
【００１７】
なお、７０は手差し用のトレイで、搬出ローラ４４によって手差しの転写紙がレジストローラ４５に給紙される。
【００１８】
前記感光体ドラム３１は更に回転を続け、その表面に転写されずに残留したトナーは、クリーニング装置３９において圧接するウレタンゴムから成るクリーニングブレード３９Ａにより除去清掃されたのち、再び帯電器３２により電荷の付与を受けて、次回の画像形成装置のプロセスに入る。
【００１９】
図２は図１の装置のレーザ書き込み部２０を示す平面図で図１の反射ミラー２９Ａ，２９Ｂ，２９Ｃは省略している。
【００２０】
図２において、２１Ａ，２１Ｂは画像信号に対応してオン・オフされる半導体レーザと半導体レーザから射出されるレーザビームを平行光に変換するコリメータレンズおよび半導体レーザの出力を監視し常に所定の値を維持するよう印加電流値を制御してその出力を一定に維持する自動出力制御器（ＡＰＣ）を一つにまとめたレーザユニット、２２Ａ，２２Ｂはレーザビームの射出方向を調整する調整プリズム、２３は直交した２つのレーザビームを同一方向に射出する合成プリズムである半透明プリズム、２４Ａ，２４Ｂはポリゴンミラー２５の各反射面の倒れ角誤差を補正するため設けられたシリンドリカルレンズ、２７はレーザビームをビーム検出器２８に反射するミラーである。ビーム検出器２８はレーザビームの通過を検出して画像の書き出し信号を発生し、感光体ドラム３１上の画像書き出し位置が一定になるようにレーザユニット２１Ａ，２１Ｂの画像信号による駆動開始のタイミングを制御するものである。
【００２１】
レーザユニット２１Ａ，２１Ｂから射出される２本のレーザビームはポリゴンミラー２５によって反射され、ｆθレンズ２６、シリンドリカルレンズ２４Ａ，２４Ｂ、反射ミラー２９Ａ〜２９Ｃを介して感光体ドラム３１上を走査露光する。このとき、前記レーザビームは副走査方向に近接して並ぶスポット状に結像し、感光体ドラム３１上に同時に２本の走査線を描くビーム書き込みが行なわれる。これにより走査線１本置きの画像信号をレーザユニット２１Ａ，２１Ｂに同時に入力して１度に２本の走査線を描き、１組のレーザユニットを用いる装置の２倍のプリント速度で画像記録することができる。
【００２２】
【実施例】
本発明においてはＧａ−Ａｓ半導体レーザを使用し、発振波長が７６５〜７９５ｎｍに分布する１００個のＧａ−Ａｓ半導体レーザのロットの中から選別し、表１に示すレーザＡおよびレーザＢの２個のＧａ−Ａｓ半導体レーザを選定して組み合わせ、図２のスキャナを製造した。
【００２３】
次に、文字画像および細線画像を原稿として画像形成を行ない、その画質を目視して評価し結果を表１に示した。
【００２４】
【表１】
0003666077.tif 000002
【００２５】
なお、表１において、◎とは画像周縁部に凹凸がなく、細線の再現性、画像濃度、階調再現性、および解像度等に優れた高品質な画像が得られた非常に良好な場合、○とは画像周縁部に若干の凹凸を有するが、細線の再現性、画像濃度、階調再現性、および解像度等に優れた高品質な画像が得られた良好な場合、△とは画像周縁部に凹凸を有し、細線の再現性、階調再現性、および解像度に劣る場合、×とは画像周縁部に凹凸を有し、細線の再現性、画像濃度、階調再現性、および解像度が著しく劣る画像が得られた不良な場合を意味する。
【００２６】
従って、本発明においてはレーザビームの波長差が１２ｎｍ以下において、細線の再現性、画像濃度、階調再現性、および解像度等に優れた高品質な画像が得られる。より好ましくはレーザビームの波長差が６ｎｍ以下において画像周縁部に全く凹凸のない優れた高品質な画像が得られる。
【００２７】
【発明の効果】
以上のように、本発明の画像形成装置およびその製造方法によれば、複数のレーザビームを使用しても画像ズレを発生せず高画質な画像の書き込みが可能で、画像周縁部に凹凸がなく、細線の再現性、画像濃度、階調再現性、および解像度等に優れた高品質の画像を再現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の画像形成装置の一例の概略構成を示す断面図である。
【図２】図１の装置のスキャナユニットを示す平面図である。
【符号の説明】
１０  画像読取り部
１１  原稿台
１１Ａ  原稿カバー
１２  第１ミラーユニット
１２Ａ  露光ランプ
１２Ｂ  第１ミラー
１３  第２ミラーユニット
１３Ａ  第２ミラー
１３Ｂ  第３ミラー
１４  主レンズ
１５  撮像素子
２０  レーザ書き込み部
２１Ａ  レーザユニット
２１Ｂ  レーザユニット
２２Ａ  調整プリズム
２２Ｂ  調整プリズム
２３  半透明プリズム
２４Ａ  シリンドリカルレンズ
２４Ｂ  シリンドリカルレンズ
２５  ポリゴンミラー
２６  ｆθレンズ
２７  ミラー
２８  ビーム検出器
２９Ａ  反射ミラー
２９Ｂ  反射ミラー
２９Ｃ  反射ミラー
３０  画像形成部
３１  感光体ドラム
３２  帯電器
３３  現像器
３３Ａ  現像スリーブ
３４  転写器
３５  分離器
３６  搬送ベルト
３７  定着器
３７Ａ  熱定着ローラ
３７Ｂ  圧着ローラ
３８  排紙ローラ
３９  クリーニング装置
３９Ａ  クリーニングブレード
４０  給紙部
４１Ａ  給紙カセット
４１Ｂ  給紙カセット
４２Ａ  搬出ローラ
４３  ガイド
４４  搬出ローラ
４５  レジストローラ
４６  排紙ローラ
６０  トレイ
７０  手差し用のトレイ
【図１】
0003666077.tif 000003
【図２】
0003666077.tif 000004