(57)【要約】【課題】不要な光が感光体に照射されることのないＬＤ書き込み装置を提供する。【解決手段】ＬＤ１１、１２は常時点灯あるいは書き込み開始に先立って点灯し、予め点灯したＬＤ１１、１２のビームに対し、書き込み開始のタイミングに先立ち開になり、書き込み終了のタイミング後に閉となる遮蔽部材１９を光路中に設置する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体レーザを搭載したビーム走査の書き込み装置であって、前記半導体レーザの光路中に配置され、前記半導体レーザのビーム光を遮蔽する遮蔽手段を備え、
前記半導体レーザが常時点灯あるいは書き込み開始に先立って点灯する場合、前記遮蔽手段は、前記書き込み開始のタイミングに先立ち前記半導体レーザの光路を開にし、書き込み終了のタイミング後に前記半導体レーザの光路を閉とするように制御されることを特徴とするＬＤ書き込み装置。
【請求項２】
複数の半導体レーザを搭載したビーム走査の書き込み装置であって、前記複数の半導体レーザの光路中に夫々配置され、前記半導体レーザのビーム光を遮蔽する複数の遮蔽手段を備え、
前記半導体レーザが常時点灯あるいは書き込み開始に先立って点灯する場合、前記各遮蔽手段は、前記書き込み開始のタイミングに先立ち前記半導体レーザの光路を開にし、書き込み終了のタイミング後に前記半導体レーザの光路を閉とするように個別に制御されることを特徴とするＬＤ書き込み装置。
【請求項３】
前記複数の前記半導体レーザのビームを合成するビーム合成部を更に備え、前記遮蔽手段は、前記ビーム合成部の後の光路中に配置されることを特徴とする請求項２に記載のＬＤ書き込み装置。
【請求項４】
前記遮蔽手段は、前記半導体レーザのビームを遮蔽する遮蔽部材と、該遮蔽部材を回動するロータリーソレノイドとを備えていることを特徴とする請求項１、２又は３に記載のＬＤ書き込み装置。
【請求項５】
前記遮蔽手段は、音響光変調素子であることを特徴とする請求項２に記載のＬＤ書き込み装置。
【請求項６】
前記遮蔽部材が黒色、パイル状であることを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載のＬＤ書き込み装置。
【請求項７】
請求項１乃至６の何れか一項に記載のＬＤ書き込み装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＬＤ書き込み装置に関し、特に半導体レーザを光源とするＬＤ書き込み装置の不要光の遮光方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、変調されたレーザビームを帯電した像担持体（以下、感光体と記す）上に走査させ、感光体上に静電荷の画像（静電潜像）を形成する画像形成装置が広く使用されている。この書き込み装置の光ビームの一つの手段として現在はＬＤ（半導体レーザ）が多く用いられる。これは小型、安価で消費電力も少ない等、すぐれた特徴を持つためである。一方、画像形成装置は高画質、高線速化の要求から、ビームを走査するポリゴンミラーは高速回転が必要とされるが、現状は３０，０００回転（ｒｐｍ）〜４０，０００回転（ｒｐｍ）程度であり、これ以上は種々の理由で限界となっている。
この限界を補償すべく、書き込み装置にＬＤを複数個搭載する装置がある。例えば、解像度１２００ｄｐｉ、線速３００ｍｍ／ｓのシステムで、ポリゴンミラー面数６、ＬＤ１個の場合、必要なポリゴン回転数は１４１，７３２（ｒｐｍ）になる。ＬＤを４つ搭載すると、ポリゴン回転数は３５，４３３（ｒｐｍ）でよく、現状の技術でも対応できることになる。
このような事情から複数のＬＤを搭載した書き込み装置も多く使われるようになってきた。そして画像形成装置の高速化の要求から、画像情報に基づきＬＤの露光エネルギーを変調する信号も数ＭＨｚから数十ＭＨｚの変調信号となった。
そのため、ＬＤの光パワーの立ち上がり特性、およびパワー安定性を改善するために、常にＬＤの駆動電流をＬＤ発光のスレッショルドＩｔｈ以下のレベルで点灯した自然発光状態（いわゆるＬＥＤ発光）にしておくという手段がとられることがある。また、画像形成装置によってはＩｔｈを超えた近傍のレベルにして常時点灯しておくこともある。このような場合の光をバックグランド光と言うことがある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述のように対応することで画像情報に基づく高周波の変調信号に対して立ち上がり特性、安定性が図られるが、常時そのようにしていると画像形成期間外も潜像を形成する感光体には不要な光が照射されることになり、感光体の疲労を促進することになる。感光体が停止している場合には感光体の一部が疲労することになり、その部分の帯電低下が起き、画像としては濃度ムラ等の異常画像につながる。高周波の露光エネルギー変調の場合だけではなく、ＤＣ点灯（＝連続点灯）の書き込み装置であっても、ＬＤがＯＦＦからＯＮになるとＬＤ素子の温度が上昇する。
これは温度調節器につけてあらかじめ一定温度に制御していても、ＬＤ素子の温度上昇から制御温度が数秒から数十秒の間、変動する。これはＤＣ点灯で感光体を露光し、その感度特性を評価する装置では、問題となる。さらに、ＤＣ点灯の駆動条件レベルを低いレベルと高いレベルの間で繰り返し変化させて感光体を露光し、この時の感光体上の露光後電位を測定する場合、温度変動が続く期間は数十秒以上となる。温度が変化するとＬＤの発振波長が変化し、パワーの変動となり、光減衰する電位データも不正確となる。
そこで、本発明は、上述の問題点を解決するためになされたもので、不要な光が感光体に照射されることのないＬＤ書き込み装置を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上述の問題点を解決するために、請求項１記載の発明では、半導体レーザを搭載したビーム走査の書き込み装置であって、前記半導体レーザの光路中に配置され、前記半導体レーザのビーム光を遮蔽する遮蔽手段を備え、前記半導体レーザが常時点灯あるいは書き込み開始に先立って点灯する場合、前記遮蔽手段は、前記書き込み開始のタイミングに先立ち前記半導体レーザの光路を開にし、書き込み終了のタイミング後に前記半導体レーザの光路を閉とするように制御されることを特徴とする。
かかる発明によれば、遮蔽手段は、書き込み開始のタイミングに先立ち半導体レーザの光路を開にし、書き込み終了のタイミング後に半導体レーザの光路を閉とするように制御されるので、感光体への光疲労を抑制し、長期にわたり高品質な画像形成をすることができる。
請求項２記載の発明では、複数の半導体レーザを搭載したビーム走査の書き込み装置であって、前記複数の半導体レーザの光路中に夫々配置され、前記半導体レーザのビーム光を遮蔽する複数の遮蔽手段を備え、前記半導体レーザが常時点灯あるいは書き込み開始に先立って点灯する場合、前記各遮蔽手段は、前記書き込み開始のタイミングに先立ち前記半導体レーザの光路を開にし、書き込み終了のタイミング後に前記半導体レーザの光路を閉とするように個別に制御されることを特徴とする。
かかる発明によれば、各光路に設けられた遮蔽手段は、書き込み開始のタイミングに先立ち半導体レーザの光路を開にし、書き込み終了のタイミング後に半導体レーザの光路を閉とするように個別に制御されるので、画像情報の書き込み期間外に不要な光が感光体に照射されたり、感光体を不用意に光疲労させることがなくなり高品質な画像形成ができる。
【０００５】
請求項３記載の発明では、前記複数の前記半導体レーザのビームを合成するビーム合成部を更に備え、前記遮蔽手段は、前記ビーム合成部の後の光路中に配置されることを特徴とする。
かかる発明によれば、遮蔽手段をビーム合成部の後の光路中に配置するので、遮蔽手段が１つで済、装置をコストダウンすることができる。
請求項４記載の発明では、前記遮蔽手段は、前記前記半導体レーザのビームを遮蔽する遮蔽部材と、該遮蔽部材を回動するロータリーソレノイドとを備えていることを特徴とする。
かかる発明によれば、遮蔽手段は、半導体レーザのビームを遮蔽する遮蔽部材と、この遮蔽部材を回動するロータリーソレノイドとを備えているので、簡単な構成で確実にビームを遮蔽することができる。
請求項５記載の発明では、前記遮蔽手段は、音響光変調素子であることを特徴とする。
かかる発明によれば、遮蔽手段に音響光変調素子を使用するので、画像情報の書き込み期間外に不要な光が感光体に照射されぬよう細かく照射を制御でき、感光体を不用意に光疲労させることなく、高品質な画像形成ができる。
請求項６記載の発明では、前記遮蔽部材が黒色、パイル状であることを特徴とする。
かかる発明によれば、光の吸収率を高め、光ビームが照射した時、反射・散乱が抑制され、感光体、あるいは装置内に設置されている光センサー等に悪影響を与えないため、高品質な画像形成が可能となる。
請求項７記載の発明では、請求項１乃至６の何れか一項に記載のＬＤ書き込み装置を備えたことを特徴とする。
かかる発明によれば、画像形成装置の光書き込み部に本発明のＬＤ書き込み装置を使用するので、感光体を不用意に光疲労させることなく、高品質な画像形成ができる。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、図面により本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１は本発明の実施の形態であるＬＤ書き込み装置１００の構成例を示すブロック図である。同図に示すように、ＬＤ書き込み装置１００はＰＣ１、サブＣＰＵ２、クロックジェネレータ３、画像信号発生装置４、Ｄ／Ａ変換器５、６、ＬＤドライバ７、８、温度制御機器９、１０、半導体レーザであるＬＤ（レーザダイオード）１１、１２、ＰＤ１３、１４、反射ミラー１５、透明ガラス１６、減光フィルター１７、ビーム合成部材１８、遮蔽部材１９、減光フィルター切換え用２０、フィルタードライバー２１、アパーチャ２２、ポリゴンミラー２３、モータードライバー２４、光学系２５、像担持体としての感光体２６などで構成されている。
ＬＤ１１、１２は常時点灯あるいは書き込み開始に先立って点灯するようになされている。また、遮蔽部材１９は予め点灯したＬＤ１１、１２のビームに対し、書き込み開始のタイミングに先立ち開になり、書き込み終了のタイミング後に閉となるように設定され、ビームの光路中に設置されている。
ここで、遮蔽部材１９の開閉のタイミングについて図２を用いて説明する。図２はＬＤ書き込み装置１００を画像形成装置であるページプリンターに搭載した場合の遮蔽部材１９の開閉動作フローを示している。ページプリンターでは１ページ単位で印字プロセスが実行される。このページプリンターにおいて、１枚のプリントアウトを出すプロセスを１ジョブと表現したとき、システムは１ジョブ開始（ステップＳ１）にあたって開始のフラグ信号を出す（ステップＳ２）。フラグ信号が発生すると、遮蔽部材１９を開にする（ステップＳ３）。
ＬＤ１１、１２が画像情報に基づき変調された露光エネルギーで感光体２６への書き込みを開始するのは、遮蔽部材１９が閉状態から開状態へ移る時間（システムが「開」信号を出してから、実際に「開」状態になるまでの応答時間）をあらかじめ調べておき、少なくともこの時間以上経過してから１ページの最初の書き込みが開始するようにプロセスは構成されている。あるいは遮蔽部材が開になったとき、フラグ信号が出るようにし、このフラグ信号がでてから１ページの書き込みが開始されるように構成されていてもよい（ステップＳ４）。
そして、ステップＳ５で書き込みを開始し、１ページ分の書き込みが終了するタイミング（ステップＳ６）で遮蔽部材を閉じる（ステップＳ７）。次のステップＳ８では連続でジョブがあるかないかを確認し、ある場合はステップＳ２に戻って上記動作を繰り返し、ない場合は終了する。
【０００７】
図３は遮蔽部材１９の構成例である。ここでは、動作時間（レスポンス）が数十〜数百ｍｓで動作するシャッタ機構を採用している。図３（ａ）は扁平楕円型遮光板（黒色植毛紙貼り付け）３１とロータリソレノイド３２とで構成した場合であり、ロータリソレノイド３２によって扁平楕円型遮光板３１が回動してビームを遮光する。図３（ｂ）は走査されたビームの遮光用としてロータリソレノイド３２と長方形遮光版３４とで構成した場合であり、ロータリソレノイド３２によって長方形遮光版３４が回動してレーザビームを遮光する。
遮蔽する部材が反射率の高いものであると光ビームを照射した時、反射・散乱により光ビームが書き込み装置をとびだし、感光体、あるいは種々の光センサーに影響を与える場合がある。この実施の形態では、遮蔽部材１９のビームが入射する面を黒色、パイル状にすることで光の吸収率を高め、遮蔽部材１９に光ビームが照射した時、反射・散乱が抑制され、感光体、あるいは装置のシステムに影響を与えずに済む。ここでは紙の上に植毛されたものを金属板に貼り付けた。金属板はロータリソレノイド方式のシャッター（林時計工業（株）製  ＳＵ−２Ｅ１２Ｖ）を使用した（図３参照）。
装置が搭載しているＬＤが１つのときは、遮蔽部材の設置される位置は基本的にはレーザ出射直後の位置より感光体露光面までの位置のどこでも良いが、レーザ出射直後の位置よりレーザビームが走査される前までの位置が、遮蔽部材も小さくできて好ましい。上述した構成例のように複数のＬＤ１１、１２が搭載されている場合には、ビーム合成部材１８から後の光路中に遮蔽部材１９を１つ設置することで、１ページ分の書き込み初期のパワー安定性の確保とページとページの通紙間における感光体への不要な光を排除することができる。ビーム合成部材１８から後であれば１つの遮蔽部材１９で対応できるので設置スペース、コストの点において有効である。
【０００８】
ところで、複数のＬＤを搭載した装置においては、複数のＬＤが常に同時に書き込みに使用されるとは限らない。例として、２ＬＤ搭載の書き込み装置で２ビームで１ラインの潜像を形成し、次行は３ビーム分の空白ラインのパターンを形成する場合は、▲１▼最初の走査で《ＬＤ１》《ＬＤ２》の同時露光、▲２▼次の走査で（ＬＤ１）（ＬＤ２）の同時空白、▲３▼次の走査で（ＬＤ１）《ＬＤ２》、▲４▼次の走査で《ＬＤ１》（ＬＤ２）、▲５▼次の走査で（ＬＤ１）（ＬＤ２）の同時空白となる。▲６▼次の走査で▲１▼からの繰り返しとなる。（「《  》はＯＮ、（  ）はＯＦＦを示す」）。
このような場合は書き込みのない未使用のＬＤを遮光できるのが好ましい。回転多面鏡による１回の主走査から次の主走査までの時間はプロセス条件によるが数百μｓになるため、１ページ内の情報書き込み中にＬＤを個別に遮光制御することは、高速シャッター機能を果たす音響光変調素子（遮蔽部材４０）を図１のように各ＬＤからビーム合成部材１８までの光路中に個別に設置し、同時にＬＤのバックグランド光がＬＤ発光のスレッショルドＩｔｈを超えたＬＤ発光のとき可能になる。
なお、音響光変調素子を使用した場合、ＬＤ発光の主たる波長の光は遮光できるが、２次波、３次波（いずれ微弱光）が遮光されずに感光体に照射されるので、感光体はこれら波長に感度を持たないものが好ましい。このようにすることでページとページの通紙間における感光体への不要な光を排除するだけではなく、１ページ分の書き込み中に、書き込み情報のないＬＤからの不要なバックグランド光を遮光できる。
したがって、このように構成されたＬＤ書き込み装置１００では、ＬＤが常時点灯あるいは書き込み開始時に先立って点灯し、あらかじめ点灯したＬＤのビームに対し、書き込み開始のタイミングに先立ち開になり、書き込み終了のタイミング後に閉となる遮光部材１９を光路中に設置しているため、書き込み初期においても光パワーが安定で、画像情報書き込み期間以外には、不要な光が感光体２６に照射されることがないので感光体２６への光疲労を抑制し、長期にわたり高品質な画像形成をすることができる。
【０００９】
また、複数のＬＤ１１、１２が搭載される場合において、予め点灯したＬＤ１１、１２に対し、複数のビームが合成される部材の位置から後の光路中に、書き込み開始のタイミングに先立ち開になり、書き込み終了のタイミング後に閉となる遮蔽部材を設置したことで、画像情報の書き込み期間外に不要な光が感光体２６に照射され、感光体２６を不用意に光疲労させることなく、高品質な画像形成ができる。また、１つの遮蔽部材１９で対応できるので省スペース化、低コスト化が可能になる。
また、遮蔽部材１９のビームが当たる部材を黒色、パイル状にすることで光の吸収率を高め、光ビームが照射した時、反射・散乱が抑制され、感光体２６、あるいは装置内に設置されている光センサー等に悪影響を与えないため、高品質な画像形成が可能となる。
また、複数のＬＤ１１、１２が搭載される場合において、予め点灯したＬＤに対し、ビームが合成される部材までの光路中に、書き込み開始のタイミングに先立ち開になり、書き込み終了のタイミング後に閉となる音響光変調素子からなる遮蔽部材４０を設置したことで、画像情報の書き込み期間外に不要な光が感光体２６に照射されぬよう細かく照射を制御でき、感光体２６を不用意に光疲労させることなく、高品質な画像形成ができる。
【００１０】
図４は、本発明のＬＤ書き込み装置を使用した画像形成装置の概略構造を示す模式図である。この構成は、レーザにより感光体に潜像を書き込むレーザ書き込み部１２１と、レーザ書き込み部１２１により表面に帯電された電荷を露光し、潜像を形成する感光体１２２と、感光体１２２上を一様に帯電する帯電チャージャ１２４と、感光体の潜像にトナー像を形成する現像器１２５と、トナー像を記録紙に転写する転写ドラム１２６と、トナー像を記録紙側に引き寄せるための電荷を発生する転写チャージャ１２７と、記録紙上に転写されたトナー像を固着する定着装置１２８と、外部からの記録情報を制御する情報処理部１２９と、記録紙を収納し、１枚ずつ給紙する給紙装置１３０と、定着された記録紙を排紙する排紙トレイ１３１と、外部とのインターフェースを司る通信ポート１３２から構成されている。
尚、本画像形成装置の動作は、公知のレーザプリンタの動作と同様であるので、説明を省略する。
【００１１】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１によれば、遮蔽手段は、書き込み開始のタイミングに先立ち半導体レーザの光路を開にし、書き込み終了のタイミング後に半導体レーザの光路を閉とするように制御されるので、感光体への光疲労を抑制し、長期にわたり高品質な画像形成をすることができる。
請求項２によれば、各光路に設けられた遮蔽手段は、書き込み開始のタイミングに先立ち半導体レーザの光路を開にし、書き込み終了のタイミング後に半導体レーザの光路を閉とするように個別に制御されるので、画像情報の書き込み期間外に不要な光が感光体に照射されたり、感光体を不用意に光疲労させることがなくなり高品質な画像形成ができる。
請求項３によれば、遮蔽手段をビーム合成部の後の光路中に配置するので、遮蔽手段が１つで済、装置をコストダウンすることができる。
請求項４によれば、遮蔽手段は、半導体レーザのビームを遮蔽する遮蔽部材と、この遮蔽部材を回動するロータリーソレノイドとを備えているので、簡単な構成で確実にビームを遮蔽することができる。
請求項５によれば、遮蔽手段に音響光変調素子を使用するので、画像情報の書き込み期間外に不要な光が感光体に照射されぬよう細かく照射を制御でき、感光体を不用意に光疲労させることなく、高品質な画像形成ができる。
請求項６によれば、光の吸収率を高め、光ビームが照射した時、反射・散乱が抑制され、感光体、あるいは装置内に設置されている光センサー等に悪影響を与えないため、高品質な画像形成が可能となる。
請求項７によれば、画像形成装置の光書き込み部に本発明のＬＤ書き込み装置を使用するので、感光体を不用意に光疲労させることなく、高品質な画像形成ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ＬＤ書き込み装置１００の構成を示すブロック図である。
【図２】遮蔽部材１９の開閉動作に関するフローチャートである。
【図３】遮蔽部材１９の構成を示す図である。
【図４】本発明のＬＤ書き込み装置を使用した画像形成装置の概略構造を示す模式図である。
【符号の説明】
１  ＰＣ、２  サブＣＰＵ、３  クロックジェネレータ、４  画像信号発生装置、５、６  Ｄ／Ａ変換器、７、８  ＬＤドライバ、９、１０  温度制御機器、１１、１２  ＬＤ、１３、１４  ＰＤ、１５  反射ミラー、１６  透明ガラス、１７  減光フィルター、１８  ビーム合成部材、１９、４０  遮蔽部材、２０  減光フィルター切換え用、２１  フィルタードライバー、２２  アパーチャ、２３  ポリゴンミラー、２４  モータードライバー、２５  光学系、２６  感光体、３１  扁平楕円型遮光板、３２  ロータリソレノイド、３４  長方形遮光版、１００  ＬＤ書き込み装置
【図１】
2004325949.tif 000003
【図２】
2004325949.tif 000004
【図３】
2004325949.tif 000005
【図４】
2004325949.tif 000006