(57)【要約】【課題】電子写真装置に最適なモノリシックマルチビーム半導体レーザを製造するための構造に関するもの。【解決手段】１つのモノリシック上に少なくとも３つ以上の発光点を有し、それぞれの発光点が一直線上に並ぶように配置されたモノリシックマルチビーム半導体レーザと、前記モノリシックマルチビーム半導体レーザにより露光されることで静電潜画像を形成する感光体ドラムとを有する画像形成装置において、前記モノリシックマルチビーム半導体レーザの各発光点の間隔は、前記感光体ドラムの径と、レーザの照射角に応じで、不均一であることを特徴としたモノリシックマルチビーム半導体レーザ。【選択図】　　　　図１
2004095775.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１つのモノリシック上に少なくとも３つ以上の発光点を有し、それぞれの発光点が一直線上に並ぶように配置されたモノリシックマルチビーム半導体レーザと、前記モノリシックマルチビーム半導体レーザにより露光されることで静電潜画像を形成する感光体ドラムとを有する画像形成装置において、前記モノリシックマルチビーム半導体レーザの各発光点の間隔は、前記感光体ドラムの径と、レーザの照射角に応じで、不均一であることを特徴としたモノリシックマルチビーム半導体レーザの構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はレーザ光により感光体ドラム上を走査し、感光体ドラムに静電潜画像を形成する複写機やプリンタ等の電子写真装置に関するもので、１つのモノリシック上に３つ以上の発光点を有するモノリシックマルチビーム半導体レーザの構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図３、及び図４に示すように、従来のモノリシックマルチビーム半導体レーザの構造は、各発光点の間隔が均一に配置された構造になっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来のように各発光点の間隔が均一に配置された構造のモノリシックマルチビーム半導体レーザでは、感光体ドラムに照射されたときに、感光体ドラム上の回転方向における露光位置の間隔が均一にならないという問題がある。
【０００４】
レーザはそもそも照射する媒体に対し、垂直に照射すると、照射した光が媒体に反射し、戻り光としてレーザ内に戻ってきてしまい、縦モードがモードホッピングを起こし、光出力に揺らぎを生じさせてしまう。こうなると、鮮明な画像形成ができなくなってしまう。そこで、感光体ドラムに対しても、角度をつけて露光することになるが、その際、感光体ドラムの曲率により、均一に発光点がならんでいると、どうしても感光体上では等間隔にはならないという問題が生じていた。
【０００５】
図６は以上の問題を具体的に表した図である。図３および図４に示してあるａ、ｂ、ｃ、ｄの４つのレーザによる感光体ドラム直前の感光体ドラムの回転方向に生じるビーム間隔をそれぞれ、Ｘ、Ｙ、Ｚで表している。４つのレーザのａ、ｂ、ｃ、ｄの間隔が等しい半導体レーザであるため、それぞれの感光体ドラムの回転方向に生じるビーム間隔Ｘ、Ｙ、Ｚは等しくなる。このとき、感光体ドラムへのビーム光ａの入射角をθ０とするとし、感光体ドラムの半径をｒ、それぞれの感光体ドラムの回転方向に生じるビーム間隔Ｘ、Ｙ、Ｚを
Ｘ＝Ｙ＝Ｚ＝Ｍ　（Ｍは定数）
とすると、感光体ドラム表面での、４つのレーザ光ａ、ｂ、ｃ、ｄによるそれぞれの感光体ドラムの回転方向に生じるビーム間隔α、β、γは、
α＝（ａｒｃｓｉｎ（ｒ／Ｍ＋ｓｉｎθ０）−θ０）／ｒ
β＝（ａｒｃｓｉｎ（ｒ／Ｍ＋ｓｉｎ（θ０＋α／ｒ）−（θ０＋α／ｒ））／ｒ
γ＝（ａｒｃｓｉｎ（ｒ／Ｍ＋ｓｉｎ（θ０＋α／ｒ＋β／ｒ）−（θ０＋α／ｒ＋β／ｒ））／ｒ
となり、α≠β≠γとなってしまう。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は以上のような課題を解決するための手段の一つとして、１つのモノリシック上に少なくとも３つ以上の発光点を有し、それぞれの発光点が一直線上に並ぶように配置されたモノリシックマルチビーム半導体レーザと、前記モノリシックマルチビーム半導体レーザにより露光されることで静電潜画像を形成する感光体ドラムとを有する画像形成装置において、
前記モノリシックマルチビーム半導体レーザの各発光点の間隔は、前記感光体ドラムの径と、レーザの照射角に応じで、不均一であることを特徴としたモノリシックマルチビーム半導体レーザを使用することにより、感光体ドラム上のレーザの照射位置を感光体ドラムの回転方向に対し、均一にすることを可能とする。
【０００７】
【発明の実施の形態】
図１は本発明における一実施例を説明するものであり、本実施例ではモノリシック４ビーム半導体レーザを用いた場合についての一例を示す。以下に具体的な動作にあわせて説明をする。
【０００８】
はじめに図５を用いて、レーザを備えるプリンタの露光系について説明する。本プリンタは画像データに応じて内部変調されたレーザ光Ｌ１をドラム１５の走査方向に平行に走査させ、ドラム１５上に記録するものである。図５において、レーザ１から発光される光は、集光レンズ１３（以下コリメータレンズとする）によって集光されたレーザ光Ｌ１になる。レーザ光Ｌ１は駆動モータ３にて回転させられている回転多面体２に照射され、偏向されたのち結像レンズ１４を経て表面を均一に帯電されたドラム１５上に走査される。ドラム１５はレーザ光Ｌ１の走査に同期して回転駆動され、レーザ光Ｌ１とドラム１５とが相対的に副走査方向に移動して２次元画像記録を行う。このように、画像データに応じたレーザー光Ｌ１が走査され、静電潜像がドラム１５上に形成される。この静電潜像に対して逆極性に帯電したトナーが付着し現像が行われ、この現像画像を記録紙上に転写することで画像を得ている。
【０００９】
図５においてドラム１５上に走査されるレーザ光Ｌ１は、図１の実施例でのモノリシック４ビーム半導体レーザの４つの発光点をそれぞれａ、ｂ、ｃ、ｄとすると、ｄライン目が図中の１６、ｃライン目が図中の１７、ｂライン目が１８、ａライン目が１９となる。
【００１０】
図１における４つのレーザの間隔ｘ、ｙ、ｚがそれぞれ等しいと、図６に表されるように、感光体ドラム表面での、４つのレーザ光ａ、ｂ、ｃ、ｄによるそれぞれの感光体ドラムの回転方向に生じるビーム間隔α、β、γは、等しくならない。
【００１１】
例えば、図３および図４に示してあるａ、ｂ、ｃ、ｄの４つのレーザによる感光体ドラム直前の感光体ドラムの回転方向に生じるビーム間隔をそれぞれ、Ｘ、Ｙ、Ｚで表している。４つのレーザのａ、ｂ、ｃ、ｄの間隔が等しい半導体レーザであるため、それぞれの感光体ドラムの回転方向に生じるビーム間隔Ｘ、Ｙ、Ｚは等しくなる。このとき、感光体ドラムへのビーム光ａの入射角をθ０とするとし、感光体ドラムの半径をｒ、それぞれの感光体ドラムの回転方向に生じるビーム間隔Ｘ、Ｙ、Ｚを
Ｘ＝Ｙ＝Ｚ＝Ｍ　（Ｍは定数）
とすると、感光体ドラム表面での、４つのレーザ光ａ、ｂ、ｃ、ｄよるそれぞれの感光体ドラムの回転方向に生じるビーム間隔α、β、γは、
α＝（ａｒｃｓｉｎ（ｒ／Ｍ＋ｓｉｎθ０）−θ０）／ｒ
β＝（ａｒｃｓｉｎ（ｒ／Ｍ＋ｓｉｎ（θ０＋α／ｒ）−（θ０＋α／ｒ））／ｒ
γ＝（ａｒｃｓｉｎ（ｒ／Ｍ＋ｓｉｎ（θ０＋α／ｒ＋β／ｒ）−（θ０＋α／ｒ＋β／ｒ））／ｒ
となり、α≠β≠γとなってしまう。
【００１２】
そこで、本実施例である図１、及び図２では、ａ、ｂ、ｃ、ｄの４つのレーザによる感光体ドラム直前の感光体ドラムの回転方向に生じるビーム間隔Ｘ、Ｙ、Ｚを不均一にしている。これにより、感光体ドラム表面での、４つのレーザ光ａ、ｂ、ｃ、ｄよるそれぞれの感光体ドラムの回転方向に生じるビーム間隔α、β、γを等しくできるのである。
【００１３】
図７は、図１および図２のモノリシック４ビーム半導体レーザを用いた場合の感光体ドラムへのレーザ光による露光位置について具体的に表したものである。図１および図２に示してあるａ、ｂ、ｃ、ｄの４つのレーザによる感光体ドラム直前の感光体ドラムの回転方向に生じるビーム間隔をここでもそれぞれ、Ｘ、Ｙ、Ｚで表している。感光体ドラムへのビーム光ａの入射角をθ０とするとし、感光体ドラムの半径をｒ、４つのレーザ光ａ、ｂ、ｃ、ｄによるそれぞれの感光体ドラムの回転方向に生じるビーム間隔をα、β、γとする。感光体ドラム面上の回転方向に生じるビーム間隔α、β、γを均一にするためのＸ、Ｙ、Ｚの関係は以下のようにすることが必要である。
α＝β＝γ＝ｍ
（ｍは定数であり、ドラムの回転方向に表現する画像の解像度により決まる）
とすると、Ｘ、Ｙ、Ｚの関係は
Ｘ：Ｙ：Ｚ＝ｃｏｓ（θ０＋ｍ／２ｒ）：ｃｏｓ（θ０＋３ｍ／２ｒ）：ｃｏｓ（θ０＋５ｍ／２ｒ）
となり、この関係を満たすようにする必要がある。
【００１４】
図８は上記Ｘ、Ｙ、Ｚの条件を満たすように、モノリシックの４つのレーザ発光点を配列した時の各発光点の位置をあらわしている。モノリシック上の発光点の間隔を最小にするには図８の例１のように配置する。発光点ごとの間隔を広げるには、図８の例２、及び例３のように配置すればよい。図８中のＡは定数であり、定数Ａは、感光体ドラム表面上の感光体ドラムの回転方向に対してのレーザ素子から感光体ドラムまでの光学的拡大率によって決まるものである。
【００１５】
以上の条件の満たし、図１、及び図２のモノリシック４ビーム半導体レーザの発光点の配置を定め、モノリシック４ビーム半導体レーザを製造する。
【００１６】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、１つのモノリシック上に少なくとも３つ以上の発光点を有し、それぞれの発光点が一直線上に並ぶように配置されたモノリシックマルチビーム半導体レーザと、前記モノリシックマルチビーム半導体レーザにより露光されることで静電潜画像を形成する感光体ドラムとを有する画像形成装置において、前記モノリシックマルチビーム半導体レーザの各発光点の間隔は、前記感光体ドラムの径と、レーザの照射角に応じて、不均一であることを特徴としたモノリシックマルチビーム半導体レーザを使用することにより、感光体ドラム上のレーザの照射位置を感光体ドラムの回転方向に対し、均一にすることを可能とし、より鮮明な画像形成を可能とするのである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を代表する図
【図２】本発明の図１をより具体的なレーザ素子パッケージとしたときの構造図
【図３】従来のモノリシックマルチビーム半導体レーザの発光点位置を表す図
【図４】図３の従来例をより具体的なレーザ素子パッケージとしたときの構造図
【図５】モノリシックマルチビーム半導体レーザを用いた電子写真装置の一例を示す図
【図６】図３および図４の従来モノリシックマルチビーム半導体レーザを用いた場合の感光体ドラム上の発光点位置を表した一例を示す図
【図７】図１および図２の本発明におけるモノリシックマルチビーム半導体レーザを用いた場合の感光体ドラム上の発光点位置を表した一例を示す図
【図８】図１および図２の本発明におけるモノリシックマルチビーム半導体レーザのモノリシック上でのレーザ発光点の位置を表した一例を示す図
【符号の説明】
１　レーザ
２　回転多面体（ポリゴンミラー）
３　駆動モータ
４　ＢＤ同期制御部
５　コントローラ
６　画像データ制御部
７　周波数変調部
８　ＰＷＭ制御部
９　レーザ駆動部
１１　ポリゴンミラー面検知
１２　メモリ制御部
１３　集光レンズ（コリメータレンズ）
１４　結像レンズ
１５　ドラム
１６　ｄライン目走査画像
１７　ｃライン目走査画像
１８　ｂライン目走査画像
１９　ａライン目走査画像
２０　ＢＤセンサー
Ｌ１　レーザ光
【図１】
2004095775.tif 000003
【図２】
2004095775.tif 000004
【図３】
2004095775.tif 000005
【図４】
2004095775.tif 000006
【図５】
2004095775.tif 000007
【図６】
2004095775.tif 000008
【図７】
2004095775.tif 000009
【図８】
2004095775.tif 000010