(57)【要約】【課題】波長飛びの無い安定した点灯ができるＬＤ書き込み装置を提供する。【解決手段】感光体２６への画像情報の書き込みに使用するＬＤ書き込み装置において、書き込みに用いるＬＤ１１、１２を温度制御機器９、１０で温度制御し、ＬＤ１１、１２の点灯中心波長が特定の波長帯域の間を飛び交う現象を抑制する温度で制御する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体への画像情報の書き込みに使用するＬＤ書き込み装置であって、書き込みに用いるＬＤの動作温度を所定の温度に調節する温度調節制御手段を備え、前記ＬＤは前記温度調節制御手段により、前記ＬＤの点灯中心波長が特定の波長帯域の間を飛び交う現象を抑制する温度にな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】
請求項１記載のＬＤ書き込み装置において、前記温度調節制御手段は、前記ＬＤの点灯中心波長が所定の波長となるように前記ＬＤの温度、駆動電流条件の組み合わせを設定することを特徴とするＬＤ書き込み装置。
【請求項３】
像担持体への画像情報の書き込みに使用するＬＤ書き込み装置であって、書き込みに用いるＬＤを複数搭載し、各書き込みに用いるＬＤの動作温度を所定の温度に調節する温度調節制御手段を夫々備え、前記各ＬＤは前記各温度調節制御手段により、前記各ＬＤの点灯中心波長が特定の波長帯域の間を飛び交う現象を抑制する個別の温度にな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４】
請求項３記載のＬＤ書き込み装置において、前記各温度調節制御手段は、前記各ＬＤの点灯中心波長が同じ波長となるように前記各ＬＤの温度、駆動電流条件の組み合わせを設定することを特徴とするＬＤ書き込み装置。
【請求項５】
請求項４記載のＬＤ書き込み装置において、前記各ＬＤの画像信号に対応した像担持体への露光エネルギー変調を、前記各ＬＤの温度、駆動電流条件による光パワーに応じた個別のＰＷＭ条件で行うようにしたことを特徴とするＬＤ書き込み装置。
【請求項６】
像担持体への画像情報の書き込みをＬＤにより行う画像形成装置であって、請求項１乃至４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、特に画像信号に応じて変調されたレーザビームを感光体上に走査・露光して画像を書き込むＬＤ書き込み装置の温度制御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感光体上に走査させ、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。このようなマルチビーム書き込み装置にあっては、搭載された各ＬＤの特性が同じであるということは極めて大事である。それは各ＬＤの波長が一致すること、画像信号が同じであれば、画像信号に応じて感光体へ露光する変調されたエネルギーが各ＬＤで同じ露光エネルギーになること等である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、ＬＤが抱える問題点の１つとして、中心波長が２つ以上の波長の間を飛び交い、露光エネルギーが不安定になることが挙げられる。また、波長が変わることで露光される感光体がこの波長域近傍で傾斜した分光感度を持つとその影響がより増幅された形で現れるという問題も招く。これは、特定の波長近傍域における波長飛び（波長間を行き交うこと）が広範囲の温度領域で生じるものであり、一般に知られるモードホッピング現象とは似てはいるが、異なるものである。因みに、モードホッピング現象では、図２２のように光パワーの変動が生じ、画質劣化の原因となることが知られている。
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、波長飛びの無い安定した点灯ができる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、像担持体への画像情報の書き込みに使用するＬＤ書き込み装置であって、書き込みに用いるＬＤの動作温度を所定の温度に調節する温度調節制御手段を備え、前記ＬＤは前記温度調節制御手段により、前記ＬＤの点灯中心波長が特定の波長帯域の間を飛び交う現象を抑制する温度になるように制御されることを特徴とする。
請求項２記載の発明では、請求項１記載のＬＤ書き込み装置において、前記温度調節制御手段は、前記ＬＤの点灯中心波長が所定の波長となるように前記ＬＤの温度、駆動電流条件の組み合わせを設定することを特徴とする。
請求項３記載の発明では、像担持体への画像情報の書き込みに使用するＬＤ書き込み装置であって、書き込みに用いるＬＤを複数搭載し、各書き込みに用いるＬＤの動作温度を所定の温度に調節する温度調節制御手段を夫々備え、前記各ＬＤは前記各温度調節制御手段により、前記各ＬＤの点灯中心波長が特定の波長帯域の間を飛び交う現象を抑制する個別の温度になるように制御されることを特徴とする。
請求項４記載の発明では、請求項３記載のＬＤ書き込み装置において、前記各温度調節制御手段は、前記各ＬＤの点灯中心波長が同じ波長となるように前記各ＬＤの温度、駆動電流条件の組み合わせを設定することを特徴とする。
請求項５記載の発明では、請求項４記載のＬＤ書き込み装置において、前記各ＬＤの画像信号に対応した像担持体への露光エネルギー変調を、前記各ＬＤの温度、駆動電流条件による光パワーに応じた個別のＰＷＭ条件で行うようにしたことを特徴とする。
請求項６記載の発明では、像担持体への画像情報の書き込みをＬＤにより行う画像形成装置であって、請求項１乃至４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。
【０００５】
【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、レーザダイオードであるＬＤ１１、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１８、ＮＤフィルター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。
なお、使用した部材、測定器は以下の通りである。半導体レーザ：６５６ｎｍ−３５ｍＷ（ＧＨ０６５３５Ｂ２Ｂ：シャープ（株））、前方出射光モニター用受光素子：前方外付け、ＡＰＣで使用（Ｓ１３３７−１０１０ＢＲ：浜松ホトニクス（株））、ドライバー：温度コントローラ内蔵ＬＤ駆動装置（ＡＬＰ−７０３３ＣＡ：（株）旭データシステムズ）、温度制御デバイス：ペルチエ効果に基づく電子冷却器、温度検知デバイスは１０ｋΩサーミスタ（ＡＬＴＨ−１０３ＣＳ４：（株）旭データシステムズ）、光学系：２ＬＤ書き込み装置、個別条件設定、個別点灯が可能（社内製作）、光スペクトラムアナライザー：（Ｑ８３８１Ａ：ＡＤＶＡＮＴＥＳＴ）、光パワーメータ：（３２９２：横河電機（株））。ＬＤ書き込み装置１００では、ＬＤ１１、１２から光ビームを発生させ、ポリゴンミラー２３を含むビーム走査系によって光ビームを感光体２６上に走査させ、画像信号に対応して必要な露光エネルギー信号を生成し、この信号に基づいてあらかじめ設定されたＬＤ温度設定値、ＬＤの駆動電流のもと、制御回路がパルス点灯時間で制御して光ビームを変調する。
このように構成されたＬＤ書き込み装置１００においては、ＬＤ点灯中心波長が２つ以上の波長へ行き交う波長飛びをすることを抑制する温度で制御し、また、駆動電流の設定によって所定の波長にするようになっている。特に、この例では、複数のＬＤに対して、ＬＤ毎にＬＤ点灯中心波長が２つ以上の波長へ行き交う波長飛びをすることを抑制する温度で制御し、また、各ＬＤ毎に駆動電流を設定することで各ＬＤの点灯中心波長を同じにし、さらに、各ＬＤを各ＬＤの温度、駆動電流条件による光パワーに応じたパルス変調を行うようになっている。
【０００６】
波長飛びを抑制するための制御における温度等の設定値は以下の検証結果に基づいて設定されている。ＬＤを表１に示す温度に設定し、また、駆動電流も前方外付けモニタ電流値が表１に示す条件になるように、ＬＤをＡＰＣ（Ａｕｔｏ  Ｐｏｗｅｒ  Ｃｏｎｔｒｏｌ）で点灯し、温度が［設定温度±０．１℃］に入ったところで、光スペクトラムアナライザーで測定した。光ビームは図１に示す書き込み装置１００の感光体露光面の位置にビーム受光のためのファイバーをセットし、測定した。測定には約１０ｓ程を要した。
【表１】
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結果は図２〜１７のようになり、それらをまとめて表２に示した。これらから、駆動電流条件によらず波長飛びが起きない温度条件があり、この例で使用したＬＤ（Ａ）ではその温度は２０℃であることが分かる。このようにして見出した温度に設定するとＬＤ（Ａ）は安定して点灯することがわかる。また、この温度条件下では、駆動電流が変わっても、波長は６５６．４ｎｍ、６５６．３ｎｍ、６５６．４ｎｍとほとんど変わらなかった（表２参照）。
【表２】
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なお、レーザ光のスペクトル測定の走査時間を考慮すると、２つ以上の波長ピークが測定されたものは、発振波長がそれぞれの波長間を高速に飛び交っていると推測される。
【０００７】
次に別のＬＤ素子（ＬＤ（Ｂ））について同様の測定をした結果を表３に示す（温度条件は一部異なる。スペクトル図は省略）。
【表３】
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表３から、波長飛びのない安定した点灯のためには、２１℃〜２４℃の温度領域が適切であることが分かる。表２のＬＤ（Ａ）と表３のＬＤ（Ｂ）で同じ波長、仮に６５７．０ｎｍ近傍で安定して使いたいとすると、Ａは２５℃、駆動電流ｘ０．０７の条件で６５６．８ｎｍ、Ｂは２１℃、駆動電流ｘ０．０７の条件で６５７．８ｎｍとなり、同じ波長でかつ波長飛びなしの状態で点灯させることが出来る。このときのＡ、Ｂのスペクトルを図１８、図１９に示す。また別の波長６５６．０ｎｍ近傍で点灯したいとすると、Ａは２０℃、駆動電流ｘ０．４５の条件で６５６．３ｎｍ、Ｂは１８℃、駆動電流ｘ０．４５の条件で６５６．５ｎｍとなり、ほぼ同じ波長でかつ波長飛びなしの状態で点灯させることができる。このときのＡ、Ｂのスペクトルを図２０、図２１に示す。なお、ＬＤ（Ａ）、ＬＤ（Ｂ）のスペクトル測定ではレーザビーム（７０ｘ８５μｍ）を５０μｍ口径のファイバーで受光しており、ビームの全てを受光しているわけではない。また、測定中ファイバーの再セットもあり、図中の光強度ピーク値の比較は出来ない。
【０００８】
表３での条件における光パワーデータをＬＤ（Ａ）、ＬＤ（Ｂ）について改めて測定し、表４に示す結果を得た。
【表４】
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これから、６５７ｎｍ近傍の波長で画像信号に応じて露光エネルギーを変調するには、ＬＤ（Ｂ）ではＬＤ（Ａ）に比較して、パルス変調のデューティ比を変え、ＬＤ点灯時間を７％増やすことで、感光体に与えられる露光エネルギーはＬＤ（Ａ）、ＬＤ（Ｂ）で同じになることが分かる。同様に、６５６ｎｍ近傍の波長で画像信号に応じて露光エネルギーを変調するには、ＬＤ（Ｂ）ではＬＤ（Ａ）に比較して、パルス変調のデューティ比を変え、ＬＤ点灯時間を３．４％増やすことで、感光体に与えられる露光エネルギーはＬＤ（Ａ）、ＬＤ（Ｂ）で同じになることが分かる。
したがって、本発明の実施の形態であるＬＤ書き込み装置１００では、ＬＤの点灯波長が２つ以上の波長の間を飛び交う現象を抑制する温度をＬＤ素子毎にあらかじめ見出し、ＬＤをこの温度で制御して使うように構成されているので、波長飛びの無い安定した点灯をすることができる。
また、ＬＤの点灯波長が２つ以上の波長の間を飛び交う現象が抑制され、かつ中心波長が所定の波長となる温度および駆動電流条件の組み合わせをＬＤ素子毎にあらかじめ見出し、ＬＤがこの温度および駆動電流条件で制御されるように構成しているので、波長飛びのない安定した点灯と、さらに、所定の波長になることで書き込みデバイス間でバラツキのないＬＤ書き込みが可能となる。
【０００９】
また、複数のＬＤを搭載した場合、ＬＤの点灯波長が２つ以上の波長の間を飛び交う現象を抑制する温度をＬＤ素子毎に見出し、各ＬＤをその温度で制御して使うように構成しているので、いずれのＬＤも波長飛びの無い安定した点灯をすることができる。
また、複数のＬＤを搭載した場合の各ＬＤの点灯波長が２つ以上の波長の間を飛び交うことが抑制され、かつ中心波長がそれぞれ同じ波長となる温度および駆動電流条件の組み合わせを各ＬＤ素子毎にあらかじめ見出し、各ＬＤがこの温度および駆動電流条件で制御されるように構成しているので、波長飛びのない安定した点灯と、さらに、各ＬＤが同一波長であることが保証された精度の高い書き込み性能を創出することができる。
また、複数のＬＤを搭載した場合の各ＬＤの点灯波長が２つ以上の波長の間を飛び交うことが抑制され、かつ中心波長がそれぞれ同じ波長となる温度と駆動条件の組み合わせをＬＤ素子毎にあらかじめ見出し、各ＬＤをこの条件で制御するように構成しているので、波長飛びのない安定した点灯と、さらに、すべてのＬＤを同じ波長にして点灯することが可能となる。さらに、各ＬＤが固有の温度、駆動電流条件で設定されたことにより出射される光パワーにＬＤ毎の違いが生じるときは、画素情報に応じた露光エネルギーの変調を各光パワーに基づきＬＤ毎に決めたＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ  Ｗｉｄｔｈ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）の条件（＝デューティ比＝パルス点灯時間の条件）で行うよう構成されているので、画像情報が同じであれば各ＬＤが感光体へ同じ露光エネルギーを照射することができる。
【００１０】
図２３は、本発明の半導体レーザ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。
【００１１】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１によれば、ＬＤの点灯波長が２つ以上の波長の間を飛び交う現象を抑制する温度をＬＤ素子毎にあらかじめ見出し、ＬＤをこの温度で制御して使うように構成されているので、波長飛びの無い安定した点灯をすることができる。
請求項２によれば、ＬＤの点灯波長が２つ以上の波長の間を飛び交う現象を抑制され、かつ中心波長が所定の波長となる温度および駆動電流条件の組み合わせをＬＤ素子毎にあらかじめ見出し、ＬＤがこの温度および駆動電流条件で制御されるように構成しているので、波長飛びのない安定した点灯と、さらに、所定の波長になることで書き込みデバイス間でバラツキのないＬＤ書き込みが可能となる。
請求項３によれば、複数のＬＤを搭載した場合、ＬＤの点灯波長が２つ以上の波長の間を飛び交う現象を抑制する温度をＬＤ素子毎に見出し、各ＬＤをその温度で制御して使うように構成しているので、いずれのＬＤも波長飛びの無い安定した点灯をすることができる。
請求項４によれば、複数のＬＤを搭載した場合の各ＬＤの点灯波長が２つ以上の波長の間を飛び交うことが抑制され、かつ中心波長がそれぞれ同じ波長となる温度および駆動電流条件の組み合わせを各ＬＤ素子毎にあらかじめ見出し、各ＬＤがこの温度および駆動電流条件で制御されるように構成しているので、波長飛びのない安定した点灯と、さらに、各ＬＤが同一波長であることが保証された精度の高い書き込み性能を創出することができる。
請求項５によれば、複数のＬＤを搭載した場合の各ＬＤの点灯波長が２つ以上の波長の間を飛び交うことが抑制され、かつ中心波長がそれぞれ同じ波長となる温度と駆動条件の組み合わせをＬＤ素子毎にあらかじめ見出し、各ＬＤをこの条件で制御するように構成しているので、波長飛びのない安定した点灯と、さらに、すべてのＬＤを同じ波長にして点灯することが可能となる。さらに、各ＬＤが固有の温度、駆動電流条件で設定されたことにより出射される光パワーにＬＤ毎の違いが生じるときは、画素情報に応じた露光エネルギーの変調を各光パワーに基づきＬＤ毎に決めたＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ  Ｗｉｄｔｈ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）の条件（＝デューティ比＝パルス点灯時間の条件）で行うよう構成されているので、画像情報が同じであれば各ＬＤが感光体へ同じ露光エネルギーを照射することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のＬＤ書き込み装置１００の構成を示すブロック図である。
【図２】２０℃、Ｉｍ＝０．０７の条件下での波長測定結果を示す図である。
【図３】２０℃、Ｉｍ＝０．４５の条件下での波長測定結果を示す図である。
【図４】２０℃、Ｉｍ＝０．９の条件下での波長測定結果を示す図である。
【図５】２１℃、Ｉｍ＝０．４５の条件下での波長測定結果を示す図である。
【図６】２２．５℃、Ｉｍ＝０．０７の条件下での波長測定結果を示す図である。
【図７】２２．５℃、Ｉｍ＝０．４５の条件下での波長測定結果を示す図である。
【図８】２２．５℃、Ｉｍ＝０．９の条件下での波長測定結果を示す図である。
【図９】２５℃、Ｉｍ＝０．０７の条件下での波長測定結果を示す図である。
【図１０】２５℃、Ｉｍ＝０．４５の条件下での波長測定結果を示す図である。
【図１１】２５℃、Ｉｍ＝０．９の条件下での波長測定結果を示す図である。
【図１２】２７．５℃、Ｉｍ＝０．０７の条件下での波長測定結果を示す図である。
【図１３】２７．５℃、Ｉｍ＝０．４５の条件下での波長測定結果を示す図である。
【図１４】２７．５℃、Ｉｍ＝０．９の条件下での波長測定結果を示す図である。
【図１５】３０℃、Ｉｍ＝０．０７の条件下での波長測定結果を示す図である。
【図１６】３０℃、Ｉｍ＝０．４５の条件下での波長測定結果を示す図である。
【図１７】３０℃、Ｉｍ＝０．９の条件下での波長測定結果を示す図である。
【図１８】２５℃、Ｉｍ＝０．０７の条件下での波長測定結果を示す図である。
【図１９】２０℃、Ｉｍ＝０．４５の条件下での波長測定結果を示す図である。
【図２０】２１℃、Ｉｍ＝０．０７の条件下での波長測定結果を示す図である。
【図２１】１８℃、Ｉｍ＝０．４５の条件下での波長測定結果を示す図である。
【図２２】モードホッピング現象における光パワーの変動の一例を示す図である。
【図２３】本発明の半導体レーザ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
１９  ＮＤフィルター
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
１００  ＬＤ書き込み装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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