(57)【要約】【課題】モノリシック２ビーム半導体レーザを２つ使用して、４ビーム半導体レーザを構成する際の製造条件と、またこの４ビーム半導体レーザを使用する際の調整方法。【解決手段】１つのモノリシック上にＡ、Ｂの２つの発光点を有するモノリシックチップによるシングルモード２ビーム半導体レーザを２つ用い、発光点の形状が平行四辺形になるように前記モノリシック２ビーム半導体レーザを並べ、４ビームの半導体レーザを構成する感光体露光用４ビーム半導体レーザにおいて、下記条件を満たすことを特徴とするもので、前記モノリシックチップ２ビーム半導体レーザの発光点間隔をＬ、平行四辺形を形成する発光点の対角線の長辺側とモノリシック２ビーム半導体レーザの発光点の間隔Ｌとの間の角度をθとすると、１つ目の２ビーム半導体レーザの発光点Ａから最も近いもう一つの２ビーム半導体レーザの発光点との並び方向に対するズレ量Ｍは、Ｍ＝３Ｌ／２・ｃｏｓ。【選択図】　　　　図１
2004103933.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１つのモノリシック上にＡ、Ｂの２つの発光点を有するモノリシックチップによるシングルモード２ビーム半導体レーザを２つ用い、レーザチップをマウントするサブマウントを支持するフランジにより形成させる１つのパッケージ内に、発光点の形状が平行四辺形になるように前記モノリシック２ビーム半導体レーザを並べ、４ビームの半導体レーザを構成する感光体露光用の４ビーム半導体レーザにおいて、
前記モノリシックチップ２ビーム半導体レーザの発光点間隔をＬ、平行四辺形を形成する発光点の対角線の長辺側と前記モノリシック２ビーム半導体レーザの発光点の間隔Ｌとの間の角度をθとすると、１つ目の前記モノリシック２ビーム半導体レーザの発光点Ａから最も近いもう一つのモノリシック２ビーム半導体レーザの発光点との位置関係は、モノリシック２ビーム半導体レーザの発光点の並び方向に対するズレ量Ｍは、
Ｍ＝３Ｌ／２・ｃｏｓ＾２θ、
モノリシック２ビーム半導体レーザの発光点の垂直方向に対するズレ量Ｎは、
Ｎ＝３Ｌ／２・ｔａｎθ、
〔但し、Ｌ・ｓｉｎθ＝１ｉｎｃｈ／（６００×ｎ）　（ｎは自然数）〕
の条件を備えることを特徴とする４ビーム半導体レーザの調整方法。
【請求項２】
請求項１記載の感光体露光用の４ビーム半導体レーザの調整方法において、レーザチップをマウントするサブマウントを支持するフランジにより形成させる１つのパッケージ内に、光量を検出するフォトダイオードを１つ有し、フォトダイオードの位置は、４つの発光点が作る平行四辺形の対角線の交わる点がフォトダイオードの中心に来るように配置することを特徴とした感光体露光用の４ビーム半導体レーザの調整方法。
【請求項３】
請求項１における感光体露光用４ビーム半導体レーザと、受光することで静電潜画像を形成する感光体ドラムを有する電子写真方式における画像形成装置において、感光体ドラム上の投影される４つの発光点で形成される平行四辺形の対角線の長辺が、感光体ドラムの回転方向に対し、平行になるように調整することを特徴とした画像形成装置。
【請求項４】
請求項３における感光体露光用４ビーム半導体レーザ素子と、受光することで静電潜画像を形成する感光体ドラムを有する電子写真方式における画像形成装置において、
感光ドラムに近傍の画像形成エリア外にレーザ光を受光しレーザの水平同期信号を出力するためのセンサーを有し、感光体ドラム上の投影される４つの発光点で形成される平行四辺形の対角線の長辺にあたる２つの発光点を前記レーザの水平同期信号を出力するためのセンサーを横切るように発光させ、２つのレーザにより得られる水平同期信号のパルス幅が最小になる位置まで前記レーザ素子を回転させ、レーザ素子の取り付け調整することを特徴とした画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はレーザ光によりドラム上を走査する複写機やプリンタ等に関するもので、モノリシック２ビーム半導体レーザを２つ用いて、１つのパッケージ内に４つのレーザの発光点を有する４ビーム半導体レーザの調整方法と画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図４に示すように、従来の４レーザ化はモノリシック上にアレイ状に４つの発光点を並べることで構成されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来のようにモノリシック上に４つの発光点を有するレーザを構成すると、レーザを実装・支持するパッケージサイズが大きくなり、そのためレーザ光を平行光にするコリメータレンズの大口径化が必要となり、プリンタとしてのコストアップは避けられない。また、モノリシック上の４つの発光点をアレイ上に配置すると、両端の発光における熱の影響を中央の発光点がより影響を受けるため、両端の発光点と中央の２つの発光点とで光量差が発生してしまうという問題もある。また、１列に並べられた４つの発光点を、印字ラインの副走査方向（ドラムの回転方向）に対し、所望の解像度が得られるように調整するには組立上難しく、作業性が悪かったため、生産性の低下という問題があった。
【０００４】
本発明は、以上の点に着目して成されたもので、モノリシック２ビーム半導体レーザを２つ使用して、４ビーム半導体レーザを構成する際の製造条件と、またこの４ビーム半導体レーザを使用する際の４ビーム半導体レーザの調整方法と画像形成装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【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Ａ、Ｂの２つの発光点を有するモノリシックチップによるシングルモード２ビーム半導体レーザを２つ用い、レーザチップをマウントするサブマウントを支持するフランジにより形成させる１つのパッケージ内に、発光点の形状が平行四辺形になるように前記モノリシック２ビーム半導体レーザを並べ、４ビームの半導体レーザを構成する感光体露光用４ビーム半導体レーザにおいて、前記モノリシックチップ２ビーム半導体レーザの発光点間隔をＬ、平行四辺形を形成する発光点の対角線の長辺側と前記モノリシック２ビーム半導体レーザの発光点の間隔Ｌとの間の角度をθとすると、１つ目の前記モノリシック２ビーム半導体レーザの発光点Ａから最も近いもう一つのモノリシック２ビーム半導体レーザの発光点との位置関係は、モノリシック２ビーム半導体レーザの発光点の並び方向に対するズレ量Ｍは、
Ｍ＝３Ｌ／２・ｃｏｓ＾２θ。
また、モノリシック２ビーム半導体レーザの発光点の垂直方向に対するズレ量Ｎは、
Ｎ＝３Ｌ／２・ｔａｎθ。但し、Ｌ・ｓｉｎθ＝１ｉｎｃｈ／（６００×ｎ）　（ｎは自然数）。
【０００６】
また、レーザチップをマウントするサブマウントを支持するフランジにより形成させる１つのパッケージ内に、光量を検出するフォトダイオードを１つ有し、フォトダイオードの位置は、４つの発光点が作る平行四辺形の対角線の交わる点がフォトダイオードの中心に来るように配置する。
【０００７】
また、感光体露光用４ビーム半導体レーザと、受光することで静電潜画像を形成する感光体ドラムを有する電子写真方式における画像形成装置において、感光体ドラム上の投影される４つの発光点で形成される平行四辺形の対角線の長辺が、感光体ドラムの回転方向に対し、平行になるように調整する。
【０００８】
その際、感光ドラムに近傍の画像形成エリア外にレーザ光を受光しレーザの水平同期信号を出力するためのセンサーを有し、感光体ドラム上の投影される４つの発光点で形成される平行四辺形の対角線の長辺にあたる２つの発光点を前記レーザの水平同期信号を出力するためのセンサーを横切るように発光させ、２つのレーザにより得られる水平同期信号のパルス幅が最小になる位置まで前記レーザ素子を回転させ、レーザ素子の取り付け調整することを特徴とした画像形成装置。
【０００９】
以上、本発明についてその詳細を説明したが、これを下記に整理して記述する。
【００１０】
（１）１つのモノリシック上にＡ、Ｂの２つの発光点を有するモノリシックチップによるシングルモード２ビーム半導体レーザを２つ用い、レーザチップをマウントするサブマウントを支持するフランジにより形成させる１つのパッケージ内に、発光点の形状が平行四辺形になるように前記モノリシック２ビーム半導体レーザを並べ、４ビームの半導体レーザを構成する感光体露光用の４ビーム半導体レーザにおいて、
前記モノリシックチップ２ビーム半導体レーザの発光点間隔をＬ、平行四辺形を形成する発光点の対角線の長辺側と前記モノリシック２ビーム半導体レーザの発光点の間隔Ｌとの間の角度をθとすると、１つ目の前記モノリシック２ビーム半導体レーザの発光点Ａから最も近いもう一つのモノリシック２ビーム半導体レーザの発光点との位置関係は、モノリシック２ビーム半導体レーザの発光点の並び方向に対するズレ量Ｍは、
Ｍ＝３Ｌ／２・ｃｏｓ＾２θ、
モノリシック２ビーム半導体レーザの発光点の垂直方向に対するズレ量Ｎは、
Ｎ＝３Ｌ／２・ｔａｎθ、
〔但し、Ｌ・ｓｉｎθ＝１ｉｎｃｈ／（６００×ｎ）　（ｎは自然数）〕
の条件を備えることを特徴とする４ビーム半導体レーザの調整方法。
【００１１】
（２）前記（１）記載の感光体露光用の４ビーム半導体レーザの調整方法において、レーザチップをマウントするサブマウントを支持するフランジにより形成させる１つのパッケージ内に、光量を検出するフォトダイオードを１つ有し、フォトダイオードの位置は、４つの発光点が作る平行四辺形の対角線の交わる点がフォトダイオードの中心に来るように配置することを特徴とした感光体露光用の４ビーム半導体レーザの調整方法。
【００１２】
（３）前記（１）における感光体露光用４ビーム半導体レーザと、受光することで静電潜画像を形成する感光体ドラムを有する電子写真方式における画像形成装置において、感光体ドラム上の投影される４つの発光点で形成される平行四辺形の対角線の長辺が、感光体ドラムの回転方向に対し、平行になるように調整することを特徴とした画像形成装置。
【００１３】
（４）前記（３）における感光体露光用４ビーム半導体レーザ素子と、受光することで静電潜画像を形成する感光体ドラムを有する電子写真方式における画像形成装置において、
感光ドラムに近傍の画像形成エリア外にレーザ光を受光しレーザの水平同期信号を出力するためのセンサーを有し、感光体ドラム上の投影される４つの発光点で形成される平行四辺形の対角線の長辺にあたる２つの発光点を前記レーザの水平同期信号を出力するためのセンサーを横切るように発光させ、２つのレーザにより得られる水平同期信号のパルス幅が最小になる位置まで前記レーザ素子を回転させ、レーザ素子の取り付け調整することを特徴とした画像形成装置。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図１以下は本発明の一実施例を説明するものであり、以下に具体的な動作にあわせて説明をする。
【００１５】
はじめに図３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３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。
【００１６】
続いて実施例に基づいて本発明の詳細を説明する。
【００１７】
図３においてドラム１５上に走査されるレーザ光Ｌ１は、例えば１ライン目が図中の１６、２ライン目が図中の１７、３ライン目が１８、４ライン目が１９としたときに、図１ではＡ１が図３の１６に当り、Ｂ２が１７、Ｂ１が１８、Ａ２が１９にそれぞれ当たる。
【００１８】
図２は、図１の４レーザの構造を具体的に説明した図である。
【００１９】
１つのモノリシック上に２つの同一波長の光出力を発するレーザ光源を有するモノリシックシングルモード２ビーム半導体レーザを、レーザチップをマウントするサブマウントに２つ実装する。その際、発光点の形状が平行四辺形になるようにモノリシック２ビーム半導体レーザを並べ、４ビームの半導体レーザを構成する感光体露光用４ビーム半導体レーザとする。このとき、モノリシックチップ２ビーム半導体レーザの発光点間隔をＬ、平行四辺形を形成する発光点の対角線の長辺側とモノリシック２ビーム半導体レーザの発光点の間隔Ｌとの間の角度をθとすると、１つ目の前記モノリシック２ビーム半導体レーザの発光点Ａから最も近いもう一つのモノリシック２ビーム半導体レーザの発光点との位置関係は、まず、モノリシック２ビーム半導体レーザの発光点の並び方向に対するズレ量Ｍについては、
Ｍ＝３Ｌ／２・ｃｏｓ＾２θとなるように２つのモノリシック２ビーム半導体レーザを実装する。
【００２０】
また、モノリシック２ビーム半導体レーザの発光点の垂直方向に対するズレ量Ｎは、
Ｎ＝３Ｌ／２・ｔａｎθ。但し、Ｌ・ｓｉｎθ＝１ｉｎｃｈ／（６００×ｎ）であり、ｎは自然数である。
【００２１】
以上の条件を満たすことで、例えば、Ｎ＝１の６００ｄｐｉの画像形成をする際、レーザをある所定角度θに回転させると、４つのレーザの間隔がすべて均一に６００ｄｐｉの間隔でドラムの回転方向に並ぶことにより、間隔のずれのない鮮明な画像形成が可能となるのである。
【００２２】
図５は図２をより立体的にあらわした図である。モノリシック２ビーム半導体レーザを１つのサブマウントに２つ対向するように実装し、前記図１のように４つの発光点が前記図１の条件を満たす平行四辺形を形成するように実装されている。その１つのサブマウントと２つのモノリシック２ビーム半導体レーザとは、フランジにより形成させる１つのパッケージ内に配置される。その際、レーザ光を発する反対側の面に光量を検出するフォトダイオードを１つ有し、そのフォトダイオードの位置は、４つの発光点が作る平行四辺形の対角線の交わる点がフォトダイオードの中心に来るように配置する。このように４つの平行四辺形の中央にあたるところをフォトダイオードの中心にくるように実装することにより、４つのレーザの光量をフォトダイオードのほぼ中央付近で受光できるため、フォトダイオードの場所による感度のずれをなくし、４つのレーザ光をほぼ均一の条件で測定できるため、光量測定ずれを低減し、４つのレーザ光を均一に制御することが可能となる。
【００２３】
次に図６、図７（ａ）〜（ｃ）の実施例について説明する。
【００２４】
図１、図２、および図６のように構成させる感光体露光用４ビーム半導体レーザにおいて、図３に示す受光することで静電潜画像を形成する感光体ドラム１５を有する電子写真方式における画像形成装置においては、感光体ドラム上の投影される４つの発光点で形成される平行四辺形の対角線の長辺が、感光体ドラムの回転方向に対し、平行になるように調整することが必要となる。もし、感光体ドラム上の投影される４つの発光点で形成される平行四辺形の対角線の長辺が、感光体ドラムの回転方向に対し、平行にならなければ、４つの発光点は感光体ドラムの回転方向に均等な間隔で露光することができなくなり、それにより、色ずれや、色モワレなどの画像ムラを発生させる原因となり、鮮明な画像形成ができなくなる。そこで、図６においては、感光体ドラム上の投影される４つの発光点で形成される平行四辺形の対角線の長辺が、感光体ドラムの回転方向に対し、平行になるように制御するための具体的方法を示している。
【００２５】
まず、図３より、感光ドラムに近傍の画像形成エリア外にレーザ光を受光しレーザの水平同期信号を出力するためのセンサー２０（Ｂｅａｍ　Ｄｅｔｅｃｔセンサー：以後ＢＤセンサーと略）を有す。感光体ドラム上の投影される４つの発光点で形成される平行四辺形の対角線の長辺にあたる２つの発光点（＝Ａ１とＡ２の２つのレーザ発光点）を前記レーザの水平同期信号を出力するためのＢＤセンサーを横切るように発光させる。図６のＸ方向は、感光体ドラムの回転方向を表し、Ｙ方向は感光体ドラムの軸方向、即ちレーザスキャン方向に当たる。
【００２６】
図７（ａ）は、まだ感光体ドラム上の投影される４つの発光点で形成される平行四辺形の対角線の長辺が、感光体ドラムの回転方向に対し、平行になっていない位置でのＢＤセンサーの出力を表している。Ａ１レーザとＡ２のレーザはＢＤセンサーを横切ると予想されるあらかじめ定められた期間には、両方が同時にＯＮしている状態に発光を制御する。図７（ａ）のように２つのレーザが感光体ドラムの回転方向に一直線でないと、まず、Ａ２のレーザ光が先にＢＤセンサーを横切り、次にＡ１レーザがＢＤセンサーを横切るため、図７（ａ）のように２つのパルスが発生する出力となる。
【００２７】
さらに、Ａ１レーザとＡ２レーザをより感光体ドラムの回転方向に一直線になるように回転させていくと、図７（ｂ）のように、Ａ２レーザをＢＤセンサーが受光している間に、Ａ１レーザもＢＤセンサー内に位置する。そのときの波形は、図７（ｂ）のようにパルスとしては１つではあるが、ＢＤがレーザ光を感じている期間は長く、またＡ１、Ａ２が重なり合った区間はＢＤセンサー出力が約２倍の振幅を持つ。
【００２８】
図７（ｃ）は、感光体ドラム上の投影される４つの発光点で形成される平行四辺形の対角線の長辺が、感光体ドラムの回転方向に対し、平行になった場合のＢＤセンサーの出力を表す。図７（ｃ）の状態になると、ＢＤセンサーからは、２つのレーザ光が重なっているために、１つのパルスで且つ振幅が１つレーザ受光時とは２倍の振幅をもつパルスとなって出力される。このように、Ａ１およびＡ２のレーザ光を１つのＢＤセンサーで受光し、そのＢＤセンサー出力であるパルスにおいて、時間的幅が最小であり、振幅が最大である状態に図１、図２、および図６の４ビーム半導体レーザを回転させ配置することで、４つのレーザは感光体ドラム上で感光体ドラムの回転方向に対し、均等な間隔で露光することができ、鮮明な画像形成を可能とする。
【００２９】
【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Ａ、Ｂの２つの発光点を有するモノリシックチップによるシングルモード２ビーム半導体レーザを２つ用い、レーザチップをマウントするサブマウントを支持するフランジにより形成させる１つのパッケージ内に、発光点の形状が平行四辺形になるように前記モノリシック２ビーム半導体レーザを並べ、４ビームの半導体レーザを構成する感光体露光用４ビーム半導体レーザを構成することで、従来の４レーザに比べより小さい作れる。また、従来の４ビームレーザでは中央２つの発光点が両端２つの発光点の熱的影響を受け、光量が低下してしまっていたが、本発明では、モノリシック２ビームレーザを使用しているため、熱的影響が少なく、均一な光量を得ることができ、鮮明な画像形成を可能とする。
【００３０】
また、前記モノリシックチップ２ビーム半導体レーザの発光点間隔をＬ、平行四辺形を形成する発光点の対角線の長辺側と前記モノリシック２ビーム半導体レーザの発光点の間隔Ｌとの間の角度をθとすると、１つ目の前記モノリシック２ビーム半導体レーザの発光点Ａから最も近いもう一つのモノリシック２ビーム半導体レーザの発光点との位置関係は、モノリシック２ビーム半導体レーザの発光点の並び方向に対するズレ量Ｍは、
Ｍ＝３Ｌ／２・ｃｏｓ＾２θ。
【００３１】
さらに、モノリシック２ビーム半導体レーザの発光点の垂直方向に対するズレ量Ｎは、
Ｎ＝３Ｌ／２・ｔａｎθ。但し、Ｌ・ｓｉｎθ＝１ｉｎｃｈ／（６００×ｎ）
（ｎは自然数）。
【００３２】
以上の条件を満たすように、モノリシック２ビームレーザを２つ実装することで、感光体ドラム上で、画像形成に必要な解像度が正しく表現できるようになる。
【００３３】
また、レーザチップをマウントするサブマウントを支持するフランジにより形成させる１つのパッケージ内に、光量を検出するフォトダイオードを１つ有し、フォトダイオードの位置は、４つの発光点が作る平行四辺形の対角線の交わる点がフォトダイオードの中心に来るように配置することにより、４つのレーザ光の光量をほぼ同一条件で測定できるため、４つのレーザを均等に制御することが容易になる。
【００３４】
また、感光体露光用４ビーム半導体レーザと、受光することで静電潜画像を形成する感光体ドラムを有する電子写真方式における画像形成装置において、感光ドラムに近傍の画像形成エリア外にレーザ光を受光しレーザの水平同期信号を出力するためのセンサーを有し、感光体ドラム上の投影される４つの発光点で形成される平行四辺形の対角線の長辺にあたる２つの発光点を前記レーザの水平同期信号を出力するためのセンサーを横切るように発光させ、２つのレーザにより得られる水平同期信号のパルス幅が最小になる位置まで前記レーザ素子を回転・調整することにより、より正確に且つ容易に感光体ドラムの回転方向に対し、４つのレーザの露光位置を均一の間隔になるように調整することが可能となる。
【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】露光系を表す図
【図４】従来のモノリシック４ビームレーザの構造図
【図５】図１、及び図２をより立体的構造で表した図
【図６】ＢＤセンサーとレーザスキャン方向を示す斜視図
【図７】（ａ），（ｂ），（ｃ）　ＢＤセンサーとレーザスキャンによるＢＤセンサー出力の種々ケースを示す図
【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　コリメータ
１４　結像レンズ
１５　ドラム
１６　１ライン目走査画像
１７　２ライン目走査画像
１８　３ライン目走査画像
１９　４ライン目走査画像
２０　ＢＤセンサー
Ｌ１　レーザ光
【図１】
2004103933.tif 000003
【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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