JP2004095775A - モノリシックマルチビーム半導体レーザの構造 - Google Patents
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Abstract
【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
【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
Description
【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
【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
Claims (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。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002253771A JP2004095775A (ja) | 2002-08-30 | 2002-08-30 | モノリシックマルチビーム半導体レーザの構造 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002253771A JP2004095775A (ja) | 2002-08-30 | 2002-08-30 | モノリシックマルチビーム半導体レーザの構造 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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JP2004095775A true JP2004095775A (ja) | 2004-03-25 |
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ID=32059683
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP2002253771A Withdrawn JP2004095775A (ja) | 2002-08-30 | 2002-08-30 | モノリシックマルチビーム半導体レーザの構造 |
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2002
- 2002-08-30 JP JP2002253771A patent/JP2004095775A/ja not_active Withdrawn
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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