JP2006269831A - マルチビームレーザ出射ユニット、及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 複数ビームを出射する半導体レーザを用いた場合に光量変動を抑制する。
【解決手段】 走査制御部７６において生成する画像領域外の強制点灯信号と画像信号が合成された変調信号が駆動回路６４Ａ，６４Ｂに入力され、半導体レーザ１６の点滅により画像形成がなされる。そのとき、各発光点１８Ａ，１８Ｂに印加する駆動電流について、各発光点間で異なるバイアス電流を印加するべく、スイッチ６８Ｂをオフして発光点１８Ｂへのバイアス電流を停止する。これにより、発光停止時にはバイアス電流が印加されない分だけ温度が低下して発振波長が短くなり、レーザビームによる干渉は生じない。
【選択図】 図５

Description

本発明は、複数本のレーザビームを出射するマルチビームレーザ出射ユニット、及び画像形成装置に関する。

高速高密度の画像形成を、複数ビームの同時走査により実現する画像形成装置が種々提案されている（例えば、特許文献１，２参照。）。

特に、複数の発光点を一体的に備え、独立に制御可能とされた複数のレーザビームを出射するマルチビーム半導体レーザで、ビーム間隔を狭めたものを使用することにより、シングルビーム時とほぼ同じ部品で光学走査装置を構成でき、極めてコストパフォーマンスの高い画像形成装置が実現できる。
特開昭５７−２２２１８号公報（第１〜４頁、第２図） 特開平９−１９７３０８号公報（第１〜９頁、図１）

しかしながら、上記のようなマルチビーム半導体レーザは、通常同一の組成、形状からなる光共振器を一つの基材上に複数並置して形成されているので、複数の発光ビームの特性は極めて揃ったものとなり共振波長もほぼ同一となる。

複数の２つのビームの発振波長がほぼ同一となる場合、光共振器間の漏れ光や光共振器外からの戻り光による複数の共振器間の光結合で位相同期が生じて、容易に可干渉状態となる。光結合には、素子内の光りの滲み出しと素子外の物体−モニタＰＤ、シールガラス、収束レンズ等による反射光が考えられる。

例えば、図４（Ａ）に示すように、互いに近接する発光点１００Ａ、及び発光点１００Ｂを備えた半導体レーザ１０２から出射したレーザビーム１０４Ａ、及びレーザビーム１０４Ｂは、一つのコリメータレンズ１０６を通過すると互いに交差し、干渉する。干渉が発生すると、コリメータレンズ１０６からの出射光には光強度の強弱の分布が生じて、この分布は光の位相が安定しないと時間と共に変動する。

ところで、実際の装置では、図４（Ｂ）に示すように、コリメータレンズ１０６の後ろには、結像光学系により結像させたときのビームスポット径の決定、及びビームスポット径のバラツキの低減のため、通常、制限開口１１４（スリット）が設けられている。

制限開口１１４は、複数ビームに均等に作用する様に、光軸上のコリメータレンズ１０６のバックフォーカス位置に配置することが多い。制限開口１１４は干渉ビームの一部のみを透過するため、干渉縞が不安定であると制限開口１１４を通過する光の量も変動する。

このようなレーザ出射ユニットを走査型の画像形成装置に利用した場合、光量変動が発生し、画像上の目に見える欠陥となって表れることがある。例えば、複数のビームを連続的に点灯するような画像（一例として、全面黒画像）を形成しようとしたときに、不規則な白筋が発生する等の減少が生じる。

また、水平同期ビーム検知タイミングで光量変動が発生すると、同期誤差が発生し、画像にジッターが発生するなどの減少が発生する。すなわち干渉現象による光量変動が走査同期検知タイミングで発生すると、同期検知誤差が生じ、１走査ラインを通してジッタや筋等の画質欠陥が発生する。

このような画質欠陥を解消するため、発光源で異なるパワーで発光させることにより、各ビームの発振波長をずらし干渉を回避し画質欠陥を防止する画像形成装置が提案されている（特開２００４−２４６３１１号公報）。

しかしながら、各ビームの発振波長をずらすことで干渉を回避するために光学系の構成を変更する特別な素子を付加する必要がある。また、素子のバラツキに対応するために個々のユニットの構成を個別に形成する必要があり、コスト高になる。

本発明は上記事実を考慮し、複数ビームを出射する半導体レーザを用いた場合に光量変動を抑制できるマルチビームレーザ出射ユニット、及び画像形成装置を提供することが目的である。

干渉を回避し画質欠陥を抑えるためには、各ビームの発振波長を異ならせることが有効と考えられるが、半導体レーザの発振波長は実際には点滅による内部温度変動などにより変動する。例えば、各発光点が数μｓ以上消灯した後に同時に点灯（発光）すると、各々の発振波長は温度上昇に伴い平衡状態に向け変動する。この間に各発光点から出射される光ビームの発振波長は近接したり交差したりすることがある。このとき光結合による位相同期が起きると光干渉が発生する。素子内の温度変動の時定数は通常１０〜２０μｓ程度である。これに対し走査光学系の走査周期は１００〜数１００μｓ程度である。このため、これらの温度変動とそれにともなう干渉の現象は通常１走査期間内の現象として現れる。これによって、干渉を生じて画質欠陥を招く場合がある。

そこで、本発明では、干渉による画質欠陥を抑制するために、画質に影響がない範囲で半導体レーザの内部温度変動を積極的に利用する。

本発明のマルチビームレーザ出射ユニットは、レーザビームを出射する複数の発光点を一体的に有し、各々のレーザビームを独立して制御可能な半導体レーザと、出射された複数のレーザビームの各々を略平行光とする一つのコリメータレンズと、前記コリメータレンズから出射される光ビームの一部を透過する一つの制限開口と、を有している。

請求項１のマルチビームレーザ出射ユニットは、前記複数発光点の各々を発光するためにバイアス電流を含む駆動電流を印加すると共に、隣接する発光点の各々に印加する駆動電流について異なる値のバイアス電流を予め定めた画像領域外に対応する時間に与える印加手段を備えたことを特徴とする。

半導体レーザの発振波長は内部温度変動などにより変動するので、この変動を利用して、各ビームの発振波長を異ならせることが有効と考えられる。ところで、半導体レーザは、変調の高速化や発光量の安定化のため、消灯時においてもレーザの発振閾値電流以下の駆動電流をバイアス電流として印加することが行われる。しかし、半導体レーザ自体の性能が高ければ必ずしも必要なものではない。半導体レーザの電圧降下は印加電流値に関わらずほぼ一定値を示し、半導体レーザの電力消費ひいては素子内の発熱量は印加電流に比例すると考えられる。そこで、印加手段によって、複数発光点の各々を発光するためにバイアス電流を含む駆動電流を印加すると共に、隣接する発光点の各々に印加する駆動電流について異なる値のバイアス電流を予め定めた画像領域外に対応する時間に与える。これによって、画像領域外におけるバイアス電流の変動により平均消費電力が変動する。従って、平衡温度が変動し発振波長も長くなったり短くなったりし、干渉の発生が抑制される。

請求項２のマルチビームレーザ出射ユニットは、前記複数発光点の各々を発光するために予め定めた画像領域外に対応する時間についても発光させる発光電流を含む駆動電流を印加すると共に、隣接する発光点の各々に印加する駆動電流について発光点の発光時間が異なるように駆動電流を予め定めた画像領域外に対応する時間に与える付与手段を備えたことを特徴とする。

半導体レーザの発振波長は実際には点滅による内部温度変動により変動する場合も考えられる。そこで、各ビームの発振波長を異ならせるために、画像領域外に対応する時間において、複数発光点の各々を発光させる発光電流を制御する。すなわち、付与手段により、隣接する発光点の各々に印加する駆動電流について発光点の発光時間が異なるように駆動電流を予め定めた画像領域外に対応する時間に与える。これによって、画像領域外における発光電流の変動により平均消費電力が変動して、干渉の発生が抑制される。

請求項３のマルチビームレーザ出射ユニットは、前記複数発光点の各々を発光するためにバイアス電流及び予め定めた画像領域外に対応する時間についても発光させる発光電流を含む駆動電流を印加すると共に、隣接する発光点の各々に印加する駆動電流について異なる値のバイアス電流を予め定めた画像領域外に対応する時間に与えかつ、発光点の発光時間が異なるように駆動電流を予め定めた画像領域外に対応する時間に与えると共に、バイアス電流値が小さい方の発光部の発光時間を短く設定して前記駆動電流を供給しかつ、バイアス電流値が大きい方の発光部の発光時間を長く設定して前記駆動電流を供給する供給手段を備えたことを特徴とする。

前記バイアス電流の印加と、発光時間すなわち発光電流の付与との双方を施すことによって、相乗的に効果を有することになる。すなわち、バイアス電流値を小さくした発光点の発光時間を短くし、バイアス電流値を大きくした発光点の発光時間を長くすることにより、発振波長差をより確実に発生させることができる。

請求項４に記載の発明は、前記のマルチビームレーザ出射ユニットにおいて、前記隣接する発光点の各々に印加する駆動電流について、予め定めた画像領域外に対応する時間に与える駆動電流を入れ替え可能とする切替手段を備えたことを備えたことを特徴とする。

半導体レーザは各発光点の間に不特定な方向の発振波長差を有する場合がある。また、光学系との結合効率に差が生じる場合もあるので、感光体等の被照射面における光量が一様になるような発光量の調整を実施した場合、光源の発光量に差が生じて、発振波長差が生じることがある。これを考慮して発振波長のバラツキに対応して干渉抑制の効果を得るために、半導体レーザの発光点の特性に合わせて、バイアス電流及び発光電流の設定を切替手段によって切替可能にする。このように、各発光点のバイアス電流と発光時間の設定を切り替え可能にすることにより、半導体レーザの発光点毎の個別特性に応じた設定変更が容易となる。

請求項５の発明の画像形成装置は、請求項１乃至請求項４の何れか１項に記載のマルチビームレーザ出射ユニットと、レーザビームの照射により潜像が形成される像担持体と、前記マルチビームレーザ出射ユニットから出射された前記レーザビームを偏向走査するビーム偏向器と、偏向走査された前記レーザビームを前記像担持体上に結像させる結像光学系と、前記像担持体上の潜像を現像して顕像化する現像装置と、を有することを特徴とする。

本発明の画像形成装置では、像担持体に、前記記載のマルチビームレーザ出射ユニットからのレーザビームの照射により潜像が形成される。マルチビームレーザ出射ユニットから出射されたレーザビームは、ビーム偏向器によって偏向走査され、結像光学系によって像担持体上に結像され、潜像が形成される。その像担持体上の潜像が現像装置によって現像されて顕像化される。

従って、本発明の画像形成装置では、前記に記載のマルチビームレーザ出射ユニットを用いたので、像担持体上に結像されるレーザビームの光量変動が抑えられ、高品質の画像が得られる。

以上説明したように本発明によれば、画像領域外において半導体レーザの発振波長をその内部温度変動により変動させるので、干渉の発生を抑制することができる、という優れた効果を有する。

以下、本発明の実施形態に係る画像形成装置を図面に従って説明する。

〔第１実施形態〕
図１は本実施形態に係る画像形成装置１０の概略構成図であり、図２はレーザ走査装置の斜視図であり、図３は画像形成装置１０の光走査光学系の展開した光路を主走査方向に沿って見た図である。

画像形成装置１０は、例えば、複写機や、図示しないワークステーションやコンピュータ等の情報処理装置に接続され、情報処理装置から入力される画像信号に基づいて用紙等の記録媒体上に画像の記録を行うプリンタである。

図１に示すように、画像形成装置１０はレーザ走査装置１２を備えている。

（レーザ走査装置の構成）
図２乃至図３に示すように、レーザ走査装置１２は、マルチビームレーザ出射ユニット１４を備えており、このマルチビームレーザ出射ユニット１４は、半導体レーザ１６、収束レンズ２２、及び光ビーム整形用のスリット部材２４を内蔵している。

半導体レーザ１６は、互いに隣接する発光点１８Ａ、及び発光点１８Ｂを有し、発光点１８Ａからはレーザビーム２０Ａ、発光点１８Ｂからはレーザビーム２０Ｂを発光する。

なお、発光点１８Ａと発光点１８Ｂとは極めて接近して配置されており（本実施形態では間隔ｄが１４μｍ）、図３においては、分かり易くするために互いに誇張して離間させている。なお、図３の符号２０Ａ，Ｂはレーザビームのそれぞれの光軸を示している。

レーザ走査装置１２には、マルチビームレーザ出射ユニット１４から出射されるレーザビーム２０Ａ，２０Ｂの光路に沿ってエキスパンダレンズ２６、シリンドリカルレンズ２８、折り曲げミラー３０がマルチビームレーザ出射ユニット１４側から順に配置されている。

本実施形態では、半導体レーザ１６において、発光点１８Ａ、及び発光点１８Ｂが鉛直方向（矢印Ｃ方向）に配置されている。また、スリット部材２４には、横方向に細長い長方形の制限開口３２が形成されている。

半導体レーザ１６の発光点１８Ａから出射したレーザビーム２０Ａ、及び発光点１８Ｂから出射したレーザビーム２０Ｂは、各々円錐状に広がった後、コリメータレンズ２２により略平行光となり、その後、光軸周辺のビームの一部のみが制限開口３２を通過する。

制限開口３２を通過したレーザビーム２０Ａ、及びレーザビーム２０Ｂは、球面凹レンズであるエキスパンダレンズ２６により拡散光とされた後、主走査方向に直行する方向にのみパワーを持つシリンドリカルレンズ２８により主走査方向に直行する方向には集束光となる。

その後、折り曲げミラー３０により光路を曲げて２枚組みのｆθレンズ３４，３６を通過した後、ポリゴンミラー３８に入射する。

ポリゴンミラー３８は、周方向に複数の反射面３８Ａを備えている。ポリゴンミラー３８には、同軸的にＤＣモータ等からなる偏向駆動手段（図示省略）が連結されており、この偏向駆動手段により、ポリゴンミラー３８は軸心３８Ｃを中心として一方向へ等角速度で回転する。

ポリゴンミラー３８により反射偏向されたレーザビーム２０Ａ、及びレーザビーム２０Ｂは、ｆθレンズ３４，３６により主走査方向に結像され、副走査方向にはシリンドリカルミラー４０により感光体ドラム４２上にビームスポットを結ぶ。

感光体ドラム４２は円柱状に形成され、その外周面がレーザビーム２０Ａ、及びレーザビーム２０Ｂに感応する感光面とされている。感光体ドラム４２は、その軸方向（矢印Ａ方向）がレーザビーム２０Ａ、及びレーザビーム２０Ｂの主走査方向と一致するように支持されている。

すなわち、画像形成装置１０では、マルチビームレーザ出射ユニット１４から出射されたレーザビーム２０Ａ、及びレーザビーム２０Ｂが感光体ドラム４２上に各々光スポットとして収束し、この光スポットが主走査方向に沿って感光体ドラム４２上を移動して主走査線上に沿って潜像が記録される。

このとき感光体ドラム４２上に、均一な潜像が形成されるよう感光体ドラム４２上に照射するレーザビーム２０Ａ、及びレーザビーム２０Ｂのパワーは等しくなるよう調整される。この調整は半導体レーザ駆動回路６２上のモニタ回路部８０における感度調整可変抵抗（可変帰還抵抗８２Ａ，８２Ｂ）によって行う。

また、感光体ドラム４２には副走査駆動手段（図示省略）が連結されており、この副走査駆動手段は、感光体ドラム４２を所定の一定速度で回転させる。

これにより、感光体ドラム４２における副走査方向（周方向）に沿って画素密度に対応する距離だけ異なる部位が順次、レーザビーム２０Ａ、及びレーザビーム２０Ｂにより主走査され、感光体ドラム４２に２次元的な潜像が形成されて行く。

図１に示すように、感光体ドラム４２の外周側には矢印Ｂで示す回転方向に沿って帯電コロトロン４４、現像器４６が順に配設されている。

帯電コロトロン４４は、回転する感光体ドラム４２上に電子等を付着させて一定のマイナス電位に帯電する。

レーザ走査装置１２は、前記情報処理装置等から入力される画像信号に応じて明滅するレーザビームを射出し、予め帯電コロトロン４４によって帯電された感光体ドラム４２上をその軸線方向（主走査方向：図１の紙面裏表方向）に沿って露光走査することで、感光体ドラム４２上に画像信号に応じて帯電電荷を除去（除電）した静電潜像を形成する。

現像器４６は、感光体ドラム４２上に形成された静電潜像に対して現像剤であるトナーを付着させて顕像化する。

感光体ドラム４２の下方には記録用紙４８の搬送路が形成され、感光体ドラム４２とは記録用紙４８の搬送路を挟んで反対側に転写コロトロン５０が配設されている。

転写コロトロン５０は、記録用紙４８の裏側から付与した静電力により前記トナー像を記録用紙４８上に転写する。転写コロトロン５０より記録用紙４８搬送方向下流側には定着フューザ５２が配設されている。定着フューザ５２は記録用紙４８上に転写されたトナー像に熱又は圧力を加えて定着させる。

感光体ドラム４２の外周側には更にクリニーングブレード５４が配設されている。クリニーングブレード５４は、転写コロトロン５０を通過した感光体ドラム４２表面に残留しているトナーを除去する。残留トナーが除去された感光体ドラム４２の表面には、再び上述した帯電、露光走査、現像、転写等の一連の処理が施されて記録用紙４８上に画像が形成される。

図２に示すように、レーザ走査装置１２には、シリンドリカルミラー４０の外側へ反射されたレーザビーム２０Ａ、及びレーザビーム２０Ｂの光路上に平面ミラー５６が配置されており、この平面ミラー５６により反射されたレーザビーム２０Ａ、及びレーザビーム２０Ｂの光路上には、シリンドリカルレンズ５８及び同期センサ６０が順に配置されている。

このレーザビーム２０Ａ、及びレーザビーム２０Ｂの入射と同時に、同期センサ６０はＳＯＳ信号を走査制御部７６へ出力し、このＳＯＳ信号に基づいて、走査制御部は、感光体ドラム４２に対する主走査方向に沿った書出しタイミングを決定する。

次に、本実施の形態における半導体レーザ駆動回路６２の一例を説明する。

図５に示すように、本実施の形態における半導体レーザ駆動回路６２では、半導体レーザ１６の各発光点１８Ａ、１８Ｂの各々に、駆動電流を出力する駆動回路６４Ａ，６４Ｂが接続されており、それらの駆動電流に、スイッチ６８Ａを介して与えられるバイアス電流が重畳されるように駆動回路６４Ａ、６４Ｂの出力側にバイアス電流回路６６Ａ、６６Ｂの出力側が接続されている。

従って、半導体レーザ１６の発光点１８Ａ、１８Ｂの各々には、駆動回路６４Ａ，６４Ｂの各々において変調信号に従って変調された駆動電流が印可されると共に、バイアス電流回路６６Ａ，６６Ｂの各々に予め設定された一定のバイアス電流が印加される。

なお、発光点１８Ａ、１８Ｂの各々に印加するバイアス電流は各スイッチ６８Ａ，６８Ｂにより印加または停止に切り替えることができる。

駆動回路６４Ａ，６４Ｂの各々は、駆動電流の電流値を決定するために、比較器７０Ａ，７０Ｂ及びモニタ回路部８０を介して半導体レーザ１６に内蔵されるモニタホトダイオード１９に接続されている。比較器７０Ａ，７０Ｂの一方の入力側は、走査制御部７６から基準電圧が入力されるように接続されている。他方の入力側は、モニタ回路部８０に含まれる所定増幅率の前段増幅器８１と、（可変帰還抵抗８２Ａ，８２Ｂにより）発光点１８Ａ，１８Ｂに対応して増幅率が予め調整される後段増幅器８２とを介してモニタホトダイオード１９の出力が入力されるように接続されている。

なお、モニタ回路部８０に含まれる増幅器の可変帰還抵抗８２Ａ，８２Ｂは、感光体ドラム４２上に照射される各レーザビームの光量にモニタホトダイオード１９の出力が対応するように、予め調整される。

従って、駆動回路６４Ａ，６４Ｂにによる駆動電流の電流値はモニタホトダイオード１９の出力と基準電圧の比較結果により制御（フィードバック制御）される。

このフィードバック制御により、発光点１８Ａ，１８Ｂから出射されるレーザビームの光量は一定値を維持する。

なお、このフィードバック制御を行う動作は各走査毎に画像領域外の所定時間のみ有効とし、画像期間中は前回の制御値を保持するようになっている。また、各ビームに対し同一のモニタホトダイオード１９の出力を利用するため、各発光点１８Ａ，１８Ｂを同時にフィードバック制御するのではなく、時間差により制御する。

駆動回路６４Ａ，６４Ｂの各々は、変調信号を入力するために、ＯＲ素子７２Ａ，７２Ｂ及びデータ分割部８４を介して画像データ生成部８６に接続されている。画像データ生成部８６は走査制御部７６にも接続され、走査制御部７６はスイッチ７４を介してＯＲ素子７２Ａ，７２Ｂに接続されている。

駆動回路３４Ａ，３４Ｂに入力される変調信号は、走査制御部７６において生成する画像領域外の前記光量制御用の強制点灯信号および同期検知用の強制点灯信号と、画像データ生成部８６で生成されてデータ分割部８４において発光点１８Ａ，１８Ｂの各チャンネルに分割された画像信号が合成されたものである。走査制御部７６から出力される強制点灯信号はスイッチ７４を切替えることによって発光点１８Ａ，１８Ｂの各チャンネルの信号を相互に入れ替えることができる。

次に、本実施の形態における
本発明の実施形態にかかる画像形成装置１０の作動を説明する。

まず、上記半導体レーザ駆動回路６２を含む画像形成装置１０において、干渉を回避し画質欠陥を防止するためには、各ビームの発振波長を異ならせることが有効と考えられるが、半導体レーザ１６の発振波長は実際には点滅による内部温度変動などにより変動する。これにより光干渉が発生する。

半導体レーザ１６内の温度変動の時定数は通常１０〜２０μｓ程度であるのに対し走査光学系の走査周期は１００〜数１００μｓ程度である。このため、半導体レーザ１６の温度変動とそれに伴う干渉の現象は通常１走査期間内の現象として現れる。

図６には、比較例として、一定のバイアス電流を含む駆動電流によって、１走査する場合について、発光点１８Ａ，１８Ｂの発光（点滅）状態を示した。図７には、本実施の形態にかかる半導体レーザ駆動回路６２によって、異なるバイアス電流を含む駆動電流の各々によって、１走査する場合について、発光点１８Ａ，１８Ｂの発光（点滅）状態を示した。

図６及び図７の例では、上方が発光点１８Ａの状態を示し、下方が発光点１８Ｂの状態を示す。点滅は走査周期で繰り返され、画像領域外において光量制御用点灯と走査同期検知用の点灯が行われる。光量制御用点灯は１走査内で各発光点について交互または走査毎に各発光点について交互に実施される。走査同期検知は一方の発光点（片チャンネル）のみ点灯または両方の発光点（両チャンネル）の点灯で実施される。

また、本実施形態では、バイアス電流回路６６Ａ，６６Ｂによりバイアス電流を印加することができる。これは、変調の高速化や発光量の安定化のためであり、消灯時においてもレーザの発振閾値電流（Ｉｔｈ）以下の駆動電流をバイアス電流として印加することができる。図８には、半導体レーザ１６へ印加する駆動電流と、出射したレーザビームの光出力との関係を示した。

ところが、半導体レーザ１６自体の高性能の場合には、バイアス電流は必ずしも必要ではない。また、半導体レーザ１６の電圧降下は印加電流値に関わらずほぼ一定値を示し、半導体レーザの電力消費、そして素子内の発熱量は印加電流に比例すると考えられる。そこで、本実施形態では、バイアス電流の印加を積極的に利用して、上記構成で説明したバイアス電流について、発光点１８Ａ，１８Ｂへ異なるバイアス電流を印加することで、干渉を回避し画質欠陥を防止している。

図６は、光量制御用点灯を１走査内で各発光点１８Ａ，１８Ｂに交互に実施し、走査同期検知を両方の発光点の点灯（両チャンネル点灯）により実施するときの駆動電流の特性を示している。図６から理解されるように、画像領域外での点灯時間（発光時間）は各発光点１８Ａ，１８Ｂの間で等しい。またバイアス電流は発光点１８Ａ，１８Ｂの双方で同一値を設定している。

一方、図７は、光量制御用点灯を１走査内で各発光点１８Ａ，１８Ｂに交互に実施し、走査同期検知は一方の発光点（片チャンネル）の点灯により実施するときの駆動電流の特性を示している。図７から理解されるように、画像領域外での点灯時間は発光点の間で異なっている。また、バイアス電流は、一方の発光点（片チャンネル）のみに印加し、他方の発光点（他チャンネル）はゼロに設定している。

なお、本実施の形態にかかる半導体レーザ駆動回路６２では、上述の光量制御用点灯及び走査同期検知用点灯による各発光点１８Ａ，１８Ｂに対する画像領域外での点灯時間（発光時間）の設定と、バイアス電流の設定とを、独立して設定することができる。すなわち、画像領域外での点灯時間（発光時間）を各発光点間で一致させたり異ならせたり、バイアス電流を発光点間で同一値にしたり異なる値にしたりできる。

この場合における、各発光点１８Ａ，１８Ｂに対する画像領域外での点灯時間（発光時間）の設定と、バイアス電流の設定とを、独立して設定したときの温度特性（半導体レーザ１６内の温度変動）について説明する。

図１１には、各発光点１８Ａ，１８Ｂについて、発振波長、点灯時間、及びバイアス電流の各々が一致した状態を標準付与条件として、この標準付与条件における、半導体レーザ１６内の温度変動を示した。

ここでは、光量調整用点灯は１走査内で各発光点１８Ａ，１８Ｂで交互に実施し、走査同期検知は発光点１８Ａ，１８Ｂの双方を点灯している。また、画像領域では全黒となる画像が形成されるように走査制御部７６が信号を出力（画像領域内で発光点を全点灯）している。図１１において、縦軸は素子内の温度変動を示すとともに発振波長も意味する。

また、図９には、半導体レーザ１６の発振波長の温度特性を示した。図９から、温度上昇と共に発振波長が長波長へ推移することが理解される。従って、この場合には、画像領域の開始直後は点灯順序等により発振波長差は生じるが、点灯継続と共に同一の平衡点に収束し発振波長が一致し、干渉を発生する。この干渉発生によって、光量変動が生じることになる。

図１０には、半導体レーザ１６の発光点１８Ａ，１８Ｂによるレーザビームの干渉によって実際に生じる光量変動の様子を各種計測したものである。図１０（Ａ）は一部の期間で光量が減少した状態を示したものであり、図１０（Ｂ）は一定時期から光量が減少した状態を示したものであり、図１０（Ｃ）は光量が増加した状態を示したものである。図１１に示す特性の場合には、一定時期より干渉が発生する状態となるので、図１０（Ｂ）に示す光量変動となることが予測される。

そこで、発光点１８Ａ，１８Ｂへ印加する駆動電流の付与条件を定めて、干渉の発生を抑制して、光量変動を抑制する。

＜第１付与条件＞
まず、各発光点１８Ａ，１８Ｂに印加する駆動電流について、各発光点間で異なるバイアス電流を印加すること、例えば上記標準付与条件から発光点１８Ａ，１８Ｂの何れか一方の発光点のバイアス電流を他方の発光点のバイアス電流より小さく設定した場合を、第１付与条件として定める。

ここでは、第１付与条件の一例に、発光点１８Ａのバイアス電流より小さいバイアス電流を発光点１８Ｂに印加することとして、発光点１８Ｂへのバイアス電流を停止した場合を説明する。この第１付与条件の設定は、スイッチ６８Ａをオン状態，スイッチ６８Ｂをオフ状態に予め設定してもよく、走査制御部７６からの制御信号によって、スイッチ６８Ａ，６８Ｂの各々をオンオフするようにしてもよい。

図１２には、第１付与条件における、半導体レーザ１６内の温度変動を示した。図から理解されるように、発光停止時にはバイアス電流が印加されない分だけ平均消費電力が下がるので、平衡温度が低下して発振波長が短くなる。これによって、発振波長は画像領域全体に渡り一致することが抑制され、各発光点１８Ａ，１８Ｂからのレーザビームによる干渉が生じることはない。

なお、上記第１付与条件を与えるためのスイッチ６８Ａ，６８Ｂ、走査制御部７６、及びスイッチ６８Ａ，６８Ｂの各々は、本発明の印加手段に対応する。

＜第２付与条件＞
次に、各発光点１８Ａ，１８Ｂに印加する駆動電流について、各発光点間で異なる点灯時間で発光させること、例えば上記標準付与条件から発光点１８Ａ，１８Ｂの何れか一方の発光点の点灯時間を他方の発光点の点灯時間より短く設定した場合を、第２付与条件として定める。

ここでは、第２付与条件の一例に、発光点１８Ａの発光時間より短い発光時間で発光点１８Ｂを点灯することとして、同期検知を発光点１８Ａのみ（片チャンネルだけ）点灯する場合を説明する。この第２付与条件の設定は、走査制御部７６において走査同期検知用（強制点灯）の制御信号を、発光点１８Ａのみに出力制御すればよい。

図１３には、第２付与条件における、半導体レーザ１６内の温度変動を示した。図から理解されるように、点灯時間が短くなった分だけ平均消費電力が下がるので、平衡温度が低下して発振波長が短くなる。従って、発振波長は画像領域全体に渡り一致することが抑制されて、各発光点１８Ａ，１８Ｂからのレーザビームによる干渉が生じることはない。同期検知を発光点１８Ａのみの点灯によって実施しているので、同期検知を実施しているときには発光点間の干渉が生じる恐れが全くない。このため干渉の抑制は画像領域内だけを考慮すればよい。

なお、上記第２付与条件を与えるための走査制御部７６における走査同期検知用（強制点灯）の制御信号を、発光点１８Ａのみに出力制御する処理は、本発明の付与手段の機能に対応する。

＜第３付与条件＞
上記バイアス電流差と点灯時間差の効果は、同時に行うと相乗効果を示す。そこで、各発光点１８Ａ，１８Ｂに印加する駆動電流について、各発光点間で異なるバイアス電流を印加しかつ異なる点灯時間で発光させることを、第３付与条件として定める。

ここでは、第３付与条件の一例に、発光点１８Ｂへのバイアス電流を停止し、同期検知を発光点１８Ａのみ（片チャンネルだけ）点灯する場合を説明する。

図１４には、第３付与条件における、半導体レーザ１６内の温度変動を示した。図から理解されるように、バイアス電流値を小さく設定した発光点１８Ｂの点灯時間を短くし、バイアス電流値を大きくした発光点１８Ａの点灯時間を長くすることにより、発振波長差をより確実に発生させることができる。

なお、上記第３付与条件を与えるためのスイッチ６８Ａ，６８Ｂ、走査制御部７６、及びスイッチ６８Ａ，６８Ｂの各々と、走査同期検知用（強制点灯）の制御信号を制御する処理は、本発明の供給手段の構成を含むと共に機能に対応する。

＜第４付与条件＞
上記では、半導体レーザ１６の発光点１８Ａ，１８Ｂから出射されるレーザビームの発振波長が同一の場合について説明した。ところが、、実際の素子では、発振波長は微小なバラツキを有することが一般的である。例えば、発光点１８Ａのレーザビームの発振波長をλＡ、発光点１８Ｂのレーザビームの発振波長をλＢとすると、λＡ＞λＢの場合もあれば、λＡ＜λＢの場合もある。

図１５には、上記標準付与条件においてλＡ＜λＢの状態に移行したときの半導体レーザ１６内の温度変動を示した。図１５から理解されるように、発振波長は画像領域全体に渡り一致することがないので、干渉が発生することはない。

これに対し、上記標準付与条件においてλＡ＜λＢの状態に移行しつつ、その移行と背反する方向にバイアス電流差と点灯時間差を設定した場合を、第４付与条件として定める。すなわち発光点１８Ｂのバイアス電流を発光点１８Ａのバイアス電流より小さく設定しかつ発光点１８Ｂの点灯時間を発光点１８Ａの点灯時間より短く設定する。

図１６には、第４付与条件における、半導体レーザ１６内の温度変動を示した。図から理解されるように、画像領域の開始後の一定時間経過後に２つのレーザビームの発振波長特性が交差する。この発振波長特性が交差するとき位相同期が起こり干渉が発生する。

図１０（Ａ）は、発振波長特性が交差するときの干渉発生により光量が減少する方向に発生した特性を示したものである。図１０（Ａ）から理解されるように、光量変動が画像領域の一部で発生したのち復帰する状態になっている。

従って、画像領域の一部で発生した光量変動によって、白帯びや白筋のような画質欠陥が発生する。

そこで、波長差と背反する方向の第４付与条件である場合には、各発光点１８Ａ，１８Ｂに印加する駆動電流についての付与条件を、交換する設定に切り替える。

ここでは、第４付与条件の一例に、発光点１８Ａ，１８Ｂについてバイアス電流差と点灯時間差の設定を逆に切り替えた場合を説明する。この第４付与条件において設定を逆に切り替える設定は、走査制御部７６においてスイッチ７４により走査同期検知用（強制点灯）の制御信号を、発光点１８Ａまたは発光点１８Ｂに出力制御するように、しかつスイッチ６８Ａ及びスイッチ６８Ｂのオンオフを逆に設定するようにすればよい。

図１７には、第４付与条件において設定を逆に切り替えたときの、半導体レーザ１６内の温度変動を示した。図から理解されるように、これによって、発振波長は画像領域全体に渡り一致することが抑制され、各発光点１８Ａ，１８Ｂからのレーザビームによる干渉が生じることはない。

実際の半導体レーザ素子においては各チャンネル間に不特定な方向の発振波長差を有する。また、光学系との結合効率に差が生じることがあるので、感光体ドラム４２に一致した光量の照射を行う様に光源の発光量を調整すると、光源の発光量に差が生じそれに伴い発振波長差が生じることもある。

これらの発振波長のバラツキに対応して干渉抑制の効果を得るためには、個々の半導体レーザ素子の特性に合わせて、バイアス電流値の大小、点灯時間の長短はチャンネル相互に切替可能であることが求められる。実質的には、バイアス電流大かつ点灯時間長とバイアス電流小かつ点灯時間短の組み合わせで２通りに切替可能であれば良い。

なお、上記では光量変動は光量が減ずる方向に発生した場合を説明したが、干渉の原理からも予想されるように、光量変動は減ずるだけでなく、増加する方向にも発生する。図１０（Ｃ）は光量が増加する方向に発生した特性を示したものである。この場合には、上記光量変動が減少する方向に発生した場合と同様にして処理すればよい。

上記のように光量変動が増加する方向に発生した場合、画像への影響は黒画像の濃度がより上がるように表れるが、光量が減ずる方向で発生する白帯びに比べ目立たない場合が多い。このため、光量変動が減少する方向に発生した場合に比較して、光量変動が増加する方向に発生した場合には、その影響が小さく、光量変動が減少する方向に発生した場合を重点的に考慮する必要がある。しかし、より高画質な画像形成を望む場合には、双方の考慮も必要である。

以上説明したように、本実施の形態では、画像形成装置において光学系の構成を変更したり素子の基本構造や組成を変更することなく、半導体レーザの駆動条件（付与条件）の設定によりビーム間の干渉による光量変動を抑えることで像担持体上に結像されるレーザビームの光量変動を抑制することができ、高品質の画像を得ることができる。

すなわち、開口２４から出射するレーザビーム２０Ａ、及びレーザビーム２０Ｂは前述のように発振波長が異なるように動作するので、レーザビーム２０Ａ、及びレーザビーム２０Ｂを連続的に点灯するような画像（例えば、前面黒画像）を形成しようとしたときに、不規則な白筋が発生するなどの、画像欠陥を防止することができる。

また、半導体レーザの発光点の特性のバラツキに対応して回路動作条件の設定を切替えることにより容易にビーム干渉による光量変動を防ぐことができる。

さらに、同期センサ６０に入射するレーザビーム２０Ａ、及びレーザビーム２０Ｂの光量変動が抑えられるので、同期誤差の発生を抑制でき、画像にジッター等が発生することを抑制することができる。

なお、上記第４付与条件において設定を逆に切り替える設定処理、及びその構成である走査制御部７６、スイッチ７４、スイッチ６８Ａ及びスイッチ６８Ｂの各々は、本発明の切替手段の構成及び機能に対応する。

〔第２実施形態〕
次に、本発明の画像形成装置の第２実施形態を説明する。なお、第１実施形態と同一構成には同一符号を付し、その説明は省略する。

図１８に示すように、本実施形態の画像形成装置１０の半導体レーザ駆動回路６２では、上記実施形態のスイッチ６８Ａ，６８Ｂ及びスイッチ７４に代えて、切り替え指示のためのスイッチ７８を走査制御部７６に接続している。ＯＲ素子７２Ａ，７２Ｂには、走査制御部７６が直接接続されている。また、バイアス電流回路６６Ａ，６６Ｂの入力側に走査制御部７６が接続されている。

上記実施形態ではスイッチ７４によって強制点灯の制御を行ったが、本実施形態ではその切替えを走査制御部７６内で行うものである。

なお、バイアス電流はそれぞれ走査制御部７６の指示値により決定されるよう構成し、前記指示値により大小関係を切替える。バイアス電流は必ずしも０にする必要はなく、適宜半導体レーザ１６の発光点１８Ａ，１８Ｂの一方の特性にあわせ他方の発光点に印加するバイアス電流より少ない値を設定すればよい。また同時に走査制御部７６内で生成する強制点灯信号の点灯パターンも切り替える。これらの各切替えはひとつの切替指示信号に対応して行われる。切替え指示信号の生成は走査制御部７６に接続したのスイッチ７８のオンオフで実行しても良いし、走査制御部７６上のメモリに予め格納したデータ（オンオフを表すデータ）を読み取って実行しても良い。

このように本実施の形態でも、上記実施の形態と同様に、半導体レーザの駆動条件（付与条件）の設定によりビーム間の干渉による光量変動を抑えることで像担持体上に結像されるレーザビームの光量変動を抑制することができ、高品質の画像を得ることができる。

また、半導体レーザの発光点の特性のバラツキに対応して回路動作条件の設定を自動的に切替えることができ、容易にビーム干渉による光量変動を防ぐことができる。

上述の各実施形態における設定は、半導体レーザ１６の個々の発光点の特性に対応するものであるので、光学ユニットとして半導体レーザ１６と一体に取り扱われるような部位に設けて、光学ユニットの組立・調整時の検査結果に対応してスイッチを切替える様にすることが望ましい。

以上説明した実施形態では、２つの発光点を有する半導体レーザ１６の一例を説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、２本を超える３本以上の複数ビームを用いる場合にも任意の２本のビームに対し容易に適用することができる。

本発明の実施形態に係る画像形成装置の概略構成図である。 本発明の実施形態に係る画像形成装置の光学系（レーザ走査装置）の概略構成を示す斜視図である。 画像形成装置の光走査光学系の展開した光路を主走査方向に沿って見た図である。 （Ａ）は画像形成装置の光走査光学系の展開した光路を主走査方向に沿って見た図であり、（Ｂ）は画像形成装置の光走査光学系の展開した光路を副走査方向に沿って見た図である。 本発明の第１実施形態に係る半導体レーザ駆動回路の概略構成を示すブロック図である。 一定のバイアス電流を含む駆動電流による半導体レーザの駆動状態を示す特性図である。 異なるバイアス電流を含む駆動電流による半導体レーザの駆動状態を示す特性図である。 半導体レーザの駆動電流と光出力との関係を示す特性図である。 半導体レーザの温度と発振波長との関係を示す特性図である。 干渉による光量変動の発生する様子を示し、（Ａ）は一部の期間で光量が減少した状態、Ｂ）は一定時期から光量が減少した状態、（Ｃ）は光量が増加した状態を示したものである 標準付与条件における、半導体レーザ内の温度変動および発振波長変動の様子を示す特性図である。 第１付与条件における、半導体レーザ内の温度変動および発振波長変動の様子を示す特性図である。 第２付与条件における、半導体レーザ内の温度変動および発振波長変動の様子を示す特性図である。 第３付与条件における、半導体レーザ内の温度変動および発振波長変動の様子を示す特性図である。 標準付与条件においてλＡ＜λＢの状態に移行したときの、半導体レーザ内の温度変動および発振波長変動の様子を示す特性図である。 第４付与条件における、半導体レーザ内の温度変動および発振波長変動の様子を示す特性図である。 第４付与条件において設定を逆に切り替えたときの、半導体レーザ内の温度変動および発振波長変動の様子を示す特性図である。 本発明の第２実施形態に係る半導体レーザ駆動回路の概略構成を示すブロック図である。

符号の説明

１０ 画像形成装置
１４ マルチビームレーザ出射ユニット
１６ 半導体レーザ
１８Ａ 発光点
１８Ｂ 発光点
１９ モニタホトダイオード
４２ 感光体ドラム（像担持体）
６４Ａ 駆動回路
６４Ｂ 駆動回路
６６Ａ バイアス電流回路
６６Ｂ バイアス電流回路

Claims (5)

1. レーザビームを出射する複数の発光点を一体的に有し、各々のレーザビームを独立して制御可能な半導体レーザと、
   出射された複数のレーザビームの各々を略平行光とする一つのコリメータレンズと、
   前記コリメータレンズから出射される光ビームの一部を透過する一つの制限開口と、を有するマルチビームレーザ出射ユニットにおいて、
   前記複数発光点の各々を発光するためにバイアス電流を含む駆動電流を印加すると共に、隣接する発光点の各々に印加する駆動電流について異なる値のバイアス電流を予め定めた画像領域外に対応する時間に与える印加手段
   を備えたことを特徴とするマルチビームレーザ出射ユニット。
2. レーザビームを出射する複数の発光点を一体的に有し、各々のレーザビームを独立して制御可能な半導体レーザと、
   出射された複数のレーザビームの各々を略平行光とする一つのコリメータレンズと、
   前記コリメータレンズから出射される光ビームの一部を透過する一つの制限開口と、を有するマルチビームレーザ出射ユニットにおいて、
   前記複数発光点の各々を発光するために予め定めた画像領域外に対応する時間についても発光させる発光電流を含む駆動電流を印加すると共に、隣接する発光点の各々に印加する駆動電流について発光点の発光時間が異なるように駆動電流を予め定めた画像領域外に対応する時間に与える付与手段
   を備えたことを特徴とするマルチビームレーザ出射ユニット。
3. レーザビームを出射する複数の発光点を一体的に有し、各々のレーザビームを独立して制御可能な半導体レーザと、
   出射された複数のレーザビームの各々を略平行光とする一つのコリメータレンズと、
   前記コリメータレンズから出射される光ビームの一部を透過する一つの制限開口と、を有するマルチビームレーザ出射ユニットにおいて、
   前記複数発光点の各々を発光するためにバイアス電流及び予め定めた画像領域外に対応する時間についても発光させる発光電流を含む駆動電流を印加すると共に、隣接する発光点の各々に印加する駆動電流について異なる値のバイアス電流を予め定めた画像領域外に対応する時間に与えかつ、発光点の発光時間が異なるように駆動電流を予め定めた画像領域外に対応する時間に与えると共に、バイアス電流値が小さい方の発光部の発光時間を短く設定して前記駆動電流を供給しかつ、バイアス電流値が大きい方の発光部の発光時間を長く設定して前記駆動電流を供給する供給手段
   を備えたことを特徴とするマルチビームレーザ出射ユニット。
4. 前記隣接する発光点の各々に印加する駆動電流について、予め定めた画像領域外に対応する時間に与える駆動電流を入れ替え可能とする切替手段を備えたことを備えたことを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか１項に記載のマルチビームレーザ出射ユニット。
5. 請求項１乃至請求項４の何れか１項に記載のマルチビームレーザ出射ユニットと、
   レーザビームの照射により潜像が形成される像担持体と、
   前記マルチビームレーザ出射ユニットから出射された前記レーザビームを偏向走査するビーム偏向器と、
   偏向走査された前記レーザビームを前記像担持体上に結像させる結像光学系と、
   前記像担持体上の潜像を現像して顕像化する現像装置と、
   を有することを特徴とする画像形成装置。

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