JP2006024836A - 半導体レーザの劣化検出方法、半導体レーザの劣化検出装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】半導体レーザの劣化を初期段階で精度良く検出する。
【解決手段】第１目標光量Ｐ１、第２目標光量Ｐ２及び第３目標光量Ｐ３における半導体レーザ３１の駆動電流検出値Ｄalm１，Ｄalm２，Ｄalm３をそれぞれ検出する。第１の差分値δ１＝Ｄalm１−Ｄalm２、第２の差分値δ２＝Ｄalm２−Ｄalm３を算出し、第３の差分値（δ１−δ２）と予め定められた基準値Ａとを比較することにより、半導体レーザ３１の劣化を検出する。
【選択図】図４

Description

本発明は、半導体レーザの劣化検出方法、半導体レーザの劣化検出装置及び画像形成装置に関する。

光源に半導体レーザを用いた画像形成装置では、半導体レーザと同一パッケージに内蔵されているモニタ用フォトダイオードで半導体レーザの光量を検出し、その検出値に基づいて半導体レーザの光量が目標光量と一致した一定光量となるように半導体レーザの駆動電流を制御する自動光量制御（Automatic Power Control：ＡＰＣ）を行っている。

このような画像形成装置では、水平同期信号生成用のセンサからの水平同期信号が得られないときに半導体レーザが劣化したと判断しているものもある。しかし、この方法では、半導体レーザの劣化がかなり進行した段階で初めて劣化と判断されるため、既に半導体レーザの劣化が始まっている状態でも画像形成を行っており、画質劣化の原因となっている。

そこで、半導体レーザの駆動電流変動に対する光量変動の比率である微分効率ηの変化により、半導体レーザの劣化を判断する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。これは、半導体レーザの劣化の進行に応じて微分効率ηが変化することを利用した方法であり、半導体レーザが劣化する前の微分効率ηを初期値η０として記憶しておき、現在の状態での微分効率ηを初期値η０と比較して許容範囲外のときに劣化と判断する方法である。

また、半導体レーザのキンク領域を検出し、キンク領域外で半導体レーザを駆動する方法が提案されている（例えば、特許文献２参照。）。
特開平３−１８３１８１号公報 特開２００３−２４９７１７号公報

しかしながら、上記従来技術においても次のような問題があった。半導体レーザの微分効率ηは劣化していない状態でも温度変化に応じて変化するため、特許文献１に記載された方法では、微分効率ηが初期値η０と比較して許容範囲外となった場合でも、それが劣化によるものか、温度変化によるものか区別することができなかった。そのため、半導体レーザが劣化していないにもかかわらず、劣化と判断されてしまうおそれがあった。

また、一般的にキンク領域は半導体レーザの定格出力以上であるため、特許文献２に記載された方法では、キンク領域を検出する際に半導体レーザにダメージを与え、その結果、半導体レーザを劣化させてしまうおそれがあった。

本発明は、上記の従来技術における問題に鑑みてなされたものであって、半導体レーザの劣化を初期段階で精度良く検出することを課題とする。

請求項１に記載の発明は、半導体レーザの劣化検出方法において、半導体レーザを駆動して第１目標光量、第２目標光量及び第３目標光量で発光させたときの当該半導体レーザの各駆動電流値を検出し、前記検出された第１目標光量での駆動電流検出値と第２目標光量での駆動電流検出値との差分値である第１の差分値、及び、第２目標光量での駆動電流検出値と第３目標光量での駆動電流検出値との差分値である第２の差分値をそれぞれ算出し、前記算出された第１の差分値と第２の差分値との差分値である第３の差分値と、予め定められた基準値とを比較することにより、前記半導体レーザの劣化を検出することを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の半導体レーザの劣化検出方法において、前記第１目標光量は、前記半導体レーザの定格光量又はその近傍であることを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の半導体レーザの劣化検出方法において、前記第１目標光量と前記第２目標光量との光量差と、前記第２目標光量と前記第３目標光量との光量差と、は略等しいことを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、半導体レーザの劣化検出装置において、半導体レーザを第１目標光量、第２目標光量及び第３目標光量で発光させる半導体レーザ駆動手段と、前記半導体レーザを第１目標光量、第２目標光量及び第３目標光量で発光させたときに前記半導体レーザに流れる駆動電流値のそれぞれを検出する駆動電流検出手段と、前記駆動電流検出手段によって検出された第１目標光量での駆動電流検出値と第２目標光量での駆動電流検出値との差分値である第１の差分値、及び、第２目標光量での駆動電流検出値と第３目標光量での駆動電流検出値との差分値である第２の差分値をそれぞれ算出し、かつ、前記算出された第１の差分値と第２の差分値との差分値である第３の差分値を算出する算出手段と、前記算出された第３の差分値と予め定められた基準値とを比較して前記半導体レーザの劣化を検出する検出手段と、を備えたことを特徴とする。

請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の半導体レーザの劣化検出装置において、前記第１目標光量は、前記半導体レーザの定格光量又はその近傍であることを特徴とする。

請求項６に記載の発明は、請求項４又は５に記載の半導体レーザの劣化検出装置において、前記第１目標光量と前記第２目標光量との光量差と、前記第２目標光量と前記第３目標光量との光量差と、は略等しいことを特徴とする。

請求項７に記載の発明は、半導体レーザを発光させて画像形成を行う画像形成装置において、請求項４〜６のいずれか一項に記載の半導体レーザの劣化検出装置を備えたことを特徴とする。

請求項８に記載の発明は、請求項７に記載の画像形成装置において、前記半導体レーザの劣化検出装置により前記半導体レーザの劣化が検出された場合に、前記半導体レーザの劣化を通知する通知手段を備えたことを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、半導体レーザを駆動して第１目標光量、第２目標光量及び第３目標光量で発光させたときの半導体レーザの各駆動電流値を検出し、第１目標光量での駆動電流検出値と第２目標光量での駆動電流検出値との差分値である第１の差分値、及び、第２目標光量での駆動電流検出値と第３目標光量での駆動電流検出値との差分値である第２の差分値をそれぞれ算出し、算出された第１の差分値と第２の差分値との差分値である第３の差分値と、予め定められた基準値とを比較することにより、半導体レーザの劣化を検出するので、半導体レーザの劣化を初期段階で精度良く検出することができる。

請求項２に記載の発明によれば、半導体レーザの劣化の影響が大きい定格光量又はその近傍に第１目標光量を設定することにより、半導体レーザの劣化を初期段階で精度良く検出することができる。

請求項３に記載の発明によれば、第１目標光量と第２目標光量との光量差と、第２目標光量と第３目標光量との光量差と、を略等しく設定することにより、回路を単純化することができる。

請求項４に記載の発明によれば、半導体レーザを第１目標光量、第２目標光量及び第３目標光量で発光させたときに半導体レーザに流れる駆動電流値のそれぞれを検出し、第１目標光量での駆動電流検出値と第２目標光量での駆動電流検出値との差分値である第１の差分値、及び、第２目標光量での駆動電流検出値と第３目標光量での駆動電流検出値との差分値である第２の差分値をそれぞれ算出し、算出された第１の差分値と第２の差分値との差分値である第３の差分値を算出し、算出された第３の差分値と予め定められた基準値とを比較して半導体レーザの劣化を検出するので、半導体レーザの劣化を初期段階で精度良く検出することができる。

請求項５に記載の発明によれば、半導体レーザの劣化の影響が大きい定格光量又はその近傍に第１目標光量を設定することにより、半導体レーザの劣化を初期段階で精度良く検出することができる。

請求項６に記載の発明によれば、第１目標光量と第２目標光量との光量差と、第２目標光量と第３目標光量との光量差と、を略等しく設定することにより、回路を単純化することができる。

請求項７に記載の発明によれば、半導体レーザを第１目標光量、第２目標光量及び第３目標光量で発光させたときに半導体レーザに流れる駆動電流値のそれぞれを検出し、第１目標光量での駆動電流検出値と第２目標光量での駆動電流検出値との差分値である第１の差分値、及び、第２目標光量での駆動電流検出値と第３目標光量での駆動電流検出値との差分値である第２の差分値をそれぞれ算出し、算出された第１の差分値と第２の差分値との差分値である第３の差分値を算出し、算出された第３の差分値と予め定められた基準値とを比較して半導体レーザの劣化を検出するので、半導体レーザの劣化を初期段階で精度良く検出することができる。

請求項８に記載の発明によれば、半導体レーザの劣化が検出された場合に、半導体レーザの劣化を通知するので、画像形成装置における画質の劣化を防ぐことができる。

以下、図面を参照して本発明に係る実施の形態を説明する。ただし、発明の範囲は、図示例に限定されない。

まず、本実施の形態における画像形成装置１０の構成について説明する。
図１に、画像形成装置１０の内部構成を示す。
図１に示すように、画像形成装置１０は、各部を中央制御するＣＰＵ１１と、操作者の操作入力を受付ける操作部１２と、データを表示する表示部１３と、外部機器との通信を行う通信部１４と、データを一時的に格納するＲＡＭ１５と、データを記憶する記憶部１６と、原稿上の画像をスキャンするスキャナ部１７と、画像データに基づいて画像形成を行う画像形成部１８と、を備えて構成され、各部はバス１９により接続されている。

本実施の形態では、スキャナ部１７を備え複写機能を有する画像形成装置１０について説明するが、これに限るものではなく、レーザプリンタ等、少なくともレーザ方式による画像形成機能を有する画像形成装置であればよい。

ＣＰＵ１１は、記憶部１６に記憶されている各種プログラムの中から指定されたプログラムを読み出してＲＡＭ１５のワークエリアに展開し、上記プログラムとの協働により各種制御を実行する。

操作部１２は、数字キーや各種機能キーを備える。そして、これらのキーが押下された場合には、その押下信号をＣＰＵ１１へ出力する。なお、この操作部１２は、表示部１３と一体となったタッチパネルにより構成されることとしてもよい。

表示部１３は、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）等で構成され、ＣＰＵ１１からの表示信号に従って、画面表示を行う。

通信部１４は、通信ネットワークと接続され、通信ネットワーク上の外部機器と通信を行うネットワークカード等により構成される。通信ネットワークとは、例えばＬＡＮ（Local Area Network）であるが、これに限るものではなくＷＡＮ（Wide Area Network）等を含む構成でもよい。

ＲＡＭ１５は、プログラムを展開するためのプログラムエリア、操作部１２から入力されるデータやＣＰＵ１１による各種処理結果等を保存するためのデータエリア等が形成される。ＲＡＭ１５は、読み書き可能な半導体素子で構成される。

記憶部１６は、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＦＲＯＭ（Flash ROM）、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）等により構成され、各種プログラムや画像データ等の各種データを記憶する。

スキャナ部１７は、光源とＣＣＤ等の撮像素子と走査機構とを備え、原稿に光源からの光を反射させ、原稿を走査機構により走査してその反射光を撮像素子が読み取り、画像データに変換して出力する。また、このような反射型のスキャナに限らず、透過型のスキャナでもよい。

図２に、画像形成部１８の概略構成を示す。
図２に示すように、画像形成部１８は、軸中心に副走査方向に回転して記録紙等の記録媒体にトナー像を転写するための円筒形の感光体ドラム２１、半導体レーザによりレーザ光を出射する露光手段３０等を備えて構成される。ここで、副走査方向とは、画像形成を行う際の感光体ドラム２１の回転方向とする。また、主走査方向とは、円筒形の感光体ドラム２１の長手方向とする。

感光体ドラム２１の周囲には、感光体ドラム２１表面を除電するＬＥＤ（Light Emitting Diode）等の除電手段２２と、感光体ドラム２１表面を帯電させる帯電手段２３と、感光体ドラム２１表面にトナー像を現像する現像手段２４と、トナー像を記録紙Ｐに転写する転写手段２５と、残留トナーを除去するクリーナ２６とが、矢印方向に順に配置される。また、転写手段２５は、記録紙Ｐを帯電させてトナー像を吸着させて転写させる転写電極２５Ａと、記録紙Ｐを除電して感光体ドラム２１から分離させる分離電極２５Ｂと、を備える。

画像形成を行うにあたり、まず、感光体ドラム２１が矢印方向に回転し、除電手段２２により感光体ドラム２１の表面が除電される。そして、帯電手段２３により感光体ドラム２１が帯電される。そして、原稿から読み取られた画像データに基づいて露光手段３０によりレーザ光が出射され、感光体ドラム２１の表面に潜像が形成される。そして、現像手段２４により潜像が反転現像され、トナー像が形成される。そして、図示しない給紙手段及び搬送手段により、記録紙Ｐが供給されて感光体ドラム２１のトナー像に向けて搬送される。

転写電極２５Ａにより、記録紙Ｐが感光体ドラム２１の現像面に圧接した形で帯電され、感光体ドラム２１のトナー像が記録紙Ｐに吸着されて転写される。そして、分離電極２５Ｂにより、帯電した記録紙Ｐが除電され、感光体ドラム２１から記録紙Ｐが分離される。その後、トナー像が記録された記録紙Ｐは、図示しない定着装置により加熱及び加圧されてトナー像が定着され、排紙トレイに搬送され収容される。そして、クリーナ２６により感光体ドラム２１の表面に残留しているトナーが除去され、再び上記除電手段２２による除電の過程に戻る。

図３に、画像形成部１８の光学系の一例を示す。
図３に示すように、画像形成部１８の光学系は、露光手段３０と、露光手段３０から出射されたレーザ光を回転多面鏡４２上に結像させるシリンドリカルレンズ４１と、複数の鏡面を有し回転しつつ露光手段３０から出射されたレーザ光を反射させる回転多面鏡４２と、回転多面鏡４２に反射されたレーザ光の感光体ドラム２１表面上の走査速度補正を行うｆθレンズ４３と、回転多面鏡４２に反射されたレーザ光を感光体ドラム２１の表面上に結像させるシリンドリカルレンズ４４と、を備える。回転多面鏡４２は、図３に示すように８つの鏡面を有する構成に限るものではなく、他の数の鏡面を有する構成としてもよい。

露光手段３０は、コリメータユニットとして、半導体レーザ３１と、図示しないコリメータレンズとを備え、レーザ光を平行光束にして出射する。露光手段３０から出射されたレーザ光は、シリンドリカルレンズ４１により、回転中の回転多面鏡４２の１鏡面へ結像され、その鏡面で反射される。回転多面鏡４２の反射鏡面は、仮想光源とみなすことができる。仮想光源から感光体ドラム２１表面までの距離が、反射鏡面の向きによって異なるため、ｆθレンズ４３により、仮想光源からの出射光の主走査速度への影響が補正される。そして、ｆθレンズ４３を介したレーザ光は、シリンドリカルレンズ４４により、感光体ドラム２１表面に結像されて露光される。

また、図３に示すように、回転多面鏡４２により反射されたレーザ光を反射するミラー５１と、ミラー５１により反射されたレーザ光を検出する水平同期センサ５２と、が感光体ドラム２１の画像形成領域から外れた位置に設けられている。水平同期センサ５２により検出されたレーザ光に基づいて、レーザ光の露光開始位置が決定される。

図４に、半導体レーザ駆動回路の構成を示す。
図４に示すように、半導体レーザ３１のアノードが電源３２に接続され、トランジスタＱ１、トランジスタＱ２、抵抗Ｒ１を介して接地されている。半導体レーザ３１は、この経路を流れる電流Ｉにより駆動され、レーザ光を発する。

トランジスタＱ１のエミッタと、トランジスタＱ３のエミッタとが共通接続されている。トランジスタＱ３のコレクタは、抵抗Ｒ２を介して電源３３に接続されている。トランジスタＱ１のベース及びトランジスタＱ３のベースには、画像信号出力回路３４が接続されている。画像信号出力回路３４は、入力される画像信号に基づいて、画像の書き込みを行う場合、すなわち、半導体レーザ３１を駆動する場合にはトランジスタＱ１側のベースにベース電圧を与え、半導体レーザ３１を駆動しない場合にはトランジスタＱ３側のベースにベース電圧を与える。

半導体レーザ３１のアノード側には、電源３２に対して並列にフォトダイオード３５が接続されており、フォトダイオード３５は、抵抗Ｒ３を介して接地されている。フォトダイオード３５には、半導体レーザ３１の発光量に応じた電流が流れる。抵抗Ｒ３の上端の電圧Ｖｐは、差動アンプＯＰ１の＋側入力端子に与えられる。

Ｄ／Ａコンバータ３６により、ＣＰＵ１１から入力される光量設定用データ値（半導体レーザ３１の光量を設定するためのデータ値）Ｄref（８bitデータ）は、基準電圧Ｖref（アナログ信号）に変換され、差動アンプＯＰ１の−側入力端子に与えられる。図５に、Ｄ／Ａコンバータ３６に入力される光量設定用データ値ＤrefとＤ／Ａコンバータ３６から出力される基準電圧Ｖrefの関係を示す。また、基準電圧Ｖrefと半導体レーザ３１の光量の関係を図６に示す。半導体レーザ３１の第１目標光量Ｐ１、第２目標光量Ｐ２、第３目標光量Ｐ３にそれぞれ対応する基準電圧Ｖref１，Ｖref２，Ｖref３に変換される光量設定用データ値Ｄref１，Ｄref２，Ｄref３を設定することにより、半導体レーザ３１の光量を制御することができる。第１目標光量Ｐ１は、半導体レーザ３１の定格光量又はその近傍に設定される。その範囲としては、例えば、定格光量の９０％以上１００％以下に設定される。また、第１目標光量Ｐ１と第２目標光量Ｐ２との光量差（Ｐ１−Ｐ２）と、第２目標光量Ｐ２と第３目標光量Ｐ３との光量差（Ｐ２−Ｐ３）と、は略等しいこととする。このためには、Ｄref１−Ｄref２≒Ｄref２−Ｄref３とすればよい。

ＡＰＣ回路３７により、基準電圧Ｖrefと電圧Ｖｐとの電圧差Ｖｄに基づいて、光量制御信号ＣがオペアンプＯＰ２の＋側入力端子に与えられる。オペアンプＯＰ２の−側入力端子はトランジスタＱ２のエミッタに接続されている。光量制御信号Ｃにより、トランジスタＱ２のベース電位が制御され、トランジスタＱ２に流れるコレクタ電流Ｉが制御される。こうして、電圧Ｖｐは、基準電圧Ｖrefと等しくなるよう制御される。

Ｄ／Ａコンバータ３８により、ＣＰＵ１１から入力される検出用データ値（半導体レーザ３１に流れる駆動電流Ｉを検出するためのデータ値）Ｄalm（８bitデータ）は、比較電圧Ｖalm（アナログ信号）に変換され、オペアンプからなる比較器ＯＰ３の−側入力端子に与えられる。図７に、Ｄ／Ａコンバータ３８に入力される検出用データ値ＤalmとＤ／Ａコンバータ３８から出力される比較電圧Ｖalmの関係を示す。また、抵抗Ｒ１の上端の電圧Ｖｒが、比較器ＯＰ３の＋側入力端子に与えられる。

Ｄ／Ａコンバータ３８に入力される検出用データ値Ｄalmを変化させることにより、比較電圧Ｖalmを次第に小さくしていく。そして、比較電圧Ｖalmが電圧Ｖｒ以下になると、比較器ＯＰ３の出力が‘High’になり、ＣＰＵ１１に出力される。このときの検出用データ値Ｄalmが半導体レーザ３１の駆動電流Ｉに相当し、記憶部１６に記憶される。本実施の形態では、半導体レーザ３１の駆動電流Ｉに対応する電圧Ｖｒと等しい比較電圧Ｖalmを出力するときの検出用データ値Ｄalmを駆動電流検出値として用いるが、半導体レーザ３１の駆動電流Ｉに対応する値であれば、他の値を用いてもよい。

図８に、正常な半導体レーザ３１の駆動電流Ｉと光量の関係を示す。図８に示すように、温度Ｔｃ＝２５℃において、半導体レーザ３１の駆動電流Ｉの変動に対する光量変動は略一定であり、グラフは略直線となる。したがって、第１目標光量Ｐ１、第２目標光量Ｐ２、第３目標光量Ｐ３（ただし、Ｐ１−Ｐ２≒Ｐ２−Ｐ３とする。）にそれぞれ対応する駆動電流をＩ１ａ，Ｉ２ａ，Ｉ３ａとすると、Ｉ１ａ−Ｉ２ａ≒Ｉ２ａ−Ｉ３ａとなる。

温度Ｔｃ＝６０℃においても同様に、半導体レーザ３１の駆動電流Ｉの変動に対する光量変動は略一定であり、グラフは略直線となる。第１目標光量Ｐ１、第２目標光量Ｐ２、第３目標光量Ｐ３にそれぞれ対応する駆動電流をＩ１ｂ，Ｉ２ｂ，Ｉ３ｂとすると、Ｉ１ｂ−Ｉ２ｂ≒Ｉ２ｂ−Ｉ３ｂとなる。
このように、正常な半導体レーザ３１では、一定温度であれば、定格光量内の微分効率（η＝ΔＰ／ΔＩ）は略一定である。

一方、図９に、劣化初期段階の半導体レーザ３１の駆動電流Ｉと光量の関係を示す。図９に示すように、一般に、半導体レーザ３１が劣化してくると、まず光量の高い部分から駆動電流Ｉの変動に対する光量変動が小さくなる傾向がある。すなわち、第１目標光量Ｐ１、第２目標光量Ｐ２、第３目標光量Ｐ３にそれぞれ対応する駆動電流をＩ１ｃ，Ｉ２ｃ，Ｉ３ｃとした場合に、Ｉ１ｃ−Ｉ２ｃ＞Ｉ２ｃ−Ｉ３ｃとなる。
本発明は、半導体レーザ３１のこのような性質を利用したものである。

次に、画像形成装置１０における半導体レーザ３１の劣化検出方法について説明する。図１０は、半導体レーザ３１の劣化検出処理を示すフローチャートである。半導体レーザ３１の劣化検出処理の実施タイミングについては、画像形成装置１０の電源投入時、検査モード時、プリントジョブ毎等、画像形成中以外であれば、いつ実行されてもよい。

まず、ＣＰＵ１１からＤ／Ａコンバータ３８に入力される検出用データ値がＤalm＝２５５に設定される（ステップＳ１）。そして、ＣＰＵ１１からＤ／Ａコンバータ３６に入力される光量設定用データ値として、第１目標光量Ｐ１に対応するＤref＝２５５が設定される（ステップＳ２）。

半導体レーザ３１の光量が第１目標光量Ｐ１に設定されている状態で、比較器ＯＰ３の出力が‘High’であるか否か、すなわち、比較電圧Ｖalmが電圧Ｖｒ以下であるか否かが判断される（ステップＳ３）。比較器ＯＰ３の出力が‘High’でない場合には（ステップＳ３；ＮＯ）、検出用データ値Ｄalmが１小さい値に設定され（ステップＳ４）、Ｄ／Ａコンバータ３８に入力される。このように、比較器ＯＰ３の出力が‘High’となるまで検出用データ値Ｄalmを減少させる。

比較器ＯＰ３の出力が‘High’となった場合には（ステップＳ３；ＹＥＳ）、このときの検出用データ値Ｄalmが第１目標光量Ｐ１での駆動電流検出値Ｄalm１として記憶部１６に記憶される（ステップＳ５）。

次に、ＣＰＵ１１からＤ／Ａコンバータ３８に入力される検出用データ値がＤalm＝Ｄalm１＋４に設定される（ステップＳ６）。そして、ＣＰＵ１１からＤ／Ａコンバータ３６に入力される光量設定用データ値として、第２目標光量Ｐ２に対応するＤref＝１５５が設定される（ステップＳ７）。

半導体レーザ３１の光量が第２目標光量Ｐ２に設定されている状態で、比較器ＯＰ３の出力が‘High’であるか否かが判断される（ステップＳ８）。比較器ＯＰ３の出力が‘High’でない場合には（ステップＳ８；ＮＯ）、検出用データ値Ｄalmが１小さい値に設定され（ステップＳ９）、Ｄ／Ａコンバータ３８に入力される。このように、比較器ＯＰ３の出力が‘High’となるまで検出用データ値Ｄalmを減少させる。

比較器ＯＰ３の出力が‘High’となった場合には（ステップＳ８；ＹＥＳ）、このときの検出用データ値Ｄalmが第２目標光量Ｐ２での駆動電流検出値Ｄalm２として記憶部１６に記憶される（ステップＳ１０）。

次に、ＣＰＵ１１からＤ／Ａコンバータ３８に入力される検出用データ値がＤalm＝Ｄalm２＋４に設定される（ステップＳ１１）。そして、ＣＰＵ１１からＤ／Ａコンバータ３６に入力される光量設定用データ値として、第３目標光量Ｐ３に対応するＤref＝５５が設定される（ステップＳ１２）。

半導体レーザ３１の光量が第３目標光量Ｐ３に設定されている状態で、比較器ＯＰ３の出力が‘High’であるか否かが判断される（ステップＳ１３）。比較器ＯＰ３の出力が‘High’でない場合には（ステップＳ１３；ＮＯ）、検出用データ値Ｄalmが１小さい値に設定され（ステップＳ１４）、Ｄ／Ａコンバータ３８に入力される。このように、比較器ＯＰ３の出力が‘High’となるまで検出用データ値Ｄalmを減少させる。

比較器ＯＰ３の出力が‘High’となった場合には（ステップＳ１３；ＹＥＳ）、このときの検出用データ値Ｄalmが第３目標光量Ｐ３での駆動電流検出値Ｄalm３として記憶部１６に記憶される（ステップＳ１５）。

次に、駆動電流検出値Ｄalm１と駆動電流検出値Ｄalm２との差分値である第１の差分値δ１＝Ｄalm１−Ｄalm２、及び、駆動電流検出値Ｄalm２と駆動電流検出値Ｄalm３との差分値である第２の差分値δ２＝Ｄalm２−Ｄalm３がそれぞれ算出される（ステップＳ１６，Ｓ１７）。そして、第１の差分値δ１と第２の差分値δ２との差分値である第３の差分値（δ１−δ２）と、予め定められた基準値Ａとが比較される（ステップＳ１８）。第３の差分値（δ１−δ２）が基準値Ａ以上である場合には（ステップＳ１８；ＹＥＳ）、半導体レーザ３１の劣化が検出され（ステップＳ１９）、半導体レーザ３１の劣化がユーザ又はサービスマンに通知される（ステップＳ２０）。例えば、半導体レーザ３１が劣化していることを表示部１３に表示してもよいし、通信部１４により遠隔診断システムを構成する外部機器に半導体レーザ３１の劣化情報を送信することとしてもよい。ここで、判断基準となる基準値Ａが小さいほど半導体レーザ３１の劣化をより早期に検出することができるが、測定誤差等の影響があるため、基準値Ａは、例えば３以上のなるべく小さい値に設定する。

第３の差分値（δ１−δ２）が基準値Ａ未満の場合には（ステップＳ１８；ＮＯ）、半導体レーザ３１は正常であると判断される（ステップＳ２１）。

ステップＳ６で、検出用データ値をＤalm＝Ｄalm１＋４と設定しているのは、第２目標光量Ｐ２に対応する駆動電流検出値Ｄalm２を検出する際に、比較器ＯＰ３の出力を確実に‘Low’から始めるためである。なお、第１目標光量Ｐ１に対応する駆動電流検出値Ｄalm１を検出する際と同様に、検出用データ値をＤalm＝２５５から始めてもよいが、Ｄalm２はＤalm１より小さい値であるため、Ｄalm＝Ｄalm１＋４と設定することにより、無駄なループを省略し、検出時間を短縮させることができる。ステップＳ１１で、検出用データ値をＤalm＝Ｄalm２＋４と設定しているのも同様の理由からである。

以上のように、画像形成装置１０によれば、第１目標光量Ｐ１での駆動電流検出値Ｄalm１と第２目標光量Ｐ２での駆動電流検出値Ｄalm２との差分値である第１の差分値δ１、及び、第２目標光量Ｐ２での駆動電流検出値Ｄalm２と第３目標光量Ｐ３での駆動電流検出値Ｄalm３との差分値である第２の差分値δ２をそれぞれ算出し、算出された第１の差分値δ１と第２の差分値δ２との差分値である第３の差分値（δ１−δ２）と、予め定められた基準値Ａとを比較することにより、半導体レーザ３１の劣化を検出するので、温度による微分効率の変動や製造ロットの違いによる微分効率のバラツキに左右されず、半導体レーザ３１の劣化を初期段階で精度良く検出することができる。

また、半導体レーザ３１の劣化の影響が大きい定格光量又はその近傍に第１目標光量Ｐ１を設定することにより、半導体レーザ３１の劣化を初期段階で精度良く検出することができる。また、第１目標光量Ｐ１と第２目標光量Ｐ２との光量差と、第２目標光量Ｐ２と第３目標光量Ｐ３との光量差と、を略等しく設定することにより、回路を単純化することができる。

また、半導体レーザ３１の劣化が検出された場合に、半導体レーザ３１の劣化をユーザ又はサービスマンに通知するので、画像形成装置１０における画質の劣化を防ぐことができる。

なお、上記実施の形態における記述は、本発明に係る好適な画像形成装置の例であり、これに限定されるものではない。画像形成装置を構成する各部の細部構成及び細部動作に関しても本発明の趣旨を逸脱することのない範囲で適宜変更可能である。

例えば、本実施の形態では、第１目標光量Ｐ１での駆動電流検出値Ｄalm１と第２目標光量Ｐ２での駆動電流検出値Ｄalm２との差分値を第１の差分値δ１、第２目標光量Ｐ２での駆動電流検出値Ｄalm２と第３目標光量Ｐ３での駆動電流検出値Ｄalm３との差分値を第２の差分値δ２としたが、第１目標光量Ｐ１での駆動電流検出値Ｄalm１と第３目標光量Ｐ３での駆動電流検出値Ｄalm３との差分値を第１の差分値δ１、第１目標光量Ｐ１での駆動電流検出値Ｄalm１と第２目標光量Ｐ２での駆動電流検出値Ｄalm２との差分値を第２の差分値δ２とする等、その組み合わせは任意に変更可能である。

本発明の実施の形態における画像形成装置１０の内部構成を示すブロック図である。 画像形成装置１０の画像形成部１８の概略構成図である。 画像形成部１８の光学系の一例を示す斜視図である。 半導体レーザ駆動回路の構成を示すブロック図である。 Ｄ／Ａコンバータ３６に入力される光量設定用データ値ＤrefとＤ／Ａコンバータ３６から出力される基準電圧Ｖrefの関係を示すグラフである。 基準電圧Ｖrefと半導体レーザ３１の光量の関係を示すグラフである。 Ｄ／Ａコンバータ３８に入力される検出用データ値ＤalmとＤ／Ａコンバータ３８から出力される比較電圧Ｖalmの関係を示すグラフである。 正常な半導体レーザ３１の駆動電流Ｉと光量の関係を示すグラフである。 劣化初期段階の半導体レーザ３１の駆動電流Ｉと光量の関係を示すグラフである。 半導体レーザ３１の劣化検出処理を示すフローチャートである。

符号の説明

１０ 画像形成装置
１１ ＣＰＵ
１２ 操作部
１３ 表示部
１４ 通信部
１５ ＲＡＭ
１６ 記憶部
１７ スキャナ部
１８ 画像形成部
２１ 感光体ドラム
２２ 除電手段
２３ 帯電手段
２４ 現像手段
２５ 転写手段
２６ クリーナ
３０ 露光手段
３１ 半導体レーザ
３２，３３ 電源
３４ 画像信号出力回路
３５ フォトダイオード
３６ Ｄ／Ａコンバータ
３７ ＡＰＣ回路
３８ Ｄ／Ａコンバータ
４１ シリンドリカルレンズ
４２ 回転多面鏡
４３ ｆθレンズ
４４ シリンドリカルレンズ
５１ ミラー
５２ 水平同期センサ
Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３ トランジスタ
Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３ 抵抗
ＯＰ１ 差動アンプ
ＯＰ２ オペアンプ
ＯＰ３ 比較器

Claims (8)

1. 半導体レーザを駆動して第１目標光量、第２目標光量及び第３目標光量で発光させたときの当該半導体レーザの各駆動電流値を検出し、
   前記検出された第１目標光量での駆動電流検出値と第２目標光量での駆動電流検出値との差分値である第１の差分値、及び、第２目標光量での駆動電流検出値と第３目標光量での駆動電流検出値との差分値である第２の差分値をそれぞれ算出し、
   前記算出された第１の差分値と第２の差分値との差分値である第３の差分値と、予め定められた基準値とを比較することにより、前記半導体レーザの劣化を検出することを特徴とする半導体レーザの劣化検出方法。
2. 請求項１に記載の半導体レーザの劣化検出方法において、
   前記第１目標光量は、前記半導体レーザの定格光量又はその近傍であることを特徴とする半導体レーザの劣化検出方法。
3. 請求項１又は２に記載の半導体レーザの劣化検出方法において、
   前記第１目標光量と前記第２目標光量との光量差と、前記第２目標光量と前記第３目標光量との光量差と、は略等しいことを特徴とする半導体レーザの劣化検出方法。
4. 半導体レーザを第１目標光量、第２目標光量及び第３目標光量で発光させる半導体レーザ駆動手段と、
   前記半導体レーザを第１目標光量、第２目標光量及び第３目標光量で発光させたときに前記半導体レーザに流れる駆動電流値のそれぞれを検出する駆動電流検出手段と、
   前記駆動電流検出手段によって検出された第１目標光量での駆動電流検出値と第２目標光量での駆動電流検出値との差分値である第１の差分値、及び、第２目標光量での駆動電流検出値と第３目標光量での駆動電流検出値との差分値である第２の差分値をそれぞれ算出し、かつ、前記算出された第１の差分値と第２の差分値との差分値である第３の差分値を算出する算出手段と、
   前記算出された第３の差分値と予め定められた基準値とを比較して前記半導体レーザの劣化を検出する検出手段と、
   を備えたことを特徴とする半導体レーザの劣化検出装置。
5. 請求項４に記載の半導体レーザの劣化検出装置において、
   前記第１目標光量は、前記半導体レーザの定格光量又はその近傍であることを特徴とする半導体レーザの劣化検出装置。
6. 請求項４又は５に記載の半導体レーザの劣化検出装置において、
   前記第１目標光量と前記第２目標光量との光量差と、前記第２目標光量と前記第３目標光量との光量差と、は略等しいことを特徴とする半導体レーザの劣化検出装置。
7. 半導体レーザを発光させて画像形成を行う画像形成装置において、
   請求項４〜６のいずれか一項に記載の半導体レーザの劣化検出装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。
8. 請求項７に記載の画像形成装置において、
   前記半導体レーザの劣化検出装置により前記半導体レーザの劣化が検出された場合に、前記半導体レーザの劣化を通知する通知手段を備えたことを特徴とする画像形成装置。

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