JP2007180274A - レーザの劣化検知方法および劣化検知装置ならびに画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】半導体レーザの劣化を周囲温度の変動に拘わらず的確に検知する。
【解決手段】受光素子７１からレーザ５１の光量に応じた信号を得、この信号から受光した光量が目標値と一致するように前記レーザの駆動電流をフィードバック制御する光量安定化部を備えるレーザの劣化検知装置であって、前記レーザの駆動電流に対応した監視値と劣化判定閾値とを比較してレーザの劣化を検知する劣化検知部と、前記レーザの周囲温度を検知する温度検知手段と、前記温度検知手段で検知された検知温度に応じて前記劣化検知部で用いる劣化判定閾値を設定する劣化判定閾値設定部を備える。レーザの周囲温度による駆動電流の変動に左右されずに精度よくレーザの劣化検知を行える。さらに保守作業を迅速に行うことが可能になる。
【選択図】図２

Description

この発明は、レーザの劣化をレーザの駆動電流の監視によって検知するレーザの劣化検知方法および劣化検知装置ならびに画像形成装置に関するものである。

通常、画像形成装置の露光用光源などに用いられる半導体レーザでは、駆動電流と光量の正常時の関係は図７に示すように、閾値電流Ｉｔｈまではレーザ発振せず、Ｉｔｈを超える電流を流すと駆動電流に略比例した光量が出力される。したがって、所定の光量を得たい場合には、それに応じた駆動電流が決定される。この際には、駆動電流と光量との関係は、図８に示すように温度などの外部環境や光路の汚損などによって変動する。例えば、２５℃では、光量Ｐ１を得るために必要な駆動電流はＩ１であり、６０℃では必要な駆動電流はＩ３となる。また、６０℃では、同じ駆動電流Ｉ１においても得られる光量は２５℃の場合よりも明らかに小さくなる。このため、従来から、受光素子によってレーザの光量に応じた信号を得、この信号から受光した光量が目標値と一致するように前記レーザの駆動電流をフィードバック制御するなどして光量安定化が行われている。

ところで、半導体レーザは外来ノイズ（静電気やサージ）による過電流に非常に弱い素子であり、経時的現象や外的要因によって劣化あるいは破損が起こりやすい。この劣化あるいは破損が生じた場合にも図７に示すように駆動電流と光量の関係が変化する。そこで、古くからレーザの劣化あるいは破損と判定する方法として、前記光量安定化に際し半導体レーザの駆動電流が一定値を超えた場合に、通常の駆動電流では適正な光量が得られないものとして劣化あるいは破損が生じていると判定する方法が知られている。
また、その他の判定方法として、特許文献１に示すように駆動電流に対する出力値について初期微分効率と現在の微分効率を比較して半導体レーザの劣化を判定する方法や、特許文献２に示すように調整モードで初期駆動電流を検出して記憶し、通常モードで検出した駆動電流と記憶手段から読み出した初期駆動電流を比較して半導体レーザの劣化を判定する方法が開示されている。
特開平３−１８３１８１号公報 特開平１０−８３１０２号公報

半導体レーザの特性は劣化していない状態でも周囲温度によって駆動電流と光量の関係が変化するため光量安定化がなされることは上述の通りであり、したがって、レーザの周囲温度によって前記駆動電流は増減制御されている。しかし、従来の判定方法では、いずれも半導体レーザの周囲温度による特性変化が考慮されていないため、高温時では劣化していないにもかかわらず、光量安定化により駆動電流が増大し所定値を超えたとして誤検知してしまう危険性がある。一方、低温時には、駆動電流が減少してレーザが劣化している場合にも劣化を適正に検知できないおそれがあり、いずれにしてもレーザ劣化検知の精度が低いという問題がある。
さらに、半導体レーザの特性は個体差が大きいため、劣化あるいは破損を判定する駆動電流値を一律に決めてしまうと、あるものは正常に判定されるが、あるものは正常に判定できないという事態が生じてしまう問題がある。

本発明は上記事情を背景としてなされたものであり、周囲温度の変動に拘わらずレーザの劣化を容易かつ正確に検知することができるレーザの劣化検知方法および劣化検知装置ならびに画像形成装置を提供することを基本的な目的とする。

すなわち、本発明のレーザ劣化検知方法のうち、請求項１記載の発明は、受光素子からレーザの光量に応じた信号を得、この信号から受光した光量が目標値と一致するように前記レーザの駆動電流をフィードバック制御する光量安定化部を備えるレーザの劣化検知方法であって、前記レーザの周囲温度を検知し、該検知温度に応じて劣化判定閾値を設定して、前記レーザの駆動電流に対応する監視値と前記設定の劣化判定閾値とを比較することにより前記レーザの劣化を検知することを特徴とする。

請求項１記載のレーザ劣化検知方法によれば、光量安定化によって駆動電流が増減制御されるレーザにおいて、レーザの周囲温度に従って該温度に適した劣化判定閾値が設定され、この監視値と劣化判定閾値とを比較して劣化判定を行うことで、レーザ周囲温度の変動に適応して劣化検知がなされる。監視値は、駆動電流に対応するものであればよく、特定のものに限定されないが、好適には駆動電流により得られる電圧を対象とするのが例示される。この場合、監視値が劣化判定閾値に達することで劣化検知と判定することができる。劣化検知対象となるレーザとしては、駆動電流によって光量の制御が容易である半導体レーザが好適である。

請求項２記載のレーザ劣化検知方法の発明は、請求項１記載の発明において、前記劣化判定閾値は、予め測定された前記レーザの駆動電流に対応する正常監視値の温度特性を基に、前記検知温度に応じた前記正常監視値に差を設けて設定されることを特徴とする。

請求項２記載のレーザ劣化検知方法によれば、劣化検知対象となるレーザの駆動電流に対応する監視値を周囲温度との関係で測定しておき、この正常監視値の温度特性に基づいて劣化判定閾値が設定される。これによりレーザの固体差による劣化検知精度のバラツキを排して精度の良い劣化検知が可能になる。正常監視値と劣化判定閾値の差は、後述する適宜の方法（所定量差や所定比率差）により定めることができ、経験値によって定めることも可能である。

請求項３記載のレーザ劣化検知方法の発明は、請求項１記載の発明において、前記劣化判定閾値は、予め測定された前記レーザの駆動電流に対応する正常監視値の温度特性を基に、前記検知温度に応じた前記正常監視値を所定量シフトした値に設定されることを特徴とする。

請求項３記載のレーザ劣化検知方法によれば、正常監視値を所定量シフトすることにより容易に劣化判定閾値が得られる。該シフト量は適宜定めることができ、レーザ毎に異なる量を定めることもできる。

請求項４記載のレーザ劣化検知方法の発明は、請求項１記載の発明において、予め測定された前記レーザの駆動電流に対応する正常監視値の温度特性を基に、前記検知温度に応じた前記正常監視値に対し所定比率で設定することを特徴とする。

請求項４記載のレーザ劣化検知方法によれば、正常監視値に対し所定比率とすることで容易に劣化判定閾値が得られる。該比率は適宜定めることができ、レーザ毎に異なる量を定めることもできる。

請求項５記載のレーザ劣化検知方法の発明は、請求項１〜３のいずれかに記載の発明において、前記劣化判定閾値は、劣化の程度に応じて複数段階に設定されることを特徴とする。

請求項５記載のレーザ劣化検知方法によれば、劣化の程度に応じた処理を行うことができ、より適切な対応が可能になる。複数の劣化程度を定める場合、２段階でもよく、またそれ以上に定めるものであってもよい。通常は、２段階あれば十分である。

請求項６記載のレーザ劣化検知方法の発明は、請求項１〜４のいずれかに記載の発明において、前記監視値が、駆動電流に応じた電圧値であることを特徴とする。

請求項６記載のレーザ劣化検知方法によれば、駆動電流に対応した監視値を電圧値として容易に取り出すことができる。該電圧値は、駆動電流が流れる電流路の設けた抵抗により取り出すことができる。

請求項７記載のレーザ劣化検知装置の発明は、受光素子からレーザの光量に応じた信号を得、この信号から受光した光量が目標値と一致するように前記レーザの駆動電流をフィードバック制御する光量安定化部を備えるレーザの劣化検知装置であって、前記レーザの駆動電流に対応した監視値と劣化判定閾値とを比較することによりレーザの劣化を検知する劣化検知部と、前記レーザの周囲温度を検知する温度検知手段と、前記温度検知手段で検知された検知温度に応じて前記劣化検知部で用いる劣化判定閾値を設定する劣化判定閾値設定部とを備えることを特徴とする。

請求項７記載のレーザ劣化検知装置によれば、光量安定化部によってレーザの駆動電流の増減制御がなされるとともに、レーザの周囲温度が温度検知手段で検知されてその出力が劣化判定閾値設定部に入力される。劣化判定閾値設定部では、検知温度に従って該温度に適した劣化判定閾値を設定する。劣化検知部では、この設定された劣化判定閾値と、増減制御されている駆動電流に対応する監視値とを比較して劣化の判定を行う。劣化判定閾値は、監視項目に適応して監視値と比較可能なものが設定される。

請求項８記載のレーザ劣化検知装置の発明は、請求項７記載の発明において、前記劣化検知部で劣化が検知された際に検知結果を通知する劣化通知手段を備えることを特徴とする。

請求項８記載のレーザ劣化検知装置によれば、劣化検知結果が劣化通知手段によってレーザに関わる操作者等に通知される。通知方法は、表示部への表示やスピーカなどによる音声通知警告音などにより行うことができ、本発明としては特定の通知方法に限定されるものではない。また、劣化通知は、ＬＡＮ等の適宜のネットワークを介して保守サーバなどに通知するものであってもよい。この場合、劣化通知手段には、適宜の通信手段が含まれることになる。

請求項９記載の画像形成装置は、レーザを露光用光源とする画像形成装置において、受光素子から前記レーザの光量に応じた信号を得、この信号から受光した光量が目標値と一致するように前記レーザの駆動電流をフィードバック制御する光量安定化部と、前記レーザの駆動電流に対応した監視値と劣化判定閾値とを比較することにより前記レーザの劣化を検知する劣化検知部と、前記レーザの周囲温度を検知する温度検知手段と、前記温度検知手段で検知された検知温度に応じて前記劣化検知部で用いる劣化判定閾値を設定する劣化判定閾値設定部とを備えることを特徴とする。

請求項９記載の画像形成装置によれば、露光用光源に用いられるレーザの劣化検知がレーザの周囲温度によって精度が低下することなく的確に行われ、レーザの劣化による画像形成不良を極力回避することができる。

請求項１０記載の画像形成装置は、請求項９記載の発明において、前記劣化検知部で劣化が検知された際に検知結果を通知する劣化通知手段を備えることを特徴とする。

請求項１０記載の画像形成装置によれば、請求項８記載の劣化通知手段と同様に画像形成装置の操作者にレーザの劣化検知を通知することができる。また、画像形成装置を保守する保守担当者や保守サーバに速やかに劣化通知を行って保守・点検を迅速に行うことが可能になる。

請求項１１記載の画像形成装置は、請求項９または１０に記載の発明において、前記劣化検知部で劣化が検知された際に画像形成に関わる動作を継続させるか否かを選択する継続動作選択手段を備えることを特徴とする。

請求項１１記載の画像形成装置によれば、レーザの劣化検知の際にも、操作者は継続動作選択手段によって動作継続の可否を選択することができ、操作者の意に沿った処理を行えるようにする。また、動作の継続を行うか否かを予め選択可能にしておくことにより、劣化検知時には、予め設定した選択内容に従って動作継続または動作停止を行うようにしてもよい。

請求項１２記載の画像形成装置は、請求項１１記載の発明において、前記継続動作選択手段で前記動作の継続が選択されない場合、画像形成に関わる機能を停止させることを特徴とする。

請求項１２記載の画像形成装置によれば、操作者に対し継続動作選択手段によって動作継続の可否選択を求めたにも拘わらず、操作者が動作継続の選択を行わない場合には、少なくとも画像形成に関わる機能を停止させて不良な画像形成がなされるのを回避することができる。これによりレーザの劣化によって不良な画像形成がなされることを望まない操作者に対し適切に対応することができ、誤って不良な画像形成がなされることも回避できる。
また、予め、劣化検知時に動作停止がなされるように設定しておき、継続動作選択手段によって操作者が動作継続を選択した場合に、動作停止が解除されるようにしても良く、また、継続動作選択手段によって選択可能になってから所定時間経過後も操作者が継続選択をしない場合に動作を停止させるようにしても良い。また、操作者が動作停止を積極的に選択した場合にも同様に動作停止がなされる。
なお、画像形成に関わる機能としては、感光体への潜像形成、現像、転写紙への転写、定着等が含まれる。動作停止は、少なくとも画像形成に関わるものであるから、それ以外の動作を可能にしておくこともできる。

請求項１３記載の画像形成装置は、請求項１１記載の発明において、前記劣化判定閾値設定部は、劣化程度に応じて複数段階での劣化判定閾値の設定が可能になっており、低劣化度の劣化判定閾値に基づいて前記劣化検知部で劣化が検知された際に前記継続動作選択手段で前記動作の継続が選択された場合、高劣化度の劣化判定閾値を劣化検知部で用いる劣化判定閾値として設定することを特徴とする。

請求項１３記載の画像形成装置によれば、当初は低劣化度の劣化判定閾値を定めて劣化の判定を行い、劣化検知部で低劣化度での劣化検知がなされて継続動作選択手段により動作継続の選択がなされた場合に、より高劣化度の劣化劣化判定閾値を求めて劣化判定を行うことにより、継続選択後にさらにレーザの劣化が進行した場合の適切な処理を可能にする。

請求項１４記載の画像形成装置は、請求項１３記載の発明において、前記劣化検知部で高劣化度の劣化判定閾値に基づいて劣化が検知された際に画像形成に関わる機能を直ちに停止させることを特徴とする。

請求項１４記載の画像形成装置によれば、高い劣化度において劣化の検知がなされた場合には、強制的に動作を停止して、不良な画像形成がなされないようにすることができる。なお、強制的な動作停止の場合にも、操作者による操作によって、動作が開始できるように構成してもよい。

以上説明したように、本発明のレーザ劣化検知方法によれば、受光素子からレーザの光量に応じた信号を得、この信号から受光した光量が目標値と一致するように前記レーザの駆動電流をフィードバック制御する光量安定化部を備えるレーザの周囲温度を検知し、該検知温度に応じて劣化判定閾値を設定して、前記レーザの駆動電流に対応する監視値と前記設定の劣化判定閾値とを比較することにより前記レーザの劣化を検知するので、レーザの周囲温度による駆動電流の変動に左右されずに精度よくレーザの劣化検知を行うことができる。
また、劣化検知後の機械動作状態を操作者が選択できるものとすれば、使用形態に合わせた機械動作が可能となる。

また前記劣化判定閾値は、予め測定された前記レーザの駆動電流に対応する正常監視値の温度特性を基に、前記正常監視値に差を設けて設定するものとすれば、レーザの個体差によらず、精度の高い劣化検知が可能になる。

また、本発明のレーザ劣化検知装置によれば、受光素子からレーザの光量に応じた信号を得、この信号から受光した光量が目標値と一致するように前記レーザの駆動電流をフィードバック制御する光量安定化部を備えるレーザの劣化検知装置であって、前記レーザの駆動電流に対応した監視値と劣化判定閾値とを比較することによりレーザの劣化を検知する劣化検知部と、前記レーザの周囲温度を検知する温度検知手段と、前記温度検知手段で検知された検知温度に応じて前記劣化検知部で用いる劣化判定閾値を設定する劣化判定閾値設定部とを備えるので、レーザの周囲温度によらない、精度の高いレーザ劣化検知を可能にする。

さらに、本発明の画像形成装置によれば、レーザを露光用光源とする画像形成装置において、受光素子から前記レーザの光量に応じた信号を得、この信号から受光した光量が目標値と一致するように前記レーザの駆動電流をフィードバック制御する光量安定化部と、前記レーザの駆動電流に対応した監視値と劣化判定閾値とを比較することにより前記レーザの劣化を検知する劣化検知部と、前記レーザの周囲温度を検知する温度検知手段と、前記温度検知手段で検知された検知温度に応じて前記劣化検知部で用いる劣化判定閾値を設定する劣化判定閾値設定部とを備えるので、画像形成に利用するレーザの劣化を周囲温度の影響を受けることなく的確に検知することができ、不良な画像形成の原因を容易に把握できるとともに、不良な画像形成の回避が可能になる。さらには、保守作業を迅速に行うことが可能になる。

以下に、本発明の一実施形態を図１〜図４に基づいて説明する。
図１は、レーザ劣化判定装置を備える画像形成装置を機能面で説明するためのブロック図であり、該画像形成装置１は、スキャナ、プリンタおよびコピアとしての複合機能を有している。すなわち、画像形成装置１は、図１に示すように、画像形成装置全体を制御する制御部１０とスキャナ部３０、操作部４０、プリンタ部５０と、ＬＡＮ２を通して外部機器から入力されるデータを処理し、またはスキャナ部３０などで得た画像などのデータを外部に転送可能にする画像処理制御部６０とを備えている。この実施形態では、ＬＡＮ２に外部コンピュータ３が接続されている。

制御部１０には、制御ＣＰＵ１１を備えており、該制御ＣＰＵ１１にＤＲＡＭ制御ＩＣ１２が接続されている。また、制御ＣＰＵ１１には、不揮発メモリ１３がデータの読み書き可能に接続されている。該不揮発メモリ１３には、上記制御ＣＰＵ１１を動作させるためのプログラムや画像形成装置１の機械設定情報などが格納されており、さらには後述するレーザ劣化検知における劣化判定閾値データが格納されている。劣化判定閾値データは、不揮発メモリの他、ＨＤＤなどに格納するものでもよく、不揮発に格納できる記憶手段であれば特に種別は限定されない。なお、制御ＣＰＵ１１は、上記プログラム、機械設定情報等に従って画像形成装置１の各部を動作制御する。

スキャナ部３０は、光学読み取りを行うＣＣＤ３１と、スキャナ部３０全体の制御を行うスキャナ制御部３２とを備えている。スキャナ制御部３２は、前記制御ＣＰＵ１１とシリアル通信可能に接続されている。また、前記ＣＣＤ３１は、該ＣＣＤ３１で読み取った画像データを処理する読み取り処理部１４に接続され、該読み取り処理部１４には画像データを圧縮処理する圧縮ＩＣ１５が接続され、該圧縮ＩＣ１５は前記したＤＲＡＭ制御ＩＣ１２に接続されている。

操作部４０は、タッチパネル４１と、操作部制御部４２とを備えており、上記タッチパネル４１と操作部制御部４２とが接続され、該操作部制御部４２と前記制御ＣＰＵ１１とが接続されている。操作部４０では、タッチパネル４１によって、画像形成装置１における印刷設定や動作制御条件などの機械設定入力が可能になっており、さらに設定内容やメッセージ等の表示が可能になっている。そしてタッチパネル４１は、後述するレーザ劣化の検知の際に検出結果の表示が可能になっており、操作部４０は、本発明の劣化通知手段として機能可能である。

ＤＲＡＭ制御ＩＣ１２には、圧縮メモリ２１とページメモリ２２とからなる画像メモリ２２が接続されている。また、ＰＣＩバス１６には、ＨＤＤ１９が接続されており、所望により画像データなどの保存を行うことができる。
さらに前記ＤＲＡＭ制御ＩＣ１２には、圧縮された画像データを伸張する伸張ＩＣ１７が接続されており、該伸張ＩＣ１７には書き込み処理部１８が接続されている。該書き込み処理部１８は、プリンタ部５０の半導体レーザ（ＬＤ）５１に接続され、該半導体レーザ５１の動作に用いられるデータの処理を行う。また、プリンタ部５０は、プリンタ部５０の全体を制御するプリンタ制御部５２を備えており、プリンタ制御部５２は、前記した制御ＣＰＵ１１に接続されている。

また、前記ＰＣＩバス１６には、画像処理制御部６０のＤＲＡＭ制御ＩＣ６１が接続されている。画像処理制御部６０では、ＤＲＡＭ制御ＩＣ６１に、画像メモリ６２、コントローラ制御ＣＰＵ６３、ＬＡＮインターフェース６５、ＨＤＤ６４が接続されている。ＬＡＮインターフェース６５は、ＬＡＮ２に接続されている。
上記ＬＡＮインターフェース６５を通して他の画像形成装置や外部機器などとの通信が可能であり、他の画像形成装置との間で画像データの送受信を行うこともできる。コントローラ制御ＣＰＵ６３では、ＤＲＡＭ制御ＩＣ６１を制御してデータを画像メモリ６２に展開しつつ画像形成装置で利用可能なデータ形式とする。また、画像形成装置で生成されたデータを外部の機器に通信可能なデータ形式に変更することができる。

さらに、前記プリンタ制御部５２には、図２に示す光量安定化部およびレーザ劣化判定装置の一部が組み込まれている。プリンタ制御部５２は、例えばレーザドライバＩＣとして集積されている。
プリンタ制御部５２では、定電流源５２１がスイッチング回路５２２に接続されており、該スイッチング回路５２２には、前記書き込み処理部１８によって得られる変調信号に基づいてレーザのＯＮ−ＯＦＦを行うレーザ点灯信号が入力されて、前記定電流源５２１から与えられる出力電流を半導体レーザ５１側と抵抗Ｒ１側とに切替出力する。プリンタ部５０では、上記半導体レーザ５１の出力光を受光するフォトダイオードなどの受光素子７１が設けられている。該受光素子７１には受光素子７１の出力から電圧を取り出すために抵抗Ｖｒが接続されており、該受光素子７１は、前記半導体レーザ５１の光量に応じた信号を出力する。受光素子７１の出力は、比較器７２に入力されており、また、比較器７２には、標準となる参照電圧Ｖｒｅｆが同じく入力されて、受光素子７１からの入力電圧との比較による差分を出力するように構成されている。

比較器７２の比較出力はサンプルホールド回路７３に入力されており、該サンプルホールド回路７３に入力されるサンプルホールド信号によって、前記比較結果出力の大きさに基づいて前記定電流源５２１における出力電流を増減させる出力がなされる。すなわち、受光素子７１からの入力電圧が参照電圧Ｖｒｅｆより小さく比較出力が負となって小さくなる程、定源流源５２１の電流量を増加させるように制御し、比較結果出力が正になって大きくなる程、定源流源５２１の電流量を減少させるように制御して光量を一定に保っている。なお、上記参照電圧Ｖｒｅｆは、半導体レーザ５１で出力されて受光素子７１で受光されるレーザ光の光量が標準の状態にある場合に半導体レーザ５１から比較器７２に与えられる電圧と等しくなるように設定されている。
上記受光素子７１、比較器７２、サンプルホールド回路７３によって光量安定化部が構成されている。

また、ＬＤ５１の近傍には、ＬＤ５１の周囲温度を測定する温度検知手段８０が配置されており、その出力は、前記制御ＣＰＵ１３に接続されている。温度検知手段は、温度の測定結果をデータとして制御ＣＰＵ１３に出力できるものであればよく、半導体温度センサ、熱電対等の適宜のものを選定することができる。
制御ＣＰＵ１３は、Ｄ／Ａコンバータ８１に接続され、Ｄ／Ａコンバータ８１の出力は、電圧比較器８２に基準電圧として入力されている。一方、電圧比較器８２の比較電圧側には、前記したスイッチング回路５２２で切替出力される抵抗Ｒ１に並列接続されている。該抵抗Ｒ１では、半導体レーザ５１に対する駆動電流がスイッチング回路５２２で切替出力される際に、駆動電流に対応する電圧が取り出されている。すなわち、この実施形態では、抵抗Ｒ１における電圧が駆動電流に対応する監視値に相当する。電圧比較器８２の比較結果は、前記制御ＣＰＵ１１に入力されている。制御ＣＰＵ１１では、不揮発メモリ１３に格納されている劣化判定閾値に基づいて、Ｄ／Ａコンバータ８１に対するＤ／Ａ設定レベルを定めてＤ／Ａコンバータ８１に出力する。そして、電圧比較器８２の比較結果を受けて、制御ＣＰＵ１１では、半導体レーザ５１の劣化判定を行う。

したがって、この実施形態では、制御ＣＰＵ１１、不揮発メモリ１３、Ｄ／Ａコンバータ８１、電圧比較回路８２によってレーザ劣化検知装置が構成されており、制御ＣＰＵ１１およびこれを動作させるプログラム、電圧比較回路８２によって劣化検知部が構成され、制御ＣＰＵ１１およびこれを動作させるプログラム、不揮発メモリ１３によって劣化判定閾値設定部が構成されている。なお、この実施形態では、画像形成装置全体に関わる制御ＣＰＵ１１および不揮発メモリ１３をレーザ劣化検知装置の一部としているが、本発明のレーザ劣化装置としては、画像形成装置に本来備える制御ＣＰＵや不揮発メモリとは独立して、ＣＰＵや記憶装置を備えて劣化検知部や劣化判定閾値設定部を構成するものであってもよい。

また、この実施形態では、個別の半導体レーザに対し、予め駆動電流に対応する監視値として、前記Ｒ１における電圧値の温度特性を測定しておき、これを基にして劣化判定閾値が設定されている。すなわち、温度制御が比較的容易に可能なユニット組立工程などににて、個別に半導体レーザの周囲温度と劣化検知信号が出力されるＤ／Ａ設定レベルの関係を測定しておく。この測定を半導体レーザ毎に行ってデータを得ておくことにより、個体差をなくすことが可能になる。
その一例として、図３では、（ａ）（ｂ）図に、上記電圧値に対応するようにＤ／Ａコンバータ８１に対するＤ／Ａ設定レベルが図示されている。（ａ）図では、測定された正常レベルに対し、所定量シフトすることで劣化判定閾値を設定した場合のＤ／Ａ設定レベルが示されており、（ｂ）図では、測定された正常レベルに対し、所定比率で劣化判定閾値を設定した場合のＤ／Ａ設定レベルが示されている。なお、図３では、複数段階の劣化程度に応じて劣化判定閾値を設定したものとして、低劣化度の劣化レベルと高劣化度の破損レベルの劣化判定閾値を定めた場合のＤ／Ａ設定レベルが周囲温度との関係で図示されている。

具体的には、例えば、各温度での駆動電流が５ｍＡ増加した状態の抵抗Ｒ１における電圧を劣化判定閾値とする。あるいは、各温度での駆動電流が２０％増加した状態の抵抗Ｒ１における電圧を劣化判定閾値とする。

次に、上記画像形成装置の基本的動作について説明する。
画像形成装置１において、スキャナ部３０で画像を読み取り画像データを生成する場合、スキャナ部３０において原稿からＣＣＤ３１により画像を光学的に読み取る。この際には、制御ＣＰＵ１１から指令を受けるスキャナ制御部３２によってＣＣＤ３１の動作制御を行う。ＣＣＤ３１で読み取られた画像は、読み取り処理部１４でデータ処理がなされ、次いで圧縮ＩＣ１５において所定方法によって圧縮され、ＤＲＡＭ制御ＩＣ１２を介して圧縮メモリ２１に格納される。

この他に画像データは、例えば、ＬＡＮ２およびＬＡＮインターフェース６５を介して画像形成装置１に入力される。上記画像データとしては、例えば外部コンピュータ３においてアプリケーションプログラム等により生成されたものが挙げられ、本画像形成措置１がプリンタとして使用される場合である。また、図示しない電話回線等を通して画像データが画像処理制御部に入力される。この場合、画像形成装置１がファクシミリとして使用される。画像処理制御部６０で受信された画像データは、ＤＲＡＭ制御ＩＣ６１によって画像メモリ６２に一旦格納され、大容量データにあっては、ＨＤＤ６４に格納することができる。上記画像データはさらに、ＤＲＡＭ制御ＩＣ６１、ＰＣＩバス１６、ＤＲＡＭ制御ＩＣ１２を介してページメモリ２２に一旦格納される。ページメモリ２２に格納されたデータは、ＤＲＡＭ制御ＩＣ１２を介して圧縮ＩＣ１５に順次送られて圧縮処理され、ＤＲＡＭ制御ＩＣ１２を介して圧縮メモリ２１に格納される。画像データは所望によりＨＤＤ１９に格納することができる。

また、上記のようにしてスキャナ部３０で読取った画像データを圧縮メモリ２１に格納した場合、画像形成装置１を例えばスキャナとして用いているときには、スキャナ部３０を利用して得た画像データを圧縮メモリ２１からＤＲＡＭ制御ＩＣ１２を介して伸張ＩＣ１７に送出してデータを伸張し、ＤＲＡＭ制御ＩＣ１２を介してページメモリ２２に送出し、格納する。ページメモリ２２に格納されたデータは、ＤＲＡＭ制御ＩＣ１２、ＰＣＩバス１６、画像処理制御部６０のＤＲＡＭ制御ＩＣ６１を介して画像処理制御部６０の画像メモリ６２に格納され、ＬＡＮインターフェース６５、ＬＡＮ２を介して外部コンピュータ３等に送信される。

次に、画像形成装置１で画像出力を行う場合、圧縮メモリ２１に画像データを格納した後に、画像データを圧縮メモリ２１からＤＲＡＭ制御ＩＣ１２を介して伸張ＩＣ１７に送出してデータを伸張し、伸張したデータをページメモリ２２に展開した後、書き込み処理部１８に送出し、半導体レーザ５１によって感光体（図示しない）への書き込み（露光）を行う。この際には、プリンタ部５０では、制御部１０の指令を受けてプリンタ制御部５２によって各部の制御が行われ、さらに現像、定着、排紙等の工程がなされて所定の記録用紙（図示しない）への印刷が行われる。

上記画像形成に際しては、プリンタ制御部５２において、適宜のタイミングでサンプルホールド信号をサンプル状態にして、半導体レーザ５１を強制的に発光させて光量安定化制御が行われる。
すなわち、半導体レーザ５１の出力光を受光素子７１で受光し、該半導体レーザ５１の光量に応じて発生する光電流をＶｒを介して電圧に変換し、比較器７２において参照電圧Ｖｒｅｆとの比較結果に基づいてサンプルホールド回路７３に比較結果が出力される。サンプルホールド回路７３では、比較結果に対応して定電流源５２１における電流値を増減して光量の安定化を図る。例えば、目標光量を図７のＰ１とした場合、半導体レーザの駆動電流はＩ１となる。サンプルホールド信号がホールド状態では、レーザ点灯信号に応じて駆動電流Ｉ１で半導体レーザをＯＮ／ＯＦＦする。この際に、受光素子７１における出力が標準よりも不足する場合、光量安定化部によって駆動電流を増加させて、半導体レーザ５１における出力光量を増加させ、受光素子７１における出力が標準よりも過大な場合、光量安定化部によって駆動電流を減少させて、半導体レーザ５１における出力光量を減少させる。これにより、遂には半導体レーザ５１の光量は目標光量へと収束される。

次に、上記プリンタ部５０におけるレーザ劣化検知行程について図４のフローチャートを参照しつつ説明する。なお、この例では、一つの劣化判定閾値によって劣化判定を行う場合について説明する。
光量安定化制御により決定した駆動電流Ｉ１は、レーザ点灯信号がＯＮのときは半導体レーザ５１側に流れ、ＯＦＦのときは抵抗Ｒ１側に流れる。
この際に、温度検知手段８０によって半導体レーザ５１の周囲温度が検知され、検知結果は、制御ＣＰＵ１１に入力されている（ステップｓ１）。
制御ＣＰＵ１１では、検知温度にしたがって、不揮発メモリ１３に格納されている当該温度に対応する劣化判定閾値Ｖｔｈデータを参照し、該データに基づいてＤ／Ａコンバータ８１に対するＤ／Ａ設定レベルを決定する（ステップｓ２）。なお、不揮発メモリでは、劣化判定閾値Ｖｔｈに対応するように、Ｄ／Ａ設定レベルが格納されているものであってもよい。設定の時期は、レーザビームプリンタや複写機の場合、印刷ページ間でも良いし、プリントジョブ毎でも良く、特にこれらに限定されない。

上記Ｄ／Ａ設定レベルはＤ／Ａコンバータ８１に与えられ、Ｄ／Ａコンバータ８１は劣化判定閾値Ｖｔｈを電圧比較器８２に基準電圧として与える。一方、Ｒ１を流れる電流を電圧変換（Ｖ１＝Ｉ１＊Ｒ１）して電圧比較器８２の比較電圧側に入力し、Ｄ／Ａコンバータ８１から与えられる上記劣化判定閾値Ｖｔｈと比較する。半導体レーザ５１の駆動電流が正常域（劣化レベル以下）にあるとＶ１は劣化判定閾値Ｖｔｈを上回ることはなく、電圧比較器８２はＬレベルを出力する。一方、半導体レーザ５１の駆動電流が増大するとＶ１も増大し、異常な駆動電流によってＶ１が劣化判定閾値Ｖｔｈ（劣化レベル）を上回ると電圧比較器８２は、Ｈレベルを出力する。

電圧比較器８２の出力を受けた制御ＣＰＵ１１では、出力結果に応じて劣化判定を行う（ステップｓ３）。すなわち、該出力がＬベルの場合は、正常と判定し、該出力がＨレベルの場合に劣化検知と判定する。判定の結果、劣化が生じていない場合には、ステップｓ１に戻り、劣化検知を継続する。
一方、劣化が検知された場合、操作部４０に対し劣化通知を行う（ステップ５）。該通知は、操作者が容易に認識できるように、警告音などと組み合わせて行ってもよい。また、前記ＬＡＮインターフェース６５、ＬＡＮ２などを介して、他の外部コンピュータや図示しない保守サーバなどに劣化の通知を行うことも可能である。
その後、画像形成装置に１における、少なくとも画像形成に関わる機械動作を停止させる。この際に、前記したプリンタとしての機能やスキャナとしての機能は動作可能にしておくことで、画像形成に関わらない作業を可能にすることができる。また、所望により、これらの機能を含めて動作を停止させることも可能である。
上記により、レーザの周囲温度に拘わらず、レーザの劣化を精度よく検知することができる。

次に、複数の劣化程度の応じて複数の劣化判定閾値を定める場合の処理手順について図５のフローチャートに基づいて説明する。
なお、低劣化度の劣化判定では、前記したように、正常レベルの駆動電流に対し、例えば、各温度での駆動電流が５ｍＡ増加した状態に相当する電圧値を劣化レベル（低劣化度）の劣化判定閾値としたり、各温度での駆動電流が２０％増加した状態に相当する電圧値を劣化レベルの劣化判定閾値とする。
一方、高劣化度の劣化判定では、図３に示すように、正常レベルの駆動電流に対し、例えば、駆動電流が１０ｍＡ増加した状態、あるいは４０％増加した状態に相当する電圧値を破損レベル（高劣化度）の劣化判定閾値とする。これらの多段の劣化判定閾値は、不揮発メモリ１３などに格納しておく。

レーザの劣化判定では、当初は低レベルの劣化判定に設定される（ステップｓ１０）。該劣化判定では、前記実施形態と同様に、温度検知手段８０によって半導体レーザ５１の周囲温度が検知される（ステップｓ１１）。該検知温度に従って、劣化レベルでの劣化判定閾値が不揮発メモリから読み出されて設定され（ステップｓ１２）、これに対応するＤ／Ａ設定レベルが定められ、前記実施形態と同様に電圧比較器８２による比較がなされて劣化判定がなされる（ステップｓ１３）。この判定の結果、劣化が検知されない場合には、ステップｓ１０に戻って、劣化レベルでの劣化検知を継続する（ステップｓ１４）。

一方、ステップｓ１３で劣化検知の判定がなされた場合には、上記実施形態と同様に、劣化通知手段である操作部４０に劣化通知を行う。図６に示すように、タッチパネル４１に警告表示４１０を行うとともに、保守依頼を促すメッセージ４１１を表示する（ステップｓ１５）。この際に、警告音を発するようにしてよい。
この表示直後に、現在の判定レベルが低レベルの劣化レベル判定に係るものであるか否かが判定される（ステップｓ１６）。劣化レベルでの劣化判定の場合、さらに、画像形成装置１における機械動作を継続するか否かを選択するための継続釦４１２と停止釦４１３とを、タッチパネル４１に選択操作可能に表示する（ステップｓ１７）。したがって、操作部４０は、継続動作選択手段としても機能している。これにより、半導体レーザの劣化による画質の劣化を多少なりとも黙認しても機械動作を優先させたいというユーザーに対応できる。

一方、上記劣化検知の際に、判定レベルが劣化レベルでなく、後述する破損レベルの場合には、動作継続の選択を行うことなく、直ちに画像形成に関わる機械動作を停止させて不良な画像形成が行われないようにする（ステップｓ１９）。
上記ステップｓ１７で、継続動作が選択されずに停止釦４１３が押された場合にも、同様に機械動作を停止させる（ステップｓ１９）。また、半導体レーザの劣化が検知され、操作部へ警告を報知するとともに機械動作を継続するか否かを選択する選択画面を表示した際に、継続が所定時間選択されない場合にも、機械動作を直ちに停止する。これにより、半導体レーザの劣化による画質の低下を許容できないというユーザーに対応可能となる。

一方、継続動作の選択が継続釦４１２の押釦によって選択された場合、劣化通知の表示は消去されて、通常の操作画面となり、画像形成の継続が可能になる。さらには、判定レベルを破損レベルに変更し、劣化判定を継続する。なお、劣化判定閾値を設定する際には、破損レベルに相応した劣化判定閾値が設定される。これにより劣化レベルで劣化検知がなされた後、さらにレーザが劣化するまで、機械動作の継続が可能になる。
劣化判定において、破損レベルでの劣化判定閾値に基づいて劣化の検知がなされた場合には、レーザの劣化は破損レベルであるとして、操作部へ停止を報知するとともに機械動作を直ちに停止する上記のように直ちに画像形成に関わる機械動作を停止させる（ステップｓ１９）。

なお、上記実施形態では、複合機能を有する画像形成装置について説明したが、本発明の画像形成装置としてはレーザビームプリンタや複写機などの単独の機能を有する画像形成装置であってもよい。また、本発明のレーザ劣化検知装置およびレーザ劣化検知方法は、画像形成装置以外への適用も当然に可能である。

以上、上記実施形態およびその変更例に基づいて本発明の説明を行ったが、本発明は、上記説明の内容に限定されるものではなく、本発明逸脱しない範囲で変更が可能である。

本発明の一実施形態における画像形成装置を示すブロック図である。 同じく、画像形成装置に含まれるレーザ劣化判定装置を示す図である。 同じく、劣化判定閾値設定に相応するＤ／Ａ設定レベルと周囲温度との関係例を示す図である。 同じく、劣化検知手順の一例を示すフローチャートである。 同じく、劣化検知手順の他例を示すフローチャートである。 同じく、劣化通知手段と動作継続選択手段を兼用するタッチパネルの表示・選択画面を示す図である。 半導体レーザの正常時および劣化時における駆動電流と光量との関係を示す図である。 周囲温度に対する半導体レーザの駆動電流と光量との関係を示す図である。

符号の説明

１ 画像形成装置
１０ 制御部
１１ 制御ＣＰＵ
１３ 不揮発メモリ
４０ 操作部
４１ タッチパネル
５０ プリンタ部
５１ 半導体レーザ
５２ プリンタ制御部
７１ 受光素子
７２ 比較器
７３ サンプルホールド回路
８０ 温度検知手段
８１ Ｄ／Ａコンバータ
８２ 電圧比較器

Claims (14)

1. 受光素子からレーザの光量に応じた信号を得、この信号から受光した光量が目標値と一致するように前記レーザの駆動電流をフィードバック制御する光量安定化部を備えるレーザの劣化検知方法であって、前記レーザの周囲温度を検知し、該検知温度に応じて劣化判定閾値を設定して、前記レーザの駆動電流に対応する監視値と前記設定の劣化判定閾値とを比較することにより前記レーザの劣化を検知することを特徴とするレーザ劣化検知方法。
2. 前記劣化判定閾値は、予め測定された前記レーザの駆動電流に対応する正常監視値の温度特性を基に、前記検知温度に応じた前記正常監視値に差を設けて設定されることを特徴とする請求項１記載のレーザ劣化検知方法。
3. 前記劣化判定閾値は、予め測定された前記レーザの駆動電流に対応する正常監視値の温度特性を基に、前記検知温度に応じた前記正常監視値を所定量シフトした値に設定されることを特徴とする請求項１記載のレーザ劣化検知方法。
4. 前記劣化判定閾値は、予め測定された前記レーザの駆動電流に対応する正常監視値の温度特性を基に、前記検知温度に応じた前記正常監視値に対し所定比率で設定することを特徴とする請求項１記載のレーザ劣化検知方法。
5. 前記劣化判定閾値は、劣化の程度に応じて複数段階に設定されることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のレーザ劣化検知方法。
6. 前記監視値が、駆動電流に応じた電圧値であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のレーザ劣化検知方法。
7. 受光素子からレーザの光量に応じた信号を得、この信号から受光した光量が目標値と一致するように前記レーザの駆動電流をフィードバック制御する光量安定化部を備えるレーザの劣化検知装置であって、前記レーザの駆動電流に対応した監視値と劣化判定閾値とを比較することによりレーザの劣化を検知する劣化検知部と、前記レーザの周囲温度を検知する温度検知手段と、前記温度検知手段で検知された検知温度に応じて前記劣化検知部で用いる劣化判定閾値を設定する劣化判定閾値設定部とを備えることを特徴とするレーザ劣化検知装置。
8. 前記劣化検知部で劣化が検知された際に検知結果を通知する劣化通知手段を備えることを特徴とする請求項７記載のレーザ劣化検知装置。
9. レーザを露光用光源とする画像形成装置において、受光素子から前記レーザの光量に応じた信号を得、この信号から受光した光量が目標値と一致するように前記レーザの駆動電流をフィードバック制御する光量安定化部と、前記レーザの駆動電流に対応した監視値と劣化判定閾値とを比較することにより前記レーザの劣化を検知する劣化検知部と、前記レーザの周囲温度を検知する温度検知手段と、前記温度検知手段で検知された検知温度に応じて前記劣化検知部で用いる劣化判定閾値を設定する劣化判定閾値設定部とを備えることを特徴とする画像形成装置。
10. 前記劣化検知部で劣化が検知された際に検知結果を通知する劣化通知手段を備えることを特徴とする請求項９記載の画像形成装置。
11. 前記劣化検知部で劣化が検知された際に画像形成に関わる動作を継続させるか否かを選択する継続動作選択手段を備えることを特徴とする請求項９または１０に記載の画像形成装置。
12. 前記継続動作選択手段で前記動作の継続が選択されない場合、画像形成に関わる機能を停止させることを特徴とする請求項１１記載の画像形成装置。
13. 前記劣化判定閾値設定部は、劣化程度に応じて複数段階での劣化判定閾値の設定が可能になっており、低劣化度の劣化判定閾値に基づいて前記劣化検知部で劣化が検知された際に前記継続動作選択手段で前記動作の継続が選択された場合、高劣化度の劣化判定閾値を劣化検知部で用いる劣化判定閾値として設定することを特徴とする請求項１１記載の画像形成装置。
14. 前記劣化検知部で高劣化度の劣化判定閾値に基づいて劣化が検知された際に画像形成に関わる機能を直ちに停止させることを特徴とする請求項１３記載の画像形成装置。

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