JP2014134565A - 光デバイス、露光装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】光源の劣化を外部から予測することができる光デバイスを提供する。
【解決手段】 光デバイス１０は、フラットパッケージ２０、金属リング３０、キャップ、面発光レーザアレイチップ６０、及び受光素子７０を有している。面発光レーザアレイチップ６０から射出された光束の一部はキャップのガラス板で反射され、モニタ用光束として受光素子７０で受光される。受光素子７０は、モニタ用光束の中心部分を受光する第１受光部７０ａ、及びモニタ用光束の外周部分を受光する第２受光部７０ｂを有している。この場合、第１受光部７０ａの出力と第２受光部７０ｂの出力とに基づいて、モニタ用光束の広がり角を求めることができる。
【選択図】図８

Description

本発明は、光デバイス、露光装置及び画像形成装置に係り、更に詳しくは、受光素子を有する光デバイス、該光デバイスを有する露光装置及び画像形成装置に関する。

電子写真方式の画像記録では、レーザを用いた画像形成装置が広く用いられている。この画像形成装置は露光装置としての光走査装置を備え、一般的に、光偏向器（例えば、ポリゴンミラー）を用いて、感光性を有するドラムの表面をレーザ光で走査し、該ドラムの表面に潜像を形成している。

ところで、画像形成装置では、温度変化や経時変化に伴って、光源から射出される光の光量が変化すると、最終的に出力される画像（出力画像）に濃度むらが発生するおそれがある。

そこで、これを抑制するため、通常、光走査装置では、光源から射出される光の一部をモニタ用光としてフォトダイオード等のディテクタで受光し、その結果に基づいて、光源の出力レベルを調整するＡＰＣ（Ａｕｔｏ Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｎｔｒｏｌ）制御を実施している（例えば、特許文献１〜特許文献４参照）。

また、特許文献５には、レーザダイオード劣化検出回路が開示され、特許文献６には、半導体レーザ劣化検出器が開示されている。

しかしながら、光源を有する従来の装置では、該光源の劣化を予測することは困難であった。

本発明は、光源からのモニタ用光束を受光する受光素子を有する光デバイスにおいて、前記受光素子が、前記モニタ用光束の中心部分を受光する第１受光部と、前記モニタ用光束の外周部分を受光する第２受光部とを有することを特徴とする光デバイスである。

本発明の光デバイスによれば、光源の劣化を外部から予測することができる。

本発明の一実施形態に係るカラープリンタの概略構成を説明するための図である。 図１における光走査装置を説明するための図（その１）である。 図１における光走査装置を説明するための図（その２）である。 図１における光走査装置を説明するための図（その３）である。 図１における光走査装置を説明するための図（その４）である。 図６（Ａ）及び図６（Ｂ）は、それぞれ光デバイスを説明するための図である。 図６（Ａ）のＡ−Ａ断面図である。 図６（Ａ）において、キャップを外した状態を説明するための図である。 面発光レーザアレイチップを説明するための図である。 受光素子を説明するための図である。 受光素子の変形例を説明するための図である。 キャップを説明するための図（その１）である。 図１３（Ａ）及び図１３（Ｂ）は、それぞれキャップを説明するための図（その２）である。 受光素子で受光されるモニタ用光束の光強度分布を説明するための図である。 光量Ｍａ及び光量Ｍｂを説明するための図である。 ＦＷＨＭを説明するための図である。 光強度分布とＦＷＨＭとの関係を説明するための図である。 ＦＷＨＭと各受光部との関係を説明するための図である。 ＦＷＨＭとＭｂ／Ｍａとの関係を説明するための図である。 発光部とモニタ用光束の光強度分布との関係を説明するための図である。 発光部毎のＦＷＨＭとＭｂ／Ｍａとの関係を説明するための図である。 光源劣化検出処理を説明するためのフローチャートである。 ＦＷＨＭの閾値を説明するための図である。 光出力と光強度分布との関係を説明するための図である。

以下、本発明の一実施形態を図１〜図２４に基づいて説明する。図１には、一実施形態に係るカラープリンタ２０００の概略構成が示されている。

このカラープリンタ２０００は、４色（ブラック、シアン、マゼンタ、イエロー）を重ね合わせてフルカラーの画像を形成するタンデム方式の多色カラープリンタであり、光走査装置２０１０、４つの感光体ドラム（２０３０ａ、２０３０ｂ、２０３０ｃ、２０３０ｄ）、４つのクリーニングユニット（２０３１ａ、２０３１ｂ、２０３１ｃ、２０３１ｄ）、４つの帯電装置（２０３２ａ、２０３２ｂ、２０３２ｃ、２０３２ｄ）、４つの現像ローラ（２０３３ａ、２０３３ｂ、２０３３ｃ、２０３３ｄ）、転写ベルト２０４０、転写ローラ２０４２、定着装置２０５０、給紙コロ２０５４、排紙ローラ２０５８、給紙トレイ２０６０、排紙トレイ２０７０、通信制御装置２０８０、操作パネル（図示省略）及び上記各部を統括的に制御するプリンタ制御装置２０９０などを備えている。

通信制御装置２０８０は、ネットワークなどを介した上位装置（例えばパソコン）との双方向の通信を制御する。

プリンタ制御装置２０９０は、ＣＰＵ、該ＣＰＵにて解読可能なコードで記述されたプログラム及び該プログラムを実行する際に用いられる各種データが格納されているＲＯＭ、作業用のメモリであるＲＡＭ、増幅回路、アナログデータをデジタルデータに変換するＡ／Ｄ変換回路などを有している。そして、プリンタ制御装置２０９０は、通信制御装置２０８０を介して受信した上位装置からの多色の画像情報を光走査装置２０１０に通知する。

操作パネルは、作業者が各種設定を行うための複数のキー、及び各種情報を表示するための表示器を有している。

感光体ドラム２０３０ａ、帯電装置２０３２ａ、現像ローラ２０３３ａ、及びクリーニングユニット２０３１ａは、組として使用され、ブラックの画像を形成する画像形成ステーション（以下では、便宜上「Ｋステーション」ともいう）を構成する。

感光体ドラム２０３０ｂ、帯電装置２０３２ｂ、現像ローラ２０３３ｂ、及びクリーニングユニット２０３１ｂは、組として使用され、シアンの画像を形成する画像形成ステーション（以下では、便宜上「Ｃステーション」ともいう）を構成する。

感光体ドラム２０３０ｃ、帯電装置２０３２ｃ、現像ローラ２０３３ｃ、及びクリーニングユニット２０３１ｃは、組として使用され、マゼンタの画像を形成する画像形成ステーション（以下では、便宜上「Ｍステーション」ともいう）を構成する。

感光体ドラム２０３０ｄ、帯電装置２０３２ｄ、現像ローラ２０３３ｄ、及びクリーニングユニット２０３１ｄは、組として使用され、イエローの画像を形成する画像形成ステーション（以下では、便宜上「Ｙステーション」ともいう）を構成する。

各感光体ドラムはいずれも、その表面に感光層が形成されている。すなわち、各感光体ドラムの表面がそれぞれ被走査面である。各感光体ドラムは、不図示の回転機構により、図１における面内で矢印方向に回転する。

各帯電装置は、対応する感光体ドラムの表面をそれぞれ均一に帯電させる。

光走査装置２０１０は、プリンタ制御装置２０９０からの多色の画像情報（ブラック画像情報、シアン画像情報、マゼンタ画像情報、イエロー画像情報）に基づいて色毎に変調された光束で、対応する帯電された感光体ドラムの表面を走査する。これにより、画像情報に対応した潜像が各感光体ドラムの表面にそれぞれ形成される。ここで形成された潜像は、感光体ドラムの回転に伴って対応する現像装置の方向に移動する。なお、光走査装置の構成については後述する。

各現像ローラは、回転に伴って、対応するトナーカートリッジ（図示省略）からのトナーが、その表面に薄く均一に塗布される。そして、各現像ローラの表面のトナーは、対応する感光体ドラムの表面に接すると、該表面における光が照射された部分にだけ移行し、そこに付着する。すなわち、各現像ローラは、対応する感光体ドラムの表面に形成された潜像にトナーを付着させて顕像化させる。ここでトナーが付着した像（トナー画像）は、感光体ドラムの回転に伴って転写ベルト２０４０の方向に移動する。

イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各トナー画像は、所定のタイミングで転写ベルト２０４０上に順次転写され、重ね合わされてカラー画像が形成される。

給紙トレイ２０６０には記録紙が格納されている。この給紙トレイ２０６０の近傍には給紙コロ２０５４が配置されており、該給紙コロ２０５４は、記録紙を給紙トレイ２０６０から１枚ずつ取り出す。該記録紙は、所定のタイミングで転写ベルト２０４０と転写ローラ２０４２との間隙に向けて送り出される。これにより、転写ベルト２０４０上のカラー画像が記録紙に転写される。カラー画像が転写された記録紙は、定着装置２０５０に送られる。

定着装置２０５０では、熱と圧力とが記録紙に加えられ、これによってトナーが記録紙上に定着される。トナーが定着された記録紙は、排紙ローラ２０５８を介して排紙トレイ２０７０に送られ、排紙トレイ２０７０上に順次積み重ねられる。

各クリーニングユニットは、対応する感光体ドラムの表面に残ったトナー（残留トナー）を除去する。残留トナーが除去された感光体ドラムの表面は、再度対応する帯電装置に対向する位置に戻る。

次に、前記光走査装置２０１０の構成について説明する。

光走査装置２０１０は、一例として図２〜図５に示されるように、４つの光源ユニット（２２００ａ、２２００ｂ、２２００ｃ、２２００ｄ）、４つのカップリングレンズ（２２０１ａ、２２０１ｂ、２２０１ｃ、２２０１ｄ）、４つの開口板（２２０２ａ、２２０２ｂ、２２０２ｃ、２２０２ｄ）、４つのシリンドリカルレンズ（２２０４ａ、２２０４ｂ、２２０４ｃ、２２０４ｄ）、光偏向器２１０４、４つの走査レンズ（２１０５ａ、２１０５ｂ、２１０５ｃ、２１０５ｄ）、６枚の折り返しミラー（２１０６ａ、２１０６ｂ、２１０６ｃ、２１０６ｄ、２１０８ｂ、２１０８ｃ）、４つの同期検知用ミラー（２２０５ａ、２２０５ｂ、２２０５ｃ、２２０５ｄ）、４つの同期検知センサ（２２０６ａ、２２０６ｂ、２２０６ｃ、２２０６ｄ）、及び不図示の走査制御装置などを備えている。

なお、ここでは、ＸＹＺ３次元直交座標系において、各感光体ドラムの長手方向（回転軸方向）に沿った方向をＹ軸方向、光偏向器２１０４の回転軸に平行な方向をＺ軸方向として説明する。

また、以下では、便宜上、各光学部材において、主走査方向に対応する方向を「主走査対応方向」と略述し、副走査方向に対応する方向を「副走査対応方向」と略述する。

走査制御装置は、４つの光源ユニット（２２００ａ、２２００ｂ、２２００ｃ、２２００ｄ）、及び光偏向器２１０４を制御する。

光源ユニット２２００ａとカップリングレンズ２２０１ａと開口板２２０２ａとシリンドリカルレンズ２２０４ａと走査レンズ２１０５ａと折り返しミラー２１０６ａと同期検知用ミラー２２０５ａと同期検知センサ２２０６ａは、感光体ドラム２０３０ａに潜像を形成するための光学部材である。

光源ユニット２２００ｂとカップリングレンズ２２０１ｂと開口板２２０２ｂとシリンドリカルレンズ２２０４ｂと走査レンズ２１０５ｂと折り返しミラー２１０６ｂと折り返しミラー２１０８ｂと同期検知用ミラー２２０５ｂと同期検知センサ２２０６ｂは、感光体ドラム２０３０ｂに潜像を形成するための光学部材である。

光源ユニット２２００ｃとカップリングレンズ２２０１ｃと開口板２２０２ｃとシリンドリカルレンズ２２０４ｃと走査レンズ２１０５ｃと折り返しミラー２１０６ｃと折り返しミラー２１０８ｃと同期検知用ミラー２２０５ｃと同期検知センサ２２０６ｃは、感光体ドラム２０３０ｃに潜像を形成するための光学部材である。

光源ユニット２２００ｄとカップリングレンズ２２０１ｄと開口板２２０２ｄとシリンドリカルレンズ２２０４ｄと走査レンズ２１０５ｄと折り返しミラー２１０６ｄと同期検知用ミラー２２０５ｄと同期検知センサ２２０６ｄは、感光体ドラム２０３０ｄに潜像を形成するための光学部材である。

各カップリングレンズは、対応する光源ユニットから射出された光束の光路上に配置され、該光束を略平行光束とする。

各開口板は、開口部を有し、対応するカップリングレンズを介した光束を整形する。

各シリンドリカルレンズは、対応する開口板の開口部を通過した光束を、光偏向器２１０４の偏向反射面近傍にＺ軸方向に関して結像する。

各光源ユニットと光偏向器２１０４との間の光路上に配置される光学系は、偏向器前光学系とも呼ばれている。

光偏向器２１０４は、２段構造のポリゴンミラーを有している。各ポリゴンミラーは、４面の偏向反射面を有している。そして、１段目（下段）のポリゴンミラーではシリンドリカルレンズ２２０４ａからの光束及びシリンドリカルレンズ２２０４ｄからの光束がそれぞれ偏向され、２段目（上段）のポリゴンミラーではシリンドリカルレンズ２２０４ｂからの光束及びシリンドリカルレンズ２２０４ｃからの光束がそれぞれ偏向されるように配置されている。なお、１段目のポリゴンミラー及び２段目のポリゴンミラーは、互いに位相が略４５°ずれて回転し、書き込み走査は１段目と２段目とで交互に行われる。

光偏向器２１０４で偏向されたシリンドリカルレンズ２２０４ａからの光束は、走査レンズ２１０５ａ、及び折り返しミラー２１０６ａを介して、感光体ドラム２０３０ａに照射され、光スポットが形成される。

また、光偏向器２１０４で偏向されたシリンドリカルレンズ２２０４ｂからの光束は、走査レンズ２１０５ｂ、及び２枚の折り返しミラー（２１０６ｂ、２１０８ｂ）を介して、感光体ドラム２０３０ｂに照射され、光スポットが形成される。

また、光偏向器２１０４で偏向されたシリンドリカルレンズ２２０４ｃからの光束は、走査レンズ２１０５ｃ、及び２枚の折り返しミラー（２１０６ｃ、２１０８ｃ）を介して、感光体ドラム２０３０ｃに照射され、光スポットが形成される。

また、光偏向器２１０４で偏向されたシリンドリカルレンズ２２０４ｄからの光束は、走査レンズ２１０５ｄ、及び折り返しミラー２１０６ｄを介して、感光体ドラム２０３０ｄに照射され、光スポットが形成される。

各感光体ドラム上の光スポットは、光偏向器２１０４の回転に伴って感光体ドラムの長手方向に移動する。このときの光スポットの移動方向が、「主走査方向」であり、感光体ドラムの回転方向が、「副走査方向」である。

光偏向器２１０４と各感光体ドラムとの間の光路上に配置される光学系は、走査光学系とも呼ばれている。

各同期検知センサは、光偏向器２１０４で偏向され対応する感光体ドラムに向かう光であって、書き込みに利用されない光を、対応する同期検知用ミラーを介して受光する。各同期検知センサは、受光光量に応じた信号を走査制御装置に出力する。走査制御装置は、各同期検知センサの出力信号に基づいて、対応する感光体ドラムへの書き込み開始タイミングを求める。

各光源ユニットは、一例として図６（Ａ）〜図８に示されるように、光デバイス１０を有している。なお、図７は、図６（Ａ）のＡ−Ａ断面図である。また、図８は、図６（Ａ）において、キャップ４０を外した状態の図である。

この光デバイス１０は、フラットパッケージ２０、金属リング３０、キャップ４０、面発光レーザアレイチップ６０、及び受光素子７０を有している。

ここでは、フラットパッケージ２０の底面に直交する方向をｃ軸方向とし、ｃ軸方向に直交する面内における互いに直交する２つの方向をａ軸方向及びｂ軸方向とする。そして、ａ軸方向が主走査対応方向となり、ｂ軸方向が副走査対応方向となるように設定されている。

面発光レーザアレイチップ６０は、一例として図９に示されるように、２次元的に配列されている４０個の発光部（ｖ１〜ｖ４０）を有している。なお、発光部の数は４０個に限定されるものではない。

４０個の発光部は、全ての発光部を副走査対応方向に延びる仮想線上に正射影したときに、発光部間隔が等しく（図９では「ｄ１」）なるように配置されている。なお、本明細書では、「発光部間隔」とは２つの発光部の中心間距離をいう。

ここでは、各発光部は、発振波長が７８０ｎｍ帯の垂直共振器型の面発光レーザ（Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ｃａｖｉｔｙ Ｓｕｒｆａｃｅ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｌａｓｅｒ：ＶＣＳＥＬ）である。すなわち、面発光レーザアレイチップ６０は、４０個の面発光レーザが集積されている。また、各発光部の光出力の定格は０．１ｍＷ〜１．０ｍＷである。

受光素子７０は、一例として図１０に示されるように、第１受光部７０ａ、第２受光部７０ｂ、第１端子７０ｃ、第２端子７０ｄなどを有している。

第１受光部７０ａは、円形状の受光部であり、受光光量に対応した電気信号（光電変換信号）を発生する。第２受光部７０ｂは、第１受光部７０ａを取り囲むリング状の受光部であり、受光光量に対応した電気信号（光電変換信号）を発生する。

第１端子７０ｃは、導電性のワイヤによって第１受光部７０ａのアノード電極と接続され、第１受光部７０ａで発生した電気信号を外部に出力するためのものである。第２端子７０ｄは、導電性のワイヤによって第２受光部７０ｂのアノード電極と接続され、第２受光部７０ｂで発生した電気信号を外部に出力するためのものである。ここでは、第１端子７０ｃ及び第２端子７０ｄは、走査制御装置と電気的に接続されている。

なお、第１受光部７０ａ及び第２受光部７０ｂの形状は、本実施形態に限定されるものではない。例えば、図１１に示されるように、第１受光部７０ａが四角形状であっても良い。また、第１受光部７０ａ及び第２受光部７０ｂの大きさは、入射する光のビーム径、発光部の数、発光部の配列状態、発光部間隔などによって決定される。

フラットパッケージ２０は、ＣＬＣＣ（Ｃｅｒａｍｉｃ ｌｅａｄｅｄ ｃｈｉｐ ｃａｒｒｉｅｒ）と呼ばれるフラットパッケージであり、チップマウント部、ＰＤマウント部、複数の接続端子２３、金めっき部などを有するセラミックパッケージである。このフラットパッケージ２０は、複数のセラミック層が積層されている。フラットパッケージ２０は、＋ｃ側の面にキャビティ領域と呼ばれる凹部を有している。

チップマウント部は、面発光レーザアレイチップ６０が実装される部分であり、上記キャビティ領域の底面である。このチップマウント部には、金属膜が設けられている。この金属膜は、ダイアタッチエリアとも呼ばれており、共通電極になっている。

面発光レーザアレイチップ６０は、チップマウント部のほぼ中央であって、上記金属膜上にＡｕＳｎ等の半田材を用いてダイボンドされている。すなわち、面発光レーザアレイチップ６０は、周囲が壁で囲まれているキャビティ領域の底面上に保持されている。

チップマウント部からは、複数のリード端子が、フラットパッケージ２０の外周に向かって放射状に伸びている。該複数のリード端子は、ボンディングワイヤによって、面発光レーザアレイチップ６０の複数の端子と電気的に接続されている。

ＰＤマウント部は、受光素子７０が実装される部分である。受光素子７０は、ＰＤマウント部にダイボンドされている。第１端子７０ｃ及び第２端子７０ｄは、それぞれボンディングワイヤによって上記リード端子と電気的に接続されている。第１受光部７０ａ及び第２受光部７０ｂの裏面のカソードは、導電性接着剤を介してグラウンド（ＧＮＤ）と電気的に接続されている。

複数の接続端子２３は、面発光レーザアレイチップ６０及び受光素子７０を、フラットパッケージ２０が実装されるプリント基板等と電気的に接続するための端子であり、キャステレーションとも呼ばれている。該複数の接続端子２３は、上記複数のリード端子と個別に電気的に接続されている。

金めっき部は、キャビティ領域を取り囲むように設けられている。この金めっき部は、無電解めっきよりも緻密で密着性に優れた電気めっきにより形成されている。これにより、キャップ４０内部の気密性をより高めることができる。ここでは、金めっき部のめっき厚は約１μｍである。

金属リング３０は、金めっき部の＋ｃ側に取り付けられている。この金属リング３０は、キャビティ領域を取り囲むように開口部が形成された略正方形状の金属部材である。

金属リング３０は、フラットパッケージ２０の材料であるセラミックと熱膨張率の近いコバールでできている。金属リング３０の表面には金めっきが施されている。金属リング３０は、銀ロウを用いて金めっき部に固着されている。

キャップ４０は、一例として図１２に示されるように、金属で形成されているキャップ本体４１、及びガラス板４２を有している。ここでは、このガラス板４２は、−ｃ側の面に面発光レーザアレイチップ６０から射出される光に対して約１０％の反射率を有する反射膜が形成され、＋ｃ側の面に反射防止膜が形成されている。

キャップ本体４１は、図１３（Ａ）及び図１３（Ｂ）に示されるように、ｃ軸方向に延びる立ち上がり部４１ａと、立ち上がり部４１ａの−ｃ側の端部に設けられたフランジ部４１ｂと、立ち上がり部４１ａの＋ｃ側の端部に設けられた傾斜部４１ｃとを有している。

フランジ部４１ｂは、金属リング３０と接続される平坦状の部分である。傾斜部４１ｃは、ガラス板４２が取り付けられる部分である。面発光レーザアレイチップ６０から射出されガラス板４２で反射された光束が受光素子７０に向かうように、ガラス板４２は、ｃ軸方向に直交する面に対して、所定の角度だけ傾斜して傾斜部４１ｃに取り付けられている。ここでは、一例として、傾斜角を約１９°としている。なお、以下では、ガラス板４２で反射された光束を「モニタ用光束」ともいう。

ガラス板４２は、キャップ本体４１の内側から、低融点ガラス４３で傾斜部４１ｃに固定されている（図１２参照）。

例えば、図１４に示されるようなファー・フィールド・パターン（ＦＦＰ：Ｆａｒ Ｆｉｅｌｄ Ｐａｔｔｅｒｎ）の光が受光素子７０に入射すると、図１５に示されるように、光量Ｍａに対応する光が第１受光部７０ａで受光され、光量Ｍｂに対応する光が第２受光部７０ｂで受光される。

光強度分布における半値幅（ＦＷＨＭ：Ｆｕｌｌ Ｗｉｄｔｈ ａｔ Ｈａｌｆ Ｍａｘｉｍｕｍ）は、光ビームの広がり角を表している（図１６参照）。そして、ファー・フィールド・パターンが変化すると、ＦＷＨＭも変化する（図１７参照）。この場合、一例として図１８に示されるように、第１受光部７０ａでの受光量及び第２受光部７０ｂでの受光量も変化することがわかる。

図１９には、ＦＷＨＭとＭｂ／Ｍａとの関係が示されている。ＦＷＨＭとＭｂ／Ｍａとの関係は一次式で近似することができる。すなわち、Ｍｂ／ＭａからＦＷＨＭを求めることができる。

ここでは、発光部ｖ２４のモニタ用光束の中心と、第１受光部７０ａの中心とが略一致するように設定されている。そこで、他の発光部のモニタ用光束の中心は、第１受光部７０ａの中心からずれることとなる（図２０参照）。この場合、ＦＷＨＭとＭｂ／Ｍａとの関係を示す一次式は、発光部によって異なる（図２１参照）。本実施形態では、ＦＷＨＭとＭｂ／Ｍａとの関係を示す一次式は、発光部毎に予め求められ、一次式の各係数が発光部に対応付けされて、係数テーブルとして走査制御装置のメモリに格納されている。

次に、走査制御装置によって、光源毎に、所定のタイミング毎に行われる光源劣化検出処理について図２２を用いて説明する。図２２のフローチャートは、光源劣化検出処理の際に、走査制御装置によって実行される一連の処理アルゴリズムに対応している。

最初のステップＳ４０１では、発光部を特定するための値が格納される変数ｉに初期値１をセットする。

次のステップＳ４０３では、発光部ｖｉを点灯させる。例えば、変数ｉが１のときは、発光部ｖ１が点灯される。

次のステップＳ４０５では、受光素子７０の出力信号に基づいて、光量Ｍａ及び光量Ｍｂを求める。

次のステップＳ４０７では、発光部ｖｉを消灯させる。

次のステップＳ４０９では、走査制御装置のメモリに格納されている係数テーブルを参照し、発光部ｖｉに対応する一次式の各係数を取得する。

次のステップＳ４１１では、Ｍｂ／Ｍａと発光部ｖｉに対応する一次式の各係数とからＦＷＨＭを算出する。

次のステップＳ４１３では、算出されたＦＷＨＭが予め設定されている閾値以下であるか否かを判断する。例えば、各発光部のＦＷＨＭの仕様が３．０［ｄｅｇ．］〜６．０［ｄｅｇ．］のとき、仕様における上限値よりも０．５［ｄｅｇ．］だけ小さい値である５．５［ｄｅｇ．］を閾値としても良い。また、例えば、各発光部のＦＷＨＭの初期値が４．０［ｄｅｇ．］のとき、該初期値の＋１０％である４．４［ｄｅｇ．］を閾値としても良い。算出されたＦＷＨＭが予め設定されている閾値以下であれば、ここでの判断は肯定され、ステップＳ４１５に移行する。

このステップＳ４１５では、発光部ｖｉを「劣化なし」とする。そして、ステップＳ４１９に移行する。

一方、上記ステップＳ４１３において、算出されたＦＷＨＭが予め設定されている閾値を越えていれば（図２３参照）、ステップＳ４１３での判断は否定され、ステップＳ４１７に移行する。

このステップＳ４１７では、発光部ｖｉを「劣化あり」とする。そして、ステップＳ４１９に移行する。

このステップＳ４１９では、変数ｉの値が４０未満であるか否かを判断する。変数ｉの値が４０未満であれば、ここでの判断は肯定され、ステップＳ４２１に移行する。

このステップＳ４２１では、変数ｉの値を＋１する。そして、上記ステップＳ４０３に戻る。

以下、ステップＳ４１９での判断が否定されるまで、ステップＳ４０３からステップＳ４２１までの処理を繰り返す。

変数ｉの値が４０以上になると、ステップＳ４１９での判断が否定され、ステップＳ４２３に移行する。

このステップＳ４２３では、４０個の発光部のなかに「劣化あり」の発光部が有るか否かを判断する。「劣化あり」の発光部が有れば、ここでの判断は肯定され、ステップＳ４２５に移行する。

このステップＳ４２５では、操作パネルの表示器に、光源が劣化している旨のメッセージとともに、該光源を特定する情報を表示する。作業者は、表示器の表示内容をメンテナンス業者に通知する。なお、この情報は、カラープリンタ２０００から自動的に公衆回線を介してメンテナンス業者に通知されても良い。そして、光源劣化検出処理を終了する。

なお、上記ステップＳ４２３において、４０個の発光部のなかに「劣化あり」の発光部がなければ、ステップＳ４２３での判断は否定され、ステップＳ４２７に移行する。

このステップＳ４２７では、操作パネルの表示器に、光源は劣化していない旨のメッセージを表示する。そして、光源劣化検出処理を終了する。

なお、上記ステップＳ４０３で発光部ｖｉを点灯させる際、光出力が定格を越えても良い。図２４には、光出力が１．０ｍＷのときの光強度分布の一例、及び光出力が２．０ｍＷのときの光強度分布の一例が示されている。定格を越える光出力で発光部を点灯させることにより、劣化の有無の検出感度を高めることができる。

ところで、光源が経時変化などにより故障すると、該光源が交換されるまでカラープリンタ２０００は使用不可となる。本実施形態では、光源が故障する前に劣化状態を知ることができるため、カラープリンタ２０００が使用不可となる前に交換用光源の手配を行うことが可能となり、カラープリンタ２０００が使用不可の時間（休止時間）を従来よりも大幅に短縮することができる。

また、走査制御装置は、所定のタイミングで、光量Ｍａと光量Ｍｂの合計値に基づいて、ＡＰＣ（Ａｕｔｏ Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｎｔｒｏｌ）制御を行う。

以上の説明から明らかなように、本実施形態に係るカラープリンタ２０００では、光走査装置２０１０によって本発明の露光装置が構成されている。そして、４つの偏向器前光学系と光偏向器２１０４と４つの走査光学系とによって本発明の露光装置の光学系が構成されている。また、走査制御装置によって本発明の露光装置の処理装置が構成されている。

以上説明したように、本実施形態に係る光走査装置２０１０によると、４つの光源ユニット（２２００ａ、２２００ｂ、２２００ｃ、２２００ｄ）、４つの偏向器前光学系、光偏向器２１０４、４つの走査光学系、及び走査制御装置などを備えている。

各光源ユニットは光デバイス１０を有している。この光デバイス１０は、フラットパッケージ２０、金属リング３０、キャップ４０、面発光レーザアレイチップ６０、及び受光素子７０を有している。面発光レーザアレイチップ６０から射出された光束の一部はキャップ４０のガラス板４２で反射され、モニタ用光束として受光素子７０で受光される。

受光素子７０は、モニタ用光束の中心部分を受光する第１受光部７０ａ、及びモニタ用光束の外周部分を受光する第２受光部７０ｂを有している。

走査制御装置は、発光部毎に、第１受光部７０ａの出力から光量Ｍａ、第２受光部７０ｂの出力から光量Ｍｂを求め、メモリに格納されている係数テーブルを参照し、Ｍｂ／Ｍａに基づいてＦＷＨＭを算出する。そして、走査制御装置は、算出されたＦＷＨＭが予め設定されている閾値を越えると「劣化あり」と判断し、作業者に通知する。

この場合は、光源が故障する前に劣化状態を知ることができるため、カラープリンタ２０００が使用不可となる前に交換用光源の手配を行うことが可能となり、カラープリンタ２０００が使用不可の時間（休止時間）を従来よりも大幅に短縮することができる。

なお、上記実施形態では、光源が複数の発光部を有する場合について説明したが、これに限定されるものではない。

また、上記実施形態では、ＦＷＨＭの閾値が１つの場合について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、第１閾値と第２閾値とを設け、警告レベルを異ならせても良い。

また、上記実施形態において、操作パネルの表示器に、光源が劣化している旨のメッセージを表示する際に、警報ブザーをならしたり、警告ランプを点灯あるいは点滅させても良い。

また、上記実施形態において、操作パネルからＦＷＨＭの閾値を設定あるいは変更可能としても良い。

また、上記実施形態では、発光部の発振波長が７８０ｎｍ帯の場合について説明したが、これに限定されるものではない。感光体の特性に応じて、発光部の発振波長を変更しても良い。

また、上記光デバイスは、画像形成装置以外の用途にも用いることができる。その場合には、発振波長は、その用途に応じて、６５０ｎｍ帯、８５０ｎｍ帯、９８０ｎｍ帯、１．３μｍ帯、１．５μｍ帯等の波長帯であっても良い。

また、上記実施形態では、画像形成装置としてカラープリンタの場合について説明したが、これに限定されるものではなく、単色のプリンタであっても良い。

また、上記実施形態では、トナー画像を記録紙に転写する画像形成装置について説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、レーザ光によって発色する媒体（例えば、用紙）に直接、レーザ光を照射する画像形成装置であっても良い。

また、像担持体として銀塩フィルムを用いた画像形成装置であっても良い。この場合には、光走査により銀塩フィルム上に潜像が形成され、この潜像は通常の銀塩写真プロセスにおける現像処理と同等の処理で可視化することができる。そして、通常の銀塩写真プロセスにおける焼付け処理と同等の処理で印画紙に転写することができる。このような画像形成装置は光製版装置や、ＣＴスキャン画像等を描画する光描画装置として実施できる。

１０…光デバイス、２０…フラットパッケージ、４２…ガラス板、６０…面発光レーザアレイチップ（光源）、７０…受光素子、７０ａ…第１受光部、７０ｂ…第２受光部、７０ｃ…第１端子、７０ｄ…第２端子、２０００…カラープリンタ（画像形成装置）、２０１０…光走査装置（露光装置）、２０３０ａ〜２０３０ｄ…感光体ドラム（像担持体）、２１０４…光偏向器、２１０５ａ〜２１０５ｄ…走査レンズ（光学系の一部）、２２００ａ〜２２００ｄ…光源ユニット。

特開平０８−３３０６６１号公報 特許第４８４７２０１号公報 特開昭６０−０８８４８６号公報 特開２００５−１８９７５７号公報 特開平０９−０８３０５１号公報 特開平０６−００５９７３号公報

Claims (9)

1. 光源からのモニタ用光束を受光する受光素子を有する光デバイスにおいて、
   前記受光素子が、前記モニタ用光束の中心部分を受光する第１受光部と、前記モニタ用光束の外周部分を受光する第２受光部とを有することを特徴とする光デバイス。
2. 被走査面を露光する露光装置であって、
   請求項１に記載の光デバイスと、
   前記光デバイスから射出された光束を前記被走査面に導光する光学系と、
   前記光デバイスの第１受光部の出力と第２受光部の出力とに基づいて、前記光デバイスの受光素子が受光したモニタ用光束の広がり角を求める処理装置とを備える露光装置。
3. 前記処理装置は、前記モニタ用光束の広がり角が予め設定されている閾値を越えていると、前記光デバイスの光源に対して「劣化あり」と判断することを特徴とする請求項２に記載の露光装置。
4. 前記処理装置は、前記第１受光部と前記第２受光部の出力比に基づいて、前記モニタ用光束の広がり角を求めることを特徴とする請求項２又は３に記載の露光装置。
5. 前記出力比と前記モニタ用光束の広がり角との関係は予め取得されていることを特徴とする請求項４に記載の露光装置。
6. 前記光デバイスの光源は複数の発光部を有し、
   前記出力比と前記モニタ用光束の広がり角との関係は、発光部毎に取得されていることを特徴とする請求項５に記載の露光装置。
7. 前記光源は、面発光レーザアレイを含むことを特徴とする請求項６に記載の露光装置。
8. 前記処理装置は、前記第１受光部の出力及び前記第２受光部の出力を取得する際、定格を越える光出力で前記光デバイスの光源を点灯させることを特徴とする請求項２〜７のいずれか一項に記載の露光装置。
9. 像担持体と、
   前記像担持体を露光する請求項２〜８のいずれか一項に記載の露光装置とを備える画像形成装置。

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