(57)【要約】【課題】  光書込動作を持続可能であり、機械のダウンタイムを軽減できる光書込装置及びデジタル複写機を提供する。【解決手段】  半導体レーザを駆動させる半導体レーザ駆動手段と、光ビームを偏向させる偏向手段によって主走査方向に走査する光書込装置であって、半導体レーザの光強度を検出する光強度検出手段と、光強度検出手段にて検出された光強度と、半導体レーザ駆動手段より発生される駆動電流とを比較演算する比較演算手段と、比較演算手段により算出された比較演算結果に基づき、光強度及び半導体レーザの駆動電流の使用範囲を決定する使用範囲決定手段と、を有し、使用範囲決定手段は、使用範囲の決定結果をもとに、半導体レーザの使用領域にて半導体レーザの制御を行う。【選択図】  図１
2006058631.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体レーザを駆動させる半導体レーザ駆動手段と、
光ビームを偏向させる偏向手段によって主走査方向に走査する光書込装置であって、
前記半導体レーザの光強度を検出する光強度検出手段と、
前記光強度検出手段にて検出された光強度と、前記半導体レーザ駆動手段より発生される駆動電流とを比較演算する比較演算手段と、
前記比較演算手段により算出された比較演算結果に基づき、光強度及び半導体レーザの駆動電流の使用範囲を決定する使用範囲決定手段と、を有し、
前記使用範囲決定手段は、前記使用範囲の決定結果をもとに、半導体レーザの使用領域にて半導体レーザの制御を行うことを特徴とする光書込装置。
【請求項２】
半導体レーザを駆動させる半導体レーザ駆動手段と、
光ビームを偏向させる偏向手段によって主走査方向に走査する光書込装置であって、
前記半導体レーザの光強度を検出する光強度検出手段と、
光強度検出手段より得られた光強度情報をもとに、前記半導体レーザの光量調整を行う光量調整制御手段と、
前記半導体レーザの光量を設定するレベル信号を制御する光量設定手段と、
前記光量設定手段を変化させると共に、半導体レーザ電流を計測する計測手段と、
前記光量設定手段にて設定した設定値と前記半導体レーザの駆動電流とを比較する比較演算手段と、
前記比較演算手段から得られた比較演算結果をもとに、前記半導体レーザの発光可能領域を認識することにより、光強度及び半導体レーザの駆動電流の使用範囲を決定する使用範囲決定手段と、を有し、
前記使用範囲決定手段は、前記認識結果をもとに前記半導体レーザの使用領域にて前記半導体レーザの制御を行うことを特徴とする光書込装置。
【請求項３】
前記光強度調整手段は、光強度最小値及び光強度最大値を規定し、
前記比較演算手段は、該光強度最小値から該光強度最大値までを等分割し、前記等分割されたポイントにて比較演算を行うことを特徴とする請求項２記載の光書込装置。
【請求項４】
前記光強度調整手段は、前記使用範囲決定手段による前記光強度の使用範囲の決定後、光強度最大値を規定し、
前記比較演算手段は、再度、比較演算動作を行うことを特徴とする請求項３の光書込装置。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１項に記載の光書込装置を備えることを特徴とするデジタル複写機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体レーザの光量調整を行う光書込装置及びデジタル複写機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来技術例として、レーザダイオードの劣化およびその破壊状態をシステム自身で自己診断することを可能とすることにより、システムの生産性を向上させ、かつレーザダイオードの状態評価のばらつきを排除する「レーザダイオード制御装置」がある（例えば、特許文献１参照）。
また、使用する光強度範囲を予め設定して、その使用範囲全域にてＬＤ特性が崩れている時（リニア特性が、規定に入らない時）、ＬＤ破損と判断して、機械に通知を行うものがある。
【特許文献１】特開２００２−１４１６０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、従来技術である、光書込装置を用いたデジタル複写機において、感光体に潜像を書き込む際の光強度は、機械初期の光強度に対して、上下方向に調整可能な構成となっている。調整の要因としては、感光体の劣化、現像プロセス条件の修正、等による。ＬＤ光量の修正は、ＬＤドライバに供給されるアナログ信号のレベル調整を行うことで実現し、ＬＤ駆動部にて、このレベル信号と、フォトダイオードからの電流信号を電流電圧変換し、これらを比較し、この結果からＬＤ電流を変化させることで行われている。ＬＤにおいては、（経時）劣化した場合、供給される電流値に比例して、光強度が上昇しない場合がある。
【０００４】
例えば、標準光量を１００とした場合、「ｍｉｎ時：５０％、ｍａｘ時：２００％」で使用される場合があるが、ＬＤ劣化の症状がある場合、１５０％まで光量を上げることができるが、それ以上はＬＤ電流を増加させても光量が増加しない現象がある。
【０００５】
光書込装置においては、従来、ＬＤの「光量-電流」（微分）特性を認識して、個々のＬＤの特性を最大限に生かしてＬＤ発光を行うことが提案されているが、この特性を判定すると同時に、「光量-電流」（微分）特性が崩れている場合、ＬＤ劣化があると判断して、機械の停止を行っている。
【０００６】
ここで、機械の状態から、使用される（必要とされる）光量が、５０〜１５０％までである時に、１５０〜２００％の領域で「光量-電流」（微分）特性が崩れている場合においても、使用しない領域での劣化にあるのにもかかわらず、機械を停止させていた。
【０００７】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、半導体レーザの光強度を検出する光強度検出手段と、この光強度検出手段にて検出された光強度と、ＬＤ駆動部より発生される駆動電流とを比較演算する比較演算手段と、比較演算手段により算出された比較演算結果より、光強度（ＬＤ駆動電流）の使用範囲を決定する使用範囲決定手段とを有しているので、半導体レーザの劣化症状が発生した場合においても、劣化の無い動作範囲を認識する事を可能とすることにより、その配意内で光書込み動作が可能であれば、光書込動作を持続可能であり、機械のダウンタイムを軽減できる光書込装置を提供することを目的とする。
【０００８】
また、本発明は、比較演算手段により算出された比較演算結果により、使用発光領域を決定後、再度、その領域内にて、比較演算処理を行うことにより、比較演算のポイントを密にして特性を図ることが可能となり、使用領域において更に詳細な比較演算処理を実施できる光書込装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
かかる目的を達成するために、請求項１記載の発明は、半導体レーザを駆動させる半導体レーザ駆動手段と、光ビームを偏向させる偏向手段によって主走査方向に走査する光書込装置であって、半導体レーザの光強度を検出する光強度検出手段と、光強度検出手段にて検出された光強度と、半導体レーザ駆動手段より発生される駆動電流とを比較演算する比較演算手段と、比較演算手段により算出された比較演算結果に基づき、光強度及び半導体レーザの駆動電流の使用範囲を決定する使用範囲決定手段と、を有し、使用範囲決定手段は、使用範囲の決定結果をもとに、半導体レーザの使用領域にて半導体レーザの制御を行うことを特徴とする。
【００１０】
請求項２記載の発明は、半導体レーザを駆動させる半導体レーザ駆動手段と、光ビームを偏向させる偏向手段によって主走査方向に走査する光書込装置であって、半導体レーザの光強度を検出する光強度検出手段と、光強度検出手段より得られた光強度情報をもとに、半導体レーザの光量調整を行う光量調整制御手段と、半導体レーザの光量を設定するレベル信号を制御する光量設定手段と、光量設定手段を変化させると共に、半導体レーザ電流を計測する計測手段と、光量設定手段にて設定した設定値と半導体レーザの駆動電流とを比較する比較演算手段と、比較演算手段から得られた比較演算結果をもとに、半導体レーザの発光可能領域を認識することにより、光強度及び半導体レーザの駆動電流の使用範囲を決定する使用範囲決定手段と、を有し、使用範囲決定手段は、認識結果をもとに半導体レーザの使用領域にて半導体レーザの制御を行うことを特徴とする。
【００１１】
請求項３記載の発明は、請求項２記載の発明において、光強度調整手段は、光強度最小値及び光強度最大値を規定し、比較演算手段は、光強度最小値から光強度最大値までを等分割し、等分割されたポイントにて比較演算を行うことを特徴とする。
【００１２】
請求項４記載の発明は、請求項３記載の発明において、光強度調整手段は、使用範囲決定手段による光強度の使用範囲の決定後、光強度最大値を規定し、比較演算手段は、再度、比較演算動作を行うことを特徴とする。
【００１３】
請求項５記載の発明は、請求項１から４のいずれか１項に記載の光書込装置を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、半導体レーザの光強度を検出する光強度検出手段と、光強度検出手段にて検出された光強度と、ＬＤ駆動部より発生される駆動電流とを比較演算する比較演算手段と、比較演算結果より、光強度（ＬＤ駆動電流）の使用範囲を決定する使用範囲決定手段と、を有しているので、半導体レーザの劣化症状が発生した場合においても、劣化の無い動作範囲を認識する事が可能となるので、その範囲内で光書込み動作が可能であれば、光書込動作を持続可能であり、機械のダウンタイムを軽減できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明を実施するための最良の形態について添付図面を参照して詳細に説明する。
【００１６】
本発明は、導体レーザを駆動させて、光ビームを偏向させる偏向手段によって主走査方向に走査する光書込装置において、光強度を検出する光強度検出手段と、光強度検出手段より得られた光強度情報をもとに、ＬＤの光量調整を行う光量調整制御手段と、ＬＤ光量を設定するレベル信号を制御する光量設定手段と、光量設定手段を変化させると共に、ＬＤ電流を計測する計測手段と、光量設定手段にて設定した設定値とＬＤ電流を比較する比較演算手段と、比較演算手段から得られた比較演算結果をもとに、ＬＤの発光可能領域を認識する使用範囲決定手段を有し、認識結果をもとにＬＤの使用領域にてＬＤ制御を行うものである。
【００１７】
図１は、デジタル複写機の概略ブロック構成図である。
本発明の実施形態であるデジタル複写機は、原稿画像を読み取るスキャナ部１、読み取った信号をＡ／Ｄ変換して黒オフセット補正、シェーディング補正、画素位置補正を行うＶＰＵ２、画像処理を行うＩＰＵ３、プリンタ部の制御を行う書込制御ＡＳＩＣ４、半導体レーザの制御を行うＬＤ制御部５、ドラム上に静電潜像データの結像を行うＬＤアレイ２１、装置全体の制御を実行するＣＰＵ７、制御プログラムが格納されているＲＯＭ８、制御プログラムが一時的に使用するＲＡＭ９、読み取った画像を記憶する画像メモリ１２、各装置間のデータのやりとりを行う内部システムバス１０、システムバスとＩＰＵ間のインターフェースを行うＩ／Ｆ部１１、ユーザが指示を与える操作部１３等により構成されている。
【００１８】
図２は、書込ユニット部の概略図である。
ＬＤアレイ２１より前方に出射されたレーザビームは、図示しないコリメータレンズによりコリメートされて回転多面鏡からなる偏向器２２で偏向され、ｆθレンズ２３により感光体ドラム２４の帯電器で一様に帯電された表面に結像されて、その結像スポットが偏向器２２の回転で感光体ドラム２４の軸方向に反復して移動すると同時に感光体ドラム２４が回転する。
【００１９】
光検出器２５は情報書込領域外に設けられ、回転多面鏡からなる偏向器２２で偏向されたレーザビームを検出して同期検知信号を発生する。光量設定手段である書込制御ＡＳＩＣ４は情報信号を半導体レーザ駆動回路２６に印可するが、そのタイミングを光検出器２５からの同期信号により制御する。半導体レーザ駆動回路２６は書込制御ＡＳＩＣ４からの情報信号により、後述する電流検出回路２９経由し、半導体レーザアレイ（ＬＤＡ）２１を駆動させて感光体ドラム２４上に静電潜像を形成させ、この静電潜像は現像器で現像されて転写器で転写紙等に転写される。また、ＬＤアレイ２１から後方に出射されるレーザビームは、光強度検出手段である光検出器（ＰＤ）２７に入射してその光強度が検出され、光量調整制御手段である制御回路２８（ａ）が光検出器２７の出力信号に応じて半導体レーザ駆動回路２６を制御してＬＤアレイ２１の出力光量を一定に制御する（ＡＰＣ制御）。
【００２０】
具体的にはＬＤアレイ２１の各発光素子の駆動電源をそれぞれ外部信号により各発光素子の出力光量が一定になるように調整して保持する。計測手段である電流検出回路２９は各々の発光素子に対して設けられ、ここで各素子のＡＰＣ制御時の電流値を検出する。
【００２１】
図３は、ＬＤアレイの各発光素子に流れる電流検出回路の詳細図である。
半導体レーザ駆動回路２６とＬＤアレイ２１間の抵抗に流れる電流をオペアンプ３２にて電流電圧変換を行い、更にＡ／Ｄ変換器３３によりデータをデジタル値に変換し、変換データは、比較演算手段である制御回路（ｂ）３４に送られる。
【００２２】
図４は、書込制御ＡＳＩＣ４の出力データコントロール部である制御回路（ｂ）３４の内部ブロック構成図である。
まず、画像処理部３２から入力されたデータに、プロセス条件を決定するデータ取得に為にドラム上にある一定の濃度のトナーをのせる為のＰセンサパターンを付与するＰパターンブロック４１、データの重みを変化させるγ変換ブロック４２、ＬＤの光量を一定に保つためのＡＰＣ動作タイミングに同期して画像を付与するＡＰＣブロック４３、各ＬＤの発光ドット数を計測する画素カウントブロック４５、同期検出用の発光データを付与するＬＤon/offブロック４４、画像データのＰＷＭ制御を行うＰＷＭ制御部４６からなる。
【００２３】
ゲート信号生成部４７は内部に主走査カウンタ部４８を有し、このカウンタを参照する事で、各処理に必要となるゲート信号の生成を行う。クロック生成部４９は、内部にＰＷＭ制御部４６とＰＬＬ５０を有し、書込ＣＬＫを発生させる。また、主走査カウンタ部４８においては、有効画像領域外の光検出器２５の信号を基準とし、各ブロックにて動作に必要なゲート信号の生成を行う。
【００２４】
図５に本発明による実施形態の動作フローを示す。
本実施形態においては、ＭＩＮ値として任意の値を設け（ステップＳ２）、１stepずつ、光量をＵＰさせていき（ステップＳ５）、予め設定されているＭＡＸの設定になった時（ステップＳ４／ＹＥＳ）、光量を通常使用時（画像形成時）の光強度とする動作を行っており、光量を１stepずつ上昇させていくにあたっては、同時にその時のＬＤ２１に流れる電流値の測定を行っていく（ステップＳ３）。光量を通常使用時の値に設定したら（ステップＳ６）、step毎での微分効率の算出を行うと共に、微分効率データを格納する（ステップＳ７）。
【００２５】
図６は、算出格納されたデータ例、及びグラフを示す。
４→５ｍＷ、５→６ｍＷにあがる時に、Ｉη（微分効率）が下がっており４ｍＷ以上の発光でＬＤ劣化の影響があることが判る。これにより、使用範囲決定手段であるＣＰＵは、光書込として使用可能な領域を「１ｍＷ〜４ｍＷ」と規定して、通常動作において、これと越える光量を使用しようとした場合に、ＬＤ劣化があると判断して、機械の停止を行う。
【００２６】
本実施形態では、図６に示すように、ＭＩＮ：１ｍＷ、ＭＡＸ：６ｍＷの設定をスタートして動作を開始したが、４ｍＷ以上の測定は以降情報として必要がないので、次回から、ＭＡＸ：４ｍＷとして、図６に示す動作を実施させれば良い。この場合は測定動作の短縮になる。
【００２７】
また、ＭＩＮ→ＭＡＸのステップを図６のように１ｍＷ／ｓｔｅｐでは無く、例えば１６分割した位置で実施する場合、ＭＩＮ→ＭＡＸの幅を小さくすることで、測定stepが密となり、更に詳細な情報収集が可能となる。
【００２８】
以上、本発明の実施形態によれば、半導体レーザの光強度を検出する光強度検出手段を有し、前記光強度検出手段にて検出された光強度と、ＬＤ駆動部より発生される駆動電流とを比較演算する比較演算手段を有し、比較演算結果より、光強度（ＬＤ駆動電流）の使用範囲を決定する使用範囲決定手段を有しているので、半導体レーザの劣化症状が発生した場合においても、劣化の無い動作範囲を認識する事が可能となる。これにより、その配意内で光書込み動作が可能であれば、光書込動作を持続可能であり、機械のダウンタイムを軽減できる。すなわち、その時に使用予定の無い発光領域での劣化による機械ダウンの防止が可能となる。
【００２９】
また、本発明の実施形態によれば、比較演算結果により使用発光領域を決定後、再度、その領域内にて、比較演算処理を行う事としている。これにより、比較演算のポイントを密にして特性を図ることが可能となり、使用領域において更に詳細な比較演算処理を実施できる。
【００３０】
以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の変形が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の実施形態に係るデジタル複写機の概略ブロック構成図である。
【図２】本発明の実施形態に係る書込ユニット部の概略図である。
【図３】本発明の実施形態に係り、ＬＤアレイの各発光素子に流れる電流検出回路の詳細図である。
【図４】本発明の実施形態に係る書込制御ＡＳＩＣ４の出力データコントロール部３４の内部ブロック構成図である。
【図５】本発明の実施形態に係る処理動作を示すフローチャートである。
【図６】本発明の実施形態に係り、算出格納されたデータ例を示す表及びグラフである。
【符号の説明】
【００３２】
１    スキャナ部
２    ＶＰＵ
３    ＩＰＵ
４    書込制御ＡＳＩＣ
５    ＬＤ制御部
７    ＣＰＵ
８    ＲＯＭ
９    ＲＡＭ
１０    システムバス
１１    Ｉ／Ｆ部
１２    画像メモリ
１３    操作部
２１    ＬＤアレイ
２２    偏向器
２３    ｆθレンズ
２４    感光体ドラム
２５    光検出器
２６    半導体レーザ駆動回路
２７    光検出器（ＰＤ）
２８    制御回路（ａ）
２９    電流検出回路
３２    オペアンプ
３３    Ａ／Ｄ変換器
３４    制御回路（ｂ）
４１    Ｐパターンブロック
４２    γ変換ブロック
４３    ＡＰＣブロック
４４    ＬＤ  on／offブロック
４５    画像カウントブロック
４６    ＰＷＭ制御部
４７    ゲート信号生成部
４８    主走査カウンタ部
４９    クロック生成部
５０    ＰＬＬ
【図１】
2006058631.tif 000003
【図２】
2006058631.tif 000004
【図３】
2006058631.tif 000005
【図４】
2006058631.tif 000006
【図５】
2006058631.tif 000007
【図６】
2006058631.tif 000008