(57)【要約】【課題】電流検出手段で検出した駆動電流から半導体レーザ（ＬＤ）の劣化状態を精度良く判定し、優れた画像品質を維持できるＬＤ制御装置および画像形成装置を提供する。【解決手段】半導体レーザの光量を設定する基準電圧Ｖｃを生成する基準電圧生成手段と、前記基準電圧Ｖｃを基に前記半導体レーザが出力する光量を受光素子からの出力電流ＩｍでコントロールするＬＤドライバと、前記ＬＤドライバが半導体レーザに供給する駆動電流を検出する駆動電流検出手段と、前記基準電圧生成手段が生成する異なる電圧の２つの所定の基準電圧Ｖｃ１、Ｖｃ２（Ｖｃ１＜Ｖｃ２）で半導体レーザをそれぞれ発光させて、それぞれの基準電圧Ｖｃ１、Ｖｃ２による駆動電流Ｉ１、Ｉ２を駆動電流検出手段で検出し、前記検出した２つの駆動電流の差ΔＩ１（ΔＩ１＝Ｉ２−Ｉ１）から半導体レーザの劣化状態を判定する。【選択図】図２
2011171690.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体レーザの光量を設定する基準電圧Ｖｃを生成する基準電圧生成手段と、
前記基準電圧Ｖｃに基づいて前記半導体レーザが出力する光量を、受光素子からの出力電流ＩｍでコントロールするＬＤドライバと、
前記ＬＤドライバが半導体レーザに供給する駆動電流を検出する駆動電流検出手段と、
前記基準電圧生成手段が生成する異なる２つの所定の基準電圧Ｖｃ１、Ｖｃ２（Ｖｃ１＜Ｖｃ２）で半導体レーザをそれぞれ発光させて、それぞれの基準電圧Ｖｃ１、Ｖｃ２による駆動電流Ｉ１、Ｉ２を前記駆動電流検出手段で検出し、検出した２つの駆動電流の差ΔＩ１（ΔＩ１＝Ｉ２−Ｉ１）に基づいて、半導体レーザの劣化状態を判定する劣化状態判定手段と、
を備えたことを特徴とするＬＤ制御装置。
【請求項２】
半導体レーザの光量を設定する基準電圧Ｖｃを生成する基準電圧生成手段と、
前記基準電圧Ｖｃに基づいて前記半導体レーザが出力する光量を、受光素子からの出力電流ＩｍでコントロールするＬＤドライバと、
前記ＬＤドライバが半導体レーザに供給する駆動電流を検出する駆動電流検出手段と、
前記基準電圧生成手段が生成する異なる２つの所定の基準電圧Ｖｃ１、Ｖｃ２（Ｖｃ１＜Ｖｃ２）で半導体レーザをそれぞれ発光させて、それぞれの基準電圧Ｖｃ１、Ｖｃ２による駆動電流Ｉ１、Ｉ２を前記駆動電流検出手段で検出し、検出した２つの駆動電流の差ΔＩ１（ΔＩ１＝Ｉ２−Ｉ１）を測定結果として記録する記録手段と、
前記記録手段に記録された前回の測定結果ΔＩ２と、前記測定結果であるΔＩ１との変化量の割合ΔＩｐ（ΔＩｐ＝ΔＩ１／ΔＩ２）に基づいて、半導体レーザの劣化状態を判定する劣化状態判定手段と、
を備えたことを特徴とするＬＤ制御装置。
【請求項３】
前記劣化状態判定手段は、
前記駆動電流の差ΔＩ１が、所定の最小基準値Ｒｅｆ１より小さい場合に、前記半導体レーザが劣化状態にあることを判定することを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載のＬＤ制御装置。
【請求項４】
前記劣化状態判定手段は、
前記駆動電流の差ΔＩ１が、所定の最大基準値Ｒｅｆ２より大きい場合に、前記半導体レーザが劣化状態にあることを判定することを特徴とする請求項１から３までのいずれかに記載のＬＤ制御装置。
【請求項５】
前記劣化状態判定手段は、
前記駆動電流の差ΔＩ１が、所定の最小基準値Ｒｅｆ１より大きく、所定の最大基準値Ｒｅｆ２より小さく、かつ、前記変化量の割合ΔＩｐが５％以上である場合に、前記半導体レーザが劣化状態にあることを判定することを特徴とする請求項２に記載のＬＤ制御装置。
【請求項６】
前記劣化状態判定手段により、劣化状態にあると判定された半導体レーザの光量を低く設定し、かつ、該半導体レーザの劣化状態および環境温度に応じて、隣接する正常な半導体レーザの光量を高く調整する調整手段を備えたことを特徴とする請求項１に記載のＬＤ制御装置。
【請求項７】
前記基準電圧Ｖｃ１は、画像形成装置内の温度湿度の環境、および／または、感光体の特性変化に対応して調整される半導体レーザの光量の最小出力を得る基準電圧以下であることを特徴とする請求項６に記載のＬＤ制御装置。
【請求項８】
前記基準電圧Ｖｃ２は、画像形成装置内の温度湿度の環境、および／または、感光体の特性変化に対応して調整される半導体レーザの光量の最大出力を得る基準電圧以上であることを特徴とする請求項６または７のいずれかに記載のＬＤ制御装置。
【請求項９】
前記劣化状態判定手段は、
前記駆動電流の差ΔＩ１が、記録手段に記録された前回の測定結果ΔＩ２に対する前記測定結果ΔＩ１の変化量の割合ΔＩｐが２０％以上である場合に、前記半導体レーザが劣化状態にあることを判定することを特徴とする請求項６から８までのいずれかに記載のＬＤ制御装置。
【請求項１０】
前記劣化状態判定手段は、
前記駆動電流Ｉ１の検出が正常であり、前記駆動電流Ｉ２の検出が不能なときは、前記半導体レーザが劣化状態にあることを判定することを特徴とする請求項６から９までのいずれかに記載のＬＤ制御装置。
【請求項１１】
前記劣化状態判定手段は、
前記駆動電流Ｉ１の検出が不能な場合に、前記半導体レーザが破損状態にあると判定することを特徴とする請求項６から１０までのいずれかに記載のＬＤ制御装置。
【請求項１２】
前記調整手段は、
前記劣化状態判定手段により、半導体レーザが劣化状態であると判定された場合、該半導体レーザの基準電圧を前記基準電圧Ｖｃ１に設定し、かつ該半導体レーザに隣接する正常な半導体レーザの光量を環境温度に応じて増大させる基準電圧に設定することを特徴とする請求項６から１１までのいずれかに記載のＬＤ制御装置。
【請求項１３】
請求項１から１２までのいずれかに記載のＬＤ制御装置を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項１４】
前記半導体レーザの状態を外部に通知する通知手段を有することを特徴とする請求項１３に記載の画像形成装置。
【請求項１５】
画像形成装置の電源投入後の立ち上げ時に、
前記劣化状態判定手段により半導体レーザの状態判定を行うことを特徴とする請求項１３または１４のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項１６】
画像形成装置に設定された所定時間に、
前記劣化状態判定手段により半導体レーザの状態判定を行うことを特徴とする請求項１３から１５までのいずれかに記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザプリンタや複写機等の画像形成装置等に用いられるＬＤ制御装置およびそれを備えた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、レーザプリンタや複写機等の画像形成装置では、画像データをもとに変調された発振電流と、しきい値電流などの和電流を駆動電流として駆動される半導体レーザ(ここでは、ＬＤ（Laser diode）という）からのレーザ光を、回転多面鏡で偏向走査し、レンズ及びミラー等を介して感光体に露光し、静電潜像を形成する走査光学装置が、広く用いられている。また、近年の画像形成装置では、高生産性でかつ、高品質な画質が要求されているため、複数の光源が用いられている。このため、光源である複数のＬＤからのレーザ光の光量を精密に制御する必要がある。
【０００３】
そこでＬＤドライバは、ＬＤからのレーザ光の光量を所定の値に設定するため、発振電流を設定する処理（初期化）を行っている。また、設定された発振電流との和電流で半導体レーザに供給されるしきい値電流は、温度等により半導体レーザの特性が変化するため、ＡＰＣ制御(Auto Power Control)で定期的に補正している。
【０００４】
また、光源として用いられるＬＤは、駆動電流がしきい値電流（Ｉｔｈ）を超えるまではレーザ発振せず、しきい値電流を超える駆動電流が供給されると、例えば、図４に示すように、ＬＤはレーザ発振をし、駆動電流（発振電流分）とＬＤが出力する光出力(光量)とがリニアなＩ−Ｌ特性を示す。
【０００５】
ＬＤのＩ−Ｌ特性は、ＬＤの周辺環境やＬＤ自体の温度が高くなるにつれて、しきい値電流が大きくなり、所定の光量を得るために駆動電流も大きな電流が必要になる。特に温度が高くなると、微分効率が低下するので、光出力の制御が難しくなる。
【０００６】
また、ＬＤには、一定の駆動電流で発光させると、ＬＤチップの発熱により、光出力が低下するドループがある。この光出力の低下は印刷の画質に影響するので、ＬＤの周辺環境やＬＤ自体の温度上昇を抑え、ＬＤの光出力を調整し、画質に影響しないようにドループ率を低く保たなければならない。
【０００７】
また、ＬＤが劣化する原因としては、温度の影響、静電気破壊、発光などが挙げられる。画像形成装置の光源として用いられるＬＤは、ＬＤの周辺環境やＬＤ自体の発光による発熱の影響でＬＤが劣化しないように、ＬＤの冷却や定着器のヒータやモータなどの発熱体からの断熱が工夫されている。
【０００８】
また、ＬＤを画像形成装置の光源として組み立てる際は、静電気によるＬＤ破壊が起こらないように、静電マットやアース線による接地等で静電対策が施されている。ＬＤが出力するレーザ光は、単一の周波数で発光するためエネルギーが高く、ＬＤが連続発光することでＬＤチップの端面を微かに溶融する。この端面の溶融は、短時間な発光ではＬＤのＩ−Ｌ特性が変化するほど進まないが、発光の累積時間が長くなると溶融が進み、Ｉ−Ｌ特性が変化する。
【０００９】
すなわち、ＬＤチップ端面の溶融が進むと、初期の頃に比べて発光効率が低下し、所定の光量を得るのに必要な駆動電流も大きくなる。このため、ＬＤ自体の発熱も大きくなり、この発熱でより大きな駆動電流が必要になる。このように端面の溶融が始まると、ＬＤが劣化する進行速度は徐々に速くなっていく。
【００１０】
次に、ＬＤの劣化状態でのＩ−Ｌ特性の変化を説明する。図５に示すように、ＬＤチップ端面の溶融により、正常状態から劣化状態１、劣化状態２、劣化状態３と、徐々に単位電流当たりの光出力（微分効率）が低下してＬＤの劣化状態が進んでいく。
【００１１】
ＬＤが正常な状態では、Ｉ−Ｌ特性はリニアであるが、劣化が進むほどＩ−Ｌ特性は徐々に寝て、さらに熱の影響も加わり、所定の光量が得られなくなるほどＩ−Ｌ特性は変化する。このようになると、劣化ではなく破損したことになる。
【００１２】
そこで、従来の技術では、ＬＤの駆動電流値を測定して所定の基準値以上の電流が流れた場合は、ＬＤ劣化を外部に通知し、装置を停止させる制御が行われ、ＬＤの劣化による印刷の画像品質の低下を防いでいる。
【００１３】
例えば、特許文献１では、半導体レーザユニットを実装後に調整モードで起動し、ＬＤの駆動電流を測定し、最大許容値を超えていれば異常を通知（表示）し、最大許容値を超えていなければ電流値を初期電流として不揮発メモリに格納する。そして、それ以降の通常動作モードでは、駆動電流を測定し、不揮発メモリに格納されている初期電流との増加分が２０％以上になると異常を通報する光源の異常判断方法が開示されている。
【００１４】
また、例えば特許文献２では、基準電圧によってＬＤ光量を可変する可変手段と、プリント処理等の通常動作以外の時に、基準電圧を通常動作時よりも高く設定する設定手段と、該設定手段により基準電圧が高く設定されたときにＬＤを点灯させて、その時にＬＤ制御装置から出力される電流を検出する電流検出手段と、設定手段により基準電圧が高く設定された状態において、電流検出手段による電流検出値と、所定の値との対比により劣化が進行していることを検出する劣化状態検出手段と、を備えたＬＤ制御装置が開示されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
しかしながら、上記従来技術において、ＬＤが所定の光量を出力するように制御するＬＤドライバが供給する駆動電流は、ＬＤの周辺環境やＬＤ自体の温度によって変動するため、劣化判定の所定の基準値は常温でＬＤが発光する駆動電流に対して、十分なマージンを持っていなければ誤検出してしまうという問題があった。また、誤検出しないように、十分なマージンを持ちすぎると、ＬＤが完全に破損した状態なっても、増えた駆動電流では劣化と判定されないことがある。この時の印刷では、ＬＤの破損で所定の光量を出力できず、印刷した画質が劣化するという問題があった。また、複数の光源を備えた走査光学装置では、光源である個々のＬＤに特性のばらつきがあるため、精密に駆動電流を測定できたとしても、劣化していないＬＤを間違って劣化したと誤判定する可能性があった。
【００１６】
本発明は、上記従来技術の実情に鑑みてなされたものであり、複数の光源を備えた画像形成装置であっても、電流検出手段で検出した駆動電流からＬＤの劣化状態を精度良く判定し、優れた画像品質を維持できるＬＤ制御装置および画像形成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】
【００１７】
かかる目的を達成するため、請求項１に記載のＬＤ制御装置は、半導体レーザの光量を設定する基準電圧Ｖｃを生成する基準電圧生成手段と、基準電圧Ｖｃに基づいて半導体レーザが出力する光量を、受光素子からの出力電流ＩｍでコントロールするＬＤドライバと、ＬＤドライバが半導体レーザに供給する駆動電流を検出する駆動電流検出手段と、基準電圧生成手段が生成する異なる２つの所定の基準電圧Ｖｃ１、Ｖｃ２（Ｖｃ１＜Ｖｃ２）で半導体レーザをそれぞれ発光させて、それぞれの基準電圧Ｖｃ１、Ｖｃ２による駆動電流Ｉ１、Ｉ２を駆動電流検出手段で検出し、検出した２つの駆動電流の差ΔＩ１（ΔＩ１＝Ｉ２−Ｉ１）に基づいて、半導体レーザの劣化状態を判定する劣化状態判定手段と、を備えたものである。
【００１８】
また、請求項２に記載のＬＤ制御装置は、半導体レーザの光量を設定する基準電圧Ｖｃを生成する基準電圧生成手段と、基準電圧Ｖｃに基づいて半導体レーザが出力する光量を、受光素子からの出力電流ＩｍでコントロールするＬＤドライバと、ＬＤドライバが半導体レーザに供給する駆動電流を検出する駆動電流検出手段と、基準電圧生成手段が生成する異なる２つの所定の基準電圧Ｖｃ１、Ｖｃ２（Ｖｃ１＜Ｖｃ２）で半導体レーザをそれぞれ発光させて、それぞれの基準電圧Ｖｃ１、Ｖｃ２による駆動電流Ｉ１、Ｉ２を駆動電流検出手段で検出し、検出した２つの駆動電流の差ΔＩ１（ΔＩ１＝Ｉ２−Ｉ１）を測定結果として記録する記録手段と、記録手段に記録された前回の測定結果ΔＩ２と、測定結果であるΔＩ１との変化量の割合ΔＩｐ（ΔＩｐ＝ΔＩ１／ΔＩ２）に基づいて、半導体レーザの劣化状態を判定する劣化状態判定手段と、を備えたものである。
【００１９】
また、請求項３に記載の発明は、請求項１または２のいずれかに記載のＬＤ制御装置において、ものである。劣化状態判定手段は、駆動電流の差ΔＩ１が、所定の最小基準値Ｒｅｆ１より小さい場合に、半導体レーザが劣化状態にあることを判定するものである。
【００２０】
また、請求項４に記載の発明は、請求項１から３までのいずれかに記載のＬＤ制御装置において、劣化状態判定手段は、駆動電流の差ΔＩ１が、所定の最大基準値Ｒｅｆ２より大きい場合に、半導体レーザが劣化状態にあることを判定するものである。
【００２１】
また、請求項５に記載の発明は、請求項２に記載のＬＤ制御装置において、劣化状態判定手段は、駆動電流の差ΔＩ１が、所定の最小基準値Ｒｅｆ１より大きく、所定の最大基準値Ｒｅｆ２より小さく、かつ、変化量の割合ΔＩｐが５％以上である場合に、半導体レーザが劣化状態にあることを判定するものである。
【００２２】
また、請求項６に記載の発明は、請求項１に記載のＬＤ制御装置において、劣化状態判定手段により、劣化状態にあると判定された半導体レーザの光量を低く設定し、かつ、該半導体レーザの劣化状態および環境温度に応じて、隣接する正常な半導体レーザの光量を高く調整する調整手段を備えたものである。
【００２３】
また、請求項７に記載の発明は、請求項６に記載のＬＤ制御装置において、基準電圧Ｖｃ１は、画像形成装置内の温度湿度の環境、および／または、感光体の特性変化に対応して調整される半導体レーザの光量の最小出力を得る基準電圧以下であるものである。
【００２４】
また、請求項８に記載の発明は、請求項６または７のいずれかに記載のＬＤ制御装置において、基準電圧Ｖｃ２は、画像形成装置内の温度湿度の環境、および／または、感光体の特性変化に対応して調整される半導体レーザの光量の最大出力を得る基準電圧以上であるものである。
【００２５】
また、請求項９に記載の発明は、請求項６から８までのいずれかに記載のＬＤ制御装置において、劣化状態判定手段は、駆動電流の差ΔＩ１が、記録手段に記録された前回の測定結果ΔＩ２に対する測定結果ΔＩ１の変化量の割合ΔＩｐが２０％以上である場合に、半導体レーザが劣化状態にあることを判定するものである。
【００２６】
また、請求項１０に記載の発明は、請求項６から９までのいずれかに記載のＬＤ制御装置において、劣化状態判定手段は、駆動電流Ｉ１の検出が正常であり、駆動電流Ｉ２の検出が不能なときは、半導体レーザが劣化状態にあることを判定するものである。
【００２７】
また、請求項１１に記載の発明は、請求項６から１０までのいずれかに記載のＬＤ制御装置において、劣化状態判定手段は、駆動電流Ｉ１の検出が不能な場合に、半導体レーザが破損状態にあると判定するものである。
【００２８】
また、請求項１２に記載の発明は、請求項６から１１までのいずれかに記載のＬＤ制御装置において、調整手段は、劣化状態判定手段により、半導体レーザが劣化状態であると判定された場合、該半導体レーザの基準電圧を基準電圧Ｖｃ１に設定し、かつ該半導体レーザに隣接する正常な半導体レーザの光量を環境温度に応じて増大させる基準電圧に設定するものである。
【００２９】
また、請求項１３に記載の画像形成装置は、請求項１から１２までのいずれかに記載のＬＤ制御装置を有するものである。
【００３０】
また、請求項１４に記載の発明は、請求項１３に記載の画像形成装置において、半導体レーザの状態を外部に通知する通知手段を有するものである。ことを特徴とする請求項１３に記載の画像形成装置。
【００３１】
また、請求項１５に記載の発明は、請求項１３または１４のいずれかに記載の画像形成装置において、画像形成装置の電源投入後の立ち上げ時に、劣化状態判定手段により半導体レーザの状態判定を行うものである。
【００３２】
また、請求項１６に記載の発明は、請求項１３から１５までのいずれかに記載の画像形成装置において、画像形成装置に設定された所定時間に、劣化状態判定手段により半導体レーザの状態判定を行うものである。
【発明の効果】
【００３３】
本発明によれば、電圧が異なる２つの所定の基準電圧Ｖｃ１、Ｖｃ２で、ＬＤをＣＷ発光（無変調連続波；continuous wave）させ、それぞれの基準電圧Ｖｃ１、Ｖｃ２で測定した駆動電流の差ΔＩ１を求めることで、ＬＤの周辺環境やＬＤ自身の温度の影響を大幅に低減することができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】走査光学装置の構成を示す斜視図である。
【図２】ＬＤ制御装置の構成を示すブロック図である。
【図３】ＬＤドライバの機能概略を示すブロック図である。
【図４】半導体レーザの温度によるＩ−Ｌ特性の変化を示す説明図である。
【図５】半導体レーザの状態によるＩ−Ｌ特性の変化を示す説明図である。
【図６】温度による半導体レーザの駆動電流の差を示す説明図（１）である。
【図７】半導体レーザの状態による駆動電流の差を示す説明図（１）である。
【図８】半導体レーザが正常な状態での印刷の画質を説明する模式図（１）である。
【図９】半導体レーザが劣化した状態での印刷の画質を説明する模式図（１）である。
【図１０】劣化判定処理の一例を示すフローチャートである。
【図１１】劣化判定処理の他の例を示すフローチャートである。
【図１２】温度による半導体レーザの駆動電流の差を示す説明図（２）である。
【図１３】半導体レーザの状態による駆動電流の差を示す説明図（２）である。
【図１４】半導体レーザが正常な状態での印刷の画質を説明する模式図（２）である。
【図１５】半導体レーザが劣化した状態での印刷の画質を説明する模式図（２）である。
【図１６】劣化した半導体レーザの基準電圧を下げた状態での印刷の画質を説明する模式図である。
【図１７】劣化した半導体レーザの光量の不足分を隣接する正常な半導体レーザの光量を上げることで補った状態での印刷の画質を説明する模式図である。
【図１８】劣化判定処理の他の例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
以下、本発明に係る構成を図１から図１８に示す実施の形態に基づいて詳細に説明する。
【００３６】
（第１の実施形態）
本実施形態に係るＬＤ制御装置は、半導体レーザ（ＬＤ１、ＬＤ２）の光量を設定する基準電圧Ｖｃを生成する基準電圧生成手段（ＤＡＣ５４）と、基準電圧Ｖｃに基づいて半導体レーザが出力する光量を、受光素子からの出力電流ＩｍでコントロールするＬＤドライバ（ＬＤドライバ５６）と、ＬＤドライバが半導体レーザに供給する駆動電流を検出する駆動電流検出手段（ＣＰＵ５１等）と、基準電圧生成手段が生成する異なる２つの所定の基準電圧Ｖｃ１、Ｖｃ２（Ｖｃ１＜Ｖｃ２）で半導体レーザをそれぞれ発光させて、それぞれの基準電圧Ｖｃ１、Ｖｃ２による駆動電流Ｉ１、Ｉ２を駆動電流検出手段で検出し、検出した２つの駆動電流の差ΔＩ１（ΔＩ１＝Ｉ２−Ｉ１）に基づいて、半導体レーザの劣化状態を判定する劣化状態判定手段（ＣＰＵ５１等）と、を備えたものである。
【００３７】
図１は、本発明に係る画像形成装置の一実施形態であるレーザプリンタの走査光学装置の構成例を示す斜視図である。図示のように、この走査光学装置５０は、半導体レーザ（ＬＤ）１、コリメートレンズ２、ポリゴンモータ３、回転多面鏡５、ｆθ（エフシータ）レンズ６、同期検知センサ７、リターンミラー８等を有して構成されている。また、この走査光学装置５０と感光体ドラム９とは、対で構成される。
【００３８】
このように光源として半導体レーザ１を用いた走査光学装置５０を搭載したレーザプリンタは、コントローラからの画像データを基に半導体レーザ１を変調し、レーザ光を出力する。このレーザ光を回転多面鏡５で偏向し、ｆθレンズ６などの光学系レンズを介して、レーザ光を像担持体としての感光体ドラム９に走査することにより、静電潜像を形成する。
【００３９】
感光体ドラム９に形成された静電潜像は帯電した現像剤（トナー）によって現像され、さらに現像されたトナー像は転写紙等の転写材と密着した時点で、現像財とは反対の電荷を転写材に与えることで転写材に転写される。
【００４０】
トナー像が転写された転写材が加熱・加圧されることで現像剤が転写材上に融着して定着が行われる。なお、カラー画像を形成する画像形成装置の場合、カラー画像を構成する色成分ごとに複数の潜像を形成するため、図１に示した装置を複数具備しており、複数の半導体レーザを制御するようになっている。また、最近では、潜像形成の高速化を図るため、複数の半導体レーザを用いて走査するような方式も提案されており、このような構成においても、複数の半導体レーザを制御することが必要となる。本実施形態の画像形成装置は、このように複数の半導体レーザを制御する構成を有している。
【００４１】
図２は、本実施形態に係るレーザプリンタに搭載される２個の光源を制御するＬＤ制御装置の構成例を示すブロック図である。なお、図２に示す例では、２個の光源を制御する場合を例に説明するが、光源の数はこれに限られるものではない。図において、ＬＤ１およびＬＤ２は２個の光源である発光素子であり、ＰＤ（フォトディテクタ）は受光素子である。ＬＤ１、ＬＤ２およびＰＤで半導体レーザ１を構成する。ＣＰＵ５１は、本装置全体の制御を行なうものである。ＮＶＲＡＭ５２は、各種データを保存する記録手段であり、発光制御部（ＩＰＵ）５３は発光を制御するものであり、ＬＤドライバ５６ａ及び５６ｂは、半導体レーザ１の駆動制御を行なうものである。
【００４２】
次に、このようなＬＤ制御装置の各構成要素の概要について説明する。ＣＰＵ５１は、ＮＶＲＡＭ５２に記載されている設定データおよび制御プログラムで画像形成装置全体を制御し、画像形成のための各処理を実行する。また、劣化判定方法に従ってＬＤの劣化状態を判定する劣化状態判定手段、および判定結果にしたがって半導体レーザの光量を調整する調整手段として機能する。なお、ＣＰＵ５１は、判定結果を装置外に通知する機能（通知手段）も有している。
【００４３】
ＮＶＲＡＭ５２は、電気的に書き換え可能な不揮発メモリであり、画像形成装置の制御プログラムおよび、関連するデータが格納されている。
【００４４】
ＩＰＵ５３は、ＣＰＵ５１の指示に従い、ＬＤの光量を設定するために、ＬＤＯＦＦ信号、基準電圧Ｖｃを生成するＤＡＣへのＤａｔａ、ＡＰＣ信号をＬＤドライバ５６ａおよび５６ｂに出力し、発振電流を求める初期化を実施する。また、ＩＰＵ５３は、ＬＤを発光させて同期検知信号を生成する機能を有する。ＩＰＵ５３は、同期検知センサ７からの同期検知信号を基点に、上位からの画像データの処理、およびＬＤドライバへの出力、初期化動作後のＡＰＣ信号の生成などを行なう。
【００４５】
ＤＡＣ５４はＤＣ／ＡＣコンバータであり、ここでは基準電圧生成手段として、ＩＰＵ５３からのＤａｔａから基準電圧Ｖｃを生成する。
【００４６】
分圧抵抗５５は、個々のＬＤのＩ−Ｌ特性のバラツキを調整する機能を有するものであり、基準電圧Ｖｃに対して同一の光出力を得るためのもので、抵抗と可変抵抗器で構成され、基準電圧Ｖｃから個々Ｉ−Ｌ特性に合わせた基準電圧Ｖｃａに微調整する。以降の説明では、分圧抵抗５５で微調整された基準電圧ＶｃａをＶｃと置き換えて便宜上説明する。
【００４７】
次にＬＤドライバ５６について説明する。ＬＤドライバ５６は、基準電圧Ｖｃによって制御されるＬＤの光出力を得るために、ＬＤに駆動電流を供給する。前述したように、駆動電流は、しきい値電流と発振電流の和電流で生成される。しきい値電流は、ＬＤがレーザ発振を開始する電流である。発振電流は、ＬＤがレーザ発振時に必要とする光出力を得るためにしきい値電流に加算される電流である。前述した微分効率ηは、発振電流の単位当たりの光出力の割合である。
【００４８】
発振電流は、ＬＤドライバ５６の初期化処理で、基準電圧Ｖｃおよび、受光素子Ｐｄからの出力電流Ｉｍで生成される。先ず、基準電圧Ｖｃから、仮のしきい値電流を生成し、次に電流とＰＤからの出力電流Ｉｍとの関係から微分効率ηを求め発振電流を生成される。発振電流は、基準電圧Ｖｃによって電流値を増減することができる。ここでの微分効率はη、初期化処理でのみ求められ、温度の影響で微分効率ηが変化した場合は、再度初期化処理を実施する必要がある。
【００４９】
図３は、ＬＤドライバ５６の機能構成を示す概略ブロック図である。ＬＤが発光したレーザ光をＰＤが受光し、レーザ光の光量に比例したモニタ電流Ｉｍを出力する。モニタ電流Ｉｍは、Ｉ／Ｖ変換回路４１（モニタ抵抗Ｒｍ）にてモニタ電圧Ｖｍに変換される。ここで、モニタ電圧Ｖｍは、次式（１）により表わすことができる。
Ｖｍ＝Ｒｍ×Ｉｍ  …（１）
【００５０】
また、ＬＤドライバ５６は、ＬＤとＰＤでフィードバック制御のループを構成し、ＡＰＣ実行時に光量を設定する基準電圧Ｖｃとモニタ電圧Ｖｍが常に一致するように光量を制御する。コンパレータ４２は、基準電圧Ｖｃとモニタ電圧Ｖｍとを比較するものであり、ＡＰＣ信号がＯＮのとき、基準電圧Ｖｃに対してモニタ電圧Ｖｍが低いと、コンデンサＣに電荷をチャージし、逆にモニタ電圧Ｖｍが高いとコンデンサＣの電荷をディスチャージする。電流生成回路４４は、コンデンサＣに電荷がチャージされて電位が上がると、しきい値電流を増やしてＬＤの光量を上げ、逆にコンデンサＣの電荷がディスチャージされて電位が下がると、しきい値電流を減らしてＬＤの光量を下げる。
ここで、基準電圧Ｖｃは、次式（２）、（３）により表わすことができる。
Ｖｃ＝Ｖｍ  …(２)
Ｖｃ＝Ｒｍ×Ｉｍ  …（３）
【００５１】
電流生成回路４４は、しきい値電流と初期化で求めた微分効率ηから発振電流を生成し、それらの和電流を駆動電流として生成する。また、スイッチ回路４５は、コントローラからの画像データ信号やＬＤ点灯信号によって、駆動電流をＬＤに出力する。また、スイッチ回路４５は、ＬＤに流れる駆動電流値の数％をモニタ電流ＩＬＤＭとして生成する機能を持つ。このモニタ電流ＩＬＤＭを観測することで、ＬＤドライバ外で駆動電流値を把握することができる。
【００５２】
なお、初期化処理でＬＤのしきい値電流と発振電流を求める際、ＬＤが劣化していると発光した光量が所定に値に達せず、上記式（２）が成立しない。このため、ＬＤドライバ５６は、駆動電流が過電流にならないように、初期化を中止しＣＰＵ５１に初期化不良を通知する。
【００５３】
図２において、モニタ電流ＩＬＤＭ１、ＩＬＤＭ２は、図示しない抵抗で電圧に変換され、ＣＰＵ５１に内蔵するＡＤＣ（ＡＣ／ＤＣコンバータ）に入力され、デジタルデータに変換される。ＣＰＵ５１は、このデジタル化された電流値でＬＤに流れた駆動電流値を観測できる（駆動電流検出手段）。なお、ＡＤＣは、ＣＰＵ５１の外にあるものであっても良い。
【００５４】
図４は、前述した正常なＬＤの周辺環境温度によるＩ−Ｌ特性を示す説明図である。図４において、Ｉ−Ｌ特性は、１０°Ｃから４０°Ｃでは殆ど微分効率ηに差がないことを示している。しかし、７０°Ｃくらいの高温になると、温度の影響で微分効率ηは低下して図示のようになる。すなわち、正常なＬＤは、短時間の発光ではＬＤが劣化することはないので、正常なＬＤのＩ−Ｌ特性から同じ温度ならば微分効率ηに大きな変化がないと言える。
【００５５】
一般に、ＬＤのＭＴＴＦ（Mean time to failure；平均故障寿命）は、レーザプリンタの仕様にもよるが、２０００時間程度である。この程度の時間がないと、仕様上の製品寿命を全うできなくなり、ユーザに不利益を与えることになる。また、寿命の定義は、駆動電流が初期時の電流に対して、１．２倍に増えたら寿命とされている。ただ、寿命といえども、微分効率ηが悪くなった程度で、必要とする光量を出力することができる。
【００５６】
図５は、一定の温度でのＬＤの寿命とＩ−Ｌ特性の関係を示す説明図である。この図において、正常状態はＬＤの使用初期時の特性で、発光する時間が徐々に累積されていくと、チップ端面の溶融が進み、微分効率ηの低下の度合いによって劣化状態１、劣化状態２へと進んでいく。さらに溶融が進むと、熱の影響も加算されるため微分効率ηは大幅に低下し、必要とする光量を出力できない状態になる。こうなると、レーザプリンタの光源としては使えない。
【００５７】
図６は、正常なＬＤを光源としてレーザプリンタに用いた場合、装置内温度及び、ＬＤ自体の発光による温度上昇で、駆動電流の変化を示している。図において、電圧が異なる２つの所定の基準電圧Ｖｃ１、Ｖｃ２で、ＬＤをＣＷ発光させた場合のそれぞれの光出力をＰ１、Ｐ２としている。２５°Ｃでのそれぞれの光出力Ｐ１、Ｐ２の駆動電流の差をΔＩａ、４０℃でのそれぞれの光出力Ｐ１、Ｐ２の駆動電流の差をΔＩｂとしている。２５°Ｃと４０°Ｃの微分効率ηは殆ど変化ないので、駆動電流の差ΔＩａとΔＩｂは、ほぼ同じ値になる。この駆動電流の差ΔＩ１を求めれば、温度の影響を大幅に低減することができる。
【００５８】
図７は、一定温度でのＬＤが劣化状態による駆動電流の変化を示している。この図において、電圧が異なる２つの所定の基準電圧Ｖｃ１、Ｖｃ２で、ＬＤをＣＷ発光させた場合のそれぞれの光出力をＰ１、Ｐ２としている。正常状態でのそれぞれの光出力Ｐ１、Ｐ２の駆動電流の差をΔＩｘ、劣化状態１でのそれぞれの光出力Ｐ１、Ｐ２の駆動電流の差をΔＩｙ、劣化状態２でのそれぞれの光出力Ｐ１、Ｐ２の駆動電流の差をΔＩｚとしている。劣化状態３では、光出力Ｐ１は出力できるが、光出力Ｐ２は出力できないので駆動電流の差を求めることができない。
【００５９】
ＬＤは、劣化の進行によって微分効率ηが図のように変化するため、劣化の状態により駆動電流の差ΔＩ１は、大きくなる。この駆動電流の差ΔＩ１を求め、最小基準値Ｒｅｆ１、または最大基準値Ｒｅｆ２と比較すれば、ＬＤの劣化状態を判断することができる。複数のＬＤを光源に用いる場合は、この最小基準値Ｒｅｆ１、及び最大基準値Ｒｅｆ２を、個々のＬＤの特性に合わせ調整すれば、個々の特性のバラツキによる誤検出を防止することができる。
【００６０】
次に、ＬＤの劣化による印刷物の画質への影響について説明する。図８は、ＬＤが正常状態での印刷画像を表した説明図である。また、図９は、一部のＬＤが劣化した状態での印刷画像を表した説明図である。図８および図９ともに、４個のＬＤを光源に用いられた走査光学装置で形成した３画素×３画素の黒画像と、３画素×３画素の白画像とで表した面積諧調の５０％濃度のハーフトーンをイメージしたものである。ここでは、黒画素をレーザ光にて形成されたトナー画像とする。図９の点線で表された白抜き部分は、ＬＤが劣化して黒画素を生成するほどのレーザ光を出力できなかった画素を表している。
【００６１】
図９では、劣化したＬＤ１で形成される画素にはトナーで現像されなかったため、本来３画素×３画素で表される黒画素の塊が、２個の小さな塊に分割されたり、一部が欠けた塊で表されている。黒画素と白画素の面積比が５０対５０ではないため、５０％濃度のハーフトーンよりやや白いハーフトーンに見えてしまう。また、形成されなかった黒画素が白画素となるため、本来の画像に対して余分な白い線分が見えてしまうことがある。ここでは、白黒で表現しているが、カラー画像ならば意図しない色が見えたり、意図しないパターン（モアレ）が見えてしまうことになる。
【００６２】
次に、本実施形態に係るＬＤ制御装置およびレーザプリンタが実行する劣化判定処理の一例を図１０のフローチャートを用いて説明する。まず、劣化判定開始処理（Ｓ１）では、最初に判定する光源のＬＤを指定し、発光されるための処理開始の準備をする。次に、全光源終了（Ｓ２）では、光源の全ＬＤの劣化処理が終了したか否かを判断する。終了している場合（Ｓ２：Ｙｅｓ）、劣化判定処理は終了する（Ｓ１２）。
【００６３】
一方、終了していない場合（Ｓ２：Ｎｏ）は、ＬＤＯＦＦ解除（Ｓ３）、すなわち、発光するためにＬＤＯＦＦ信号を解除する。このＬＤＯＦＦ信号は、一種のＥＮＡＢＬＥ信号であり、ＬＤＯＦＦ信号を設定すると、発光させることができない。
【００６４】
次に、ＩＰＵにＤａｔａ１出力を指示して判定する光源のＬＤに関する基準電圧Ｖｃ１を設定し、ＣＷでＬＤを発光させる（Ｓ４）。一般的には、ＡＰＣ信号のＯＮを維持することで、強制的にＣＷ発光させることができる。このようにＣＷ発光することによって、ＬＤに駆動電流（Ｉ１）が流れるため、モニタ電流ＩＬＤＭも駆動電流の数％の電流が流れる。このモニタ電流ＩＬＤＭは、ＣＰＵ５１内蔵のＡＤＣでデジタルデータ（Ｄ１）に変換される。モニタ電流ＩＬＤＭは、駆動電流の数％に設定されているため、モニタ電流ＩＬＤＭを測定することで、ＬＤに流れる駆動電流を把握することができる。デジタルデータＤ１は、駆動電流値Ｉ１を示していることになる。モニタ電流ＩＬＤＭと駆動電流の割合が明確になっていれば、測定したデータを補正する必要はない。駆動電流の測定はＣＷ発光でないと、変調した発光ではＡＤＣでデジタルデータに変換している途中に発光しない状態があり、正しく駆動電流を測定できないからである。
【００６５】
また、ＩＰＵにＤａｔａ２出力を指示して基準電圧Ｖｃ２を設定し、ＣＷで測定するＬＤを発光させる（Ｓ５）。発光することによって、ＬＤに駆動電流（Ｉ２）が流れ、駆動電流の数％に設定されたモニタ電流ＩＬＤＭも流れる。モニタ電流ＩＬＤＭは、ＣＰＵ５１のＡＤＣでデジタルデータ（Ｄ２）に変換される。デジタルデータＤ２は、駆動電流値Ｉ２を示していることになる。
【００６６】
次に、発光を停止する（Ｓ６）。ここでは、ＡＰＣ信号をＯＦＦすることで、ＬＤは消灯する。さらに、ＬＤＯＦＦ信号を設定し、他のＬＤの駆動電流測定に影響ないよう、測定したＬＤにバイアス電流が流れないようにする。
【００６７】
また、測定した電流値Ｄ１とＤ２から、差ΔＤ１を求める（Ｓ７）。ここで、ΔＤ１は、次式（４）により表わすことができる。デジタルデータΔＤ１は、駆動電流の差ΔＩ１（ΔＩ１＝Ｉ２−Ｉ１）を示していることになる。
ΔＤ１＝Ｄ２−Ｄ１  …（４）
【００６８】
次に、差ΔＤ１を最小基準値Ｒｅｆ１と比較する（Ｓ８）。ΔＤ１がＲｅｆ１以上ならば（Ｓ８：Ｙｅｓ）、差ΔＤ１を最大基準値Ｒｅｆ２と比較する（Ｓ９）。さらに、ΔＤ１がＲｅｆ２以下ならば（Ｓ９：Ｙｅｓ）、劣化判定する次の光源のＬＤを指定してＳ２に戻る（Ｓ１１）。
【００６９】
一方、ΔＤ１がＲｅｆ１より小さい場合（Ｓ８：Ｎｏ）、およびΔＤ１がＲｅｆ２より大きい場合（Ｓ９：Ｎｏ）は、測定したＬＤが劣化状態であることを、装置外に通知した後（Ｓ１０）、次に劣化判定する光源のＬＤを指定してＳ２に戻る（Ｓ１１）。
【００７０】
以上説明した劣化判定処理を用いれば、異なる２個の基準電圧で、駆動電流を測定しているため、ＬＤの周辺の温度やＬＤ自体の温度の影響を大幅に低減することができる。
【００７１】
（第２の実施形態）
以下、第２の実施形態について説明する。なお、上記第１の実施形態と同様の点についての説明は、省略する。
【００７２】
本実施形態に係るＬＤ制御装置は、半導体レーザの光量を設定する基準電圧を生成する基準電圧生成手段と、基準電圧Ｖｃを基に、半導体レーザが出力する光量を受光素子からの出力電流ＩｍでコントロールするＬＤドライバと、ＬＤドライバが半導体レーザに供給する駆動電流を検出する駆動電流検出手段と、基準電圧生成手段が生成する異なる電圧の２個の所定の基準電圧Ｖｃ１、Ｖｃ２（Ｖｃ１＜Ｖｃ２）で半導体レーザをそれぞれ発光させて、それぞれの基準電圧Ｖｃ１、Ｖｃ２による駆動電流Ｉ１、Ｉ２を駆動電流検出手段で検出し、この検出した２つの駆動電流の差ΔＩ１（ΔＩ１＝Ｉ２−Ｉ１）を測定結果として記憶する記憶手段と、記憶手段に記録されている前回の測定結果ΔＩ２と該測定結果ΔＩ１の変化量ΔＩｐ（ΔＩｐ＝ΔＩ１÷ΔＩ２）から半導体レーザの劣化状態を判定する劣化状態判定手段を備える。
【００７３】
本実施形態は、上記第１の実施形態に、測定結果ΔＩ１を記録手段ＮＶＲＡＭ５２に記憶する処理を追加したものである。また、測定結果と記憶手段に記憶した前回の測定結果を演算し、変化の割合で劣化状態を判定する処理を追加している。
【００７４】
次に、本実施形態に係るＬＤ制御装置およびレーザプリンタが実行する劣化判定処理の一例を図１１のフローチャートを用いて説明する。まず、劣化判定開始処理（Ｓ１３）では、最初に判定する光源のＬＤを指定し、発光されるための処理開始の準備をする。次に、全光源終了（Ｓ１４）では、光源の全ＬＤの劣化処理が終了したか否かを判断する。終了している場合（Ｓ１４：Ｙｅｓ）、劣化判定処理は終了する（Ｓ２７）。
【００７５】
一方、終了していない場合（Ｓ１４：Ｎｏ）は、ＬＤＯＦＦ信号を解除する（Ｓ１５）。次に、ＩＰＵにＤａｔａ１出力を指示して判定する光源のＬＤに関する基準電圧Ｖｃ１を設定し、ＣＷでＬＤを発光させる（Ｓ１６）。また、ＩＰＵにＤａｔａ２出力を指示して基準電圧Ｖｃ２を設定し、ＣＷで測定するＬＤを発光させる（Ｓ１７）。次に、発光を停止する（Ｓ１８）。
【００７６】
また、測定した電流値Ｄ１とＤ２から、差ΔＤ１を求める（Ｓ１９）。また、差ΔＤ１を最小基準値Ｒｅｆ１と比較する（Ｓ２０）。ΔＤ１がＲｅｆ１以上ならば（Ｓ２０：Ｙｅｓ）、差ΔＤ１を最大基準値Ｒｅｆ２と比較する（Ｓ２１）。
【００７７】
ΔＤ１がＲｅｆ２以下ならば（Ｓ２１：Ｙｅｓ）、ΔＤ１を前回の測定値ΔＤ２で除算し商ΔＤｐ（ΔＤｐ=ΔＤ１÷ΔＤ２）を求める（Ｓ２２）。ここで、前回の測定値ΔＤ２は、ＮＶＲＡＭ５２に格納されている。デジタルデータΔＤ２は、前回測定の駆動電流の差ΔＩ１（ΔＩ１＝Ｉ２−Ｉ１）を示していることになる。また、デジタルデータΔＤｐは、前回の測定結果ΔＩ２に対する測定結果ΔＩ１の変化量の割合ΔＩｐ（ΔＩｐ＝ΔＩ１÷ΔＩ２）を示していることになる。
【００７８】
商ΔＤｐが、０．９５以上から１．０５以下の場合（Ｓ２３：Ｙｅｓ）は、測定結果ΔＤ１をＮＶＲＡＭ５２のΔＤ２として格納し（Ｓ２４）、劣化判定する次の光源のＬＤを指定してＳ１４に戻る（Ｓ２６）。
【００７９】
一方、ΔＤ１がＲｅｆ１より小さい場合（Ｓ２０：Ｎｏ）、ΔＤ１がＲｅｆ２より大きい場合（Ｓ２１：Ｎｏ）、および商ΔＤｐが、０．９５以上から１．０５以下の範囲にない場合（Ｓ２３：Ｎｏ）は、測定したＬＤが劣化状態であることを、装置外に通知した後（Ｓ２５）、次に劣化判定する光源のＬＤを指定してＳ１４に戻る（Ｓ２６）。
【００８０】
以上説明した劣化判定処理を用いれば、異なる２個の基準電圧で、駆動電流を測定しているため、ＬＤの周辺の温度や自分自身の温度の影響を大幅に低減することができる。また、測定した駆動電流の差ΔＩ１と、記憶域の記録されている前回の測定結果の駆動電流の差ΔＩ２とを比較することで、ＬＤの劣化状態を精度良く判断することができる。
【００８１】
この劣化判定処理は、通常の使用での劣化を対象にし、瞬時に劣化するのを対象にはしていないので常に行う必要はない。レーザプリンタの電源を投入後の立ち上げ（イニシャライズ）処理中に、処理される割合でよい。また、常時電源が投入されていて、昼夜を問わず印刷するレーザプリンタは、１日のうち印刷ジョブのない時間帯等、予め指定された所定時間に劣化判定処理を実施する割合でよい。
【００８２】
（第３の実施形態）
以下、第３の実施形態について説明する。なお、上記第１〜２の実施形態と同様の点についての説明は、省略する。
【００８３】
上記第１〜第２の実施形態に係るＬＤ制御装置およびそれを用いた画像形成装置によれば、ＬＤの劣化状態を正確に判定することで、ＬＤの劣化に伴う印刷の画像品質の劣化を防止し、高品質な画像品質を提供することができる。しかしながら、劣化状態にある判断されたＬＤを交換するまでは印刷の継続が困難となるという課題が残されていた。
【００８４】
そこで、本実施形態に係るＬＤ制御装置は、さらに、劣化状態にあると判定された半導体レーザの光量を低く設定し、かつ、該半導体レーザの劣化状態および環境温度に応じて、隣接する正常な半導体レーザの光量を高く調整する調整手段を備えるものである。すなわち、劣化状態判定手段が一部のＬＤが劣化した状態であると判定した場合、装置外にＬＤの劣化を通知すると共に、劣化したＬＤの光量を下げて、かつ隣接する正常なＬＤの光量を上げることで劣化したＬＤの画像生成を補い画像品質を維持することができる。
【００８５】
ここで、画像形成装置においては、画像品質を保つために、装置を構成する部品の寿命や、使用する装置内の環境温度の最大温度と最小温度を定義している。また、環境温度によって感光体の光量−電位特性が変化するため、ＬＤの光量は環境温度によって調整する必要がある。
【００８６】
環境温度が高ければ、光量に対する感光体の電位特性の感度が上がるので、ＬＤの光量を下げる必要があり、環境温度が低ければ、光量に対する感光体の電位特性の感度が下がるので、ＬＤの光量を上げる必要があることとなる。また、感光体は、印刷することで磨耗して感光体の膜厚が減ると、光量に対する電位特性の感度が徐々に下がるため、これを補うためにＬＤの光量を上げる必要がある。
【００８７】
このため、ＬＤの光量の最大値と最小値は、画像形成装置内の環境温度、または感光体の寿命などの画像形成装置の構成及び仕様で決まることとなる。
【００８８】
ここで、電圧が異なる２つの所定の基準電圧Ｖｃ１、Ｖｃ２で、ＬＤをＣＷ発光させた場合のそれぞれの光出力をＰ１、Ｐ２とする。ＬＤの劣化判定で設定する光量Ｐ１を、画像形成装置の構成及び仕様で決まるＬＤの最小光量以下に設定すれば、ＬＤが劣化したと判定した場合、劣化したＬＤの光量を調整できず、印刷の画像品質を維持することができず即装置を止めることになる。
【００８９】
そこで本実施形態では、基準電圧生成手段が生成する異なる電圧の２つの所定の基準電圧Ｖｃ１、Ｖｃ２のうち、低い電圧の基準電圧Ｖｃ１は、装置内の温度湿度の環境や感光体の特性変化に対応して調整される半導体レーザの光量の最小出力を得る基準電圧以下とすることが好ましい。
【００９０】
また、劣化状態判定手段は、低い電圧の基準電圧Ｖｃ１で発光させたときは駆動電流検出手段で所定の光量に達しなかったことにより、駆動電流Ｉ１の検出が不能な場合は、ＬＤは破損したと判断することとしている。
【００９１】
さらに、ＬＤの劣化判定で設定する光量Ｐ２を、画像形成装置の構成及び仕様で決まるＬＤの最大光量以上に設定すれば、ＬＤが劣化したと判定したとしても、劣化したＬＤの光量を下げれば、印刷作業を継続することができる可能性がある。
【００９２】
そこで本実施形態では、基準電圧生成手段が生成する異なる電圧の２つの所定の基準電圧Ｖｃ１、Ｖｃ２のうち、高い電圧の基準電圧Ｖｃ２は、装置内の温度湿度の環境や感光体の特性変化に対応して調整されるＬＤの光量の最大出力を得る基準電圧以上とすることが好ましい。
【００９３】
また、劣化状態判定手段は、低い電圧の基準電圧Ｖｃ１で発光させたときは駆動電流検出手段で所定の光量に達した駆動電流Ｉ１の検出が正常であり、かつ高い電圧の基準電圧Ｖｃ２で発光させたときは駆動電流検出手段で所定の光量に達しなかったことにより駆動電流Ｉ２の検出が不能な場合は、ＬＤは劣化状態であると判断することとしている。
【００９４】
また、ＬＤの劣化判定で設定する光量を、画像形成装置の構成及び仕様で決まるＬＤの最小光量から最大光量の間に設定すると、装置内の環境温度が低温でＬＤの光量が最大光量に設定された場合は、正常なＬＤを劣化と判定したり、また環境温度が高温でＬＤの光量が最小光量に設定された場合は、劣化したＬＤを正常と間違った判定をしてしまう可能性がある。
【００９５】
図１２は、温度によるＬＤの駆動電流の差を示す説明図である。図において、ＬＤの光量をＰ１に設定したとき、ＬＤ周辺温度２５℃での駆動電流はＩ１ａ、ＬＤ周辺温度４０℃に上昇すると駆動電流はＩ１ｂとなる。また、ＬＤの光量をＰ２に設定したとき、ＬＤ周辺温度２５℃での駆動電流はＩ２ａで、ＬＤ周辺温度４０℃に上昇すると駆動電流はＩ２ｂになる。
【００９６】
ここで、正常なＬＤは、ＬＤ周辺温度及び、ＬＤ自体の発光による温度上昇で、駆動電流の変化するため、単純に駆動電流を測定しただけで劣化判定をすると誤判定してしまう。しかしながら、図４を示して説明したように、正常なＬＤは、短時間の発光ではＬＤが劣化することはないので、駆動電流の差ΔＩ１を求めることで、微分効率ηに比例した値を求めることができる。
【００９７】
例えば、図１２において、ＬＤ周辺温度が２５℃での光量Ｐ２のときの駆動電流Ｉ２ａと光量Ｐ１aのときの駆動電流の差ΔＩａ（＝Ｉ２ａ−Ｉ１ａ）は、２５℃での微分効率ηに比例した値になる。また、ＬＤ周辺温度が４０℃での光量Ｐ２のときの駆動電流Ｉ２ｂと光量Ｐ１ｂのときの駆動電流の差ΔＩｂ（＝Ｉ２ｂ−Ｉ１ｂ）は、４０℃での微分効率ηに比例した値になる。
【００９８】
また、図５を示して説明したように、ＬＤの状態によって微分効率ηは変化するので、劣化判定を行う際の環境温度が同じならば、前回測定した駆動電流の差ΔＩ２と比較することで、ＬＤの劣化状態を判定することができる。
【００９９】
そこで、本実施形態では、劣化状態判定手段は、異なる電圧の２個の所定の基準電圧Ｖｃ１、Ｖｃ２のうち、高い電圧の基準電圧Ｖｃ２で発光させたときの駆動電流を駆動電流検出手段で検出した結果Ｉ２と、低い電圧の基準電圧Ｖｃ１で発光させたときの駆動電流を駆動電流検出手段で検出した結果Ｉ１との差ΔＩ１が、記録手段に記録されている前回の測定結果ΔＩ２に対して測定結果ΔＩ１の変化量の割合ΔＩｐ（ΔＩｐ＝ΔＩ１÷ΔＩ２）が２０％以上あった場合は、ＬＤは劣化状態であると判断することとしている。
【０１００】
なお、ＬＤの劣化判定処理を行う際、温度の影響を低減する方法として、レーザプリンタの電源を投入後の立ち上げ時は、装置が稼働中に比べて低温なため、電源立ち上げ後のイニシャライズでＬＤの劣化判定処理を行うと温度の影響を低減できる。また、常時電源が投入されていて、昼夜を問わず印刷するレーザプリンタは、装置内の温度の変化は僅かであるため、１日のうち指定された時間帯に１回劣化判定処理を実施する割合でよい。
【０１０１】
次に、ＬＤの状態における画像形成装置の動作及び処理について説明する。図１３は、ＬＤの状態による駆動電流と光出力の関係を示す。図において光出力Ｐ１は、環境温度が高温時に想定される最小の光量を、また光出力Ｐ２は、環境温度が低温時または感光体の膜厚が磨耗によって使用限度になった時に想定される最大の光量を示している。
【０１０２】
ここで、ＬＤが正常状態または劣化状態１または劣化状態２であれば、環境温度が変化しても、また、感光体の膜厚が使用限度であっても、ＬＤは静電潜像を形成することができ、画像品質を維持して、印刷を継続することができる。
【０１０３】
しかしながら、劣化状態３、または破損状態では、環境温度が変化した場合や、感光体の膜厚が使用限度の場合は、所定の光量での静電潜像を形成できず画像品質を保つことができない。したがって、このような場合は、破損または劣化したＬＤを交換する必要があり、交換のＬＤが届くまでの間、装置を停止させる必要がある。そこで、本実施形態に係る画像形成装置は、ＬＤが劣化状態３でも装置を停止させないで、しかもＬＤが正常な状態での画像と同等の品質を維持することができるようにしたものである。
【０１０４】
図１３に示すように、ＬＤの状態によって、それぞれの光出力Ｐ１、Ｐ２の駆動電流の差は異なり、正常状態ではΔＩｘとなり、劣化状態１ではΔＩｙとなり、劣化状態２ではΔＩｚで表わされる。しかしながら、劣化状態３では、光出力Ｐ１は出力できるが、光出力Ｐ２は出力できないので駆動電流の差を求めることができないこととなる。この場合、画像形成装置としては、ＬＤが劣化状態にあり、装置外に通知する必要がある。この状態で、印刷を継続すると、必要とする光量を得られない可能性があり、印刷の画像品質を保証することは難しいからである。
【０１０５】
また、劣化が更に進むと、光出力Ｐ１も出力できなくなるため、ＬＤの光量を調整できず、印刷の画像品質を保つことができない。この場合、画像形成装置としては、ＬＤが破損状態にあり、装置外に通知する必要があり、また、印刷動作は停止される。
【０１０６】
ここで、ＬＤは、劣化の進行によって微分効率ηが、図１３のように変化するため、劣化の状態により駆動電流の差ΔＩ１は、大きくなる。よって、この駆動電流の差ΔＩ１を求め、記録手段であるＮＶＲＡＭ５２に格納されている前回測定時及び以前の温度環境での駆動電流差ΔＩ２と比較すれば、ＬＤの周辺の温度環境の影響を排除し、ＬＤの劣化状態を判断することができる。また、駆動電流の差ΔＩ２に対する駆動電流の差ΔＩ１の変化量の割合で駆動電流の増減または、微分効率ηの増減を判断する。複数のＬＤを光源に用いる場合でも、各ＬＤの駆動電流の差ΔＩ１を求めることで個々のＬＤの特性に合わせる必要はなく、個々の特性のバラツキによる誤検出を防止することができる。
【０１０７】
次に、ＬＤの劣化または破損による印刷物の画質への影響について説明する。図１４は、ＬＤが正常状態での印刷画像を表した説明図である。また、図１５は、一部のＬＤが劣化または破損した状態での印刷画像を表した説明図である。図１４および図１５は共に、劣化したＬＤと画質の関係が分かりやすいように４個のＬＤを光源に用いられた走査光学装置を例として説明する。図１４および図１５は共に、４画素×４画素の黒画像と、４画素×４画素の白画像とで表した面積諧調の５０％濃度のハーフトーンをイメージしたものである。図中の点線はレーザ光の走査方向を示している。ここでは、黒画素をレーザ光にて形成されたトナー像とする。図１５の点線で表された白抜き部分は、ＬＤが劣化または破損して黒画素を形成するまでの光量を出力できなかった画素を表している。
【０１０８】
図１５では、劣化または破損したＬＤ３で静電潜像が形成されなかったのでトナーで現像されず、本来４画素×４画素で表される黒画素の塊が、分割された２個の小さな塊で表されている。黒画素と白画素の面積比が５０対５０ではないため、５０％濃度のハーフトーンよりやや白いハーフトーンに見えてしまう。また、形成されなかった黒画素が白画素となるため、本来の画像に対して余分な白い線分が見えてしまうことがある。ここでは、白黒で表現しているが、カラー画像ならば意図しない色が見えたり、意図しないパターン（モアレ）が見えてしまうことになる。
【０１０９】
そこで、本実施形態に係る画像形成装置は、調整手段により、劣化状態判定手段が劣化状態と判定したＬＤの光量を設定する基準電圧を環境温度が高温時に想定される最小の光量を設定する基準電圧に設定し、劣化状態と判定されたＬＤは、所定の光量より低い光量に設定することで、破損に至るまでの時間を稼ぐことができるものである。このように、ＬＤが破損するまで、画像形成装置が印刷を継続することができるならは、交換用光源が届く時間を確保でき、印刷業務が停止する時間を最小限に抑えることができる。
【０１１０】
また、劣化したＬＤは、発光を停止することで画像品質にも影響がでるが、本実施形態では、劣化したＬＤの光量を環境温度が高温時に想定される最小の光量まで下げることで画像品質への影響を小さくしている。よって、劣化したＬＤは、所定の光量より低い光量となるため、劣化したＬＤが形成するトナー像は所定よりは小さい像または、薄い濃度になる。
【０１１１】
さらに、劣化したＬＤの低下した光量を補うために、隣接する正常なＬＤの光量を所定より高めに調整する。これにより、劣化したＬＤに隣接する正常なＬＤが形成するトナー像は、所定より大きい像または、濃い濃度になり、劣化したＬＤで形成されるトナー像を補い、劣化したＬＤが正常な状態で形成していた画像品質とほぼ同程度の画像品質を維持することができる。
【０１１２】
図１６に、劣化したＬＤの所定より低く設定した光量で形成されるトナー像と、正常なＬＤが所定の光量で形成するトナー像との関係を示す。図中では、劣化したＬＤが形成するトナー像を小さな黒画素で表している。これは、劣化したＬＤの光量が、本来必要とする値より低くなるため、形成されるトナー像は正常なＬＤが形成するトナー像に比べて小さくまたは、薄くかすれるためである。なお、全ての黒画素が小さいトナー像を形成するとは限らず、形成されない可能性もある。
【０１１３】
ここで、小さなナトー像が形成されることで、図１５に示したような、４画素×４画素で表現される黒画素の塊が、分割されて２個の小さな塊、または一部が欠けた塊になることはない。また、黒画素が形成されないで白画素になることもないため、本来の黒白の画像に対して余分な白い線分が見えてしまうこともない。
【０１１４】
しかしながら、黒画素と白画素の面積比は、ほぼ５０対５０に近い比率になるが、本来の５０％濃度より若干低くなるように、ハーフトーンなどの面積階調での階調特性は、階調飛びが起こらないとは言えない。また、減法混色で表されるカラー画像では、小さいまたは、薄いトナー像のため、意図しない色が見えたり、意図しないパターン（モアレ）が見えることも在り得る。
【０１１５】
図１７に、劣化したＬＤの所定より低く設定した光量で形成されるトナー像と、劣化したＬＤに隣接する正常なＬＤの所定より高めに設定した光量で形成されるトナー像との関係を示す。このように、劣化したＬＤの光量が本来必要とする値より低くなった分を、劣化したＬＤに隣接する正常なＬＤの光量を上げることで補い、劣化したＬＤと隣接する正常なＬＤとで形成されるトナー像の塊が、劣化したＬＤが正常なときに形成したトナー像の塊と同じ濃度になるようにする。
【０１１６】
これによって、黒画素と白画素の面積比は、ほぼ５０対５０になり、本来の濃度が得られ、ハーフトーンなどの面積階調での階調特性は、正常なＬＤが表す階調特性に近い特性を表すことができる。また、減法混色で表されるカラー画像では、意図しない色が見えたり、意図しないパターン（モアレ）が見えることはなくなる。
【０１１７】
次に、本実施形態に係る画像形成装置が実行する劣化判定処理の一例を図１８のフローチャートを用いて説明する。まず、劣化判定開始処理（Ｓ３１）では、最初に判定する光源のＬＤを指定し、発光されるための処理開始の準備をする。次に、全光源終了（Ｓ３２）では、光源の全ＬＤの劣化処理が終了したか否かを判断する。終了している場合（Ｓ３２：Ｙｅｓ）、劣化判定処理は終了する（Ｓ４６）。
【０１１８】
一方、終了していない場合（Ｓ３２：Ｎｏ）は、ＬＤＯＦＦ解除信号を解除する（Ｓ３３）。次に、ＩＰＵにＤａｔａ１出力を指示して判定する光源のＬＤに関する基準電圧Ｖｃ１を設定し、ＣＷでＬＤを発光させる（Ｓ３４）。
【０１１９】
次に、Ｓ３４におけるＬＤの発光が正常に行われ、設定された光量Ｐ１に達したか否かの判定を行う（Ｓ３５）。ここで、ＬＤドライバ５６は、ＰＤが受光して出力するモニタ電流Ｉｍからモニタ抵抗Ｒｍで変換されたモニタ電圧Ｖｍが基準電圧Ｖｃ１と一致するまで駆動電流を増大させるものであるが、ＬＤが劣化または破損している場合は、安全回路が働いて駆動電流を停止させる場合がある。このため、測定した駆動電流のデジタルデータＤ１が正しいデータか判定するものである。
【０１２０】
測定したデジタルデータＤ１が、最小値Ｒｅｆ＿Ｌ以上で、かつ最大値Ｒｅｆ＿Ｕ以下であるならば（Ｓ３５：Ｙｅｓ）、ＬＤは正常に発光し設定された光量Ｐ１に達したと判断することができる。一方、上記範囲外の場合（Ｓ３５：Ｎｏ）は、ＬＤの発光不良、または駆動電流値測定不良と判断し、破損状態を装置外に通知する（Ｓ４４）。
【０１２１】
デジタルデータＤ１が上記範囲内の場合は、ＩＰＵにＤａｔａ２出力を指示して基準電圧Ｖｃ２を設定し、ＣＷで測定するＬＤを発光させる（Ｓ３６）。
【０１２２】
次に、Ｓ３６におけるＬＤの発光が正常に行われ、設定された光量Ｐ２に達したか否かの判定を行う（Ｓ３７）。すなわち、デジタルデータＤ２が、最小値Ｒｅｆ＿Ｌ以上で、かつ最大値Ｒｅｆ＿Ｕ以下であるならば（Ｓ３７：Ｙｅｓ）、ＬＤは正常に発光し設定された光量Ｐ２に達したと判断できる。これに対し、上記範囲外の場合（Ｓ３７：Ｎｏ）は、ＬＤの発光不良、または駆動電流値測定不良と判断し、劣化状態を装置外に通知する（Ｓ４３）。
【０１２３】
上記範囲内の場合は、発光を停止し（Ｓ３８）、測定した電流値Ｄ１とＤ２から、差ΔＤ１を求める（Ｓ３９、上記式（４））。
【０１２４】
次に、ΔＤ１を前回の測定値、または、同等の温度環境でのΔＤ２で除算し、商ΔＤｐ（ΔＤｐ=ΔＤ１÷ΔＤ２）を求める（Ｓ４０）。ここで、前回の測定値または、同等の温度環境でのΔＤ２は、ＮＶＲＡＭ５２に格納されている。また、デジタルデータΔＤ２は、前回測定の駆動電流の差ΔＩ１（ΔＩ１＝Ｉ２−Ｉ１）を示していることになる。また、デジタルデータΔＤｐは、前回の測定結果または、同等の温度環境でのΔＩ２に対する測定結果ΔＩ１の変化量の割合ΔＩｐ（ΔＩｐ＝ΔＩ１÷ΔＩ２）を示していることになる。
【０１２５】
Ｓ４０における商ΔＤｐが、０．８以上から１．２以下ならば（Ｓ４１：Ｙｅｓ）、測定結果ΔＤ１をＮＶＲＡＭ５２のΔＤ２として格納する（Ｓ４２）。これに対し、上記範囲外の場合（Ｓ４２：Ｎｏ）は、劣化状態を装置外に通知する（Ｓ４３）。Ｓ４２、Ｓ４３、Ｓ４４の処理の後は、次に劣化判定する光源のＬＤを指定してＳ２に戻る（Ｓ４５）。
【０１２６】
以上、説明した劣化判定処理によれば、異なる２個の基準電圧で、駆動電流を測定した電流差を前回測定の電流差と比較しているため、ＬＤの周辺の温度やＬＤ自体の温度の影響を大幅に低減することができる。
【０１２７】
また、複数の光源を備えた走査光学装置では、光源である個々のＬＤに特性のばらつきがあるが、異なる２個の基準電圧で、駆動電流の差を測定しているため、特性のバラツキを補正することなく、精密に微分効率ηに比例した値を測定できる。また、劣化していないＬＤを間違って劣化したと誤判定することもない。なお、劣化判定処理は、通常の使用での劣化を対象にし、瞬時に劣化するのを対象にはしていないので常に行う必要はない。
【０１２８】
また、画像形成装置は、上記の劣化判定処理の結果、すなわち、一部の半導体レーザが劣化または破損していることを装置外に通知して、操作者に通知する。この通知手段は、特に限られるものではないが、例えば、警告表示灯を点灯したり、表示パネルにエラーコードを表示するようにすればよい。なお、この通知を確認した操作者は、光源の交換を手配すればよい。
【０１２９】
以上説明したように、本実施形態に係るＬＤ制御装置およびそれを用いた画像形成装置によれば、電圧が異なる２つの所定の基準電圧Ｖｃ１、Ｖｃ２（Ｖｃ１＜Ｖｃ２）で、ＬＤをＣＷ発光（無変調連続波：continuous wave）させ、それぞれの基準電圧Ｖｃ１、Ｖｃ２で測定した駆動電流の差ΔＩ１を求めることで、ＬＤの周辺環境やＬＤ自身の温度の影響を大幅に低減して微分効率ηに比例した値を測定することができる効果がある。また、劣化したと判定したＬＤの光量を設定する基準電圧をＶｃ１まで下げることで、ＬＤの劣化の進行を遅らせられ破損するまでの時間を伸ばすことができる。また、劣化したＬＤの光量が下がった分を隣接する正常なＬＤで補うことで印刷の画像品質を維持することができる。
【０１３０】
尚、上述の実施形態は本発明の好適な実施の例ではあるがこれに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施可能である。
【符号の説明】
【０１３１】
１  半導体レーザ
２  コリメートレンズ
３  ポリゴンモータ
５  回転多面鏡
６  ｆθレンズ
７  同期検知センサ
８  リターンミラー
９  感光体ドラム
４１  Ｉ／Ｖ変換回路
４２  コンパレータ
４４  電流発生回路
４５  スイッチ回路
５０  走査光学装置
５１  ＣＰＵ
５２  ＮＶＲＡＭ
５３  ＩＰＵ
５４  ＤＡＣ
５５  分圧抵抗
５６  ＬＤドライバ
【先行技術文献】
【特許文献】
【０１３２】
【特許文献１】特開平１０−８３１０２号公報
【特許文献２】特開２００６−５１６１３号公報
【図１】
2011171690.tif 000003
【図２】
2011171690.tif 000004
【図３】
2011171690.tif 000005
【図４】
2011171690.tif 000006
【図５】
2011171690.tif 000007
【図６】
2011171690.tif 000008
【図７】
2011171690.tif 000009
【図８】
2011171690.tif 000010
【図９】
2011171690.tif 000011
【図１０】
2011171690.tif 000012
【図１１】
2011171690.tif 000013
【図１２】
2011171690.tif 000014
【図１３】
2011171690.tif 000015
【図１４】
2011171690.tif 000016
【図１５】
2011171690.tif 000017
【図１６】
2011171690.tif 000018
【図１７】
2011171690.tif 000019
【図１８】
2011171690.tif 000020