JP2005199622A - 画像形成装置、プログラムおよび記録媒体 - Google Patents

Abstract

【課題】 画像形成で実際に使用する半導体レーザダイオードから前方へ放射された光を利用して劣化を判定して実態に近い結果が得られる画像形成装置、プログラムおよび記録媒体を提供する。
【解決手段】 この画像形成装置は、半導体レーザダイオードを駆動する光源駆動手段と同期検知センサを有するものであって、駆動電流を段階的に増減させる手段と、同期検知センサの入射光量に応じた信号を監視する手段と、ポリゴンスキャナを介さずにレーザ光を前記同期検知センサへ導く手段と、レーザダイオードの劣化または故障を判定する手段を有して、半導体レーザダイオードから前方へ放射された光を利用して実態に近い判定結果が得られるようにした。
【選択図】 図２

Description

本発明は、画像形成装置、プログラムおよび記録媒体に関し、特に、半導体レーザダイオードの故障または劣化を判定する技術に関する。

デジタル複写機、デジタルプリンタおよびデジタルファクシミリ装置等現在一般に広く用いられている画像形成装置では、原稿読み取り装置（スキャナ）で読み取った光学的情報を電気的情報に変換し、その変換された電気情報により半導体レーザダイオード（ＬＤ）の発光を変調して感光体上に潜像を形成し、この潜像をトナーで現像した後、記録媒体に転写及び定着して画像を形成する電子写真方式の画像形成装置が普及し、高品質の画像を高速に記録することができる。
ところで原稿読取装置等に用いられているＬＤは、一般的に、静電気等の電気的ストレスや機械的衝撃に弱く非常に劣化しやすいデバイスであり、ＬＤが劣化すると正しい画像記録ができず、従って、出力される画像品質も低下する。
レーザーダイオードアレイは、一般的に同一チップ上に形成されるため、電気特性的にチャンネル間のバラツキがほとんど無く、また温度的なバラツキも少ないことが知られているが、画像記録装置内の特定のＬＤに静電気等のストレスが加わった場合、そのＬＤ発光源の動作電流は、動作時間と共に徐々に上昇していく。すなわち、ＬＤが劣化することにより駆動電流に対する光出力（変換効率）が低下していく。
従って、この動作電流の経時的な変化を監視して、変換効率の値が一定値を超えた場合にＬＤの故障もしくは劣化と判定することになる。

しかしながら、上記従来技術の方式では、ＬＤの発光点から側面や後方に向かって放射された光をフォトダイオード（ＰＤ）で受光して測定しているため、発光点から前方への光量を正確に検知することが出来ないという問題があった。
本発明は、上述した実情を考慮してなされたものであって、ＬＤから前方へ放射された光を利用して実態に近い劣化もしくは故障の判定結果が得られる画像形成装置、プログラムおよび記録媒体を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、請求項１の発明は、半導体レーザダイオードを駆動する光源駆動手段と同期検知センサとを有する画像形成装置において、駆動電流を段階的に増減させる駆動電流増減手段と、前記同期検知センサの入射光量に応じた信号を監視する監視手段と、ポリゴンスキャナを介さずにレーザ光を前記同期検知センサへ導くレーザ光導入手段と、レーザダイオードの劣化または故障を判定する判定手段とを有し、半導体レーザダイオードでから前方へ放射された光を利用して実態に近い判定結果が得られるようにしたことを特徴とする。
請求項２の発明は、請求項１に記載の画像形成装置において、駆動電流を段階的に増減させる最小変化量を作像時と劣化または故障の判定時で切り替える第１の切替え手段を有することを特徴とする。
請求項３の発明は、請求項１に記載の画像形成装置において、低光量時に書込制御ＩＣの点灯制御回路を切り替える第２の切替え手段を有することを特徴とする。
また、請求項４の発明は、コンピュータに、請求項１、２または３に記載の画像形成装置の機能を実行させるためのプログラムである。
また、請求項５の発明は、請求項４に記載のプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体である。

本発明によれば、画像形成で実際に使用する半導体レーザダイオードから前方へ放射された光を利用して劣化を判定しているため、半導体レーザダイオードの側面や後方に取り付けられたフォトダイオードのモニタ電流と半導体レーザダイオードの動作電流を用いて判定するよりも実態に近い判定結果が得られる。

以下、図面を参照して、本発明に係る好適な実施形態を説明する。
図１は本発明を適用する画像形成装置の構成図であり、図２は本実施形態の概略構成を示すブロック図である。
操作・表示部５の指示に従って、スキャナ部６で、原稿を光源により照射しながら走査して、原稿からの反射光をＣＣＤ（Charge-Coupled Devices）センサにより読み取り、画像データを画像処理部１に送る。画像処理部１では、スキャナγ補正、色変換、主走査変倍、画像分離、加工、エリア処理、階層補正処理などの画像処理を行った画像データを書込制御部２へ送る。書込制御部２では、画像データに応じて半導体レーザダイオード（ＬＤ）の駆動を変調し、プロッタ部３で一様に帯電された回転する感光体８にＬＤからのレーザビームにより潜像を書き込み、現像部によりトナーを付着させて顕像化させる。
感光体８上に作られた画像は、中間転写部９の中間転写ユニットの転写ベルト上に再転写される。中間転写ベルト上にはフルカラーコピーの場合４色（ＢＫ、Ｃ、Ｍ、Ｙの４色）のトナーが順次重ねられる。フルカラーの場合にはＢＫ、Ｃ、Ｍ、Ｙの４色作像・転写工程が終了した時点で中間転写ベルトとタイミングを合わせて、給紙部１０より転写紙が給紙され、紙転写部で中間転写ベルトからの４色同時に転写紙にトナーが転写される。トナーが転写された転写紙は、搬送部を経て定着部１１に送られ、定着ローラと加圧ローラによって熱定着され排紙される。
また、コピーモード等の操作モードは操作・表示部５から入力して設定され、設定された操作モードはメイン制御部４に送られ、メイン制御部４では設定された操作モードを実行するための制御処理を行う。この時、メイン制御部４から、スキャナ部６、画像処理部１、書込制御部２、プロッタ部３等の各部に対し制御指示を行う。

図３は、本実施形態における光走査光学系の機構部を示す図である。この光走査光学系において、２６はＬＤであり、副走査方向に所定距離だけ離れ、変調制御可能なＬＤからなる発光源がチップ上に配置されている。
ＬＤ発光源からは、画像データに応じて変調されたレーザビームが射出される。そしてこのレーザビームはコリメートレンズ２７等にて所定形状のレーザビームに整形されポリゴンミラー１５に照射される。即ち、レーザビームは、コリメートレンズ２７により平行光束とされ、主走査方向の画像書き込み用のレーザビームが感光体８の表面で所定の大きさになるように集光され、ポリゴンミラー１５に照射される。
ポリゴンミラー１５は、所定の速度で矢印Ａ方向に回転しており、このポリゴンミラー１５に当たったレーザビームは折り返しミラー１７に向かい、そこで反射され主走査方向に繰り返し走査される。この時、ポリゴンミラー１５で反射したレーザビームは、ｆθレンズ２９による等角速度運動から等速運動への変換と面倒れ補正レンズ３０による面倒れ補正が行われた後、折り返しミラー１７により角度を変えられ、感光体９の表面に所定ビーム径でスポット状に結像される。
図３において、始めに、ポリゴンミラー１５を回転停止し、同期検知導光ミラー（ハーフミラー）２８により、スキャンビームが同期検知センサ３２へ入射するように同期検知導光ミラー２８をセットする。これにより静止ビームが同期検知センサ３２に入射するため光量が十分高くなり、低光量の発光領域においても同期検知センサ３２による検出が可能となる。
ＬＤの発光点から前方へ出力されたレーザビームは、光学部品（レンズ、ミラー）を通過した後に同期検知導光ミラー２８で反射し、主走査書き込み領域外の主走査開始点側レーザ光路に設けられた同期検知ミラー３１を介して、書込ユニット端部に取り付けられた同期検知部７の同期検知センサ３２に入射する。このとき同期検知センサ３２への入射光量が一定レベル以上になると同期検知部７の出力がＯＮとなり、入射光量が一定レベル以下になると同期検知部７の出力がＯＦＦとなる。
通常動作ではビーム入射時に出力がＯＦＦになるような低光量で使用することは無いが、本発明では低光量で同期検知センサ３２の出力がＯＦＦになることを利用して、ＬＤから前方に放射される光量を基準にしたＬＤの劣化を判定することが可能である。

次に、図４のフローチャートを用いて、本実施形態の動作を説明する。
Ｄ／Ａコンバータ（ＤＡＣ）の出力電圧の設定値Ｎをゼロにする（ステップＳ１）。
ＬＤの駆動ＩＣにはレーザ発光強度を制御するためのアナログ電圧入力端子が備わっている。また、このアナログ電圧入力端子へ印加する電圧は、書込制御部２のＤＡＣで生成している。従って、ＤＡＣの出力電圧の設定値Ｎは、メイン制御部４から書込制御部２のＤＡＣに変更値を設定することにより変更可能である。
次に、同期検知センサ３２の出力がはじめてＯＮになるまで、メイン制御部４によりＤＡＣの設定値Ｎを０から１ステップずつ順次増加さる（ステップＳ２，Ｓ３）。
同期検知センサ３２の出力がはじめてＯＮになると（ステップＳ３のＹＥＳ）、このときのＤＡＣの設定値ＮをＤＡＣ値として不揮発性メモリに記憶しておく（ステップＳ４）。
その後、このメモリに記憶したＤＡＣ値が所定の閾値（例えば、初期値の２倍）を超える場合（ステップＳ５のＹＥＳ）、ＬＤが故障もしくは劣化していると判定し、メイン制御部４により操作・表示部５にその旨のエラーを表示する（ステップＳ６）。このときの初期値は、工場出荷時に同様の測定を行った結果のＤＡＣ値とする。
一方、メモリに記憶したＤＡＣ値が所定の閾値を超えない場合には（ステップＳ５のＮＯ）、ＬＤが故障もしくは劣化していないと判定する。
以上により、画像形成で実際に使用するＬＤから前方へ放射された光を利用して劣化を判定しているため、ＬＤの側面や後方に取り付けられたＰＤのモニタ電流とＬＤの動作電流を用いて判定するよりも実態に近い結果が得られる。
以上の構成においては、ＤＡＣの基準電圧入力端子Ｖｒｅｆに通常使用する基準電圧Ｖｒｅｆ１を印加していたが、書込制御部２の書込制御ＩＣから出されたＶｒｅｆ切替信号により、劣化判定モードでは基準電圧Ｖｒｅｆ１より低い電圧Ｖｒｅｆ２を印加するようにしてもよい。

次に、図５のフローチャートを用いて、この場合の実施形態の動作を説明する。
劣化判定モードでは、書込制御部２の制御ＩＣから出されたＶｒｅｆ切替信号により、ＤＡＣの基準電圧入力端子Ｖｒｅｆに基準電圧Ｖｒｅｆ１より低い電圧Ｖｒｅｆ２を印加する（ステップＳ１１）。
ＤＡＣの出力電圧の設定値Ｎをゼロにする（ステップＳ１２）。
次に、同期検知センサ３２の出力がはじめてＯＮになるまで、メイン制御部４によりＤＡＣの設定値Ｎを０から１ステップずつ順次増加さる（ステップＳ１３、Ｓ１４）。
同期検知センサ３２の出力がはじめてＯＮになると（ステップＳ１４のＹＥＳ）、このときのＤＡＣの設定値ＮをＤＡＣ値として不揮発性メモリに記憶しておく（ステップＳ１５）。
その後、このメモリに記憶したＤＡＣ値が所定の閾値（例えば、初期値の２倍）を超える場合（ステップＳ１６のＹＥＳ）、ＬＤが故障もしくは劣化していると判定し、メイン制御部４により操作・表示部５にその旨のエラーを表示する（ステップＳ１７）。このときの初期値は、工場出荷時に同様の測定を行った結果のＤＡＣ値とする。
一方、メモリに記憶したＤＡＣ値が所定の閾値を超えない場合には（ステップＳ１６のＮＯ）、Ｖｒｅｆ切替信号によりＤＡＣの基準電圧入力端子Ｖｒｅｆに基準電圧Ｖｒｅｆ１を印加するように切り替えて動作を終了する。
以上の通り、光出力の可変制御範囲は、電子写真プロセスの作像部経時変化を前提としているため、広範囲（５０％〜１５０％）で低光量域での精度が十分でなかったが、ＤＡＣの制御範囲を低光量域に切替ることで劣化を判定する際に十分な精度が得られる。
しかしながら、同期検知センサ３２への入射光量が少ない場合、出力信号が安定して発生しないためＬＤ点灯制御が正常に行えない。これを回避するため、劣化判定モードでは、書込制御ＩＣの内部動作を切り替え、連続点灯および連続ＡＰＣ動作を行う。これにより同期信号が無くてもＬＤが常時駆動された状態となる。

次に、図６のフローチャートを用いて、この場合の実施形態の動作を説明する。
ＤＡＣの出力電圧の設定値Ｎをゼロにする（ステップＳ２１）。
次に、同期検知センサ３２の出力がはじめてＯＮになるまで、メイン制御部４によりＤＡＣの設定値Ｎを０から１ステップずつ順次増加さる（ステップＳ２２からＳ２５）。
この間に、連続点灯および常時連続ＡＰＣ(Automatic Power Control)動作を行っておき、光量が増加して来た場合に長時間の連続点灯を行うと感光体に悪影響があるため、同期検知信号が安定して出力されるようになって同期検知部７での強制点灯制御が可能となった時点で連続点灯モードを終了し、通常の点灯制御に切り替える。
同期検知センサ３２の出力がはじめてＯＮになると（ステップＳ２４のＹＥＳ）、このときのＤＡＣの設定値ＮをＤＡＣ値として不揮発性メモリに記憶しておく（ステップＳ２６）。
その後、このメモリに記憶したＤＡＣ値が所定の閾値（例えば、初期値の２倍）を超える場合（ステップＳ２７のＹＥＳ）、ＬＤが故障もしくは劣化していると判定し、メイン制御部４により操作・表示部５にその旨のエラーを表示する（ステップＳ２８）。このときの初期値は、工場出荷時に同様の測定を行った結果のＤＡＣ値とする。
一方、メモリに記憶したＤＡＣ値が所定の閾値を超えない場合には（ステップＳ２７のＮＯ）、ＬＤが故障もしくは劣化していないと判定する。
従来、光量を下げると同期検知エラーが発生するため、書込制御ＩＣ内のカウンタ動作が停止することがあったが、光量を下げた時には書込制御ＩＣの制御に依存しない点灯状態とし、光量が増加した場合でも感光体への悪影響を防止することができる。

本発明は、上述した実施形態のみに限定されたものではない。上述した実施形態を構成する各機能をそれぞれプログラム化し、あらかじめＲＯＭ等の記録媒体に書き込んでおき、コンピュータにこのＲＯＭ等を装着して、これらのプログラムを実行することによって、本発明の目的が達成されることは言うまでもない。
この場合、記録媒体から読み出されたプログラム自体が上述した実施形態の機能を実現することになり、そのプログラムおよびそのプログラムを記録した記録媒体も本発明を構成することになる。
なお、プログラムを格納する記録媒体としては半導体媒体（例えば、ＲＯＭ、不揮発性メモリ等）、光媒体（例えば、ＤＶＤ、ＭＯ、ＭＤ、ＣＤ等）、磁気媒体（例えば、磁気テープ、フレキシブルディスク等）等のいずれであってもよい。
あるいは、ネットワーク等の通信網を介して記憶装置に格納されたプログラムをサーバコンピュータから直接供給を受けるようにしてもよい。この場合、このサーバコンピュータの記憶装置も本発明の記録媒体に含まれる。
また、ロードしたプログラムを実行することにより上述した実施形態の機能が実現されるだけでなく、そのプログラムの指示に基づき、オペレーティングシステムあるいは他のアプリケーションプログラム等と共同して処理することによって上述した実施形態の機能が実現される場合も含まれる。
このように、上述した実施形態の機能をプログラム化して流通させることによって、コスト、可搬性、汎用性を向上させることができる。

本発明を適用する画像形成装置の構成図である。 本実施形態の概略構成を示すブロック図である。 本実施形態における光走査光学系の機構部を示す図である。 実施形態の動作を説明するフローチャートである。 実施形態の他の動作を説明するフローチャートである。 実施形態の他の動作を説明するフローチャートである。

符号の説明

１…画像処理部、２…書込制御部、３…プロッタ部、４…メイン制御部、５…操作・表示部、６…スキャナ部、７…同期検知部、９…感光体、１５…ポリゴンミラー、１７…折り返しミラー、２７…コリメートレンズ、２８…同期検知導光ミラー、２９…ｆθレンズ、３０…面倒れ補正レンズ、３１…同期検知ミラー、３２…同期検知センサ。

Claims (5)

1. 半導体レーザダイオードを駆動する光源駆動手段と同期検知センサとを有する画像形成装置において、駆動電流を段階的に増減させる駆動電流増減手段と、前記同期検知センサの入射光量に応じた信号を監視する監視手段と、ポリゴンスキャナを介さずにレーザ光を前記同期検知センサへ導くレーザ光導入手段と、レーザダイオードの劣化または故障を判定する判定手段とを有し、半導体レーザダイオードでから前方へ放射された光を利用して実態に近い判定結果が得られるようにしたことを特徴とする画像形成装置。
2. 請求項１に記載の画像形成装置において、駆動電流を段階的に増減させる最小変化量を作像時と劣化または故障の判定時で切り替える第１の切替え手段を有することを特徴とする画像形成装置。
3. 請求項１に記載の画像形成装置において、低光量時に書込制御ＩＣの点灯制御回路を切り替える第２の切替え手段を有することを特徴とする画像形成装置。
4. コンピュータに、請求項１、２または３に記載の画像形成装置の機能を実行させるためのプログラム。
5. 請求項４に記載のプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。

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