JP2005043447A - Method and apparatus for judging abnormality of semiconductor laser, and image recording apparatus - Google Patents

Method and apparatus for judging abnormality of semiconductor laser, and image recording apparatus Download PDF

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昌法 加藤
Takayuki Uemura
隆之 植村
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for easily judging an abnormal semiconductor laser. <P>SOLUTION: In the image recording apparatus to scan and expose a recording medium with a laser beam emitting from a fiber-coupled semiconductor laser, the laser light quantity on the recording surface of the recording medium is detected by continuously lighting the semiconductor laser for a sufficiently long time. The light quantity of the semiconductor laser is controlled, the driving current of the semiconductor laser is determined, the semiconductor laser is lightened in accordance with specified pattern signals by the driving current, and the average light quantity of the laser on the recording surface is measured. When the proportion of the difference between the laser light quantity for continuous lighting and the average light quantity exceeds a specified range, the semiconductor laser is discriminated as abnormal. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体レーザの異常判別方法及び装置並びに画像記録装置に係り、詳しくは、アウタードラム型画像記録装置の記録光源である半導体レーザの異常を判別する技術及びこの異常判別装置を備えた画像記録装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、コンピュータにより、デジタル画像を作成し、直接印刷版に画像記録を行うＣＴＰ（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ｔｏ Ｐｌａｔｅ）が行われるようになってきている。このようなＣＴＰ等において用いられる画像記録装置として、回転するドラムの外周面に感光材料を保持しながら、デジタル画像信号に応じてレーザ光露光を行い、画像を記録する画像記録装置が知られている（例えば、特許文献１等参照）。
【０００３】
図１１に、画像記録装置の一例を示す。図１１は、従来の画像記録装置の、光源である半導体レーザからドラム上の記録面までの光学的な構成を簡略化して示した概略構成図である。
図１１に示すように、画像記録装置９０は、主に、ファイバ結合レーザ９１、光ファイバアレイ９２、露光ヘッド９３を有して構成され、回転するドラム９４の外周面に装着された印刷版９５を露光、記録するものである。
【０００４】
ファイバ結合レーザ９１は、光ビームを射出する半導体レーザ９１ａ及びこれに結合される光ファイバ９１ｂから成り、露光ヘッド９３は、光ファイバアレイ９２から射出された光をコリメート光とするコリメータレンズ９３ａ、開口９３ｂ及び印刷版９５上の記録面に像を結ぶための結像レンズ９３ｃを有して構成される。
半導体レーザ９１ａは、光ファイバが一体になっているファイバ結合レーザ９１で、光ファイバ９１ｂの先端から光ビームが射出される。射出された光ビームは、導光のための光ファイバアレイ９２に入射され、光ファイバアレイ９２の出力端から射出された光ビームが露光ヘッド９３を介して印刷版９５上の記録面に照射される。
【０００５】
上述したような画像記録装置において、常に一定の品質で画像を記録するためには、光源（半導体レーザ）の光量調整を行う必要がある。
光量調整を行うにあたっては、半導体レーザが複数の場合には、各半導体レーザを１つずつ順次点灯させ、ドラム面に相当する場所に配置した１個の素子で光ビームの光量を検出して、結果をフィードバックし、レーザ光量を順に調整するようにする。
【０００６】
その際、半導体レーザの異常を検出する方法としては、例えば、レーザ光量が所定の大きさとなるのに必要な電流の大きさをモニタし、使用初期の値と最新の値とを比較して、そのずれ量の割合が所定の範囲をこえたか否かにより判定する方法がある（例えば、特許文献２等参照）。
このとき多くの場合、例えば電流値が使用初期の１．２倍になったときに、半導体レーザが寿命を迎えたと判断されていた。
【０００７】
【特許文献１】
特開２００３−２１９１２号公報
【特許文献２】
特開平１０−８３１０２号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図１１に示したような画像記録装置１０のファイバ結合レーザ９１から射出された光を光ファイバ９２に通し、その出射光に対して、さらに開口９３ｂを通すような光学系の場合、以下のような問題がある。
すなわち、半導体レーザ９１ａをパルス点灯させたときの、記録面での光ビームの時間波形が、通常ならば図１２に示すような波形となるのに対し、図１３に示すような、立ち上がりのなまったものになることがある。しかし、この現象は駆動電流値が使用初期の１．２倍に上昇する以前に発生することもあるため、上述したような従来の判定方法によっては、この半導体レーザの異常を発見することはできないという問題がある。
【０００９】
また、図１３のような波形を示す半導体レーザが複数の光源の中に混ざった場合、例えば、１画素毎にオンオフを繰り返すような画像を記録しようとすると、そのチャンネルだけ記録光量が下がってしまうため、結果的に出力した画像の上でスジになってしまい、あるいは、それが周期的に繰り返されると画像をマクロに見た場合に、ムラとして視認されるという問題がある。
【００１０】
従って、このような現象が出力画像上で視認された場合には、半導体レーザを交換する必要がある。しかし、実際にどの半導体レーザが異常なのか見つけ出すには、判定用パターンの画像を一旦出力して、その結果を目視により確認する必要がある。そのためには、印刷版を特別に１枚使うことにもなり、また、出力した画像をもとに異常な半導体レーザのチャンネルを判別するためのスキルが作業者に要求されるという問題がある。
【００１１】
本発明は、前記従来の問題に鑑みてなされたものであり、異常のある半導体レーザ、特にパルス点灯させたときに立ち上がりがなまる半導体レーザを、判定用パターン画像を出力して観察したり、特別なスキルを必要とすることなく簡単に判定することのできる半導体レーザの異常判別方法及び装置並びに画像記録装置を提供することを課題とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、本発明の第１の態様は、回転するドラムの外周面に巻き付けられた記録媒体をファイバ結合半導体レーザから射出されたレーザビームで走査露光する画像記録装置における半導体レーザの異常判別方法であって、前記半導体レーザを十分長い時間連続点灯させて、前記記録媒体の記録面におけるレーザ光量を検出し、前記検出したレーザ光量をフィードバックして前記半導体レーザの光量調整を行い、前記半導体レーザの駆動電流を決定し、前記光量調整により決定した駆動電流で前記半導体レーザを所定のパターン信号により点灯させ、そのときの前記記録面におけるレーザ光量の平均光量を測定し、前記連続点灯したときのレーザ光量と、前記平均光量とを比較し、その差の割合が所定の範囲を超えた場合に、前記半導体レーザが異常であると判別することを特徴とする半導体レーザの異常判別方法を提供する。
【００１３】
また、同様に前記課題を解決するために、本発明の第２の態様は、回転するドラムの外周面に巻き付けられた記録媒体をファイバ結合半導体レーザから射出されたレーザビームで走査露光する画像記録装置における半導体レーザの異常判別方法であって、前記半導体レーザを十分長い時間連続点灯させて、前記記録媒体の記録面におけるレーザ光量を検出し、前記検出したレーザ光量をフィードバックして前記半導体レーザの光量調整を行い、前記半導体レーザの駆動電流を決定し、前記光量調整により決定した駆動電流で前記半導体レーザを所定のパターン信号により点灯させ、そのときの前記記録面におけるレーザ光量の所定時刻における瞬時値を測定し、前記連続点灯したときのレーザ光量と、前記瞬時値とを比較し、その差の割合が所定の範囲を超えた場合に、前記半導体レーザが異常であると判別することを特徴とする半導体レーザの異常判別方法を提供する。
【００１４】
また、同様に前記課題を解決するために、本発明の第３の態様は、回転するドラムの外周面に巻き付けられた記録媒体をファイバ結合半導体レーザから射出されたレーザビームで走査露光する画像記録装置における半導体レーザの異常を判別する半導体レーザ異常判別装置であって、前記半導体レーザから射出されたレーザビームの前記記録媒体の記録面におけるレーザ光量を検出する光検出器と、前記検出したレーザ光量をフィードバックし、前記半導体レーザの光量調整を行い、前記半導体レーザの駆動電流を決定する手段と、前記決定された駆動電流で、所定のパターン信号により点灯された前記半導体レーザの前記記録面における平均光量を測定する手段と、前記半導体レーザを十分長い時間連続点灯し、前記光検出器によって検出されたレーザ光量と、前記平均光量を比較し、その差の割合が所定の範囲を超えた場合に、前記半導体レーザが異常であると判別する手段と、を備えたことを特徴とする半導体レーザ異常判別装置を提供する。
【００１５】
また、同様に前記課題を解決するために、本発明の第４の態様は、回転するドラムの外周面に巻き付けられた記録媒体をファイバ結合半導体レーザから射出されたレーザビームで走査露光する画像記録装置における半導体レーザの異常を判別する半導体レーザ異常判別装置であって、前記半導体レーザから射出されたレーザビームの前記記録媒体の記録面におけるレーザ光量を検出する光検出器と、前記検出したレーザ光量をフィードバックし、前記半導体レーザの光量調整を行い、前記半導体レーザの駆動電流を決定する手段と、前記決定された駆動電流で、所定のパターン信号により点灯された前記半導体レーザの前記記録面におけるレーザ光量の瞬時値を測定する手段と、前記半導体レーザを十分長い時間連続点灯し、前記光検出器によって検出されたレーザ光量と、前記瞬時値を比較し、その差の割合が所定の範囲を超えた場合に、前記半導体レーザが異常であると判別する手段と、を備えたことを特徴とする半導体レーザ異常判別装置を提供する。
【００１６】
また、同様に前記課題を解決するために、本発明の第５の態様は、回転するドラムの外周面に巻き付けられた記録媒体をファイバ結合半導体レーザから射出されたレーザビームで走査露光する画像記録装置であって、前記本発明の第３の態様または第４の態様の半導体レーザ異常判別装置を備えたことを特徴とする画像記録装置を提供する。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の半導体レーザの異常判別方法及び装置並びに画像記録装置について、添付の図面に示される好適実施形態を基に詳細に説明する。
【００１８】
図１は、本発明に係る、半導体レーザの異常判別方法を実施する半導体レーザ異常判別装置を備えた画像記録装置の第１実施形態の概略構成を示す概略斜視図である。図１に示すように、本実施形態の画像記録装置１は、主に、回転するドラム１０の外周面に巻き付けられた記録媒体（記録材料）１２に画像記録するための、光ビーム（レーザビーム）を射出するレーザ光源部１４、光ビームを記録媒体１２の記録面上に結像する露光ヘッド（結像光学系）１６及びレーザ光源部１４から射出された光ビームを露光ヘッド１６まで導くファイバアレイ１８から構成され、さらに、レーザ光源部１４の半導体レーザの異常を判別する異常判別装置を構成する、記録面上に相当する位置におけるレーザ光量を検出する光検出器２０及び半導体レーザの異常を判別する異常判別部２２を有して構成される。
【００１９】
図１に示す画像記録装置１は、いわゆるアウタードラム型の画像記録装置であり、円筒形のドラム１０の外周面に例えばＰＳ版等の記録媒体１２を装着して、円筒（ドラム）の中心線（軸）を回転軸として、ドラム１０を所定速度で回転させ、かつ主走査方向と略直交する図に矢印Ｓで示す方向（副走査方向）に、露光ヘッド１６を図示しない副走査機構により移動させて、記録媒体１２上に２次元的に画像を記録するものである。
また、詳しくは後述するが、本実施形態の画像記録装置１は、レーザ光源部１４の半導体レーザの異常を判別する異常判別装置を備えており、半導体レーザの異常判別に用いるために、レーザ光量を検出する光検出器２０及び異常判別部２２が設けられている。
【００２０】
レーザ光源部１４は、所定数のマルチビームを射出するレーザダイオード（ＬＤ）等の半導体レーザを含む、所定数のファイバ結合半導体レーザと、これらを載置するドライバ基板及び各半導体レーザに発生する熱を吸収、放熱し、半導体レーザを所定温度以下に保持するためのヒートシンク等を含んでいる。
なお、レーザ光源部１４は、ファイバ結合半導体レーザを用いているが、ここに用いられるレーザダイオード（ＬＤ）は、特に制限的ではなく、シングルモードＬＤ、マルチモードＬＤでも、ブロードエリアＬＤでもよく、公知のＬＤを用いることができる。また、ＬＤ自体にコリメータレンズやアパーチャを有するものであってもよい。
【００２１】
露光ヘッド１６は、レーザ光源部１４から射出された光ビーム（マルチビーム）を最終的に所定のスポットサイズで記録媒体１２の記録面上に結像する縮小光学系であり、ファイバアレイ１８の各ファイバの出射端面が副走査方向に所定間隔を空けて配置されており、ファイバアレイ１８のすべての光ビームに作用してコリメート光とするコリメータレンズ等を有している。
また、露光ヘッド１６は、上記各部材が図示しない移動支持台上に固定され、同じく図示しない副走査機構によりドラム１０の回転軸と略平行な副走査方向に移動可能なようになっている。
【００２２】
光検出器２０は、ドラム１０の外周面に巻き付けられた記録媒体１２の記録面上に相当する位置におけるレーザ光量を検出する光センサであり、ドラム１０の一方の端部に近接した位置で、露光ヘッド１６が光検出器２０と対峙する位置に来たときに、露光ヘッド１６の光ビーム射出部に対する光検出器２０の受光部の位置が略記録面と同じ位置となるように配置されている。
また、異常判別部２２は、半導体レーザ異常判別装置の主要部をなすものであり、次に、これについて説明する。
【００２３】
図２に、本発明の第１実施形態に係る、画像記録装置に設置された半導体レーザ異常判別装置の概略構成を示す。
図２に示すように、レーザ光源部１４は、レーザビームを射出する複数の半導体レーザ２４と、各半導体レーザ２４を駆動するドライバ２６を含んでいる。また、異常判別部２２は、駆動電流決定部２８、平均光量測定部３０及び比較・判別部３２を有して構成されている。
【００２４】
駆動電流決定部２８は、ドライバ２６が半導体レーザ２４を駆動する際の駆動電流を決定するものである。駆動電流決定部２８は、この駆動電流を、半導体レーザ２４を十分長い時間連続点灯して、記録面上におけるのと同等のレーザ光量を光検出器２０で検出し、これをフィードバックして、半導体レーザ２４の射出するレーザ光量が記録面上で所定の光量となるように光量調整を行うことにより決定するようになっている。
【００２５】
平均光量測定部３０は、駆動電流決定部２８で決定された駆動電流で半導体レーザ２４を所定のパターン信号により点灯させ、そのときの記録面上におけるレーザ光量を光検出器２０で検出し、その平均光量を測定するものである。
平均光量測定部３０は、光検出器２０が検出したレーザ光量を逐次受け取ってそれを積算して平均光量を算出するようにしてもよいし、光検出器２０の検出速度が遅く自然に光検出器２０で平均光量を測定できるようになっていてもよい。この場合には、光検出器２０が平均光量測定部３０を兼ねることになる。
【００２６】
比較・検出部３２は、半導体レーザ２４を十分長い時間連続点灯して光検出器２０で検出した記録面上におけるレーザ光量を、駆動電流決定部２８で決定した駆動電流で半導体レーザ２４を所定のパターン信号で点灯したときの記録面上におけるレーザ光量の平均光量と比較し、前記レーザ光量とこの平均光量との差が所定の範囲を超えた場合に、半導体レーザ２４に異常があると判別するものである。
【００２７】
以下、本実施形態の作用を図３のフローチャートに沿って説明する。
まず、図３のステップ１００において、ドライバ２６によって半導体レーザ２４を駆動し、十分長い時間連続点灯させる。このとき露光ヘッド１６を副走査機構により移動して光検出器２０の位置に停止させ、露光ヘッド１６から射出される光ビームが光検出器２０で検出できるようにする。このようにして、半導体レーザ２４を連続点灯しながら、そのレーザ光量を光検出器２０でモニタする。
【００２８】
次にステップ１１０において、光検出器２０で検出したレーザ光量を駆動電流決定部２８にフィードバックして、駆動電流決定部２８において記録面上におけるレーザ光量が所定の光量になるようにドライバ２６を制御して半導体レーザ２４の光量調整を行う。駆動電流決定部２８は、光量調整により記録面上での光量が最適となるような半導体レーザ２４の駆動電流を決定する。例えば、全記録チャンネルの光量が、記録面上で各チャンネルが０．３Ｗとなるように、各半導体レーザ２４の駆動電流を調整するようにする。
【００２９】
次にステップ１２０において、駆動電流決定部２８が決定した駆動電流で、所定のパターン信号により半導体レーザ２４を点灯し、その平均光量を測定する。
図４に、所定パターン信号によるレーザ電流の時間波形の一例を示す。ここで、例えば、半導体レーザ２４のチャンネルＣＨ１のバイアス電流を、レーザの閾値電流より小さいＩｂｉａｓとし、これをオフ時のレーザ電流とし、また、光量調整によって決定したチャンネルＣＨ１の駆動電流をＩｏｐとし、これをオン時のレーザ電流とする。そして、図４に示すように、所定時間Ｔ毎にオンオフを繰り返すようなパターン信号で、チャンネルＣＨ１の半導体レーザ２４をパルス変調する。また、このとき他のチャンネルの半導体レーザはすべて消灯しておく。このように各半導体レーザ２４を一つずつ点灯してその異常を判別する。
【００３０】
平均光量の測定は、図２では光検出器２０の他に平均光量測定部３０を設けるようにして、光検出器２０からその検出値を受け取って平均光量を算出するようになっているが、光検出器２０で平均光量を測定するようにしてもよい。例えば、光検出器２０が光を受光して、それに応じて発生する電流を電圧に変換する際、そのアナログの電気回路の応答が遅い場合には、自然に平均光量を測定することができる。この場合には、光検出器２０が平均光量測定部３０を兼ねることとなる。
【００３１】
次にステップ１３０において、比較・判別部３２において、上で連続点灯して測定したレーザ光量と、ステップ１２０で測定した所定パターン信号で点灯した際の平均光量を比較する。具体的には、これらの値の差をとり、この差を所定値（所定範囲）と比較する。
例えば、図４のようなパターン信号によって半導体レーザ２４を駆動して、そのレーザ光量の平均光量を光検出器２０で検出した場合の、光検出器２０の出力波形を図５及び図６に示す。図５は半導体レーザ２４が正常な場合、図６は半導体レーザ２４が異常な場合を示す。
【００３２】
このとき半導体レーザ２４を図４に示すようなデューティー比が５０％のパターン信号で駆動しているため、光検出器２０が検出する正常な場合の平均光量は、図５に示すように、理想的には連続点灯時のレベルの１／２となるはずである。一方、半導体レーザ２４に異常があると、平均光量が小さくなるため、図６に示すように光検出器２０が検出した値は理想的な値（連続点灯時のレベルの１／２）を下回ってしまう。例えば、図６の場合には、連続点灯時のレベルを１００％とすると、この場合の平均光量は連続点灯時のレベルの１／２よりｂ％小さくなっている。
【００３３】
そこで、連続点灯時のレーザ光量と所定パターン信号で点灯したときの平均光量との差の割合が所定範囲を超えるか否かによって、半導体レーザ２４の異常を判別するようにする。例えば、連続点灯時のレベルの１／２と平均光量との差をとり、これと連続点灯時のレーザ光量との割合をとって、これが（連続点灯時のレベルを１００％として、上記ｂ％より小さい値である） ３％を超えたら異常である等と判別する。
【００３４】
ステップ１４０において、この差の割合が所定範囲を超えたと判定された場合には、ステップ１５０へ進み、その半導体レーザ２４に異常があると判別する。また、ステップ１４０において、この差の割合が所定範囲を超えていないと判定された場合には、ステップ１６０へ進み、その半導体レーザ２４には異常がないと判別する。このようにして、一つのチャンネル（半導体レーザ２４）についての異常判別が終了すると、次のチャンネル（半導体レーザ２４）の異常判別を行うようにする。
【００３５】
以上の異常判別の動作はすべて自動的に行われるため、本実施形態によれば、印刷版を使うこともなく、また判定用のパターンを出力してその結果を人が観察して判定する必要がなく、すべて自動的に、しかも短時間で半導体レーザの異常を判別することができる。
さらに、定期的にこの半導体レーザ異常判別シーケンスを起動させれば、実際の画像を出力する前に半導体レーザが正常か否か判定することができ、異常な画像を出力してしまうことをなくすこともできる。
【００３６】
次に、本発明の第２実施形態について説明する。
第２実施形態は、各半導体レーザの異常を判別する際、所定のパターン信号で駆動してその平均光量を測定する代わりに、所定パターン信号より一定タイミング遅らせたタイミングにおけるレーザ光量の瞬時値を測定し、この瞬時値を用いて異常判別を行うものである。
【００３７】
図７に第２実施形態に係る、画像記録装置に設置された半導体レーザ異常判別装置の概略構成を示す。図７に示すように、レーザ光源部１１４から射出された光ビームはファイバアレイ１１８により露光ヘッド１１６に導かれ、ここから射出された光ビームを光検出器１２０で検出し、これに基づいて異常判別部１２２において半導体レーザの異常を判別するという基本構成は第１実施形態と同様である。本実施形態が前述した第１実施形態と異なるのは、異常判別部１２２に、瞬時値測定部１３０が設けられている点である。その他の構成部分については前記第１実施形態と同様であり、下二桁に同一の符号を付することにより、詳しい説明は省略する。
瞬時値測定部１３０は、半導体レーザを所定のパターン信号で駆動してレーザ光量を測定する際、通常の信号パターンよりも少し遅らせたタイミングでそのときのレーザ光量の瞬時値を測定するものである。
【００３８】
図８に瞬時値測定部１３０の一例の概略構成を示す。
図８に示すように、瞬時値測定部１３０は、例えば、高速アンプ１３４、サンプルホールド回路１３６、Ａ／Ｄ変換回路１３８及び遅延回路１４０等を含んで構成される。高速アンプ１３４は、光検出器１２０から検出信号を受け取るものであり、受け取った信号を増幅してサンプルホールド回路１３６に送るようになっている。サンプルホールド回路１３６は、受け取った信号を次にアナログ値からデジタル値に変換するために、サンプリング（標本化）し、これをホールドするものである。Ａ／Ｄ変換回路１３８は、サンプルホールド回路１３６でホールドされている信号をデジタルデータに変換し次の処理に引き渡すものである。
【００３９】
遅延回路１４０は、このとき半導体レーザを駆動している所定のパターン信号を受け取り、これを所定タイミング遅らせた信号を生成してサンプルホールド回路１３６に送り、この遅らせたタイミングで、ホールドされている信号を取り出してＡ／Ｄ変換回路１３８に渡すようにするものである。これによって、所定のパターン信号の立ち上がりよりも少し遅れたタイミングにおけるレーザ光量の瞬時値を得ることができる。
【００４０】
図７の比較・判別部１３２は、瞬時値測定部１３０からこのレーザ光量の瞬時値を受け取るとともに、光検出器１２０から連続点灯時のレーザ光量を受け取り、これらのレーザ光量を比較して、半導体レーザの異常を判別するものである。
以下、図９のフローチャートに沿って、本実施形態の作用を説明する。
【００４１】
まず、図９のステップ２００において、ドライバ１２６によって半導体レーザ１２４を駆動し、十分長い時間連続点灯させる。このとき露光ヘッド１１６を副走査機構により移動して光検出器１２０の位置に停止させ、露光ヘッド１１６から射出される光ビームが光検出器１２０で検出できるようにする。このようにして、半導体レーザ１２４を連続点灯しながら、そのレーザ光量を光検出器１２０でモニタする。
【００４２】
次にステップ２１０において、光検出器１２０で検出したレーザ光量を駆動電流決定部１２８にフィードバックして、駆動電流決定部１２８において記録面上におけるレーザ光量が所定の光量になるようにドライバ１２６を制御して半導体レーザ１２４の光量調整を行う。駆動電流決定部１２８は、光量調整により記録面上での光量が最適となるような半導体レーザ１２４の駆動電流を決定する。
【００４３】
次にステップ２２０において、駆動電流決定部１２８が決定した駆動電流で、所定のパターン信号により半導体レーザ１２４を点灯し、所定時刻、すなわち所定信号パターンよりも少し遅らせたタイミングでのレーザ光量の瞬時値を測定する。この様子を図１０に示す。すなわち、図１０に示すように、信号パターンＣよりもタイミングδだけ遅らせた信号パターンＣ’の立ち上がりにおけるレーザ光量を測定する。正常なレーザ光量波形をＡとすると、異常がある場合にはレーザ光量波形の立ち上がりがなまってＢのようになっている。δだけ遅らせたタイミングでの瞬時値を測定すると正常な場合はＰという値が得られるのに対し、異常の場合にはそれよりも小さいＱという値になりレーザ光量がｄだけ低くなる。
また、このとき他のチャンネルの半導体レーザはすべて消灯しておき、各半導体レーザ１２４を一つずつ点灯してその異常を判別するのは第１実施形態と同様である。
【００４４】
次にステップ２３０において、比較・判別部１３２において、上で連続点灯して測定したレーザ光量と、いま測定した所定パターン信号で点灯した際の所定タイミングでの瞬時値とを比較する。具体的には、これらの値の差をとり、例えば、連続点灯時のレーザ光量に対するこの差の割合を所定値（所定範囲）と比較する。
この差の割合が所定範囲を超えるか否かによって、半導体レーザ１２４の異常を判別するようにする。
【００４５】
ステップ２４０において、この差の割合が所定範囲を超えたと判定された場合には、ステップ２５０へ進み、その半導体レーザ１２４に異常があると判別する。また、ステップ２１４０において、この差の割合が所定範囲を超えていないと判定された場合には、ステップ２６０へ進み、その半導体レーザ１２４には異常がないと判別する。
このようにして、一つのチャンネル（半導体レーザ１２４）についての異常判別が終了すると、次のチャンネル（半導体レーザ１２４）の異常判別を行うようにする。
【００４６】
このように第２実施形態においても第１実施形態と同様に、以上の異常判別の動作はすべて自動的に行われるため、本実施形態も第１実施形態と同様、印刷版を使うこともなく、また判定用のパターンを出力してその結果を人が観察して判定する必要がなく、すべて自動的に、しかも短時間で半導体レーザの異常を判別することができる。
さらに、定期的にこの半導体レーザ異常判別シーケンスを起動させれば、実際の画像を出力する前に半導体レーザが正常か否か判定することができ、異常な画像を出力することを防止することも可能となる。
【００４７】
以上、本発明の半導体レーザの異常判別方法及び装置並びに画像記録装置について、詳細に説明したが、本発明は、以上の実施形態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、各種の改良や変更を行ってもよいのはもちろんである。
【００４８】
【発明の効果】
以上、説明した通り、本発明によれば、自動的に短時間で簡単に半導体レーザの異常を判別することが可能となる。従って、本発明によれば、印刷版を使用したり、判定用のパターンを出力してその結果を人が観察して判定する必要もなく、さらに、定期的に本発明の異常判別方法を実施することにより、実際に画像を出力する前に半導体レーザが正常か否か判別でき、異常な画像を出力することもないという優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る、半導体レーザの異常判別方法を実施する半導体レーザ異常判別装置を備えた画像記録装置の一実施形態の概略を示す概略斜視図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る、画像記録装置に設置された半導体レーザ異常判別装置の概略構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の第１実施形態の作用を示すフローチャートである。
【図４】所定パターン信号によるレーザ電流の時間波形の一例を示す線図である。
【図５】所定パターン信号で駆動し、光検出器で検出した正常な場合の平均光量の検出波形を示す線図である。
【図６】所定パターン信号で駆動し、光検出器で検出した異常な場合の平均光量の検出波形を示す線図である。
【図７】本発明の第２実施形態に係る、画像記録装置に設置された半導体レーザ異常判別装置の概略構成を示すブロック図である。
【図８】第２実施形態におけるレーザ光量の瞬時値測定部の概略構成を示すブロック図である。
【図９】本発明の第２実施形態の作用を示すフローチャートである。
【図１０】第２実施形態において、レーザ光量の瞬時値を測定する様子を示す線図である。
【図１１】従来の画像記録装置の、光源である半導体レーザからドラム上の記録面までの光学的な構成を簡略化して示した概略構成図である。
【図１２】半導体レーザをパルス点灯したときの正常な場合の光波形を示す線図である。
【図１３】半導体レーザをパルス点灯したときの異常な場合の光波形を示す線図である。
【符号の説明】
１ 画像記録装置
１０ ドラム
１２ 記録媒体
１４、１１４ レーザ光源部
１６ 露光ヘッド
１８、１１８ ファイバアレイ
２０、１２０ 光検出器
２２、１２２ 異常判別部
２４、１２４ 半導体レーザ
２６、１２６ ドライバ
２８、１２８ 駆動電流決定部
３０ 平均光量測定部
３２、１３２ 比較・判別部
１３０ 瞬時値測定部
１３４ 高速アンプ
１３６ サンプルホールド回路
１３８ Ａ／Ｄ変換回路
１４０ 遅延回路[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a semiconductor laser abnormality determination method and apparatus, and an image recording apparatus, and more particularly, a technique for determining abnormality of a semiconductor laser that is a recording light source of an outer drum type image recording apparatus, and an image including the abnormality determination apparatus. The present invention relates to a recording apparatus.
[0002]
[Prior art]
In recent years, CTP (Computer To Plate) has been performed in which a computer creates a digital image and directly records an image on a printing plate. As an image recording apparatus used in such a CTP or the like, an image recording apparatus that records an image by performing laser light exposure according to a digital image signal while holding a photosensitive material on the outer peripheral surface of a rotating drum is known. (For example, see Patent Document 1).
[0003]
FIG. 11 shows an example of an image recording apparatus. FIG. 11 is a schematic configuration diagram showing a simplified optical configuration from a semiconductor laser as a light source to a recording surface on a drum in a conventional image recording apparatus.
As shown in FIG. 11, the image recording apparatus 90 mainly includes a fiber coupling laser 91, an optical fiber array 92, and an exposure head 93, and a printing plate 95 mounted on the outer peripheral surface of a rotating drum 94. Is exposed and recorded.
[0004]
The fiber coupling laser 91 includes a semiconductor laser 91a that emits a light beam and an optical fiber 91b that is coupled to the semiconductor laser 91a. The exposure head 93 includes a collimator lens 93a that uses the light emitted from the optical fiber array 92 as collimated light, and an aperture. 93b and an imaging lens 93c for forming an image on the recording surface on the printing plate 95.
The semiconductor laser 91a is a fiber coupling laser 91 in which optical fibers are integrated, and a light beam is emitted from the tip of the optical fiber 91b. The emitted light beam is incident on the optical fiber array 92 for guiding light, and the light beam emitted from the output end of the optical fiber array 92 is irradiated onto the recording surface on the printing plate 95 via the exposure head 93. The
[0005]
In the image recording apparatus as described above, it is necessary to adjust the light quantity of the light source (semiconductor laser) in order to always record an image with a constant quality.
In performing the light amount adjustment, when there are a plurality of semiconductor lasers, each semiconductor laser is sequentially turned on one by one, and the light amount of the light beam is detected by one element arranged at a location corresponding to the drum surface, The result is fed back, and the laser light quantity is adjusted in order.
[0006]
At that time, as a method of detecting the abnormality of the semiconductor laser, for example, the magnitude of the current required for the laser light amount to be a predetermined magnitude is monitored, and the initial value and the latest value are compared, There is a method of determining whether or not the ratio of the deviation amount exceeds a predetermined range (for example, see Patent Document 2).
In many cases, it has been determined that the semiconductor laser has reached the end of its life when, for example, the current value becomes 1.2 times the initial value of use.
[0007]
[Patent Document 1]
JP 2003-21912 A
[Patent Document 2]
JP-A-10-83102
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the case of an optical system in which the light emitted from the fiber coupling laser 91 of the image recording apparatus 10 as shown in FIG. 11 is passed through the optical fiber 92 and further passed through the opening 93b, the following is performed. There is a problem like this.
That is, the time waveform of the light beam on the recording surface when the semiconductor laser 91a is pulsed is normally a waveform as shown in FIG. 12, whereas the rising waveform is as shown in FIG. It may become a thing. However, since this phenomenon may occur before the drive current value rises to 1.2 times the initial level of use, this semiconductor laser abnormality cannot be detected by the conventional determination method as described above. There is a problem.
[0009]
In addition, when semiconductor lasers having a waveform as shown in FIG. 13 are mixed in a plurality of light sources, for example, if an image that is repeatedly turned on and off for each pixel is recorded, the recording light amount is reduced by that channel. For this reason, there is a problem that streaks appear on the output image as a result, or if it is repeated periodically, the image is viewed as unevenness when viewed macroscopically.
[0010]
Therefore, when such a phenomenon is visually recognized on the output image, it is necessary to replace the semiconductor laser. However, in order to find out which semiconductor laser is actually abnormal, it is necessary to once output an image of the determination pattern and visually confirm the result. For this purpose, a special printing plate is used, and there is a problem that the operator is required to have a skill for discriminating an abnormal semiconductor laser channel based on the output image.
[0011]
The present invention has been made in view of the above-described conventional problems, and an abnormal semiconductor laser, in particular, a semiconductor laser that rises when pulsed is turned off, is output by observing a judgment pattern image, It is an object of the present invention to provide a semiconductor laser abnormality determination method and apparatus and an image recording apparatus which can be easily determined without requiring special skills.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, a first aspect of the present invention is a semiconductor laser in an image recording apparatus that scans and exposes a recording medium wound around an outer peripheral surface of a rotating drum with a laser beam emitted from a fiber-coupled semiconductor laser. The semiconductor laser is turned on continuously for a sufficiently long time to detect the laser light quantity on the recording surface of the recording medium, and the detected laser light quantity is fed back to adjust the light quantity of the semiconductor laser. The semiconductor laser drive current is determined, the semiconductor laser is turned on by a predetermined pattern signal with the drive current determined by the light amount adjustment, the average light amount of the laser light amount on the recording surface at that time is measured, and the continuous When the amount of laser light when turned on is compared with the average amount of light, and the ratio of the difference exceeds a predetermined range It said semiconductor laser is a semiconductor laser of the abnormality determination method characterized by determining that there is an abnormality.
[0013]
Similarly, in order to solve the above-described problem, the second aspect of the present invention is an image recording in which a recording medium wound around an outer peripheral surface of a rotating drum is scanned and exposed with a laser beam emitted from a fiber-coupled semiconductor laser. An apparatus for determining an abnormality of a semiconductor laser in an apparatus, wherein the semiconductor laser is turned on continuously for a sufficiently long time, a laser light amount on a recording surface of the recording medium is detected, and the detected laser light amount is fed back to Adjust the light amount, determine the drive current of the semiconductor laser, turn on the semiconductor laser with a predetermined pattern signal with the drive current determined by the light amount adjustment, and instantaneously the laser light amount on the recording surface at a predetermined time Measure the value, compare the amount of laser light when the light is continuously lit, and the instantaneous value, the ratio of the difference is If it exceeds the range of the constant, the semiconductor laser is provided an abnormality determination method for a semiconductor laser, characterized in that determined to be abnormal.
[0014]
Similarly, in order to solve the above-described problem, a third aspect of the present invention is an image recording in which a recording medium wound around the outer peripheral surface of a rotating drum is scanned and exposed with a laser beam emitted from a fiber-coupled semiconductor laser. A semiconductor laser anomaly discriminating apparatus for discriminating an anomaly of a semiconductor laser in an apparatus, a photodetector for detecting a laser light amount on a recording surface of the recording medium of a laser beam emitted from the semiconductor laser, and the detected laser light amount Means for adjusting the amount of light of the semiconductor laser, and determining the drive current of the semiconductor laser, and an average on the recording surface of the semiconductor laser lit by a predetermined pattern signal with the determined drive current Means for measuring the amount of light and the semiconductor laser is continuously turned on for a sufficiently long time and detected by the photodetector. A semiconductor laser comprising: a means for comparing the laser light quantity measured with the average light quantity and determining that the semiconductor laser is abnormal when the difference ratio exceeds a predetermined range. An abnormality determination device is provided.
[0015]
Similarly, in order to solve the above-described problem, the fourth aspect of the present invention is an image recording in which a recording medium wound around an outer peripheral surface of a rotating drum is scanned and exposed with a laser beam emitted from a fiber-coupled semiconductor laser. A semiconductor laser anomaly discriminating apparatus for discriminating an anomaly of a semiconductor laser in an apparatus, a photodetector for detecting a laser light amount on a recording surface of the recording medium of a laser beam emitted from the semiconductor laser, and the detected laser light amount And a means for determining the drive current of the semiconductor laser by adjusting the light amount of the semiconductor laser, and a laser on the recording surface of the semiconductor laser that is lit by a predetermined pattern signal with the determined drive current Means for measuring the instantaneous value of the amount of light, and continuously turning on the semiconductor laser for a sufficiently long time, A means for comparing the amount of laser light detected with the instantaneous value and determining that the semiconductor laser is abnormal when the difference ratio exceeds a predetermined range. Provided is a semiconductor laser abnormality determination device.
[0016]
Similarly, in order to solve the above-mentioned problem, according to a fifth aspect of the present invention, there is provided an image recording in which a recording medium wound around an outer peripheral surface of a rotating drum is scanned and exposed with a laser beam emitted from a fiber-coupled semiconductor laser. An image recording apparatus comprising the semiconductor laser abnormality determination device according to the third aspect or the fourth aspect of the present invention is provided.
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, a semiconductor laser abnormality determination method and apparatus and an image recording apparatus of the present invention will be described in detail based on preferred embodiments shown in the accompanying drawings.
[0018]
FIG. 1 is a schematic perspective view showing a schematic configuration of a first embodiment of an image recording apparatus provided with a semiconductor laser abnormality determination device for carrying out a semiconductor laser abnormality determination method according to the present invention. As shown in FIG. 1, the image recording apparatus 1 of the present embodiment mainly uses a light beam (laser beam) for recording an image on a recording medium (recording material) 12 wound around an outer peripheral surface of a rotating drum 10. ) That emits light), an exposure head (imaging optical system) 16 that forms an image of the light beam on the recording surface of the recording medium 12, and a fiber that guides the light beam emitted from the laser light source unit 14 to the exposure head 16. The optical detector 20 that detects the laser light quantity at a position corresponding to the recording surface and that constitutes an abnormality discriminating apparatus that comprises the array 18 and further comprises an abnormality discriminating apparatus that discriminates an abnormality of the semiconductor laser of the laser light source section 14 and an abnormality of the semiconductor laser. An abnormality determining unit 22 for determining is configured.
[0019]
An image recording apparatus 1 shown in FIG. 1 is a so-called outer drum type image recording apparatus, in which a recording medium 12 such as a PS plate is mounted on the outer peripheral surface of a cylindrical drum 10, and a center line of the cylinder (drum) is obtained. The drum 10 is rotated at a predetermined speed with the (axis) as a rotation axis, and the exposure head 16 is moved by a sub-scanning mechanism (not shown) in a direction (sub-scanning direction) indicated by an arrow S in a diagram substantially orthogonal to the main scanning direction. Thus, an image is recorded two-dimensionally on the recording medium 12.
Further, as will be described in detail later, the image recording apparatus 1 of the present embodiment includes an abnormality determination device that determines an abnormality of the semiconductor laser of the laser light source unit 14, and is used for determining the abnormality of the semiconductor laser. A light detector 20 and an abnormality determination unit 22 are provided.
[0020]
The laser light source unit 14 includes a predetermined number of fiber-coupled semiconductor lasers including a semiconductor laser such as a laser diode (LD) that emits a predetermined number of multi-beams, a driver substrate on which these are mounted, and heat generated in each semiconductor laser. And a heat sink for holding the semiconductor laser below a predetermined temperature.
The laser light source unit 14 uses a fiber coupled semiconductor laser, but the laser diode (LD) used here is not particularly limited, and may be a single mode LD, a multimode LD, or a broad area LD. A known LD can be used. Further, the LD itself may have a collimator lens or an aperture.
[0021]
The exposure head 16 is a reduction optical system that finally forms an image of the light beam (multi-beam) emitted from the laser light source unit 14 on the recording surface of the recording medium 12 with a predetermined spot size. The exit end face of the fiber is disposed at a predetermined interval in the sub-scanning direction, and has a collimator lens or the like that acts on all the light beams of the fiber array 18 to produce collimated light.
In the exposure head 16, the above-described members are fixed on a movable support base (not shown), and can be moved in a sub-scanning direction substantially parallel to the rotation axis of the drum 10 by a sub-scanning mechanism (not shown).
[0022]
The photodetector 20 is an optical sensor that detects the amount of laser light at a position corresponding to the recording surface of the recording medium 12 wound around the outer peripheral surface of the drum 10, at a position close to one end of the drum 10. When the exposure head 16 comes to a position facing the light detector 20, the position of the light receiving portion of the light detector 20 with respect to the light beam emitting portion of the exposure head 16 is substantially the same as the recording surface. Yes.
The abnormality determination unit 22 is a main part of the semiconductor laser abnormality determination device, and will be described next.
[0023]
FIG. 2 shows a schematic configuration of the semiconductor laser abnormality determination device installed in the image recording apparatus according to the first embodiment of the present invention.
As shown in FIG. 2, the laser light source unit 14 includes a plurality of semiconductor lasers 24 that emit laser beams and a driver 26 that drives each semiconductor laser 24. The abnormality determination unit 22 includes a drive current determination unit 28, an average light amount measurement unit 30, and a comparison / determination unit 32.
[0024]
The drive current determination unit 28 determines a drive current when the driver 26 drives the semiconductor laser 24. The drive current determination unit 28 continuously turns on the semiconductor laser 24 for a sufficiently long time, detects the amount of laser light equivalent to that on the recording surface by the photodetector 20, and feeds back this to the drive current. It is determined by adjusting the light amount so that the laser light amount emitted by the laser 24 becomes a predetermined light amount on the recording surface.
[0025]
The average light quantity measurement unit 30 lights up the semiconductor laser 24 with a predetermined pattern signal with the drive current determined by the drive current determination unit 28, detects the laser light quantity on the recording surface at that time with the photodetector 20, and The average light intensity is measured.
The average light amount measurement unit 30 may receive the laser light amounts detected by the light detector 20 and integrate them to calculate the average light amount, or the detection speed of the light detector 20 is slow and the light is detected naturally. The average light quantity may be measured with the device 20. In this case, the photodetector 20 also serves as the average light quantity measurement unit 30.
[0026]
The comparison / detection unit 32 continuously turns on the semiconductor laser 24 for a sufficiently long time, and the laser light amount on the recording surface detected by the photodetector 20 is used to drive the semiconductor laser 24 to a predetermined level with the drive current determined by the drive current determination unit 28. When the difference between the laser light amount and the average light amount exceeds a predetermined range, it is determined that the semiconductor laser 24 is abnormal when compared with the average light amount of the laser light amount on the recording surface when the pattern signal is turned on. Is.
[0027]
Hereinafter, the operation of the present embodiment will be described with reference to the flowchart of FIG.
First, in step 100 of FIG. 3, the semiconductor laser 24 is driven by the driver 26 and is continuously lit for a sufficiently long time. At this time, the exposure head 16 is moved by the sub-scanning mechanism and stopped at the position of the photodetector 20 so that the light beam emitted from the exposure head 16 can be detected by the photodetector 20. In this way, the light amount of the laser is monitored by the photodetector 20 while the semiconductor laser 24 is continuously turned on.
[0028]
Next, at step 110, the laser light quantity detected by the photodetector 20 is fed back to the drive current determination unit 28, and the driver 26 is controlled by the drive current determination part 28 so that the laser light quantity on the recording surface becomes a predetermined light quantity. Then, the light amount of the semiconductor laser 24 is adjusted. The drive current determination unit 28 determines the drive current of the semiconductor laser 24 so that the light amount on the recording surface is optimized by adjusting the light amount. For example, the drive current of each semiconductor laser 24 is adjusted so that the amount of light of all the recording channels is 0.3 W on each recording surface.
[0029]
Next, in step 120, the semiconductor laser 24 is turned on by a predetermined pattern signal with the drive current determined by the drive current determination unit 28, and the average light quantity is measured.
FIG. 4 shows an example of a time waveform of the laser current based on the predetermined pattern signal. Here, for example, the bias current of the channel CH1 of the semiconductor laser 24 is smaller than the threshold current of the laser. bias This is the laser current at the time of OFF, and the drive current of the channel CH1 determined by the light amount adjustment is I op And this is the laser current when on. Then, as shown in FIG. 4, the semiconductor laser 24 of the channel CH1 is pulse-modulated with a pattern signal that repeatedly turns on and off every predetermined time T. At this time, all the semiconductor lasers of other channels are turned off. In this way, each semiconductor laser 24 is turned on one by one to determine its abnormality.
[0030]
In the measurement of the average light quantity, in FIG. 2, an average light quantity measurement unit 30 is provided in addition to the photodetector 20, and the detection value is received from the photodetector 20, and the average light quantity is calculated. The average light amount may be measured by the photodetector 20. For example, when the photodetector 20 receives light and converts a current generated accordingly to a voltage, if the response of the analog electric circuit is slow, the average amount of light can be measured naturally. In this case, the photodetector 20 also serves as the average light quantity measurement unit 30.
[0031]
Next, in step 130, the comparison / discrimination unit 32 compares the laser light amount measured by continuously lighting the above and the average light amount when the light is turned on with the predetermined pattern signal measured in step 120. Specifically, the difference between these values is taken, and this difference is compared with a predetermined value (predetermined range).
For example, FIG. 5 and FIG. 6 show output waveforms of the photodetector 20 when the semiconductor laser 24 is driven by the pattern signal as shown in FIG. 4 and the average amount of laser light is detected by the photodetector 20. . FIG. 5 shows a case where the semiconductor laser 24 is normal, and FIG. 6 shows a case where the semiconductor laser 24 is abnormal.
[0032]
At this time, since the semiconductor laser 24 is driven with a pattern signal having a duty ratio of 50% as shown in FIG. 4, the average light amount in the normal case detected by the photodetector 20 is ideal as shown in FIG. Specifically, it should be ½ of the level during continuous lighting. On the other hand, if the semiconductor laser 24 is abnormal, the average amount of light is reduced, so that the value detected by the photodetector 20 is less than the ideal value (1/2 of the level during continuous lighting) as shown in FIG. End up. For example, in the case of FIG. 6, assuming that the level at the time of continuous lighting is 100%, the average light quantity in this case is b% smaller than ½ of the level at the time of continuous lighting.
[0033]
Therefore, the abnormality of the semiconductor laser 24 is determined based on whether or not the ratio of the difference between the laser light amount at the time of continuous lighting and the average light amount at the time of lighting with a predetermined pattern signal exceeds a predetermined range. For example, taking the difference between 1/2 of the level at the time of continuous lighting and the average light amount, and taking the ratio of this and the laser light amount at the time of continuous lighting, this is calculated as (b% If the value exceeds 3%, it is determined that it is abnormal.
[0034]
If it is determined in step 140 that the ratio of the difference exceeds the predetermined range, the process proceeds to step 150 and it is determined that the semiconductor laser 24 is abnormal. If it is determined in step 140 that the difference ratio does not exceed the predetermined range, the process proceeds to step 160, where it is determined that there is no abnormality in the semiconductor laser 24. In this way, when abnormality determination for one channel (semiconductor laser 24) is completed, abnormality determination for the next channel (semiconductor laser 24) is performed.
[0035]
Since all of the above abnormality determination operations are performed automatically, according to the present embodiment, it is necessary to output a determination pattern without using a printing plate and to determine the result by observing the result by a person. Therefore, it is possible to determine the abnormality of the semiconductor laser all automatically and in a short time.
Furthermore, if this semiconductor laser abnormality determination sequence is started periodically, it can be determined whether or not the semiconductor laser is normal before outputting an actual image, and an abnormal image is not output. You can also.
[0036]
Next, a second embodiment of the present invention will be described.
In the second embodiment, when determining the abnormality of each semiconductor laser, instead of driving with a predetermined pattern signal and measuring the average light amount, the instantaneous value of the laser light amount at a timing delayed by a predetermined timing from the predetermined pattern signal is measured. Then, abnormality determination is performed using this instantaneous value.
[0037]
FIG. 7 shows a schematic configuration of a semiconductor laser abnormality determination device installed in the image recording apparatus according to the second embodiment. As shown in FIG. 7, the light beam emitted from the laser light source unit 114 is guided to the exposure head 116 by the fiber array 118, and the light beam emitted from the light beam is detected by the photodetector 120. The basic configuration for determining the abnormality of the semiconductor laser in the determination unit 122 is the same as that of the first embodiment. The present embodiment is different from the first embodiment described above in that the instantaneous value measurement unit 130 is provided in the abnormality determination unit 122. The other components are the same as those in the first embodiment, and the same reference numerals are given to the last two digits to omit detailed description.
The instantaneous value measuring unit 130 measures the instantaneous value of the laser light amount at a timing slightly delayed from the normal signal pattern when the laser light amount is measured by driving the semiconductor laser with a predetermined pattern signal. .
[0038]
FIG. 8 shows a schematic configuration of an example of the instantaneous value measuring unit 130.
As shown in FIG. 8, the instantaneous value measurement unit 130 includes, for example, a high-speed amplifier 134, a sample hold circuit 136, an A / D conversion circuit 138, a delay circuit 140, and the like. The high-speed amplifier 134 receives a detection signal from the photodetector 120, amplifies the received signal, and sends the amplified signal to the sample hold circuit 136. The sample and hold circuit 136 samples and holds the received signal in order to convert it from an analog value to a digital value. The A / D conversion circuit 138 converts the signal held by the sample and hold circuit 136 into digital data and delivers it to the next processing.
[0039]
The delay circuit 140 receives a predetermined pattern signal driving the semiconductor laser at this time, generates a signal delayed by a predetermined timing, sends the signal to the sample hold circuit 136, and holds the signal at the delayed timing. Is taken out and passed to the A / D conversion circuit 138. As a result, an instantaneous value of the laser light quantity at a timing slightly delayed from the rising edge of the predetermined pattern signal can be obtained.
[0040]
The comparison / discrimination unit 132 in FIG. 7 receives the instantaneous value of the laser light amount from the instantaneous value measurement unit 130, receives the laser light amount during continuous lighting from the photodetector 120, compares the laser light amounts, and compares the laser light amounts. This is to discriminate a laser abnormality.
The operation of this embodiment will be described below along the flowchart of FIG.
[0041]
First, in step 200 of FIG. 9, the semiconductor laser 124 is driven by the driver 126 and is continuously lit for a sufficiently long time. At this time, the exposure head 116 is moved by the sub-scanning mechanism and stopped at the position of the photodetector 120 so that the light beam emitted from the exposure head 116 can be detected by the photodetector 120. In this manner, the light amount of the laser is monitored by the photodetector 120 while the semiconductor laser 124 is continuously turned on.
[0042]
Next, at step 210, the laser light amount detected by the photodetector 120 is fed back to the drive current determination unit 128, and the drive current determination unit 128 controls the driver 126 so that the laser light amount on the recording surface becomes a predetermined light amount. Then, the light amount of the semiconductor laser 124 is adjusted. The drive current determination unit 128 determines the drive current of the semiconductor laser 124 so that the light amount on the recording surface is optimized by adjusting the light amount.
[0043]
Next, in step 220, the semiconductor laser 124 is turned on by a predetermined pattern signal with the driving current determined by the driving current determination unit 128, and the instantaneous value of the laser light amount at a predetermined time, that is, a timing slightly delayed from the predetermined signal pattern. Measure. This is shown in FIG. That is, as shown in FIG. 10, the laser light quantity at the rising edge of the signal pattern C ′ delayed by the timing δ from the signal pattern C is measured. Assuming that the normal laser light quantity waveform is A, when there is an abnormality, the rise of the laser light quantity waveform is distorted and B is shown. When the instantaneous value at the timing delayed by δ is measured, a value of P is obtained in the normal state, whereas in the case of abnormality, the value is smaller than Q and the laser light quantity is decreased by d.
At this time, the semiconductor lasers of the other channels are all turned off, and each semiconductor laser 124 is turned on one by one to determine the abnormality, as in the first embodiment.
[0044]
Next, in step 230, the comparison / discrimination unit 132 compares the laser light quantity measured by continuously lighting the above and the instantaneous value at a predetermined timing when the light is lit with the predetermined pattern signal measured now. Specifically, the difference between these values is taken, and for example, the ratio of the difference with respect to the laser light quantity during continuous lighting is compared with a predetermined value (predetermined range).
The abnormality of the semiconductor laser 124 is determined depending on whether or not the difference ratio exceeds a predetermined range.
[0045]
If it is determined in step 240 that the difference ratio exceeds the predetermined range, the process proceeds to step 250, where it is determined that the semiconductor laser 124 is abnormal. If it is determined in step 2140 that the difference ratio does not exceed the predetermined range, the process proceeds to step 260, where it is determined that there is no abnormality in the semiconductor laser 124.
In this way, when abnormality determination for one channel (semiconductor laser 124) is completed, abnormality determination for the next channel (semiconductor laser 124) is performed.
[0046]
As described above, in the second embodiment, as in the first embodiment, all of the above-described abnormality determination operations are automatically performed. Therefore, the present embodiment does not use a printing plate as in the first embodiment. Further, it is not necessary to output a determination pattern and a person observes and determines the result, and it is possible to determine the abnormality of the semiconductor laser all automatically and in a short time.
Furthermore, if this semiconductor laser abnormality determination sequence is started periodically, it can be determined whether or not the semiconductor laser is normal before outputting an actual image, and it is also possible to prevent an abnormal image from being output. It becomes possible.
[0047]
The semiconductor laser abnormality determination method and apparatus and the image recording apparatus of the present invention have been described in detail above. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and does not depart from the gist of the present invention. Of course, various improvements and changes may be made.
[0048]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, it is possible to automatically determine an abnormality of a semiconductor laser automatically in a short time. Therefore, according to the present invention, it is not necessary to use a printing plate or output a pattern for determination and observe the result by human observation, and furthermore, the abnormality determination method of the present invention is periodically implemented. By doing so, it is possible to determine whether or not the semiconductor laser is normal before actually outputting an image, and there is an excellent effect that an abnormal image is not output.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic perspective view showing an outline of an embodiment of an image recording apparatus provided with a semiconductor laser abnormality determination device for implementing a semiconductor laser abnormality determination method according to the present invention.
FIG. 2 is a block diagram showing a schematic configuration of a semiconductor laser abnormality determination device installed in the image recording apparatus according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a flowchart showing the operation of the first embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a diagram showing an example of a time waveform of a laser current based on a predetermined pattern signal.
FIG. 5 is a diagram showing a detection waveform of an average light amount in a normal case driven by a predetermined pattern signal and detected by a photodetector.
FIG. 6 is a diagram showing a detection waveform of an average light amount when it is driven by a predetermined pattern signal and detected by a photodetector.
FIG. 7 is a block diagram showing a schematic configuration of a semiconductor laser abnormality determination device installed in an image recording apparatus according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a block diagram showing a schematic configuration of an instantaneous value measuring unit for laser light intensity in a second embodiment.
FIG. 9 is a flowchart showing the operation of the second exemplary embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a diagram showing a state in which an instantaneous value of a laser light amount is measured in the second embodiment.
FIG. 11 is a schematic configuration diagram showing a simplified optical configuration from a semiconductor laser as a light source to a recording surface on a drum in a conventional image recording apparatus.
FIG. 12 is a diagram showing an optical waveform in a normal case when a semiconductor laser is pulse-lit.
FIG. 13 is a diagram showing an optical waveform in an abnormal case when the semiconductor laser is pulse-lit.
[Explanation of symbols]
1 Image recording device
10 drums
12 Recording media
14, 114 Laser light source section
16 Exposure head
18, 118 Fiber array
20, 120 photodetectors
22, 122 Abnormality determination unit
24, 124 Semiconductor laser
26, 126 drivers
28, 128 Drive current determination unit
30 Average light intensity measurement unit
32, 132 Comparison / discrimination unit
130 Instantaneous value measurement unit
134 High-speed amplifier
136 Sample hold circuit
138 A / D conversion circuit
140 Delay circuit

Claims (5)

回転するドラムの外周面に巻き付けられた記録媒体をファイバ結合半導体レーザから射出されたレーザビームで走査露光する画像記録装置における半導体レーザの異常判別方法であって、
前記半導体レーザを十分長い時間連続点灯させて、前記記録媒体の記録面におけるレーザ光量を検出し、
前記検出したレーザ光量をフィードバックして前記半導体レーザの光量調整を行い、前記半導体レーザの駆動電流を決定し、
前記光量調整により決定した駆動電流で前記半導体レーザを所定のパターン信号により点灯させ、そのときの前記記録面におけるレーザ光量の平均光量を測定し、
前記連続点灯したときのレーザ光量と、前記平均光量とを比較し、
その差の割合が所定の範囲を超えた場合に、前記半導体レーザが異常であると判別することを特徴とする半導体レーザの異常判別方法。A method for determining an abnormality of a semiconductor laser in an image recording apparatus that scans and exposes a recording medium wound around an outer peripheral surface of a rotating drum with a laser beam emitted from a fiber-coupled semiconductor laser,
The semiconductor laser is continuously turned on for a sufficiently long time to detect the amount of laser light on the recording surface of the recording medium,
Feedback the detected laser light amount, adjust the light amount of the semiconductor laser, determine the drive current of the semiconductor laser,
The semiconductor laser is turned on by a predetermined pattern signal with a driving current determined by the light amount adjustment, and an average light amount of the laser light amount on the recording surface at that time is measured.
Compare the laser light amount when the continuous lighting, and the average light amount,
A method for determining an abnormality of a semiconductor laser, comprising: determining that the semiconductor laser is abnormal when a ratio of the difference exceeds a predetermined range. 回転するドラムの外周面に巻き付けられた記録媒体をファイバ結合半導体レーザから射出されたレーザビームで走査露光する画像記録装置における半導体レーザの異常判別方法であって、
前記半導体レーザを十分長い時間連続点灯させて、前記記録媒体の記録面におけるレーザ光量を検出し、
前記検出したレーザ光量をフィードバックして前記半導体レーザの光量調整を行い、前記半導体レーザの駆動電流を決定し、
前記光量調整により決定した駆動電流で前記半導体レーザを所定のパターン信号により点灯させ、そのときの前記記録面におけるレーザ光量の所定時刻における瞬時値を測定し、
前記連続点灯したときのレーザ光量と、前記瞬時値とを比較し、
その差の割合が所定の範囲を超えた場合に、前記半導体レーザが異常であると判別することを特徴とする半導体レーザの異常判別方法。A method for determining an abnormality of a semiconductor laser in an image recording apparatus that scans and exposes a recording medium wound around an outer peripheral surface of a rotating drum with a laser beam emitted from a fiber-coupled semiconductor laser,
The semiconductor laser is continuously turned on for a sufficiently long time to detect the amount of laser light on the recording surface of the recording medium,
Feedback the detected laser light amount, adjust the light amount of the semiconductor laser, determine the drive current of the semiconductor laser,
The semiconductor laser is turned on by a predetermined pattern signal with the driving current determined by the light amount adjustment, and an instantaneous value at a predetermined time of the laser light amount on the recording surface at that time is measured.
Compare the amount of laser light when the continuous lighting, and the instantaneous value,
A method for determining an abnormality of a semiconductor laser, comprising: determining that the semiconductor laser is abnormal when a ratio of the difference exceeds a predetermined range. 回転するドラムの外周面に巻き付けられた記録媒体をファイバ結合半導体レーザから射出されたレーザビームで走査露光する画像記録装置における半導体レーザの異常を判別する半導体レーザ異常判別装置であって、
前記半導体レーザから射出されたレーザビームの前記記録媒体の記録面におけるレーザ光量を検出する光検出器と、
前記検出したレーザ光量をフィードバックし、前記半導体レーザの光量調整を行い、前記半導体レーザの駆動電流を決定する手段と、
前記決定された駆動電流で、所定のパターン信号により点灯された前記半導体レーザの前記記録面における平均光量を測定する手段と、
前記半導体レーザを十分長い時間連続点灯し、前記光検出器によって検出されたレーザ光量と、前記平均光量を比較し、その差の割合が所定の範囲を超えた場合に、前記半導体レーザが異常であると判別する手段と、
を備えたことを特徴とする半導体レーザ異常判別装置。A semiconductor laser abnormality determination device for determining abnormality of a semiconductor laser in an image recording apparatus that scans and exposes a recording medium wound around an outer peripheral surface of a rotating drum with a laser beam emitted from a fiber-coupled semiconductor laser,
A photodetector for detecting a laser light amount on a recording surface of the recording medium of a laser beam emitted from the semiconductor laser;
Means for feeding back the detected laser light amount, adjusting the light amount of the semiconductor laser, and determining a drive current of the semiconductor laser;
Means for measuring an average amount of light on the recording surface of the semiconductor laser lighted by a predetermined pattern signal with the determined drive current;
The semiconductor laser is turned on continuously for a sufficiently long time, the laser light amount detected by the photodetector is compared with the average light amount, and if the difference ratio exceeds a predetermined range, the semiconductor laser is abnormal. Means for determining that there is,
A semiconductor laser abnormality discriminating apparatus comprising: 回転するドラムの外周面に巻き付けられた記録媒体をファイバ結合半導体レーザから射出されたレーザビームで走査露光する画像記録装置における半導体レーザの異常を判別する半導体レーザ異常判別装置であって、
前記半導体レーザから射出されたレーザビームの前記記録媒体の記録面におけるレーザ光量を検出する光検出器と、
前記検出したレーザ光量をフィードバックし、前記半導体レーザの光量調整を行い、前記半導体レーザの駆動電流を決定する手段と、
前記決定された駆動電流で、所定のパターン信号により点灯された前記半導体レーザの前記記録面におけるレーザ光量の瞬時値を測定する手段と、
前記半導体レーザを十分長い時間連続点灯し、前記光検出器によって検出されたレーザ光量と、前記瞬時値を比較し、その差の割合が所定の範囲を超えた場合に、前記半導体レーザが異常であると判別する手段と、
を備えたことを特徴とする半導体レーザ異常判別装置。A semiconductor laser abnormality determination device for determining abnormality of a semiconductor laser in an image recording apparatus that scans and exposes a recording medium wound around an outer peripheral surface of a rotating drum with a laser beam emitted from a fiber-coupled semiconductor laser,
A photodetector for detecting a laser light amount on a recording surface of the recording medium of a laser beam emitted from the semiconductor laser;
Means for feeding back the detected laser light amount, adjusting the light amount of the semiconductor laser, and determining a drive current of the semiconductor laser;
Means for measuring an instantaneous value of a laser light amount on the recording surface of the semiconductor laser lighted by a predetermined pattern signal with the determined drive current;
The semiconductor laser is turned on continuously for a sufficiently long time, the laser light amount detected by the photodetector is compared with the instantaneous value, and when the ratio of the difference exceeds a predetermined range, the semiconductor laser is abnormal. Means for determining that there is,
A semiconductor laser abnormality discriminating apparatus comprising: 回転するドラムの外周面に巻き付けられた記録媒体をファイバ結合半導体レーザから射出されたレーザビームで走査露光する画像記録装置であって、
請求項３または４に記載の半導体レーザ異常判別装置を備えたことを特徴とする画像記録装置。An image recording apparatus that scans and exposes a recording medium wound around an outer peripheral surface of a rotating drum with a laser beam emitted from a fiber-coupled semiconductor laser,
An image recording apparatus comprising the semiconductor laser abnormality determination device according to claim 3.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2006337551A (en) * 2005-05-31 2006-12-14 Hitachi Via Mechanics Ltd Laser drawing device and drawing method of the same
JP2009530670A (en) * 2006-03-21 2009-08-27 エクスポーズ ホールディング アーゲー Internal drum image setter

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