JP2011085785A - Fixing device and image forming apparatus using the same - Google Patents
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Abstract
【課題】各レーザ素子の使用頻度を均一にでき、劣化の割合を最小限に抑えられた複数のレーザ素子を有する定着装置を提供する。
【解決手段】搬送される記録媒体にレーザ光を照射して未定着トナー像を記録媒体に加熱定着させるレーザヘッドL1を備える定着装置であって、レーザヘッドL1は、複数のレーザ素子11と、複数の凸レンズ8と、凸レンズ8を固定するレンズホルダー7と、複数のレーザ素子を電気的に接続する電極付きシリコン基板3と、レーザ素子11の光を受光する受光素子と、受光素子からの信号に基づき複数のレーザ素子11を制御する制御部と、複数のレーザ素子から発生する熱を放熱する放熱版9とを備え、前記レーザ光を出射する複数のレーザ素子11が、記録媒体が搬送される方向と直交する方向に列状に配され、サイズの大きさの異なる記録媒体に対して共通して使用する複数のレーザ素子11と、共通して使用しない複数のレーザ素子11とは異なった密集率で配置され、動作が異なるように制御される。
【選択図】図3A fixing device having a plurality of laser elements in which the frequency of use of each laser element can be made uniform and the rate of deterioration is minimized.
A fixing device includes a laser head L1 that irradiates a recording medium to be conveyed with laser light to heat and fix an unfixed toner image on the recording medium. The laser head L1 includes a plurality of laser elements 11, A plurality of convex lenses 8, a lens holder 7 for fixing the convex lenses 8, a silicon substrate 3 with electrodes for electrically connecting the plurality of laser elements, a light receiving element for receiving light from the laser element 11, and a signal from the light receiving element And a heat radiating plate 9 for radiating heat generated from the plurality of laser elements, and the plurality of laser elements 11 that emit the laser light are transported by a recording medium. A plurality of laser elements 11 which are arranged in a row in a direction orthogonal to the direction in which they are used and are commonly used for recording media of different sizes, and a plurality of laser elements 11 which are not commonly used. Are arranged at different dense index than the element 11, operation is differently controlled.
[Selection] Figure 3
Description
本発明は、複写機やプリンタ、ファクシミリ等の電子写真方式の画像形成装置に係り、より詳細には、記録部材上に形成された未定着画像をレーザ光の照射によりトナーを溶融して定着を行う定着装置、およびこれを備えた画像形成装置に関する。 The present invention relates to an electrophotographic image forming apparatus such as a copying machine, a printer, and a facsimile machine. More specifically, the present invention relates to fixing an unfixed image formed on a recording member by irradiating a laser beam with toner. The present invention relates to a fixing device to be performed and an image forming apparatus having the same.
電子写真方式の画像形成装置(例えば、プリンタ等)には、記録部材(記録紙または用紙)上に形成されたトナー像を熱溶融することによって用紙上に定着させる定着装置が備えられている。この定着装置の一例として、特許文献1に示されているように、定着ローラと加圧ローラとから構成されるローラ対方式の定着装置が知られている。
An electrophotographic image forming apparatus (for example, a printer) includes a fixing device that fixes a toner image formed on a recording member (recording paper or paper) onto the paper by heat melting. As an example of this fixing device, as disclosed in
定着ローラは、アルミ等の金属性中空芯金の表面に弾性層が形成されたローラ部材であり、この芯金の内部に熱源としてハロゲンランプが配置された構成である。そして温度制御装置が、定着ローラの表面に設けられた温度検出手段から出力される信号に基づいてハロゲンランプをオン/オフ制御することによって、定着ローラ表面の温度を制御する。 The fixing roller is a roller member in which an elastic layer is formed on the surface of a metallic hollow core metal such as aluminum, and a halogen lamp is arranged as a heat source inside the core metal. The temperature control device controls the temperature of the surface of the fixing roller by performing on / off control of the halogen lamp based on a signal output from a temperature detecting means provided on the surface of the fixing roller.
加圧ローラは、芯金上に被覆層としてシリコンゴム等の耐熱性弾性層を設けたローラ部材である。この加圧ローラは、定着ローラ周面に対して圧接され、加圧ローラの上記弾性層の弾性変形によって、定着ローラと加圧ローラとの間にニップ領域が形成される。 The pressure roller is a roller member in which a heat-resistant elastic layer such as silicon rubber is provided as a coating layer on a cored bar. The pressure roller is pressed against the peripheral surface of the fixing roller, and a nip region is formed between the fixing roller and the pressure roller by elastic deformation of the elastic layer of the pressure roller.
上記構成において、定着装置では、未定着のトナー像が形成された用紙を定着ローラと加圧ローラとの間のニップ領域に挟み込み、これら両ローラを回転させることによって上記用紙を搬送するとともに、定着ローラ周面の熱により用紙上のトナー像を溶融させて用紙に定着させる。 In the above-described configuration, the fixing device sandwiches the paper on which the unfixed toner image is formed in the nip region between the fixing roller and the pressure roller, and conveys the paper by rotating both the rollers and fixes the fixing paper. The toner image on the paper is melted and fixed on the paper by the heat of the roller peripheral surface.
しかし、従来のローラ対方式は、朝一電源投入後は、定着ローラおよび加圧ローラは、温室状態にあるため、電源オン後に所定の温度にまで上昇させる必要があるため、ウォームアップ時間を要する。また、コピー動作が行われていない大気状態では、ローラ表面を所定温度に保持する必要があるため、コピー動作が行われていない時も、常に加圧していなければならず、コピー動作以外に無駄なエネルギーを消費する。 However, in the conventional roller pair system, after the power is turned on in the morning, the fixing roller and the pressure roller are in a greenhouse state, so that it is necessary to raise the temperature to a predetermined temperature after the power is turned on. Further, in the atmospheric state where the copying operation is not performed, the roller surface needs to be maintained at a predetermined temperature. Therefore, even when the copying operation is not performed, the pressure must be constantly applied, and this is wasteful in addition to the copying operation. Consumes a lot of energy.
そこで、無駄なエネルギーを消費せず効率よくトナーのみを定着させる方法として、特許文献2にあるようなレーザ光を利用して定着させる定着装置が提案されている。 Therefore, as a method for efficiently fixing only toner without consuming wasteful energy, a fixing device for fixing using a laser beam as disclosed in Patent Document 2 has been proposed.
特許文献2によれば、複数のレーザ光を用いてトナーを加熱することで、単数のレーザ光では不十分な定着性を複数のレーザ光を用いることで定着性を向上させている。これにより、低出力で安価なレーザ光源装置を使用することが可能となり、装置全体も簡易化された構成を成すことができると記載されている。 According to Patent Document 2, the toner is heated using a plurality of laser beams, so that the fixing performance that is insufficient with a single laser beam is improved by using a plurality of laser beams. This describes that it is possible to use a low-power and inexpensive laser light source device, and that the entire device can also have a simplified configuration.
しかしながら、特許文献2の複数のレーザ素子は、単に均等な間隔で配置されているが、様々なサイズの用紙に対応して、レーザ素子の劣化を必要最小限にする措置は取られておらず、異なるサイズの用紙に共通して使用されるレーザ素子は、使用頻度が高いため早く故障し、レーザ照射が不能となり定着装置として製品寿命が短くなるという課題がある。 However, although the plurality of laser elements of Patent Document 2 are simply arranged at equal intervals, no measures have been taken to minimize the deterioration of the laser elements corresponding to various sizes of paper. The laser elements that are used in common for different sizes of papers have a problem that they are quickly damaged due to their high frequency of use, making laser irradiation impossible and shortening the product life as a fixing device.
本発明は、上述のごとき実情に鑑みてなれたもので、異なるサイズの用紙を定着する際に、共通して使用される領域にある複数のレーザ素子を、共通に使用されない領域にある複数のレーザ素子よりも密に配置し、各々のレーザ素子の出力または点灯時間を領域ごとに異なって変化させることで、レーザ素子の稼働を減らし、レーザ素子の劣化を最小限に抑えることができ、寿命の長いレーザ素子を有する定着装置及びこれを備える画像形成装置を提供することを目的とするものである。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and when fixing sheets of different sizes, a plurality of laser elements in a commonly used area are replaced with a plurality of laser elements in a non-commonly used area. It is arranged more densely than the laser elements, and by changing the output or lighting time of each laser element differently for each region, the operation of the laser elements can be reduced, the deterioration of the laser elements can be minimized, and the lifetime It is an object of the present invention to provide a fixing device having a long laser element and an image forming apparatus including the same.
上述した課題を解決するために本発明に係る定着装置及びこれを備えた画像形成装置の各構成は、次の通りである。 In order to solve the above-described problems, each configuration of the fixing device according to the present invention and the image forming apparatus including the same is as follows.
本発明の定着装置は、搬送される記録媒体にレーザ光を照射して未定着トナー像を記録媒体に加熱定着させるレーザ照射手段を備える定着装置であって、前記レーザ照射手段は、前記レーザ光を出射する複数のレーザ素子が、前記記録媒体が搬送される方向と直交する方向に列状に配され、サイズの大きさの異なる前記記録媒体に対して共通して使用する前記複数のレーザ素子と、共通して使用しない前記複数のレーザ素子とは異なった密集率で配置され、動作が異なるように制御されることを特徴とするものである。 The fixing device of the present invention is a fixing device including laser irradiation means for irradiating a recording medium to be conveyed with laser light to heat and fix an unfixed toner image on the recording medium, wherein the laser irradiation means includes the laser light. Are arranged in a row in a direction orthogonal to the direction in which the recording medium is conveyed, and are used in common for the recording media having different sizes The plurality of laser elements that are not used in common are arranged at a different density and are controlled to operate differently.
また、前記定着装置は、所定のサイズの記録媒体と、前記所定のサイズより小さいサイズの記録媒体と、に共通して使用される前記複数のレーザ素子のピッチは、所定のサイズの記録媒体にのみ使用される前記複数のレーザ素子のピッチと異なることを特徴とするものである。 The fixing device may be configured such that a pitch of the plurality of laser elements used in common for a recording medium having a predetermined size and a recording medium having a size smaller than the predetermined size is a recording medium having a predetermined size. Only the pitch of the plurality of laser elements used only is different.
また、前記定着装置は、所定のサイズの記録媒体と、前記所定のサイズより小さいサイズの記録媒体と、に共通して使用される前記複数のレーザ素子のそれぞれの消費電力は、所定のサイズの記録媒体にのみ使用される前記複数のレーザ素子のそれぞれの消費電力と異なることを特徴とするものである。 In the fixing device, the power consumption of each of the plurality of laser elements commonly used for a recording medium of a predetermined size and a recording medium of a size smaller than the predetermined size is a predetermined size. The power consumption of each of the plurality of laser elements used only for a recording medium is different.
また、前記定着装置は、所定のサイズの記録媒体と、前記所定のサイズより小さいサイズの記録媒体と、に共通して使用される前記複数のレーザ素子の点灯時間は、所定のサイズの記録媒体にのみ使用される前記複数のレーザ素子の点灯時間と異なるように制御されることを特徴とするものである。 In addition, the fixing device is configured such that the lighting time of the plurality of laser elements used in common for a recording medium having a predetermined size and a recording medium having a size smaller than the predetermined size is a recording medium having a predetermined size. It is controlled so as to be different from the lighting time of the plurality of laser elements used only for the laser beam.
また、前記定着装置は、所定のサイズの記録媒体と、前記所定のサイズより小さいサイズの記録媒体と、に共通して使用される前記複数のレーザ素子の列の数は、所定のサイズの記録媒体にのみ使用される前記複数のレーザ素子の列の数と異なることを特徴とするものである。 The fixing device may be configured such that the number of rows of the plurality of laser elements commonly used for a recording medium having a predetermined size and a recording medium having a size smaller than the predetermined size is a recording having a predetermined size. It is different from the number of rows of the plurality of laser elements used only for the medium.
また、本発明の画像形成装置は、レーザ光を偏向走査する光走査装置と、前記光走査装置による前記レーザ光の照射により静電潜像が形成される感光体ドラムと、前記感光体ドラムに形成された前記静電潜像に、現像剤を付着させることによって現像する現像手段と、前記現像手段により付着された前記現像剤を被記録媒体に転写する転写手段とを備え、前記定着装置を用いることを特徴とするものである。 The image forming apparatus of the present invention includes an optical scanning device that deflects and scans laser light, a photosensitive drum on which an electrostatic latent image is formed by irradiation of the laser light from the optical scanning device, and a photosensitive drum. A developing means for developing the developer by attaching a developer to the formed electrostatic latent image; and a transfer means for transferring the developer attached by the developing means to a recording medium. It is characterized by using.
本発明によれば、搬送される記録媒体にレーザ光を照射して未定着トナー像を記録媒体に加熱定着させるレーザ照射手段を備える定着装置であって、前記レーザ照射手段は、前記レーザ光を出射する複数のレーザ素子が、前記記録媒体が搬送される方向と直交する方向に列状に配され、サイズの大きさの異なる前記記録媒体に対して共通して使用する前記複数のレーザ素子と、共通して使用しない前記複数のレーザ素子とは異なった密集率で配置され、動作が異なるように制御されることで、各レーザ素子の使用頻度を均一にでき、劣化の割合を最小限に抑えられた複数のレーザ素子を有する定着装置を実現できるという優れた効果を奏し得る。 According to the present invention, there is provided a fixing device including laser irradiation means for irradiating a recording medium to be conveyed with laser light to heat and fix an unfixed toner image on the recording medium, wherein the laser irradiation means The plurality of laser elements to be emitted are arranged in a row in a direction orthogonal to the direction in which the recording medium is conveyed, and the plurality of laser elements commonly used for the recording mediums having different sizes The multiple laser elements that are not used in common are arranged at a different density and are controlled to operate differently, so that the frequency of use of each laser element can be made uniform, and the rate of deterioration is minimized. An excellent effect of realizing a fixing device having a plurality of suppressed laser elements can be obtained.
本発明によれば、前記定着装置は、所定のサイズの記録媒体と、前記所定のサイズより小さいサイズの記録媒体と、に共通して使用される前記複数のレーザ素子のそれぞれの消費電力は、所定のサイズの記録媒体にのみ使用される前記複数のレーザ素子のそれぞれの消費電力と異なることで、異なるサイズの用紙を定着する際に共通して使用される領域の複数のレーザ素子の消費電力を下げることができ、レーザ素子の劣化を最小限に抑えることができるという優れた効果を奏し得る。 According to the present invention, the fixing device has a power consumption of each of the plurality of laser elements commonly used for a recording medium having a predetermined size and a recording medium having a size smaller than the predetermined size, The power consumption of a plurality of laser elements in an area commonly used when fixing sheets of different sizes by being different from the power consumption of each of the plurality of laser elements used only for a recording medium of a predetermined size Can be achieved, and an excellent effect of minimizing the deterioration of the laser element can be obtained.
本発明によれば、前記定着装置は、所定のサイズの記録媒体と、前記所定のサイズより小さいサイズの記録媒体と、に共通して使用される前記複数のレーザ素子のピッチは、所定のサイズの記録媒体にのみ使用される前記複数のレーザ素子のピッチと異なることで、異なるサイズの用紙を定着する際に、共通して使用される領域の複数のレーザ素子を、共通に使用されない領域の複数のレーザ素子よりも密に配置でき、各々のレーザ素子の点灯時間や出力を領域ごとに異なって変化させることで、レーザ素子の劣化を最小限に抑えることができるという優れた効果を奏し得る。 According to the present invention, the fixing device is configured such that a pitch of the plurality of laser elements commonly used for a recording medium having a predetermined size and a recording medium having a size smaller than the predetermined size is a predetermined size. When fixing papers of different sizes, the plurality of laser elements in a commonly used area are different from the pitch of the plurality of laser elements used only in the recording medium of It can be arranged more densely than a plurality of laser elements, and by changing the lighting time and output of each laser element differently for each region, it is possible to achieve an excellent effect that deterioration of the laser elements can be minimized. .
本発明によれば、前記定着装置は、所定のサイズの記録媒体と、前記所定のサイズより小さいサイズの記録媒体と、に共通して使用される前記複数のレーザ素子の点灯時間は、所定のサイズの記録媒体にのみ使用される前記複数のレーザ素子の点灯時間と異なるように制御されることで、異なるサイズの用紙を定着する際に、共通して使用される領域の複数のレーザ素子の点灯時間を、共通に使用されない領域の複数のレーザ素子の点灯時間よりも短くし、頻繁に使用されるレーザ素子の劣化を最小限に抑えることができるという優れた効果を奏し得る。 According to the present invention, the fixing device has a predetermined lighting time of the plurality of laser elements used in common for a recording medium having a predetermined size and a recording medium having a size smaller than the predetermined size. By controlling so as to be different from the lighting times of the plurality of laser elements used only for the recording medium of the size, when fixing sheets of different sizes, The lighting time can be made shorter than the lighting times of a plurality of laser elements in a region not commonly used, and an excellent effect can be obtained in that deterioration of frequently used laser elements can be minimized.
本発明によれば、前記定着装置は、所定のサイズの記録媒体と、前記所定のサイズより小さいサイズの記録媒体と、に共通して使用される前記複数のレーザ素子の列の数は、所定のサイズの記録媒体にのみ使用される前記複数のレーザ素子の列の数と異なることで、各々のレーザ素子の正味の総点灯時間を均一にすることができ、レーザ素子の劣化を最小限に抑えることができるという優れた効果を奏し得る。 According to the present invention, the fixing device is configured such that the number of rows of the plurality of laser elements commonly used for a recording medium having a predetermined size and a recording medium having a size smaller than the predetermined size is predetermined. By differing from the number of rows of the plurality of laser elements used only for the recording medium of the size, the net total lighting time of each laser element can be made uniform, and the deterioration of the laser elements is minimized. An excellent effect of being able to be suppressed can be achieved.
本発明によれば、本発明の画像形成装置は、レーザ光を偏向走査する光走査装置と、前記光走査装置による前記レーザ光の照射により静電潜像が形成される感光体ドラムと、前記感光体ドラムに形成された前記静電潜像に、現像剤を付着させることによって現像する現像手段と、前記現像手段により付着された前記現像剤を被記録媒体に転写する転写手段とを備え、前記定着装置を用いることで、定着ムラの無い画像形成を行うことができるという優れた効果を奏し得る。 According to the present invention, an image forming apparatus of the present invention includes an optical scanning device that deflects and scans laser light, a photosensitive drum on which an electrostatic latent image is formed by irradiation of the laser light by the optical scanning device, A developing unit that develops the developer by attaching a developer to the electrostatic latent image formed on the photosensitive drum; and a transfer unit that transfers the developer attached by the developing unit to a recording medium. By using the fixing device, it is possible to achieve an excellent effect that image formation without fixing unevenness can be performed.
次に、本発明の実施形態に係る定着装置を備える画像形成装置を説明する。尚、本実施形態では、画像形成装置をカラー複合機に適用した場合である。
<第1の実施形態>
Next, an image forming apparatus including the fixing device according to the embodiment of the present invention will be described. In this embodiment, the image forming apparatus is applied to a color multifunction peripheral.
<First Embodiment>
図1は、本発明の実施形態に係る定着装置を備えた画像形成装置100の構成を示す概略図である。図2は、本発明の実施形態に係る定着装置の概略図である。図3は、本発明の第1の実施形態に係るレーザヘッド部の正面図である。図4は、本発明の第1の実施形態に係るレーザデッド部の側面図である。図5は、本実施形態に係る画像形成装置の制御部のブロック図である。
FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a configuration of an
本実施形態に係る画像形成装置100は、図1に示すように、読み取った原稿の画像やネットワーク等を介して外部から送信された画像データに基づいて記録部材(用紙)に対して多色および単色の画像を形成する。
As shown in FIG. 1, the
本実施形態に係る画像形成装置100は、光学系ユニットE、4組の可視画像形成ユニット21a〜21d、中間転写ベルト12、2次転写ユニット14、定着装置1、スキャナ画像読取部(図示せず)、内部給紙ユニット16および手差し給紙トレイ17を備えている。
The
本実施形態に係る画像形成装置100において扱われるカラー画像の画像データは、ブラック(K)、シアン(C)、マセンタ(M)、およびイエロー(Y)の4色の各色相に対応した画像データを用いて、可視画像形成ユニット21a〜21dで可視画像の形成を行う。各色を用いたカラー画像に応じたものである。従って、感光体ドラム101(101a〜101d)、帯電ユニット103(103a〜103d)、現像ユニット102(102a〜102d)、クリーニングユニット104(104a〜104d)、1次転写ユニット13(13a〜13d)は、各色に応じた4種類の潜像を形成するように、それぞれ4個ずつ設けられている。
The image data of the color image handled in the
次に、本実施形態に係る画像形成装置100に係る各構成要素を順次説明する。
Next, each component related to the
スキャナ画像読取装置(図示せず)は、画像形成装置100の上部に配置され、原稿の画像を読み取る。さらに、制御部24内の画像処理部25は、読み取った原稿画像を適正な電気信号に変換して各色の画像データを形成する。
A scanner image reading apparatus (not shown) is arranged on the upper part of the
光学系ユニットE(露光ユニット)は、読み取った各色の画像データに応じてレーザ光を照射する複数の光源41、光源41から射出されたレーザ光を反射偏向することによって当該レーザ光を走査するポリゴンミラー(図示せず)、レーザ光を集束させ、細長い線像にするための光学部品である複数のレンズ(図示せず)、複数の反射ミラー42、およびレーザ光を検知し水平同期信号を出力するBDセンサ(図示せず)等を備えている。
The optical system unit E (exposure unit) includes a plurality of light sources 41 that emit laser light according to the read image data of each color, and a polygon that scans the laser light by reflecting and deflecting the laser light emitted from the light source 41. A mirror (not shown), a plurality of lenses (not shown) that are optical components for converging the laser light into an elongated line image, a plurality of reflecting
光学系ユニットEは、入力された画像データに応じて、帯電ユニット103によって均一に帯電された感光体ドラム101の外周面を露光することによって、感光体ドラム101の外周面に上記入力画像データに応じた静電潜像を形成するものである。
The optical system unit E exposes the outer peripheral surface of the
光学系ユニットEの光源41において、レーザダイオードが使用されているが、代わりにEL(Electro Luminescence)、LED(Light Emitting Diode)等の発光素子をアレイ状に並べた書込ヘッドを用いる構成であっても良い。 In the light source 41 of the optical system unit E, a laser diode is used. Instead, a writing head in which light emitting elements such as EL (Electro Luminescence) and LED (Light Emitting Diode) are arranged in an array is used. May be.
可視画像形成ユニット21a〜21dは、それぞれ同等の構成である。例えば、ブラックの可視画像形成ユニット21aは、感光体ドラム101a、帯電ユニット103a、現像ユニット102a、クリーニングユニット104a、1次転写ユニット13a等から構成されている。
The visible
可視画像形成ユニット21a〜21dは、中間転写ベルト12の移動方向(副走査方向)に一列に配置されている。尚、上記a〜dの符号において、aはブラックに、bはシアンに、cはマセンタに、dはイエローに対応し、これら符号によって区別された上記の各手段により、4つの可視画像形成部が構成されている。
The visible
感光体ドラム101は、光学系ユニットEの上方に配設され、略円筒状の像担持体である。感光体ドラム101は、図示しない駆動手段と制御手段により所定の方向(副走査方向)に回転するように制御される。
The
感光体ドラム101は、基材上に光導電層が形成されて構成されている。例えば、アルミニウム等で作製された金属ドラムを基材として、その外周面に、アモルファスシリコン(a−Si)、セレン(Se)や有機光半導体(OPC)等の光導電層が薄膜状に形成されている。尚、感光体ドラム101の構成は、上述の構成に限定されない。
The
帯電ユニット103aは、感光体ドラム101aの外周面を所定の電位に均一に帯電させるための帯電手段である。帯電ユニット103aは、感光体ドラム101aを挟んで1次転写ユニット13aが配置する位置と略反対側で感光体ドラム101aの外周面に接触するように配置されている。尚、本実施形態では帯電ユニット103aとしてチャージ型帯電器を用いているが、チャージ型帯電器の代わりにローラ型帯電ユニット、ブラシ型帯電ユニットを用いてもよい。
The
現像ユニット102aは、静電潜像が形成された感光体ドラム101aの表面にトナーを供給し、静電潜像をトナー像に現像する。現像ユニット102a〜102dのそれぞれは、ブラック、シアン、マセンタ、およびイエローの各色相のトナーを収納している。また、各現像ユニット102a〜102dは、形成された各色相の静電潜像を、対応する各色相のトナー像に顕著化する。
The developing
クリーニングユニット104(104a〜104d)は、現像・画像転写後における感光体ドラム101上の表面に残留したトナーを潤滑剤等によって除去・回収する。
The cleaning unit 104 (104a to 104d) removes and collects toner remaining on the surface of the
1次転写ユニット13a〜13dは、感光体ドラム101a〜101dの表面に担持されたトナー像を中間転写ベルト12上に転写する。各1次転写ユニット13a〜13dは、トナーの帯電極性と逆極性の1次転写バイアスが定電圧制御によって印加される。この印加によって、感光体ドラム101a〜101dに形成された各色相のトナー像は、中間転写ベルト12の外周面に順次重ねて転写され、中間転写ベルト12の外周面にフルカラーのトナー像が形成される。
The
1次転写ユニット13a〜13dは、中間転写ベルト12内側面に押圧して、該中間転写ベルト12の外側面が感光体ドラム101の外周面の一部を巻回して所定のニップ量を得るように設けられている。これによって、感光体ドラム101と中間転写ベルト12との接触領域である画像転写部(転写ニップ部)は、線形状ではなく、所定幅を有する面形状になっている。それゆえ、搬送される記録媒体(用紙)への転写効率の向上が図られる。
The
また、ブラック、シアン、マゼンタ、およびイエローの色相の一部のみの画像データが入力された場合は、4つの感光体ドラム101a〜101dのうち、入力された画像データの色相に対応する一部の感光体ドラムのみにおいて、静電潜像およびトナー像の形成が行われる。例えば、モノクロ画像形成時には、ブラックの色相に対応した感光体ドラム101aのみにおいて静電潜像の形成およびトナー像の形成が行われる。また、中間転写ベルト12の外周面には、ブラックのトナー像のみが転写される。
When image data of only a part of the hues of black, cyan, magenta, and yellow is input, a part of the four photosensitive drums 101a to 101d corresponding to the hue of the input image data is input. The electrostatic latent image and the toner image are formed only on the photosensitive drum. For example, when forming a monochrome image, an electrostatic latent image and a toner image are formed only on the photosensitive drum 101a corresponding to the black hue. Further, only the black toner image is transferred to the outer peripheral surface of the
1次転写ユニット13a〜13dは、直径8〜10mmの金属(例えば、ステンレス)を素材とする軸の表面を導電性の弾性材(例えば、EPDM,発泡ウレタン等)により被覆して構成されている。また、1次転写ユニット13a〜13dは、導電性の弾性材によって中間転写ベルト12に均一に高電圧を印加する。本実施形態では、転写電極として1次転写ユニット13a〜13dを使用しているが、それ以外にブラシなども使用が可能である。
The
中間転写ベルト12は、感光体ドラム101a〜101dの上方に配置され、その表面が感光体ドラム101a〜101dの外周面と接触するように構成されている。また、中間転写ベルト12は、駆動ローラ12aと従動ローラ12bとの間に張架されてループ状の移動経路を形成している。駆動ローラ12aの駆動力により副走査方向へ移動するように構成されている。
The
中間転写ベルト12の外周面は、感光体ドラム101d、感光体ドラム101c、感光体ドラム101b、および感光体ドラム101aの順に対向する。この中間転写ベルト12を挟んで各感光体ドラム101a〜101dに対向する位置に、1次転写ユニット13a〜13dが配置されている。中間転写ベルト12が感光体ドラム101a〜101dに対向する位置のそれぞれが1次転写位置である。
The outer peripheral surface of the
また、中間転写ベルト12は、厚さ100μm〜150μm程度のフィルムを用いて無端状に形成されたベルト部材である。中間転写ベルト12の材質は、主にポリイミド、ポリカーボネイト、サーモプラスティック・エラストマー・アロイ等が用いられている。
The
2次転写ユニット14は、画像形成時において、内周面が駆動ローラ12aの周面に接触する中間転写ベルト12の外周面に所定のニップ圧で圧接されている。当該ニップ圧を定常的に得るために、2次転写ユニット14若しくは駆動ローラ12aの何れか一方は、金属等の硬質材料からなり、他方は、弾性ローラ等の軟質材料(弾性ゴムローラまたは発泡性樹脂ローラ等)からなる。
The
本実施形態に係る定着装置1は、記録媒体(用紙)の表面に形成された未定着のトナー画像を、熱によって記録媒体に定着させる。定着装置1は、2次転写ユニット14の下流側に配置されている。
The fixing
本実施形態の画像形成装置100において、最大定着速度225mm/sec、最大複写速度50枚/分(A4横送り)で定着および搬送は行われるように制御される。尚、定着装置1の説明は、後に詳述する。
In the
内部給紙ユニット16は、画像形成に使用する記録用紙を収納するための給紙トレイ26を備え、複数の記録媒体(用紙)が配置される。
The internal
給紙トレイ26は、画像形成装置の仕様により規定されたサイズ、または利用者が予め定めたサイズの用紙を大量に収納することが可能な構成をとる。
The
給紙トレイ26の一端部の上にはピックアップローラ16aが設けられて、給紙トレイ26にセットされた用紙の最上部にある用紙の一端部の表面と接触して、ローラの摩擦抵抗により一枚ずつ確実に繰り出して搬送する。
A
さらに、画像形成装置100の側面には、主に不定型サイズの用紙に対して印刷を行う際に用いられる手差し給紙トレイ17が配置されている。
Further, on the side surface of the
2次転写ユニット14の下方にはレジストローラ19が設けられている。レジストローラ19は、内部給紙ユニット16から給紙された用紙の先端と中間転写ベルト12上のトナー像の先端とを整合して2次転写ユニット14側へ搬送するように構成されている。
A registration roller 19 is provided below the
画像形成装置本体100の上面には、排紙トレイ18が設けられ、印刷済みの記録用紙がフェイスダウンで排出されて積載されるようになっている。
A
排紙ローラ18aは、正逆両方向に回転自在に配設され、用紙の片面を画像を形成する片面画像形成時、および用紙の両面に画像を形成する両面画像形成における第2面画像形成時に、正転方向に駆動されて用紙を排紙トレイ18に排出する。
The
画像形成装置100には、内部給紙ユニット16に収納されている用紙を2次転写ローラ14aと中間転写ベルト12との間および定着装置1を経由して排紙トレイ18に送るための略垂直方向の用紙搬送路R1が設けられている。
In the
搬送ローラrは、記録媒体(用紙)の搬送を促進・補助するための小型ローラであり、用紙搬送路R1に沿って複数設けられている。 The transport roller r is a small roller for promoting and assisting the transport of the recording medium (paper), and a plurality of transport rollers r are provided along the paper transport path R1.
用紙搬送路R1には、ピックアップローラ16a、搬送ローラr、レジストローラ19および排紙ローラ18aが配置されている。
A
また、画像形成装置100の内部には、手差し給紙トレイ17からレジストローラ19に至る間に、ピックアップローラ17a搬送ローラrを配置した用紙搬送路R2が形成されている。さらに、排紙ローラ18aから用紙搬送路R1におけるレジストローラ19の上流側に至る間には、用紙搬送路R3が形成されている。
Further, inside the
また、画像形成装置100には、装置の動作を制御するための制御部24が備えられる。制御部24は、たとえば、マイクロコンピュータと、前記マイクロコンピュータが実行する処理の手順を示した制御プログラムを格納するROM(Read Only Memory)と、作業用のワークエリアを提供するRAM(Random Access Memory)と、制御に必要なデータをバックアップして保持する不揮発性メモリと、センサやスイッチからの信号を入力する回路であって入力バッファやA/D変換回路を含む入力回路と、モータやソレノイドまたはランプなどを駆動するドライバを含む出力回路とから構成される。
In addition, the
また制御部24は、図5に示すように、定着装置1の温度検出手段L3(サーミスタ)が検知した検知温度の信号を受信する。ROMは、定着装置1の温度検出手段L3(サーミスタ)からの検知温度の信号を温度データに変換する温度変換テーブルを有する。制御部24は、定着装置1の温度検出手段L3(サーミスタ)が検知した検知温度の信号と、該温度変換テーブルとを照合し、検知温度に対応して定着装置のレーザ光の出力を調整する。
Further, as shown in FIG. 5, the
つぎに、本画像形成装置100における画像形成の工程を説明する。
Next, an image forming process in the
画像形成装置100のパワースイッチが投入されると、帯電ユニット103aは、感光体ドラム101aの表面を一様に帯電する。制御部24が画像形成を指示するコマンドを受信した場合、光学系ユニットEにおいて、光源から出射されたレーザ光が感光体ドラム101aに照射されて露光が行われる。感光体ドラム101a上には、入力された画像情報に基づいて静電潜像が形成される。同様に、その他の感光体ドラム101b〜101d上でも、各色に対応した静電潜像が形成される。
When the power switch of the
各現像ユニット102a〜102dは、各色に対応したトナーを供給して感光体ドラム101a〜101d上に形成された各色相の静電潜像を対応する各色相のトナー像に顕著化する。
The developing
1次転写ユニット13a〜13dは、顕著化された各色相のトナー像を中間転写ベルト12上に転写する。このため、1次転写ユニット13a〜13dには、トナーの帯電極性と逆極性の1次転写バイアスが印加される。
The
各色相トナー像は、中間転写ベルト12上で積層され、中間転写ベルト12の回転によって、2次転写ユニット14と用紙との接触位置へ搬送される。
Each hue toner image is stacked on the
さらに、2次転写ユニット14は、中間転写ベルト12上の積層されたトナー像を、用紙に転写する。このため2次転写ユニット14は、トナーの帯電極性と逆極性の高電圧が印加される。
Further, the
可視画像としてトナー像が転写された用紙は、定着装置1に搬送される。定着装置1のレーザ光の照射により加熱されてトナー像が用紙に融着する。トナー像が融着した用紙は、排紙ローラ18aを通って排紙トレイ18に排出される。
The sheet on which the toner image is transferred as a visible image is conveyed to the
つぎに、画像形成装置100において実行される用紙の搬送について詳細に説明する。
Next, the sheet conveyance executed in the
スキャナ画像読取部(図示せず)によって原稿が読み込まれ、画像形成コマンドを制御部24が受信すると、入力された画像情報に基づき、給紙トレイ26、手差し給紙トレイ17のいずれかを選択する。制御部24は、用紙搬送路R1、P2に沿って設けられている複数の搬送ローラrを制御し、前記選択した給紙トレイに収納されている用紙をレジストローラ19へ向けて搬送する。これにより、用紙はレジストローラ19の手前に到達し一旦停止する。
When a document is read by a scanner image reading unit (not shown) and an image forming command is received by the
制御部24は、レジストローラ19を再回転させることによって、用紙搬送路により搬送された用紙を一旦所定位置に停止させて次の搬送タイミングを計る。制御部24は、2次転写ローラ14aと中間転写ベルト12が圧接する位置において、用紙の先端部と中間転写ベルト12上に形成されたトナー像の前端部との位置が合致するように用紙を2次転写ユニット14に搬送する。
The
搬送された用紙は、2次転写ユニット14で中間転写ベルト12上のトナー像が転写され、更に定着装置1に搬送されて、用紙上の未定着トナーが熱で溶融して用紙に融着する。定着装置1を通過後は、自然に冷却されて用紙上に固着する。そして、用紙は、排紙ローラ18aを通って、排紙トレイ18上に排出される。
The transported paper is transferred with the toner image on the
次に、本発明の実施形態に係る定着装置1について、図2〜4を用いて詳細に説明する。
Next, the fixing
本実施形態に係る定着装置1は、図2に示すように、レーザヘッド(レーザ照射手段)L1と、用紙搬送装置L2と、温度検出手段L3(サーミスタ)とを備えている。
As shown in FIG. 2, the fixing
本実施形態に係る定着装置1は、記録媒体(用紙P)の表面に形成された未定着のトナー像に熱を加えることによって記録媒体に定着させる。
The fixing
具体的には、所定の定着速度および複写速度に基づき、用紙搬送装置L2上のレーザ光が照射されるエリア(レーザ照射エリア10)に、未定着トナー像40を担持した記録媒体(用紙P)が搬送され、定着装置1からレーザ光が照射され、レーザ光の熱によって定着が行われる。
Specifically, based on a predetermined fixing speed and copying speed, a recording medium (paper P) carrying an
未定着のトナー像は、例えば、非磁性トナーを含む非磁性1成分現像剤、非磁性トナーおよびキャリアを含む非磁性2成分現像剤、磁性トナーを含む磁性現像剤などの現像液に含まれるトナーで形成される。そしてカラートナー(イエロー、マゼンタ、シアン)はモノクロトナー(ブラック)に比べてレーザ光の吸収率が低いことから、赤外線吸収剤を添加することでモノクロトナーと同じ吸着率を確保している。 An unfixed toner image is, for example, a toner contained in a developer such as a non-magnetic one-component developer containing a non-magnetic toner, a non-magnetic two-component developer containing a non-magnetic toner and a carrier, and a magnetic developer containing a magnetic toner. Formed with. Since color toners (yellow, magenta, cyan) have a lower absorption rate of laser light than monochrome toners (black), the same adsorption rate as that of monochrome toners is ensured by adding an infrared absorber.
用紙搬送装置L2は、定着駆動ローラ33、定着従動ローラ36、吸着チャージャ37、分離チャージャ30、除電チャージャ34、分離爪32、定着部モータ(図示せず)、および定着搬送ベルト35とを備えている。
The sheet conveying device L2 includes a
定着搬送ベルト35は、ベルト厚75μm、体積抵抗率1016Ω・cmのポリイミド樹脂からなり、定着駆動ローラ33と定着従動ローラ36によって張架されている。
The fixing
定着駆動ローラ33は、定着部モータ(図示せず)により、任意の速度で回転駆動するように構成されている。また図2で示すように、定着駆動ローラ33の回転により定着搬送ベルト35は、矢印の方向に任意の速度で回転する。
The fixing
また、定着搬送ベルト35の周囲には、吸着チャージャ37、分離チャージャ30、除電チャージャ34および分離爪32が設けられている。
A
定着搬送ベルト35の内周面側には、定着搬送ベルト35の温度を検知するための温度検出手段L3(サーミスタ)が設置されている。この温度検出手段L3の検知温度に基づいて、レーザ光の照射量が制御される。該制御は後で詳述する。尚、サーミスタL3の配置位置は、搬送ベルト35の温度若しくは、記録媒体(用紙P)の温度を適正に検知できるのであれば、定着搬送ベルト35の内周面側に限定されない。
On the inner peripheral surface side of the fixing and conveying
次に本発明の定着装置1における定着動作について、図2を参照して具体的に説明する。
Next, the fixing operation in the
定着装置1において、2次転写ユニット14から搬送されてきた未定着トナー像40が担持された記録媒体(用紙P)は、定着従動ローラ36上の定着搬送ベルト35と吸着チャージャ37との間に搬送される。
In the
吸着チャージャ37によって用紙Pに電荷を付加することで、それぞれ用紙Pと定着搬送ベルト35は、誘電分極が起こる。この誘電分極によって、用紙Pは定着搬送ベルト35上に静電吸着する。
By applying an electric charge to the paper P by the
定着駆動ローラ33の駆動によって、用紙Pは、レーザ照射エリア10に搬送される。用紙P上には、未定着トナー像40が担持されている。
The sheet P is conveyed to the
レーザヘッドL1は、用紙P上の未定着トナー像40にレーザ光を照射する。レーザ光の熱により定着が行われる。
The laser head L1 irradiates the
レーザ照射エリア10においてトナー像の定着が行われた後、用紙Pは、定着搬送ベルト35に静電吸着された状態で分離チャージャ30と定着駆動ローラ33との間に搬送される。
After the toner image is fixed in the
定着駆動ローラ33は、導電性材料で構成され、且つ接地されている。従って、分離チャージャ30により、用紙Pの除電を行って定着搬送ベルト35と用紙Pとの間の静電吸着力を弱める。
The fixing
静電吸着力を弱めた状態で、定着搬送ベルト35は、定着駆動ローラ33の駆動により搬送される。定着搬送ベルト35は、大きな曲率を有するため、用紙Pの先端部は定着搬送ベルト35から浮く。さらに、分離爪32によって用紙Pは、完全に定着搬送ベルト35から分離する。
With the electrostatic attraction force weakened, the fixing
用紙Pが剥離された定着搬送ベルト35は、除電チャージャ34により外面および内面が除電された後、再び用紙Pの吸着位置に駆動される。
The fixing
次に、本実施形態に係るレーザヘッド(レーザ照射手段)L1を、図2〜4を用いて詳細に説明する。 Next, the laser head (laser irradiation means) L1 according to the present embodiment will be described in detail with reference to FIGS.
レーザヘッド(レーザ照射手段)L1は、定着搬送ベルト35上のレーザ照射エリア10に搬送された記録媒体(用紙P)に担持された未定着トナー像40にレーザ光を照射し、トナー像を記録媒体に定着させる。
The laser head (laser irradiation means) L1 records a toner image by irradiating the
レーザヘッド(レーザ照射手段)L1は、図2、図3に示すように、複数のレーザ素子11(半導体レーザアレイ)、放熱板9(ヒートシンク)、複数の凸レンズ8、レンズホルダー7と、フォトダイオード2と、シリコン基板3、ワイヤーボンド線4、表面電極5、およびセラミック基板6、レーザ制御回路(図示せず)を備えている。
As shown in FIGS. 2 and 3, the laser head (laser irradiation means) L1 includes a plurality of laser elements 11 (semiconductor laser array), a heat radiating plate 9 (heat sink), a plurality of
本実施形態に係る放熱板9(ヒートシンク)は、アルミニウム合金で構成されている。また放熱板9(ヒートシンク)は、熱抵抗は16℃/Wものを10個1列に並べて、総熱抵抗を0.16℃/Wとしているが、これに限定されない。 The heat sink 9 (heat sink) according to the present embodiment is made of an aluminum alloy. The heat sink 9 (heat sink) has a heat resistance of 16 ° C./W arranged in a row and a total heat resistance of 0.16 ° C./W, but is not limited to this.
図3に示すように、各レーザ素子11の近傍に受光素子(フォトダイオード2)を配設して、レーザ素子11の発光量を検出し、フォトダイオード2の検出した発光量をレーザヘッドL1内のレーザ制御回路(図示せず)にフィードバックして、各レーザ素子11の光量の出力を可変し、または一定にするという制御を行う。 As shown in FIG. 3, a light receiving element (photodiode 2) is disposed in the vicinity of each laser element 11, the light emission amount of the laser element 11 is detected, and the light emission amount detected by the photodiode 2 is detected in the laser head L1. Is fed back to the laser control circuit (not shown), and control is performed to vary or keep the output of the light amount of each laser element 11 constant.
レーザ制御回路、フォトダイオード2は、一体に形成(モノリシック)され、シリコン基板3を構成し、さらにレーザ素子11がマウントされる。レーザ素子11とシリコン基板3は、ワイヤーボンド線4で電気的に接続される。 The laser control circuit and the photodiode 2 are integrally formed (monolithic), constitute a silicon substrate 3, and further a laser element 11 is mounted. The laser element 11 and the silicon substrate 3 are electrically connected by a wire bond line 4.
またレーザ素子11がマウントされたシリコン基板3を、セラミックで構成するセラミック基板6上に複数個配置する。複数のシリコン基板3の電極(図示せず)とセラミック基板6の表面電極5とは、ワイヤーボンディング等により電気的に接続される。 A plurality of silicon substrates 3 on which the laser elements 11 are mounted are arranged on a ceramic substrate 6 made of ceramic. The electrodes (not shown) of the plurality of silicon substrates 3 and the surface electrodes 5 of the ceramic substrate 6 are electrically connected by wire bonding or the like.
集光光学系の複数の凸レンズ8は、レンズホルダー7に配設される。各レーザ素子11から出射されたレーザ光は、対応する凸レンズ8を通過し、レーザ照射エリア10上の用紙Pに照射される。
A plurality of
以上のように、レーザヘッドL1は、レーザ素子11がマウントされた複数のシリコン基板3が並べられたセラミック基板6と、放熱板9(ヒートシンク)と、複数の凸レンズ8が配設されたレンズホルダー7とによって構成されている。
As described above, the laser head L1 is a lens holder in which the ceramic substrate 6 on which the plurality of silicon substrates 3 on which the laser elements 11 are mounted is arranged, the heat sink 9 (heat sink), and the plurality of
レーザヘッドL1において、各凸レンズ8を樹脂で構成されるホルダーに組み込むよりも、樹脂によるレンズ−レンズホルダー一体成形品や平板ガラスをレンズ状にイオン交換して製造される平板マイクロレンズ等のレンズアレイであることが好ましい。また、集光光学系の複数の凸レンズ8を省き、レーザ光が平行の状態で未定着トナー像40に照射される形態も可能である。
In the laser head L1, rather than incorporating each
次に、異なるサイズの用紙に対する複数のレーザ素子の配置間隔(配列ピッチ)について説明する。 Next, an arrangement interval (arrangement pitch) of a plurality of laser elements for different sizes of paper will be described.
図3に示すように、第1の実施形態において、所定のサイズの用紙(例えば、A4サイズの用紙)上の未定着トナー像を定着する場合と、所定のサイズより小さいサイズの用紙(例えば、B5サイズの用紙)上の未定着トナー像とを定着する場合に、共通して使用される複数のレーザ素子は、1列状に配列された複数のレーザ素子の中で列の中央に位置するレーザ素子(図3で示す共通領域W1のレーザ素子)である。 As shown in FIG. 3, in the first embodiment, when fixing an unfixed toner image on a predetermined size paper (for example, A4 size paper) and a paper having a size smaller than the predetermined size (for example, When fixing an unfixed toner image on a B5 size paper), a plurality of laser elements used in common are positioned at the center of the row among the plurality of laser devices arranged in a row. This is a laser element (a laser element in the common region W1 shown in FIG. 3).
また、所定のサイズの用紙と所定のサイズより小さいサイズの用紙とが共有しない部分上にある未定着トナー像(A4サイズとB5サイズの用紙が重ならない部分上の未定着トナー像)を定着する場合に、複数のレーザ素子は、1列状に配置された複数のレーザ素子の中で列の端のレーザ素子(図3で示す領域X1,X2のレーザ素子)である。つまり領域X1およびX2(以下、非共通領域X1,X2と称す)のレーザ素子は、所定のサイズの用紙のみの定着に使用される。 Further, an unfixed toner image (an unfixed toner image on a portion where the A4 size paper and the B5 size paper do not overlap) on a portion where the paper of a predetermined size and the paper of a size smaller than the predetermined size are not shared is fixed. In this case, the plurality of laser elements are laser elements (laser elements in the regions X1 and X2 shown in FIG. 3) at the end of the row among the plurality of laser devices arranged in one row. That is, the laser elements in the regions X1 and X2 (hereinafter referred to as non-common regions X1 and X2) are used for fixing only a predetermined size of paper.
所定のサイズの用紙と所定のサイズより小さいサイズの用紙に対し共通して使用され、レーザ素子列の中央の領域(以下、共通領域W1と称す)に配設されているレーザ素子は、波長780mmのレーザ光を出射し、隣接するレーザ素子間の配列ピッチP1は、0.15mmである。また各レーザ素子において、定格出力は150mWであり、レーザ照射エリア10上のレーザスポット径d1は、0.3mmである。
A laser element used in common for a sheet of a predetermined size and a sheet of a size smaller than a predetermined size and disposed in a central area of the laser element array (hereinafter referred to as a common area W1) has a wavelength of 780 mm. The arrangement pitch P1 between adjacent laser elements is 0.15 mm. In each laser element, the rated output is 150 mW, and the laser spot diameter d1 on the
一方、所定のサイズの用紙のみに使用され、レーザ素子列の端の領域(非共通領域X1、X2)に配設されているレーザ素子は、波長780mmのレーザ光を出射し、隣接するレーザ素子間の配列ピッチP1は、0.3mmである。また各レーザ素子において、定格出力は150mWであり、レーザ照射エリア10上のレーザスポット径d2は、0.3mmである。
On the other hand, a laser element that is used only for a sheet of a predetermined size and is disposed in an end area (non-common area X1, X2) of the laser element array emits a laser beam having a wavelength of 780 mm and is adjacent to the laser element. The arrangement pitch P1 between them is 0.3 mm. In each laser element, the rated output is 150 mW, and the laser spot diameter d2 on the
第1の実施形態において、前記共通領域W1のレーザ素子の定格出力は、非共通領域X1、X2のレーザ素子の定格出力の半分の値、75mWになるように制御する。 In the first embodiment, the rated output of the laser elements in the common area W1 is controlled to be 75 mW, which is half the rated output of the laser elements in the non-common areas X1 and X2.
このように共通領域W1のレーザ素子は、所定のサイズの用紙と所定のサイズより小さいサイズの用紙に対し共通して使用されるため劣化が生じやすい。しかし共通領域W1のレーザ素子の出力は、非共通領域X1、X2のレーザ素子の出力の半分になるように制御されるので、定格の出力で使用するよりも劣化は少なく、レーザ素子の製品寿命を延ばすことができる。 As described above, since the laser elements in the common area W1 are used in common for a sheet of a predetermined size and a sheet of a size smaller than the predetermined size, deterioration tends to occur. However, since the output of the laser element in the common area W1 is controlled to be half of the output of the laser elements in the non-common areas X1 and X2, there is less deterioration than using the rated output, and the product life of the laser element Can be extended.
また、各々のレーザ素子の自己発熱も、定格の出力でした場合に比べて、少なくなり次自己発熱による劣化が緩和されレーザ素子の製品寿命を延ばすことができる。 In addition, the self-heating of each laser element is reduced as compared with the rated output, and the deterioration due to the next self-heating is alleviated and the product life of the laser element can be extended.
例えば、B5サイズの用紙を縦送りする際の用紙搬送方向に直交する方向の用紙幅を小サイズとし、A4サイズの用紙を縦送りする際の用紙搬送方向に直交する方向の用紙幅を普通サイズした場合、A4サイズとB5サイズとの共通領域は、幅182mmである。この幅182mmにおいて、定着に使用されるレーザ素子の総数は1606個に及ぶ。上記の制御を行うことで、多くのレーザ素子の劣化を遅らせることができる。
<第2の実施形態>
For example, the paper width in the direction orthogonal to the paper conveyance direction when vertically feeding B5 size paper is set to a small size, and the paper width in the direction orthogonal to the paper conveyance direction when vertically feeding A4 size paper is set to a normal size. In this case, the common area between the A4 size and the B5 size has a width of 182 mm. With this width of 182 mm, the total number of laser elements used for fixing reaches 1606. By performing the above control, deterioration of many laser elements can be delayed.
<Second Embodiment>
次に、本発明の第2の実施形態について、図6および図7を用いて、詳細に説明する。図6は、本発明の第2の実施形態に係るレーザヘッド部の正面図である。図7は、本発明の第2の実施形態に係るレーザヘッド部の上面図である。尚、本発明の第2の実施形態に係る定着装置において、レーザヘッドの構成を除いた他の構成要素は、第1の実施形態を同じであることから、レーザヘッド以外の構成要素の説明は省略する。 Next, a second embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. FIG. 6 is a front view of a laser head unit according to the second embodiment of the present invention. FIG. 7 is a top view of a laser head unit according to the second embodiment of the present invention. In the fixing device according to the second embodiment of the present invention, since the other components except the configuration of the laser head are the same as those in the first embodiment, the description of the components other than the laser head will be given. Omitted.
第2の実施形態に係るレーザヘッドL4は、図6、図7に示すように、複数のレーザ素子11a(半導体レーザアレイ)、放熱板9a(ヒートシンク)、複数の凸レンズ8a、レンズホルダー7aと、フォトダイオード2aと、シリコン基板3a、ワイヤーボンド線4a、表面電極5a、およびセラミック基板6a、レーザ制御回路(図示せず)を備えている。
As shown in FIGS. 6 and 7, the laser head L4 according to the second embodiment includes a plurality of
図6に示すように、各レーザ素子11aの近傍に受光素子(フォトダイオード2a)を配設して、レーザ素子11aの発光量を検出し、フォトダイオード2aの検出した発光量をレーザヘッドL4内のレーザ制御回路(図示せず)にフィードバックして、各レーザ素子11aの光量の出力を可変し、または一定にするという制御を行う。
As shown in FIG. 6, a light receiving element (
レーザ制御回路、フォトダイオード2aは、一体に形成(モノリシック)され、シリコン基板3aを構成し、さらにレーザ素子11aがマウントされる。レーザ素子11aとシリコン基板3aは、ワイヤーボンド線4aで電気的に接続される。
The laser control circuit and the
またレーザ素子11aがマウントされたシリコン基板3aを、セラミックで構成するセラミック基板6a上に複数個配置する。第2の実施形態では、図7に示すように、セラミック基板6a上の複数のレーザ素子は、共通領域W2において、定着搬送ベルト35の長手方向に2列を成すように配置され、レーザ素子の第1列F1と第2列F2とが構成される。
A plurality of
また、図7に示すように、共通領域W2の第1列F1のレーザ素子と第2列F2のレーザ素子との配列ピッチP3は、非共通領域X3、X4の第1列F1のレーザ素子の配列ピッチP4、P5と異なる。尚、第2の実施形態では、第1列F1のレーザ素子間の中間点を第2列のレーザ素子から出射されるレーザ光の中心軸が通るように配置されているが、これに限定されない。 Further, as shown in FIG. 7, the arrangement pitch P3 between the laser elements in the first row F1 and the laser elements in the second row F2 in the common region W2 is the same as that of the laser elements in the first row F1 in the non-common regions X3 and X4. Different from the arrangement pitches P4 and P5. In the second embodiment, the laser beam emitted from the laser element in the second row passes through the intermediate point between the laser elements in the first row F1, but the present invention is not limited to this. .
複数のシリコン基板3aの電極(図示せず)とセラミック基板6aの表面電極5aとは、ワイヤーボンディング等により電気的に接続される。
The electrodes (not shown) of the plurality of
集光光学系の複数の凸レンズ8aは、レンズホルダー7aに配設される。各レーザ素子11aから出射されたレーザ光は、対応する凸レンズ8aを通過し、レーザ照射エリア10a上の用紙Pに照射される。
The plurality of
以上のように、レーザヘッドL4は、レーザ素子11aがマウントされた複数のシリコン基板3aが複数の列上に並べて配置されたセラミック基板6aと、放熱板9a(ヒートシンク)と、複数の凸レンズ8aが配設されたレンズホルダー7aとによって構成されている。
As described above, the laser head L4 includes the
図6に示すように、所定のサイズの用紙上の未定着トナー像を定着する場合と、所定のサイズより小さいサイズの用紙上の未定着トナー像とを定着する場合とに、共通して使用される複数のレーザ素子は、セラミック基板6aの中央に位置(共通領域W2)する。従って、第2の実施形態において、図7に示すように、共通領域W2のレーザ素子を2列(第1列F1,および第2列F2)にして構成している。
As shown in FIG. 6, it is commonly used for fixing an unfixed toner image on a paper of a predetermined size and fixing an unfixed toner image on a paper of a size smaller than a predetermined size. The plurality of laser elements to be performed are located at the center of the
また、所定のサイズの用紙と所定のサイズより小さいサイズの用紙とが共有しない部分上にある未定着トナー像を定着する場合の複数のレーザ素子は、セラミック基板6aの両端に位置(非共通領域X3、X4)する。図7に示すように、非共通領域X3、X4のレーザ素子は、1列(第1列F1)にして構成されている。
In addition, a plurality of laser elements for fixing an unfixed toner image on a portion that is not shared by a sheet of a predetermined size and a sheet of a size smaller than the predetermined size are positioned at both ends of the
第2の実施形態において、所定のサイズの用紙と所定のサイズより小さいサイズの用紙に対し共通して使用され、セラミック基板6aの中央の位置(共通領域W2)に配設されている第1列F1および第2列F2のレーザ素子は、波長780mmのレーザ光を出射し、
第1列F1および第2列F2のレーザ素子間の配列ピッチP3は、0.15mmである。また各レーザ素子において、定格出力は150mWであり、レーザ照射エリア10a上のレーザスポット径d3は、0.3mmである。
In the second embodiment, the first row is used in common for a predetermined size paper and a smaller size paper, and is arranged at the center position (common area W2) of the
The arrangement pitch P3 between the laser elements in the first row F1 and the second row F2 is 0.15 mm. In each laser element, the rated output is 150 mW, and the laser spot diameter d3 on the
また、共通領域W2において、第1列F1および第2列F2のレーザ素子11aの連続点灯時間Ton1を、10x10−3秒とし、消灯時間Toff1を20x10−3秒とする。
Further, in the common region W2, the continuous lighting time Ton1 the first row F1 and
一方、所定のサイズの用紙のみに使用され、第1列F1のレーザ素子列の端の領域(非共通領域X3、X4)に配設されているレーザ素子は、波長780mmのレーザ光を出射し、第1列F1の隣接するレーザ素子間の配列ピッチP4は、0.3mmである。また各レーザ素子において、定格出力は150mWであり、レーザ照射エリア10a上のレーザスポット径d4は、0.3mmである。
On the other hand, laser elements that are used only for paper of a predetermined size and are arranged in the end area (non-common area X3, X4) of the laser element array in the first array F1 emit laser light having a wavelength of 780 mm. The arrangement pitch P4 between adjacent laser elements in the first row F1 is 0.3 mm. In each laser element, the rated output is 150 mW, and the laser spot diameter d4 on the
また、非共通領域X3,X4において、第1列F1のレーザ素子11aの連続点灯時間Ton2を、20x10−3秒とし、消灯時間Toff2を20x10−3秒とする。
In the non-common regions X3 and X4, the continuous lighting time Ton2 of the
第2の実施形態において、前記共通領域W2の第1列F1および第2列F2のレーザ素子の連続点灯時間Ton1は、非共通領域X3、X4の第1列F1のレーザ素子の連続点灯時間Ton2の(P3/P4)倍(第2実施形態では半分の値)になるように制御する。 In the second embodiment, the continuous lighting times Ton1 of the laser elements in the first column F1 and the second column F2 of the common area W2 are the continuous lighting times Ton2 of the laser elements in the first column F1 of the non-common areas X3 and X4. To (P3 / P4) times (a half value in the second embodiment).
共通領域W2のレーザ素子は、所定のサイズの用紙と所定のサイズより小さいサイズの用紙に対し共通して使用されるため劣化が生じやすい。しかし、共通領域W2の第1列F1および第2列F2のレーザ素子の配列ピッチP3は、第1列F1の隣接するレーザ素子間の配列ピッチP4よりも略半分になるように配置されているので、共通領域W2の第1列F1および第2列F2のレーザ素子の連続点灯時間Ton1は、非共通領域X3、X4の第1列F1のレーザ素子の連続点灯時間Ton2より短くすることができる。従って、共通領域W2おけるレーザ素子の自己発熱を必要最小限に制御することが可能となり、自己発熱よる劣化が緩和されレーザ素子の製品寿命を延ばすことができる。 Since the laser elements in the common area W2 are commonly used for a predetermined size paper and a smaller size paper, deterioration tends to occur. However, the arrangement pitch P3 of the laser elements in the first row F1 and the second row F2 of the common region W2 is arranged to be substantially half the arrangement pitch P4 between adjacent laser elements in the first row F1. Therefore, the continuous lighting time Ton1 of the laser elements in the first column F1 and the second column F2 of the common area W2 can be shorter than the continuous lighting time Ton2 of the laser elements in the first column F1 of the non-common areas X3 and X4. . Accordingly, the self-heating of the laser element in the common region W2 can be controlled to the minimum necessary, and the deterioration due to the self-heating is alleviated and the product life of the laser element can be extended.
1 定着装置
2 フォトダイオード
3 シリコン基板
4 ワイヤーボンド線
5 表面電極
6 セラミック基板
7 レンズホルダー
8 凸レンズ
9 ヒートシンク
10 レーザ照射部
11 レーザ素子
100 画像形成装置
L1 レーザヘッド
L2 用紙搬送装置
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記レーザ照射手段は、
前記レーザ光を出射する複数のレーザ素子が、前記記録媒体が搬送される方向と直交する方向に列状に配され、サイズの大きさの異なる前記記録媒体に対して共通して使用する前記複数のレーザ素子と、共通して使用しない前記複数のレーザ素子とは異なった密集率で配置され、動作が異なるように制御されることを特徴とする定着装置。 A fixing device comprising laser irradiation means for irradiating a recording medium to be conveyed with laser light to heat and fix an unfixed toner image on the recording medium,
The laser irradiation means includes
The plurality of laser elements that emit the laser light are arranged in a row in a direction perpendicular to the direction in which the recording medium is conveyed, and the plurality of laser elements that are used in common for the recording media having different sizes And a plurality of laser elements that are not used in common are arranged at a different density and are controlled to operate differently.
前記光走査装置による前記レーザ光の照射により静電潜像が形成される感光体ドラムと、
前記感光体ドラムに形成された前記静電潜像に、現像剤を付着させることによって現像する現像手段と、
前記現像手段により付着された前記現像剤を被記録媒体に転写する転写手段と、
を備えた画像形成装置において、
前記定着装置は、請求項1から5のいずれか1項に記載の定着装置を用いることを特徴とする画像形成装置。 An optical scanning device that deflects and scans laser light;
A photosensitive drum on which an electrostatic latent image is formed by irradiation of the laser beam by the optical scanning device;
Developing means for developing the electrostatic latent image formed on the photosensitive drum by attaching a developer;
Transfer means for transferring the developer attached by the developing means to a recording medium;
In an image forming apparatus comprising:
An image forming apparatus using the fixing device according to claim 1 as the fixing device.
Priority Applications (1)
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| JP2009239132A JP2011085785A (en) | 2009-10-16 | 2009-10-16 | Fixing device and image forming apparatus using the same |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103309215A (en) * | 2012-03-13 | 2013-09-18 | 富士施乐株式会社 | Fixing device and image forming apparatus |
-
2009
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| CN103309215B (en) * | 2012-03-13 | 2016-03-09 | 富士施乐株式会社 | Fixing device and image forming apparatus |
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