JP2011090075A - Image forming apparatus provided laser fixing device and laser fixing control method - Google Patents
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Abstract
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用いられるレーザ定着装置を備えた画像形成装置及びレーザ定着制御方法に関するものである。 The present invention relates to an image forming apparatus including a laser fixing device used in an electrophotographic image forming apparatus such as a copying machine, a printer, and a facsimile, and a laser fixing control method.
電子写真方式の画像形成装置(例えばプリンタ)には、記録部材(記録用紙または、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、アルミなどの金属製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、温度制御部が、定着ローラ表面に設けられた温度センサ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 hollow metal core made of metal such as aluminum, and a halogen lamp is arranged as a heat source inside the core metal. Then, the temperature controller controls the temperature of the surface of the fixing roller by controlling the halogen lamp on / off based on a signal output from a temperature sensor 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など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.
上記の構成において、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 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, The toner image on the sheet is melted and fixed on the sheet by the heat of the peripheral surface of the fixing roller.
しかし、従来のローラ対方式は、朝一電源投入直後は、定着ローラ及び加圧ローラは、室温状態にあるため、電源ON後、所定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待機状態では、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熱していなければならない。これらコピー動作以外に、無駄なエネルギーを消費する。 However, in the conventional roller pair system, immediately after the power is turned on in the morning, the fixing roller and the pressure roller are at room temperature. Further, in the standby state in which the copying operation is not performed, the roller surface needs to be maintained at a predetermined temperature. Therefore, the heating must always be performed even when the copying operation is not performed. In addition to these copying operations, useless energy is consumed.
このような問題を解決するために、記録用紙上に形成された未定着トナー像にレーザビームを照射し、トナー像を溶融することで定着を行うレーザ方式の定着装置が、特許文献2に提案されている。
In order to solve such a problem, a laser-type fixing device that performs fixing by irradiating an unfixed toner image formed on a recording sheet with a laser beam and melting the toner image is proposed in
しかしながら、両面印刷機能を有する複合機等に備えられるレーザ定着装置において、通常、用紙の第1面に対するレーザパワーと、第2面に対するレーザパワーとは同じである。図16に、従来のレーザ定着装置を示す。このレーザ定着装置200は、レーザ素子201、レンズ202からなり、用紙203の表面に存在する未定着のトナー204にレーザ光205を照射して定着する。この用紙203は第1面のトナー206が既に定着されており、図16には、レーザ定着装置200により第2面のトナー204を定着する場面が示されている。
However, in a laser fixing device provided in a multifunction machine or the like having a duplex printing function, the laser power for the first surface of the paper and the laser power for the second surface are usually the same. FIG. 16 shows a conventional laser fixing device. The
しかし、図16に示すように、薄紙203を両面印字する場合に第1面に印字したトナー206が第2面に裏写り207するため、第1面と同じレーザパワーを第2面に照射する場合、裏写りして黒くなった部分がより多くのレーザ光を吸収し、その分定着温度が設定温度よりも高くなってしまうため、ボイド等の画像劣化を引き起こしてしまうといった課題がある。レーザ光は選択照射が可能であり、トナーが存在する部分のみを照射する方法が省エネの点で有効であるが、照射された光がトナーからはみ出たり、光の一部がトナーを通過、反射されたりして、紙の部分にも光が照射されるため、白色の紙よりもトナーが裏写りして黒くなった部分が裏写りしていない部分よりも温度が高くなり、その結果、紙上のトナー温度が高くなってしまう。
However, as shown in FIG. 16, when printing on both sides of the
そこで特許文献3には、表面と裏面の光沢差を無くすために、裏面のトナー量よりも表面のトナー量を少なくすることが記載されている。
Therefore,
しかし、上記方法では、レーザ定着は光によってトナーを定着させるため、厚みの薄い記録用紙が第1面上トナーの裏写りによって第2面が黒くなっている場合、記録用紙の光の吸収量が増え、その結果、トナーの定着温度が設定よりも高くなってしまう不具合を改善することはできない。 However, in the above method, since laser fixing fixes toner by light, if the recording paper with a small thickness is black on the second surface due to the show-through of the toner on the first surface, the light absorption amount of the recording paper is small. As a result, the problem that the fixing temperature of the toner becomes higher than the setting cannot be improved.
本発明は、前記課題に鑑みてなされたものであり、両面印刷において、用紙の第1面を定着し、第2面を定着する場合、第2面目を定着する際のレーザパワーを制御することで、定着温度が高くなることを抑えるレーザ定着装置を備えた画像形成装置及びレーザ定着制御方法を提供するものである。 The present invention has been made in view of the above problems, and controls the laser power when fixing the second surface when fixing the first surface of the paper and fixing the second surface in double-sided printing. Thus, an image forming apparatus and a laser fixing control method provided with a laser fixing device that suppresses an increase in fixing temperature are provided.
本発明は、両面印刷の機能を有して、レーザ定着装置を備えた画像形成装置において、
第1面の定着による記録用紙の裏写りの程度を予測又は検知する手段を設け、その予測結果又は検知結果に基づいて、前記レーザ定着装置に対し記録用紙の第2面を定着する際のレーザパワーを所定温度を超えないように制御することを特徴とするものである。
The present invention provides an image forming apparatus having a laser fixing device having a double-sided printing function.
Means for predicting or detecting the degree of show-through of the recording paper due to fixing of the first surface, and a laser for fixing the second surface of the recording paper to the laser fixing device based on the prediction result or the detection result The power is controlled so as not to exceed a predetermined temperature.
ここで、前記記録用紙の裏写りを予測又は検知する手段は、記録用紙の厚さ又は透過性のいずれかを検知する手段であり、前記レーザ定着装置に対し、第1面の画像情報に基づいて、第2面の定着におけるレーザパワーを制御することを特徴とする。 Here, the means for predicting or detecting the show-through of the recording paper is a means for detecting either the thickness or the transparency of the recording paper, and is based on the image information on the first surface for the laser fixing device. Thus, the laser power for fixing the second surface is controlled.
また、前記記録用紙の裏写りを予測又は検知する手段は、第1面定着後であって第2面定着前の第2面の記録用紙の画像濃度を反射光で検知する手段であることを特徴とする。 Further, the means for predicting or detecting the show-through of the recording paper is means for detecting the image density of the recording paper on the second surface after the first surface fixing and before the second surface fixing with reflected light. Features.
また、前記レーザ定着装置のレーザ照射は、レーザ光のスポット径あるいはその組み合わせからなるブロック単位で行うことを特徴とする。 Further, the laser irradiation of the laser fixing device is performed in units of blocks formed of a spot diameter of laser light or a combination thereof.
また、前記レーザ定着装置のレーザ照射は、画素単位で行うことを特徴とする。 In addition, the laser irradiation of the laser fixing device is performed on a pixel basis.
また、本発明は、両面印刷の機能を有する画像形成装置に備えられたレーザ定着装置を制御するレーザ定着制御方法において、
記録用紙の裏写りを予測又は検知する手段による予測結果又は検知結果に基づいて、前記レーザ定着装置に対し記録用紙の第2面を定着する際のレーザパワーを所定温度を超えないように制御することを特徴とする。
The present invention also provides a laser fixing control method for controlling a laser fixing device provided in an image forming apparatus having a double-sided printing function.
Based on a prediction result or a detection result by a means for predicting or detecting the show-through of the recording paper, the laser power for fixing the second surface of the recording paper to the laser fixing device is controlled so as not to exceed a predetermined temperature. It is characterized by that.
ここで、前記記録用紙の裏写りを予測又は検知する手段は、記録用紙の厚さ又は種別又は透過性のいずれかを検知し、前記レーザ定着装置に対し、第1面の画像情報に基づいて、第2面の定着におけるレーザパワーを制御することを特徴とする。 Here, the means for predicting or detecting the show-through of the recording sheet detects either the thickness, type, or transparency of the recording sheet, and makes the laser fixing device based on the image information on the first surface. The laser power for fixing the second surface is controlled.
また、前記レーザ定着装置のレーザ照射は、レーザ光のスポット径あるいはその組み合わせからなるブロック単位で行うことを特徴とする。 Further, the laser irradiation of the laser fixing device is performed in units of blocks formed of a spot diameter of laser light or a combination thereof.
また、前記レーザ定着装置のレーザ照射は、画素単位で行うことを特徴とする。 In addition, the laser irradiation of the laser fixing device is performed on a pixel basis.
本発明によれば、レーザ定着は光によってトナーを定着させるため、厚みの薄い記録用紙が第1面上トナーの裏写りによって第2面が黒くなっている場合に(第1面に印字されたトナーがブラックトナーの場合、カラートナーの場合はそのカラーの色)、トナーを通過等して記録用紙に照射された光によって記録用紙の光の吸収量が増え、その結果、トナー温度が設定よりも高くなってしまう不具合がある。従い、あらかじめ、記録用紙の裏写りを予測又は検知する手段を設け、その予測結果又は検知結果に基づいて、第2面目を定着する際の、レーザパワーを制御(低減)することで、安定した定着性を確保することが可能となる。
ここで裏写りとは、紙厚が薄い記録用紙の場合に、第1面上に定着されたトナーの状態が第2面(その裏面)から薄く透けて見えることをいう。インクのようにインク自体が紙に染み込むわけではない。
According to the present invention, since the toner is fixed by light in the laser fixing, the recording paper having a small thickness is printed on the first side when the second side is black due to the show-through of the toner on the first side. When the toner is black toner, the color color of the color toner), the amount of light absorbed by the recording paper is increased by the light irradiated to the recording paper through the toner, etc. There is a problem that becomes higher. Accordingly, a means for predicting or detecting the show-through of the recording paper is provided in advance, and the laser power when fixing the second surface is controlled (reduced) based on the prediction result or the detection result. Fixability can be secured.
Here, show-through means that the state of the toner fixed on the first surface can be seen thinly from the second surface (the back surface) in the case of a recording paper with a small paper thickness. Like ink, ink itself does not penetrate paper.
また、記録用紙の厚さ(種別)により記録用紙の裏写りの程度が予測可能となり、第1面の画像情報により、第2面の中で裏写りしている部分がわかるため、その部分のみに対してレーザパワーを制御することで、ブロック単位または画素単位での最適な制御が可能となる。 In addition, the degree of show-through of the recording paper can be predicted by the thickness (type) of the recording paper, and the portion of the second side that is show-through can be found from the image information on the first side. In contrast, by controlling the laser power, it is possible to perform optimum control in units of blocks or pixels.
また、実際に記録用紙の第2面に裏写りした部分を直接測定することで、正確に裏写りした程度や部分を把握でき、適切なレーザパワーの制御が可能となる。 In addition, by directly measuring the portion of the recording sheet that is actually show-through, the degree and portion of the show-through can be accurately grasped, and appropriate laser power control is possible.
また、裏移りして黒くなっている部分が全面とは限らないため、裏写りしていない部分のレーザパワーを落とすと、定着不良となってしまう。従い、その制御はブロック単位で行うことにより、定着不良を抑えることができる。ここで、ブロック単位とは、レーザ光のスポット径を意味しているが、そのスポット径を複数組み合わせて一つのブロック単位としても良い。 Further, since the blacked out part is not necessarily the entire surface, fixing failure occurs when the laser power of the part that is not show-through is reduced. Therefore, fixing failure can be suppressed by performing the control in units of blocks. Here, the block unit means the spot diameter of the laser light, but a plurality of spot diameters may be combined to form one block unit.
また、裏移りして黒くなっている部分(第1面に印字されたトナーがブラックトナーの場合)が全面とは限らないため、裏写りしていない部分のレーザパワーを落とすと、定着不良となってしまう。従い、その制御はブロック単位でも小さい画素単位で行うことにより、定着不良を抑えることができる。 In addition, since the blacked out part (when the toner printed on the first surface is black toner) is not necessarily the entire surface, if the laser power of the part that is not show-through is reduced, fixing failure will occur. turn into. Accordingly, fixing failure can be suppressed by performing the control in units of blocks or in units of small pixels.
本発明の実施の一形態について図1ないし図4に基づいて説明すれば、以下の通りである。尚、本実施の形態では、本発明の画像形成装置をカラー複合機に適用した場合であり、図1はカラー複合機の概略構成図、図2は定着装置の構成を示す断面図、図3はレーザヘッドを正面から見た構成説明図、図4はレーザヘッドを側面から見た構成説明図である。 An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. In this embodiment, the image forming apparatus of the present invention is applied to a color multifunction peripheral. FIG. 1 is a schematic configuration diagram of the color multifunction peripheral, FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating the configuration of the fixing device, and FIG. FIG. 4 is a structural explanatory view of the laser head viewed from the front, and FIG. 4 is a structural explanatory view of the laser head viewed from the side.
本実施の形態に係る画像形成装置であるカラー複合機100は、図1に示すように、光学系ユニットE、4組の可視像形成ユニットpa、pb、pc、pd、中間転写ベルト11、二次転写ユニット14、定着ユニット15、内部給紙ユニット16及び手差し給紙ユニット17とを備えている。
As shown in FIG. 1, a color multifunction peripheral 100 that is an image forming apparatus according to the present embodiment includes an optical system unit E, four sets of visible image forming units pa, pb, pc, pd, an
可視画像形成ユニットpaは、トナー像担持体となる感光体101aの周囲に、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を配置している。一次転写ユニット13aは中間転写ベルト11を介して配置されている。他の3組の可視像形成ユニットpb、pc、pdは、可視画像形成ユニットpaと同様の構成であり、各ユニットの現像ユニットにはイエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(B)の各色トナーが収容されている。
In the visible image forming unit pa, a
光学系ユニットEは、光源4からのデータを4組の感光体101a、101b、101c、101dに届くように配置されている。中間転写ベルト11は、テンションローラ11a、11bにより、たわむことなく配置され、テンションローラ11b側に廃トナーBOX12、テンションローラ11a側に二次転写ユニット14が当接して配置されている。定着ユニット15は、定着部材15a、搬送部材15bから構成され、二次転写ユニット14の下流に配置されている。
The optical system unit E is arranged so that the data from the
画像形成の工程は以下のようになる。感光体ドラム101a表面を帯電ユニット103aで一様に帯電した後、光学系ユニットEにより、感光体ドラム101a表面を画像情報に応じてレーザ露光し、静電潜像を形成する。帯電ユニット103aとしては、感光体ドラム101a表面を一様に、またオゾンを極力発生させることなく帯電するために、帯電ローラ方式を採用している。その後現像ユニット102aにより感光体ドラム101a上の静電潜像に対しトナー像を現像し、この顕像化されたトナー画像を、トナーとは逆極性のバイアス電圧が印加された一次転写ユニット13aにより、中間転写ベルト11上に転写する。他の3組の可視像形成ユニットpb、pc、pdも同様に動作し、順次中間転写ベルト11上に転写するようになっている。中間転写ベルト11上のトナー画像は、二次転写ユニット14まで搬送され、別途、内部給紙ユニット16の給紙ローラ16aまたは手差し給紙ユニット17の給紙ローラ17aから給紙された記録用紙に、トナーとは逆極性のバイアス電圧が印加されて転写される。記録用紙上のトナー画像は定着ユニット15に搬送され、レーザ照射により加熱されて記録用紙上に融着し、外部へ排出される。
The image forming process is as follows. After the surface of the
次に、本発明のレーザ定着装置について、図2から図4を用いて詳細に説明する。 Next, the laser fixing device of the present invention will be described in detail with reference to FIGS.
図2に示すように、レーザ定着装置(定着ユニット)15は、レーザヘッド(レーザ照射手段)L1と、用紙搬送装置(用紙搬送手段)L2とを備えている。 As shown in FIG. 2, the laser fixing device (fixing unit) 15 includes a laser head (laser irradiation means) L1 and a paper conveying device (paper conveying means) L2.
本発明のレーザ定着装置15は、記録媒体(用紙)40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40に定着させる。具体的には、用紙搬送装置L2上のレーザ光52が照射されるレーザ照射部51に所定の定着速度および複写速度で未定着トナー41の像を担持した記録媒体40が搬送され、レーザ光52の熱によって定着が行われる。本実施例の画像形成装置では、最大定着速度225mm/sec、最大複写速度50枚/分(A4横送り)であり、後述するように定着速度(複写速度)が画像パターンにより可変制御される。
The
未定着のトナー画像は、たとえば、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剤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(例えば、カラートナーのメンバインダーレジン100重量部に対して、赤外線吸収剤であるフタロシアニンを1重量部から5重量部を内添する。また、フタロシアニン以外にポリメチン、シアニン、オニウム、ニッケル錯体等を用いることもできるし、併用することもできる)することでモノクロトナーと同じ吸収率を確保している。 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, an infrared absorber is added (for example, infrared absorption with respect to 100 parts by weight of color toner menbinder resin). 1 to 5 parts by weight of the phthalocyanine, which is an agent, and polymethine, cyanine, onium, nickel complex, etc. can be used in addition to phthalocyanine, or they can be used in combination. The same absorption rate is secured.
用紙搬送装置L2は、搬送ベルト31、駆動ローラ32、従動ローラ33、吸着チャージャー34、分離チャージャー35、除電チャージャー36、分離爪37、駆動モーター(図示せず)とを備えている。搬送ベルト31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、駆動ローラ32と従動ローラ33に張架されている。駆動ローラ32は、駆動モーター(図示せず)により、任意の速度で回転駆動するよう構成されており、搬送ベルト31は、駆動ローラ32の回転により矢印方向に任意の速度で回転する。また、搬送ベルト31の周囲には吸着チャージャー34、分離チャージャー35、除電チャージャー36、分離爪37が設けられている。
The sheet conveying device L2 includes a conveying
このような装置において、二次転写ユニット14から搬送されてきた未定着トナー像が形成された用紙40は、従動ローラ33上の搬送ベルト31と吸着チャージャー34の間に搬送される。従動ローラ33は、導電性材料で構成され接地されており、吸着チャージャー34によって用紙40に電荷を与えることで、用紙40と搬送ベルト31はそれぞれ誘電分極を起こし、用紙40は搬送ベルト31上に静電吸着する。用紙40は駆動ローラ32の駆動によってレーザ照射部51に搬送される。レーザ照射部51まで搬送された用紙40上の未定着トナー41の像にはレーザヘッドL1によって画像情報に応じてレーザが照射され、定着が行われる。レーザ照射部51でのトナー画像の定着を終了した用紙40は、搬送ベルト31に静電吸着された状態で分離チャージャー35と駆動ローラ32との間に搬送される。駆動ローラ32は導電性材料で構成され接地されており、分離チャージャー35によって用紙40上を除電してやることで、搬送ベルト31と用紙40との間の静電吸着力が弱まる。その状態で搬送ベルト31は駆動ローラ32に沿って回動し大きな曲率を持つため、用紙40の先端部は搬送ベルト31から浮き、さらに分離爪37にて用紙40は完全に搬送ベルト31から分離する。用紙40が剥離された搬送ベルト31は、除電チャージャー36により外面および内面が除電された後、再び用紙40の吸着位置へ駆動される。
In such an apparatus, the
レーザヘッドL1はレーザ照射部51において未定着トナー41の像にレーザ光52を照射し、トナー41を用紙40に定着させる目的のものである。レーザヘッドL1は、図2、図3、図4に示すように、複数の半導体レーザ素子61が長手方向に一列状に配列した半導体レーザアレイ60、放熱板(ヒートシンク)53及び温度センサ54を備えている。尚、本実施例では、半導体レーザアレイ60は、波長780nmで、1個の定格出力が150mWのレーザ素子61を1,000個配列したものを用いている。この時、各レーザ素子61の配列ピッチpは0.3mmでレーザスポット径dも0.3mmとなる。またヒートシンク53としては、アルミニウム合金製でベースサイズが30mm×30mm、高さ20mm、熱抵抗1.6℃/Wのヒートシンク((株)アルファ社製 UB30−20B)を計10個一列に並べたもの(トータルの熱抵抗0.16℃/W)を用いている。
The laser head L1 is for the purpose of fixing the
更に、レーザヘッドL1の詳細構成について図3、図4を用いて説明する。
入力された信号によりレーザ光出力を可変したり、受光素子であるモニター用フォトダイオード62からの信号によりレーザ出力を一定に保つための制御回路(図示せず)とフォトダイオード62とがモノシリックに形成されたシリコン基板63に、半導体レーザ素子(チップ)61をマウントし、レーザ素子61とシリコン基板63との間にワイヤーボンド線64等で電気的接続を行う。
Further, the detailed configuration of the laser head L1 will be described with reference to FIGS.
A control circuit (not shown) for making the laser light output variable by the input signal or keeping the laser output constant by the signal from the monitoring
次に、このレーザ素子付シリコン基板63をセラミック基板66上に複数個取り付け、ワイヤーボンディング等によりセラミック基板66の表面電極65とシリコン基板63上の電極との間に電気的接続を行う。最後に、この複数個のレーザ装置が並んだセラミック基板66に、放熱板53と、複数個の集光光学系としての複数の凸レンズ68とが保持されたレンズホルダー67を取り付ける。これにより、本実施例に係るレーザヘッドL1が製造される。
Next, a plurality of the silicon substrates with
このレーザ照射手段(レーザヘッド)L1における複数の凸レンズ68とレンズホルダー67とは、各凸レンズ68を樹脂ホルダー等に組み込んだものよりも、樹脂によるレンズー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などのレンズアレイである方が、価格や工程、組立精度に関して有利である。
また、集光光学系を無くし、平行光の状態でトナー画像にレーザを照射することも可能である。
The plurality of
It is also possible to eliminate the condensing optical system and irradiate the toner image with a laser beam in a parallel light state.
更にセラミック基板66上には、レーザヘッドL1の温度を測定するためのサーミスタからなる温度センサ54が取り付けられている。尚、温度センサ54は、定着装置の長手方向の位置に関しては中央部に配置されている。そして、温度センサ54により検出された温度データに基づいて、第1の制御手段としての制御回路(図示せず)が、レーザ素子61に印加する電圧を制御する。
Further, a
(実施例1)
図5に示すように、カラー複合機100には給紙部から出紙されてから定着装置15に搬送される前の、紙の搬送経路の途中に、紙の厚みを測定するための厚さ検知手段70が設けられている。図6に示すように、厚さ検知手段70は、紙を転写部へ搬送する途中に、上ローラ71と、付勢されたバネ73により上ローラ71に離接自在とされた下ローラ72と、下ローラ72の離接移動に伴って傾きが変化するシャフト74と、シャフト74の一端部の位置を検知する位置センサ75とから構成されている。その位置センサ75による検知結果により、紙の厚みが計測できる。
Example 1
As shown in FIG. 5, the color multifunction peripheral 100 has a thickness for measuring the thickness of the paper in the middle of the paper conveyance path after being output from the paper supply unit and before being conveyed to the fixing
実施例1のカラー複合機100は、前記厚さ検知装置70による測定結果と第1面の印字情報により、レーザパワーを変更するレーザパワー変換テーブルを有して定着制御を行なっている。図7はその制御システムのブロック図を示したものである。カラー複合機100に備えられた制御部77が、厚さ検知手段70と第1面画像情報検出手段78の検知結果に基づいてレーザ定着装置15を制御する。第1面画像情報検出手段78は、第1面の画像情報を検出するもので、この画像情報に基づいて、制御部77は第2面の裏写り画像を求める。そして、制御部77は、厚さ検知手段70による用紙厚さにより、裏写りの状態を求める。
The color multifunction peripheral 100 according to the first embodiment has a laser power conversion table for changing the laser power based on the measurement result of the
紙の厚さが薄く、トナーの裏写りがひどい場合には、同じレーザパワーで照射した場合、図8に示すように、照射した第2面のトナーの温度が高くなってしまう。それに伴って、ボイドが発生し画質劣化の問題を生じさせる。 When the paper is thin and the toner show-through is severe, when irradiated with the same laser power, the temperature of the irradiated toner on the second surface increases as shown in FIG. Along with that, a void is generated, causing a problem of image quality degradation.
よって、紙の厚みが薄い場合は、通常のレーザパワーよりも0.1%から30%ぐらいの範囲で低減させて出力するのが好ましい。制御部77によるレーザパワーの制御は照射時間を制御することで可能となるが、出射パワーを制御しても良い。通常の紙の厚さは100〜150μm程度であるが、例えば、厚さ検知手段70の検知結果により紙の厚さが60μmの薄紙であれば、制御部77は、レーザ定着装置15のレーザパワーを1%〜20%低下させる。その対応によって、裏写りしている部分であってもトナーの定着温度を設定温度(例えば180℃)を越えないように維持することが可能となる。
Therefore, when the thickness of the paper is thin, it is preferable to reduce the output within the range of about 0.1% to 30% of the normal laser power. The laser power can be controlled by the
もちろん、レーザパワーを低下させる部分は第1面のトナーにより、裏写りしている部分のみにとなるように制御してもよい。第1面の印字情報と第2面での印字部分が重なる部分のみについて、レーザパワーを低下させ、第1面の印字情報と第2面での印字部分が重ならない部分については、レーザパワーは低下させない。 Of course, the part where the laser power is reduced may be controlled so that only the part where the show-through occurs is caused by the toner on the first surface. The laser power is reduced only for the portion where the print information on the first surface and the print portion on the second surface overlap, and for the portion where the print information on the first surface and the print portion on the second surface do not overlap, the laser power is Do not decrease.
また、厚さ検知手段70の検知結果により、紙の厚さが所定以上の場合は、第1面のトナーによる裏写りはほとんど発生しないため、制御部77は第2面でのレーザパワーを低減する制御は行わない。本実施例では、図3、図4に示す半導体レーザアレイ60を採用しており、半導体レーザアレイ60は、波長780nmで、1個の定格出力が150mWのレーザ素子61を1,000個配列したものを用いている。この時、各レーザ素子61の配列ピッチpは0.3mmでレーザスポット径dも0.3mmとなる。そのため0.3mmの範囲のスポット毎のレーザパワー制御が可能となる。スポット範囲はできるだけ小さいことが望ましく、できればドット毎に制御するのが好ましい。このように、スポット径あるいはその組み合わせでブロック単位で照射を行なう。
Further, according to the detection result of the thickness detection means 70, when the paper thickness is equal to or greater than a predetermined value, there is almost no show-through due to the toner on the first surface, so the
その場合半導体レーザをドットピッチで並べ、あるいは図9に示すCO2レーザ等によるスキャン方式を採用することにより、スポット径をドット径程度とする必要となる。図9のレーザ定着装置110は、単一のレーザ光源113からのレーザ光を回転する多面体ミラー112により、記録用紙(画像記録媒体)115の横方向(主走査方向)に走査し、レーザ光の偏向により生じる収差を補正する補正レンズ114としてのfθレンズや集光レンズにより記録用紙(画像記録媒体)115の全域に集光し、記録用紙(画像記録媒体)115を搬送装置116により縦方向に搬送することにより、記録用紙(画像記録媒体)115の全域に集光レーザ光を照射する機構を持っている。
紙の厚みを判別する方法は、今回の構成に捉われず、別の構成でも良い。
In that case, it is necessary to arrange the semiconductor lasers at a dot pitch, or to adopt a scanning method using a CO 2 laser or the like shown in FIG. The
The method for determining the thickness of the paper is not limited to the current configuration, and may be another configuration.
図8に示すようにトナーがブラックトナーである場合と、シアン等のカラートナーである場合で、光の吸収量が異なる場合には、第2面におけるトナーの裏写りによりトナー温度の上昇の程度が異なることになる。一般にカラートナーの場合は、波長780nmの光吸収量が少ないために、780nmの光吸を吸収する光吸収剤を内添することで光の吸収量を調節することができる。しかし、コスト(一般に光吸収剤は高価)、吸収量等により、トナー4色が全く同等の吸収量とならない場合がある。そのため、例えば、シアン等のカラートナーの光の吸収量がブラックトナーよりも少ない場合には、図8に示すように第1面に印字されたトナーがブラックトナーとシアントナーの場合で第2面に印字されたトナーがブラックトナーである場合、同じレーザパワーを照射した場合でも、第2面上のトナーの発熱温度が異なり、ブラックトナーの方が第2面のトナー温度は高くなる。よって、制御部77は、第1面に印字されたトナーが、ブラックトナーか、シアントナー、イエロートナー、マゼンタトナーかで、レーザ定着装置15のレーザパワーを減じる程度を異ならせることで、より最適な定着性を確保することが可能となる。
As shown in FIG. 8, when the amount of light absorption differs between the case where the toner is black toner and the color toner such as cyan, the degree of increase in toner temperature due to the show-through of the toner on the second surface Will be different. Generally, in the case of a color toner, since the light absorption amount at a wavelength of 780 nm is small, the light absorption amount can be adjusted by adding a light absorbing agent that absorbs light absorption at 780 nm. However, due to cost (generally expensive light absorbers), absorption amount, and the like, the four toner colors may not have the same absorption amount. Therefore, for example, when the amount of light absorbed by color toner such as cyan is smaller than that of black toner, the second surface is obtained when the toner printed on the first surface is black toner and cyan toner as shown in FIG. When the toner printed on the black toner is black toner, even when the same laser power is irradiated, the heat generation temperature of the toner on the second surface is different, and the black toner has a higher toner temperature on the second surface. Therefore, the
また、レーザ光により第1面のトナーが定着されてはいるが、まだ十分固まっていない場合に、第2面の定着の際に照射されたレーザ光が紙を透過して、第1面の未硬化トナーを溶融させてしまい、ペーパーガイド等のトナー汚れを生じてしまうことを防止するため、以下の措置をとりえる。上記紙の厚さ検知手段70により検知された紙の厚さに応じて、第1面の定着後、第2面を定着させるまでの時間を調節することで、上記課題が解決される。
Further, when the toner on the first surface is fixed by the laser beam but is not yet sufficiently solidified, the laser beam irradiated at the time of fixing the second surface is transmitted through the paper, and the first surface is fixed. In order to prevent uncured toner from being melted and causing toner stains such as a paper guide, the following measures can be taken. According to the thickness of the paper detected by the paper
図10は、本実施例に係る画像形成装置のより具体的制御ブロック図である。 FIG. 10 is a more specific control block diagram of the image forming apparatus according to the present embodiment.
原稿画像を読み取る読取部125、読み取った原稿画像を適正な電気信号に変換して画像データを生成する画像処理部126、生成された画像データを印刷出力する画像形成部127、裏写りを予測又は検知する検出手段130、図示しない定着部のレーザ光照射を制御する定着制御部122、プロセス速度と紙搬送開始信号を検出するアクチュエータの信号を元に印字開始信号を受信してから記録部材(用紙)が定着装置内のレーザ照射部までの到達時間を記憶している記憶部129、後処理装置であるフィニッシャーやソーターなどの周辺機器を制御する周辺機器制御部128、画像形成装置120の操作部である入力部123と表示部124を備えている。
A
このレーザ定着における制御について述べる。図11に本実施例での制御のフローチャートを示す。
制御部121は、検知部130により、用紙の厚みを検知し、その結果とレーザパワー変換テーブルと照合を行い、レーザ光出力値を算出する(ステップS1)。画像処理部126から受信した画像情報の印字位置情報(印刷ジョブに対して、1ページ毎のどの位置に印字するかといった信号を指す)をもとに第1面の画像情報を分析し(ステップS2)、第2面の裏移りの画像情報を得る。記憶部129に予め記憶されたデータの照合を行う。制御部121は、第2面の画像情報を分析して得た印字位置情報と、裏写りの画像情報と、検知部130による裏写りの検知情報とを元にレーザパワー変換テーブルにて算出したレーザ光出力値とをもとに、第2面のブロックごとのレーザパワーを決定する(ステップS3)。その決定結果を定着制御部122へ送信し、定着制御部122は、受信した印字位置情報と算出したレーザ光の出力値に基づいて、記録用紙搬送ベルト31を駆動してレーザ光を照射するブロック毎のオンオフ制御を決定し(ステップS4)、レーザ定着装置15へレーザ光の出力指示信号及び出力値を送信する(ステップS5)。
Control in this laser fixing will be described. FIG. 11 shows a flowchart of control in the present embodiment.
The control unit 121 detects the thickness of the sheet by the
また、定着制御部112は、記録用紙40の搬送を検出する図示しないアクチュエータの信号を監視し、この信号に基づいて記録用紙搬送ベルト31に対してバイアス電圧を印加する制御を行う。
レーザ定着装置15は、ブロック毎にレーザを照射する(ステップS6)。
In addition, the fixing
The
(実施例2)
実施例1との違いは、紙の裏写りを予測する手段として、紙の厚みを検知する手段の代わりに、紙の透過性を検出する手段80を設けていることである。図12に示すように、透過性検出手段80は、給紙から出紙されてから第1面の定着面を定着する前の紙の搬送経路の途中において、搬送される紙を挟んで、発光素子81と受光素子82を互いに向かい合って配置する。本実施の形態における透過性検出手段80は、発光素子81が赤外発光ダイオードにより構成されており、受光素子82がフォトダイオードにより構成されている。
(Example 2)
The difference from the first embodiment is that a means 80 for detecting paper transparency is provided instead of the means for detecting the paper thickness as means for predicting the show-through of the paper. As shown in FIG. 12, the transparency detecting means 80 emits light by sandwiching the conveyed paper in the middle of the paper conveying path after the paper is fed out and before the fixing surface of the first surface is fixed. The
中心波長780nmの発光素子(LED)81に対して受光素子(フォトダイオード)82を有し、フォトダイオード82に入射した光は、その受光光量に依存する電流を生じ、これに対応する電圧に変換された後、増幅して画像濃度信号として出力される。
上記中心波長を780nmとするのは、定着用のレーザの発振波長と同じにすることで、トナーの裏写りによるトナー温度上昇の予測の精度を高めるためである。
A light receiving element (photodiode) 82 is provided for a light emitting element (LED) 81 having a center wavelength of 780 nm, and light incident on the
The reason why the center wavelength is set to 780 nm is to increase the accuracy of prediction of the toner temperature rise due to the show-through of the toner by making it the same as the oscillation wavelength of the fixing laser.
発光素子81により発光された赤外線が、受光素子82により受光する程度により、紙の透過性が把握でき、トナーの裏写りの程度を予測することが可能となる。紙の透過性を判別する方法は、今回の構成に捉われず、別の構成でも良い。
By the degree to which the infrared light emitted from the
実施例2は、紙の透過性により第2面の裏写りを予測するものであり、この検出結果に基づく定着制御は実施例1と同じであるので、説明は省略する。 In the second embodiment, the show-through of the second surface is predicted based on the transparency of the paper. Since the fixing control based on the detection result is the same as that in the first embodiment, the description thereof is omitted.
(実施例3)
本実施例では、実施例1と同様の図3、図4に示す半導体レーザアレイ60を採用している。
(Example 3)
In the present embodiment, the
図13に示すように、第1面の定着後、第2面を定着する前の搬送途中に、紙の第2面に対し、裏写り濃度測定装置85を設け、ブロック毎にトナーの裏写りの程度を測定する。裏写り濃度測定装置85は、ライン上に設けた発光素子81及び受光素子82からなり、発光素子81は赤外発光ダイオードにより構成されており、受光素子82はフォトダイオードにより構成されている。
As shown in FIG. 13, a show-through
中心波長780nmのライン状の発光素子(LED)81に対してライン状の受光素子(フォトダイオード)82を有し、フォトダイオード82に入射した光は、その受光光量に依存する電流を生じ、これに対応する電圧に変換された後、増幅して画像濃度信号として出力される。
A linear light receiving element (photodiode) 82 is provided for a linear light emitting element (LED) 81 having a center wavelength of 780 nm, and light incident on the
その測定結果に応じて、そのブロック毎にレーザパワーを制御し、上記測定により、裏写りの濃度が高い部分には、レーザ素子の出力をダウンさせる。各ブロックの範囲の程度は、発光素子81と受光素子82の数やピッチや、半導体レーザアレイのレーザ素子ピッチにより左右される。各ブロックは細かい方がきめ細かく制御可能であるが、その分コストがかかるため、設計コンセプトにより、各ブロックの範囲は左右される。レーザ方式はスキャン方式でも良く、スキャン方式の方が高い解像度で制御可能であるが、コストがかかる問題がある。
In accordance with the measurement result, the laser power is controlled for each block, and the output of the laser element is lowered to the portion where the show-through density is high by the above measurement. The extent of the range of each block depends on the number and pitch of the
図14はその制御システムのブロック図を示したものである。制御部91は、裏写り濃度検出装置85の結果により、レーザ定着装置15のレーザパワーを制御する。
FIG. 14 shows a block diagram of the control system. The
図15に本実施例での制御のフローチャートを示す。まず、裏写り濃度検出装置85により第2面の画像濃度をブロック毎に測定する(ステップS11)。制御部91は、第2面の画像濃度の検出結果に基づいて、第2面のブロック毎のレーザパワーを決定する(ステップS12)。さらに、第2面の画像情報によりブロック毎のオンオフ制御を決定する(ステップS13。)制御部91は、レーザ定着装置15にレーザ光の出力指示信号及び出力値を送信する(ステップS14)。レーザ定着装置15は、ブロック毎にレーザを照射する(ステップS15)。
FIG. 15 shows a flowchart of control in this embodiment. First, the image density on the second surface is measured for each block by the show-through density detector 85 (step S11). The
こうして、紙の厚み測定等により用紙の裏写りの程度を予測又は検知し、その予測結果又は検知結果に基づいて、第2面目を定着する際のレーザパワーを所定温度を超えないように制御することで、トナーの表面温度の上昇に伴って発生するボイドなどを防止して、両面印刷においても画像品質を維持できる。 In this way, the degree of show-through of the paper is predicted or detected by measuring the thickness of the paper, and based on the prediction result or detection result, the laser power for fixing the second surface is controlled so as not to exceed a predetermined temperature. As a result, voids and the like that occur as the surface temperature of the toner increases can be prevented, and image quality can be maintained even in duplex printing.
4 光源
11 中間転写ベルト
11a,11b テンションローラ
13a 一次転写ユニット
14 二次転写ユニット
15 定着ユニット(レーザ定着装置)
15a 定着部材
15b 搬送部材
16 内部給紙ユニット
16a 給紙ローラ
17 給紙ユニット
17a 給紙ローラ
31 記録用紙搬送ベルト
32 駆動ローラ
33 従動ローラ
34 吸着チャージャー
35 分離チャージャー
36 除電チャージャー
37 分離爪
40 記録媒体(記録用紙)
41 未定着トナー
51 レーザ照射部
52 レーザ光
53 ヒートシンク(放熱板)
54 温度センサ
60 半導体レーザアレイ
61 半導体レーザ素子
62 フォトダイオード
63 シリコン基板
64 ワイヤーボンド線
65 表面電極
66 セラミック基板
67 レンズホルダー
68 凸レンズ
70 検知手段
71 上ローラ
72 下ローラ
73 バネ
74 シャフト
75 位置センサ
77 制御部
78 第1面画像情報検出手段
80 透過性検出手段
81 発光素子(LED)
82 受光素子(フォトダイオード)
85 濃度測定装置
91 制御部
d レーザスポット径
E 光学系ユニット
L1 レーザヘッド
L2 用紙搬送装置
4
41
54
82 Light-receiving element (photodiode)
85
Claims (9)
第1面の定着による記録用紙の裏写りの程度を予測又は検知する手段を設け、
その予測結果又は検知結果に基づいて、前記レーザ定着装置に対し記録用紙の第2面を定着する際のレーザパワーを所定温度を超えないように制御することを特徴とする画像形成装置。 In an image forming apparatus having a double-sided printing function and a laser fixing device,
Means for predicting or detecting the degree of show-through of the recording paper due to fixing of the first side;
An image forming apparatus characterized in that, based on the prediction result or detection result, the laser power for fixing the second surface of the recording paper to the laser fixing device is controlled so as not to exceed a predetermined temperature.
前記レーザ定着装置に対し、第1面の画像情報に基づいて、第2面の定着におけるレーザパワーを制御することを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。 The means for predicting or detecting the show-through of the recording paper is a means for detecting either the thickness or the transparency of the recording paper,
The image forming apparatus according to claim 1, wherein the laser power for fixing the second surface is controlled based on the image information on the first surface for the laser fixing device.
記録用紙の裏写りを予測又は検知する手段による予測結果又は検知結果に基づいて、前記レーザ定着装置に対し記録用紙の第2面を定着する際のレーザパワーを所定温度を超えないように制御することを特徴とするレーザ定着制御方法。 In a laser fixing control method for controlling a laser fixing device provided in an image forming apparatus having a double-sided printing function,
Based on a prediction result or a detection result by a means for predicting or detecting the show-through of the recording paper, the laser power for fixing the second surface of the recording paper to the laser fixing device is controlled so as not to exceed a predetermined temperature. And a laser fixing control method.
前記レーザ定着装置に対し、第1面の画像情報に基づいて、第2面の定着におけるレーザパワーを制御することを特徴とする請求項6に記載のレーザ定着制御方法。 The means for predicting or detecting the show-through of the recording paper detects the thickness or type or transparency of the recording paper,
7. The laser fixing control method according to claim 6, wherein a laser power for fixing on the second surface is controlled based on image information on the first surface for the laser fixing device.
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JP2012203095A (en) * | 2011-03-24 | 2012-10-22 | Fuji Xerox Co Ltd | Fixing device and image forming apparatus using the same |
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