JP5313180B2 - Laser fixing device - Google Patents
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本発明は、レーザー光を照射して記録紙上のトナー画像を定着するレーザー定着装置に関し、特にレーザー光源素子を配列したレーザーアレイの構成に関するものである。 The present invention relates to a laser fixing apparatus that fixes a toner image on a recording paper by irradiating a laser beam, and more particularly to a configuration of a laser array in which laser light source elements are arranged.
電子写真方式の画像形成装置(例えばプリンタ)には、用紙上に形成された未定着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、トナー画像に光を照射して、非接触でそのトナー画像を記録紙に定着させる電子写真方式の画像形成装置が知られている。この定着方式では、非接触で加熱されるため、従来の接触加熱方式であるローラ定着方式に比べ、ウォームアップが不必要であるといった特徴を有する。 An electrophotographic image forming apparatus (for example, a printer) includes a fixing device that fixes an unfixed toner image formed on a sheet by heat melting the sheet. As an example of the fixing device, there is known an electrophotographic image forming apparatus that irradiates a toner image with light and fixes the toner image on a recording sheet in a non-contact manner. Since this fixing method is heated in a non-contact manner, it has a feature that warm-up is unnecessary as compared with a roller fixing method that is a conventional contact heating method.
このように光により非接触で定着する画像形成装置として、特許文献1にあるようなレーザーパワーを利用してトナーを定着させる定着装置が提案されている。
As an image forming apparatus for fixing in a non-contact manner with light as described above, a fixing apparatus for fixing toner using laser power as disclosed in
特許文献1によれば、低出力の半導体レーザーを複数用いて、複数のレーザー光の光源と光源から発光された各々のレーザー光を同一領域のトナー像に焦点を重ねることで、パワー不足を補いトナーを溶かし定着を行うことが記載されている。これにより、低出力で安価な半導体レーザーを使うことが可能な為、装置全体も簡単なものにできると記載されている。
According to
又、特許文献2には、レーザー定着装置ではないが、ラインヘッドへの多階調データ入力法(64階調)として64個毎にブロック分割されたサーマルヘッドを駆動する手法が提案されている。従って、レーザーを分割してブロック毎に駆動し、駆動回路を簡易化することも考えられる。 Patent Document 2 proposes a method of driving a thermal head that is divided into blocks every 64 blocks as a multi-gradation data input method (64 gradations) to a line head, although it is not a laser fixing device. . Therefore, it is also conceivable to simplify the drive circuit by dividing the laser and driving it for each block.
特許文献1では、個々のレーザー素子を駆動するのみであり、並列回路にて個々のレーザー素子毎に駆動回路を用意する必要があり、コスト高であり、電源の容量も大きくなっていた。また、個々のレーザーには製造バラツキがある為、この特性差により安定した照射ができない場合もあった。
In
又、特許文献2の内容から、レーザー素子をブロック駆動するものが考えられるが、用紙サイズを考慮したブロック分割はされていなければ、結局はブロック単位で定着できない部分は、個々のレーザー素子毎に駆動しなければならなくなってしまい、特許文献1とおなじ課題を有してしまう。
Further, from the contents of Patent Document 2, it is conceivable that the laser element is driven by a block. However, if the block division is not performed in consideration of the paper size, the portion that cannot be fixed in the unit of the block eventually becomes the individual laser element. It has to be driven and has the same problem as that of
本発明は、前記課題に鑑みてなされたものであり、用紙サイズが変わってもレーザー素子をブロック毎に分割して駆動制御が可能であり、また個々のレーザー光源素子の特性差を吸収して安定した照射を可能とするレーザー定着装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and even if the paper size changes, the laser element can be divided and controlled by driving, and the characteristic difference between the individual laser light source elements can be absorbed. An object of the present invention is to provide a laser fixing device capable of stable irradiation.
本発明は、搬送された記録紙上の未定着トナー画像を、レーザー光の照射によりトナーを溶融して定着を行うレーザー定着装置において、レーザー素子を複数個直列配置してアレイブロック化し、更に前記アレイブロックを前記記録紙の搬送幅方向に複数個直列配置したレーザー発生手段と、前記アレイブロック単位でレーザー照射の駆動制御を行なう定着制御手段と、を備えたことを特徴とするものである。 The present invention provides a laser fixing apparatus for fixing an unfixed toner image on a conveyed recording paper by melting the toner by irradiation of a laser beam to form an array block by arranging a plurality of laser elements in series. It is characterized by comprising laser generating means in which a plurality of blocks are arranged in series in the conveyance width direction of the recording paper, and fixing control means for performing drive control of laser irradiation in units of the array blocks.
これにより、個々のレーザー素子毎に駆動回路を用意する必要がなく、全体の電源の容量も小さく出来るのでコストダウンが可能である。 As a result, it is not necessary to prepare a drive circuit for each laser element, and the capacity of the entire power supply can be reduced, so that the cost can be reduced.
また、本発明における前記レーザー発生手段は、前記アレイブロックを、使用する各用紙サイズの搬送幅方向の長さに対応する長さだけ複数ブロック個設けて直列配置することを特徴とする。 Further, the laser generating means in the present invention is characterized in that a plurality of blocks corresponding to the length in the transport width direction of each paper size to be used are provided and arranged in series.
これにより、用紙サイズに応じて個々のレーザー素子毎に駆動回路を用意する必要がなく、ブロック単位で制御すれば良いので回路がシンプルになり、コストダウンが可能である。 As a result, it is not necessary to prepare a drive circuit for each laser element according to the paper size, and the circuit can be simplified because the control is performed in units of blocks, and the cost can be reduced.
また、本発明における前記用紙サイズは、A系、B系、インチ系であり、前記レーザー発生手段は、前記アレイブロックを、各系の用紙サイズの幅に対応して配置したことを特徴とする。 In the present invention, the paper size is an A system, a B system, or an inch system, and the laser generator has the array block arranged corresponding to the width of the paper size of each system. .
これにより、用紙サイズに合わせてアレイを規格化することにより、大量生産が図れ、コストダウンが期待出来る。 Thus, by standardizing the array in accordance with the paper size, mass production can be achieved, and cost reduction can be expected.
また、本発明におけるレーザー定着装置は、前記アレイブロックの近傍に設けて、照射されたレーザー光の強度を検出する検出手段と、予め個々のレーザー素子の出力特性のバラツキデータを記憶する記憶手段と、前記検出手段による検出値と前記記憶手段に記憶したバラツキ値とに基づいて、バラツキを修正するレーザー出力制御値を求めてフィードバック制御するフィードバック手段と、を備えたことを特徴とする。 The laser fixing device according to the present invention is provided in the vicinity of the array block, detecting means for detecting the intensity of the irradiated laser light, and storage means for storing variation data of output characteristics of individual laser elements in advance. And feedback means for performing feedback control by obtaining a laser output control value for correcting the variation based on the detection value by the detection unit and the variation value stored in the storage unit.
これにより、個々の素子の持つ固有のレーザー出力のバラツキを吸収することにより、安定したレーザー照射が得られるので、最適な定着特性、劣化のない画像を得ることが出来る。 As a result, stable laser irradiation can be obtained by absorbing the inherent laser output variation of each element, so that an optimum fixing characteristic and an image without deterioration can be obtained.
また、本発明における前記フィードバック制御は、電流値制御であることを特徴とする。 The feedback control in the present invention is current value control.
これにより、レーザー素子のI−V(電流―電圧)特性は一般に電圧制御を行うとある値で急激に電流値が変化するので、電圧値がわずかでも変動すると制御する上で好ましくない。レーザー照射を安定制御することで、最適な定着特性、劣化のない画像を得ることが出来る。 As a result, since the current value of the IV (current-voltage) characteristic of the laser element changes abruptly at a certain value when voltage control is performed, it is not preferable for control when the voltage value varies even slightly. By stably controlling the laser irradiation, it is possible to obtain an image having optimum fixing characteristics and no deterioration.
また、本発明における前記レーザー素子には、スイッチングトランジスタが併設されており、前記フィードバック手段は、前記スイッチングトランジスタにより、各レーザー素子の照射ON−OFFのタイミングをずらせることを特徴とする。 In the present invention, the laser element is provided with a switching transistor, and the feedback means shifts the irradiation ON-OFF timing of each laser element by the switching transistor.
これにより、個々のレーザー素子の特性バラツキを吸収することが可能となり、レーザー照射を安定制御することで、最適な定着特性、劣化のない画像を得ることが出来る。 As a result, it is possible to absorb variations in the characteristics of individual laser elements, and it is possible to obtain an image having optimum fixing characteristics and no deterioration by stably controlling laser irradiation.
また、本発明における前記レーザー素子は、すべて同一の出力仕様のものを用いて構成したことを特徴とする。 The laser elements in the present invention are all configured using the same output specifications.
これにより、同一規格とすることで生産が容易となり、大量生産によるコストダウンが期待出来る。又、製造バラツキも少なく出来る。 As a result, production can be facilitated by using the same standard, and cost reduction due to mass production can be expected. Also, manufacturing variations can be reduced.
また、本発明における前記レーザー素子は、異なる出力のものを組み合わせて構成したことを特徴とする。 Further, the laser element according to the present invention is configured by combining elements having different outputs.
これにより、出力規格が異なるレーザー素子であっても、フィードバック回路を設けることで特性差を吸収出来るので、余分な在庫が償却出来、製造コストダウンが期待出来る。 As a result, even if the laser elements have different output standards, the difference in characteristics can be absorbed by providing a feedback circuit, so that excess inventory can be amortized and manufacturing costs can be expected to be reduced.
また、本発明における前記アレイブロックは、ブロックごとにモジュール化されており、前記アレイブロックが搭載されているベース部材から交換可能に構成されていることを特徴とする。 The array block according to the present invention is modularized for each block, and is configured to be replaceable from a base member on which the array block is mounted.
これにより、モジュール化することでトラブル時の交換が容易であるだけでなく、レーザーユニット全体を交換せずに故障したモジュールのみを交換すれば良いので経済的である。 As a result, it is not only easy to replace the module at the time of trouble by modularization, but it is economical because only the failed module needs to be replaced without replacing the entire laser unit.
本発明によれば、個々のレーザー素子毎に駆動回路を用意する必要がなく、全体の電源の容量も小さく出来るのでコストダウンが可能である。又、個々のレーザー素子の製造バラツキによる特性差を吸収するのが容易である。 According to the present invention, it is not necessary to prepare a drive circuit for each laser element, and the capacity of the entire power supply can be reduced, so that the cost can be reduced. Moreover, it is easy to absorb the difference in characteristics due to manufacturing variations of individual laser elements.
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。尚、本明細書および図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。 Exemplary embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. In the present specification and drawings, components having substantially the same functional configuration are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
本発明の一実施形態について図1に基づいて説明すると以下の通りである。
図1は、乾式電子写真方式のカラー画像形成装置の内部構造を示す概略図である。
この画像形成装置は、例えばネットワーク上の各端末装置から送信される画像データ等に基づいて、所定の記録部材(記録紙)に対して多色又は単色の画像を形成する。
An embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
FIG. 1 is a schematic diagram showing the internal structure of a dry electrophotographic color image forming apparatus.
This image forming apparatus forms a multicolor or single color image on a predetermined recording member (recording paper) based on, for example, image data transmitted from each terminal device on the network.
上記画像形成装置1は、可視像形成ユニット50(50Y・50M・50C・50B)、記録紙搬送手段30、定着装置40、供給トレイ20を備えている。
上記画像形成装置1は、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(B)の各色に対応して、4つの可視像形成ユニット50Y・50M・50C・50Bが並設されている。つまり、可視像形成ユニット50Yは、イエロー(Y)のトナーを用いて画像形成を行い、可視像形成ユニット50Mは、マゼンダ(M)のトナーを用いて画像形成を行い、可視像形成ユニット50Cは、シアン(C)のトナーを用いて画像形成を行い、可視像形成ユニット50Bは、ブラック(B)のトナーを用いて画像形成を行う。具体的な配置としては、記録紙Pの供給トレイ20と定着装置40とを繋ぐ記録紙の搬送路に沿って4組の可視像形成ユニット50を配設した、所謂タンデム式である。
The
The
可視像形成ユニット50は、それぞれ実質的に同一の構成を有し、すなわち、それぞれに、感光体ドラム51、帯電器52、レーザー光照射手段53、現像器54、転写ローラ55、クリーナユニット56、が設けられており、搬送される記録紙Pに各色トナーを多重転写する。
The visible
ここで、上記感光体ドラム51は、F方向に回転して、形成される画像を担持するものである。上記帯電器52は、感光体ドラム51表面を所定の電位に均一に帯電させるものである。レーザー光照射手段53は、画像形成装置1に入力された画像データに応じて、帯電器52によって帯電した感光体ドラム51表面を露光して、該感光体ドラム51表面に静電潜像を形成する。上記現像器54は、感光体ドラム51表面に形成された静電潜像を、各色のトナーによって顕像化する。転写ローラ55は、トナーとは逆極性のバイアス電圧が印加されており、後述する記録紙搬送手段30により搬送された記録紙Pに、形成されたトナー像を転写させている。クリーナユニット56は、現像器54での現像処理、及び、感光体ドラム51に形成された画像の転写後に、感光体ドラム51表面に残留したトナーを、除去・回収する。以上のような、記録紙Pに対するトナー像の転写は、4色について4回繰り返される。
Here, the photosensitive drum 51 carries the image to be formed by rotating in the F direction. The charger 52 charges the surface of the photosensitive drum 51 uniformly to a predetermined potential. The laser beam irradiation unit 53 exposes the surface of the photosensitive drum 51 charged by the charger 52 according to the image data input to the
上記記録紙搬送手段30は、駆動ローラ31、アイドリングローラ32、搬送ベルト33からなり、記録紙Pに可視像形成ユニット50にてトナー像が形成されるように、記録紙PをZ方向に搬送するものである。駆動ローラ31およびアイドリングローラ32は、無端状の搬送ベルト33を架張するものであり、駆動ローラ31が所定の周速度に制御されて回転することで、無端状の搬送ベルト33を回転させている。搬送ベルト33は、外側表面に静電気を発生させており、記録紙Pを静電吸着させながら、上記記録紙Pを搬送している。
The recording
上記記録紙Pは、このようにして、搬送ベルト33に搬送されながらトナー像を転写されたあと、駆動ローラ31の曲率により搬送ベルト33から剥離され、定着装置40に搬送される。
In this way, the recording paper P is transferred to the conveying
レーザー定着装置40は、記録紙Pに適度な熱を与えて、トナーを溶解して記録紙Pに固定することで、堅牢な画像を形成する。
The
ここで、上記定着装置40について、図2を用いて詳細に説明する。図2は、レーザー定着装置の紙搬送方向から見たときの図である。
Here, the fixing
定着装置40は、レーザー光を照射するレーザー照射部100と、記録紙Pを搬送する記録紙搬送装置110とから構成されている。
The fixing
レーザー照射部100は、レーザー発生手段101、コリメートレンズ102、集光レンズ103、透過型センサ104から構成されている。レーザー発生手段101から発射されたレーザー光は、コリメートレンズ102により平行光になり、集光レンズ112により紙表面位置で焦点があうように、集光される。破線により光路を示す。
The
記録紙搬送装置110は、2本のテンションローラ111、及び112と、耐熱性の無端ベルト113から構成されており、記録紙Pは、ベルト113上を搬送される。2本のテンションローラ111、及び112は、図示しない軸芯が図示しないベアリングと接続されており、テンションローラ111は、図示しないギアを介して図示しない駆動部と接続されている。
The recording
記録紙搬送ベルト113は、ポリカーボネート、フッ化ビニリデン、ポリアミドイミド、ポリイミド(PI)などの樹脂にカーボンなどの導電性部材を分散させた素材から構成されており、記録紙搬送ベルト113の内面に接続された電源114によってバイアス電圧を印加することで、記録紙搬送ベルト113の表面(外周面)は、記録紙Pを静電吸着させる構成となっている。記録紙Pを記録紙搬送ベルト113に静電吸着させることによって、記録紙搬送ベルト113と記録紙Pが密着し、紙の浮きを防ぐことができる。紙の浮きを防ぐことで、透過型センサ104を紙面上近傍に近づけ、より早い検知が可能である。
The recording
透過型センサ104は、手前側に発光部105、奥手側に受光部106を設置している。このとき透過型センサ104は、紙搬送方向と垂直な方向で、さらに紙面と平行であって、紙両端よりも外側に配置されており、発光部105は、光照射スポットの集光領域内と集光領域内の近傍の集光領域外の紙面上近傍を光が通過するように発光し、受光部106は、それに対応した領域を受光できるように配置されている。
The transmission sensor 104 has a
紙面上近傍を検知できるように透過型センサ104を配置することで、紙が燃え煙が発生したら瞬時に透過型センサ104が検知することができ、燃え広がりを防止することができる。また、紙近傍に設置することで、紙がジャムしたとき等のジャム検知も瞬時に行うことができる。 By disposing the transmissive sensor 104 so that the vicinity on the paper surface can be detected, if the paper burns and smoke is generated, the transmissive sensor 104 can instantaneously detect it and prevent spread of the flame. In addition, by installing in the vicinity of the paper, it is possible to instantaneously detect a jam when the paper is jammed.
透過型センサとしては、例えば、キーエンス製LV−H300等のものが知られている。これは、発光部が660nmのレーザーダイオードとなっており、受光部では、この波長(660nm)のみを検知し、検知した光量を電圧に変換し信号が出力される。このとき、電圧の変化量を読取ることで、センサ上での透過率の変化を読取ることが可能である。 As the transmissive sensor, for example, LV-H300 manufactured by Keyence is known. This is a laser diode having a light emitting portion of 660 nm. The light receiving portion detects only this wavelength (660 nm), converts the detected light amount into a voltage, and outputs a signal. At this time, it is possible to read the change in transmittance on the sensor by reading the amount of change in voltage.
図3に透過型センサの概略図を示し、(a)は透過型センサの側面図、(b)は受光部の正面図を示す。 FIG. 3 shows a schematic diagram of the transmissive sensor, (a) is a side view of the transmissive sensor, and (b) is a front view of the light receiving unit.
受光部106の受光面は、発光部105から発光する光の光軸と垂直な面であり、受光面121の側面(上下左右の4面)は遮蔽部材122を配置して、発光部105からの光以外は、検知しないように配置されている。遮蔽部材122は、光軸方向以外からの光の入光を防ぐことができる構成であればよい。また、遮蔽部材122は、アルミ等の金属部材に、受光部106が検知する波長(ここでは例えば660nm)が吸収できるような光吸収膜もしくは、反射防止膜(例えば、黒体塗装)等が塗付されていることが望ましい。
The light-receiving surface of the light-receiving
図4は、図2におけるレーザー定着装置40の紙搬送方向に対して垂直方向から見たときの図を示しており、レーザー発生手段101は、レーザー素子LD1〜LDnのn個を、紙搬送方向に対して垂直方向(記録紙搬送ベルト113の幅方向)に複数並べている(レーザーアレイ)。
FIG. 4 shows a view of the
例えば、一つのレーザー素子で、記録紙全面を光照射する場合、記録紙Pの搬送方向以外に記録紙搬送方向と垂直方向(記録紙搬送ベルト113の幅方向)にレーザー光をスキャンさせる必要があり、定着プロセスに時間がかかるため、高速機等の定着速度が速い場合には定着不良が発生する場合がある。又、レーザー光をスキャンさせるには、定着装置の複雑化、コストアップになる。 For example, when the entire surface of the recording paper is irradiated with a single laser element, it is necessary to scan the laser light in a direction perpendicular to the recording paper transport direction (width direction of the recording paper transport belt 113) in addition to the recording paper P transport direction. In addition, since the fixing process takes time, a fixing failure may occur when the fixing speed of a high-speed machine or the like is high. In addition, scanning with laser light increases the complexity and cost of the fixing device.
一方、紙搬送方向と垂直方向(記録紙搬送ベルト113の幅方向)にレーザー素子を上述のようにライン状に並べることで、紙搬送方向と垂直方向にレーザーをスキャンさせる必要がなく、必要最低限のスペースで定着装置を構成することができ、更に、高速で定着させることが可能になる。 On the other hand, by arranging the laser elements in a line as described above in the direction perpendicular to the paper conveyance direction (width direction of the recording paper conveyance belt 113), it is not necessary to scan the laser in the direction perpendicular to the paper conveyance direction. The fixing device can be configured in a limited space, and can be fixed at high speed.
透過型センサ104は、発光部105及び受光部106がレーザーが並べられた方向と一致するように配置され、かつ配列されたレーザー素子LD1〜LDnよりも外側に設置されている。
The transmissive sensor 104 is disposed so that the
図5は、本実施例に係る画像形成装置の制御ブロック図である。 FIG. 5 is a control block diagram of the image forming apparatus according to the present embodiment.
画像形成装置1は、例えば、スキャナ201と、プリンタ202と、周辺機器203とを備えた複合機である。スキャナ201は、原稿画像を読み取る読取部211を備えている。プリンタ202は、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212、生成された画像データを印刷出力する画像形成部213、図示しない定着部のレーザー光照射や定着部の駆動を制御する定着制御部214、プリンタ202全体を制御する制御部215を備えている。また、スキャナ201とプリンタ202の両方に跨って、操作部である入力部216と表示部217を備えている。周辺機器203は、後処理装置であるフィニッシャーやソーターなどを制御する周辺機器制御部218を備えている。
The
制御部215は、画像処理部212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)を定着制御部214へ送信し、定着制御部214は、制御部215から受信した印字位置情報に基づいて各レーザー定着装置40を駆動してレーザー光を照射する制御を行う。制御部215は、印字情報を元に、印字開始と判断して、紙搬送装置110の図示しない第二駆動部によるベルトの回転制御を行う。
The
図6に、レーザー定着装置のブロック図を示す。 FIG. 6 shows a block diagram of the laser fixing device.
レーザー発生手段101には複数個の半導体レーザー(レーザー素子)LD1、LD2、LD3、…、LDnが内包されている。この半導体レーザーは図4で説明したように配列されている。そしてこれらは、例えばLD1〜LD3までをブロック化し(レーザーアレイブロックBK1)、各ブロック単位で「ON−OFF」の照射駆動が可能なようにスイッチ108が設けられている。こうしたレーザーアレイブロックが、全体としてBKNブロックまでN個用意されている。尚、図ではLD1〜LD3までをブロック化して説明したが、これに限定されるものではなく使用する素子の性能に応じて3個以外であっても問題ない。
The laser generation means 101 includes a plurality of semiconductor lasers (laser elements) LD1, LD2, LD3,. The semiconductor lasers are arranged as described with reference to FIG. For example, LD1 to LD3 are blocked (laser array block BK1), and a
又、各ブロックの長さはその照射能力に応じて、各使用紙サイズの幅に対応している。例えば、BK1までON駆動してそれ以外をOFF駆動の場合がはがきサイズ、BK1+BK2までON駆動してそれ以外をOFF駆動の場合がB5Rサイズ、BK1+BK2+BK3までON駆動してそれ以外をOFF駆動の場合がA4Rサイズといった具合である。
なお、図示はしないが、インチ系用紙を使用する場合でも同様の方式である。
Further, the length of each block corresponds to the width of each used paper size in accordance with the irradiation capacity. For example, a postcard size when ON driving to BK1 and the other is OFF driving, a B5R size when ON driving to BK1 + BK2 and the other are OFF driving, and an ON driving to BK1 + BK2 + BK3 and the other are OFF driving. For example, A4R size.
Although not shown in the drawing, the same method is used even when inch-type paper is used.
こうして定着制御部214は、スイッチ108を制御することにより、ブロック単位でレーザー照射の「ON−OFF」制御が可能となる。従って、並列回路にて個々のレーザー素子毎に駆動回路を用意する必要がなくなるので、シンプルな駆動回路で済み、電源の容量を小さく出来る。又、用紙サイズに合わせて規格化することにより、大量生産が図れ、コストダウンが期待出来るというメリットもある。
In this way, the fixing
図7にレーザー定着装置の他の実施例のブロック図を示す。 FIG. 7 shows a block diagram of another embodiment of the laser fixing apparatus.
前記レーザー照射ブロックBK1からレーザー光221が照射される。レーザー発生手段101の近傍にはフォトダイオード(検出手段)222があって、レーザー光221の強度をモニターする機能を有している。フォトダイオード222にはフィードバック回路223、及びメモリー回路224が接続されており、更に定着制御部214へと接続されている。
個々のレーザー素子には製造バラツキがあり、厳密にはそれぞれ特性がわずかに変わるのが普通である。メモリー回路224には予め個々の素子の標準入力に対する出力バラツキ値が記憶している。定着制御部214からの制御信号によって、各ブロックでレーザーが照射されると、各レーザー素子は、特性に応じて出力がばらつく。メモリー回路224には各レーザー素子の出力バラツキ値は記憶されているので、図7に示すように、ブロックBK1からのレーザー光のモニター値から、各レーザー素子のバラツキ解消のための制御値が求まり、フィードバック回路223により電流値の制御を行なう。
There are manufacturing variations in individual laser elements, and strictly speaking, the characteristics of each laser element usually change slightly. The
上述の電流値を制御する理由は、図8に示すが、レーザー素子のI−V(電流―電圧)特性は一般にグラフの如くであり、例えば1mWの出力を得るのに電圧制御を行うとある値で急激に電流値が変化するので制御する上で好ましくない。そこで電流値で制御を行うことになる。
尚、電流値とレーザー出力との関係は、図9の如く、比例関係にあり、この関係に基づいてレーザー出力を一定に保つように電流制御を行なう。
The reason why the current value is controlled is shown in FIG. 8, and the IV (current-voltage) characteristics of the laser element are generally as shown in the graph. For example, voltage control is performed to obtain an output of 1 mW. Since the current value changes abruptly depending on the value, it is not preferable in controlling. Therefore, control is performed using the current value.
The relationship between the current value and the laser output is proportional as shown in FIG. 9, and current control is performed so as to keep the laser output constant based on this relationship.
図7では、BK1の近傍にフォトダイオード222を配しており、このブロックからのレーザー出力を検出してフィードバック制御を行なっている。しかし、この例に限定されるものではなく、別のブロックの近傍に設けてもよいし、別のレーザー素子の位置でも良いし、複数個設けても良い。
In FIG. 7, a
図10にレーザー定着装置のさらに他の実施例のブロック図を示す。 FIG. 10 is a block diagram showing still another embodiment of the laser fixing device.
レーザー発生手段101aの個々のレーザー素子LD1、LD2、LD3、…、LDnには、スイッチングトランジスタCh1、Ch2、…、Chnが併設されている。当然ながら、このレーザー素子LD1、LD2、LD3、…、LDnは、それぞれブロック(BK1〜BKN)ごとに分割されている。前述したように個々のレーザー素子には製造バラツキがあり、厳密にはそれぞれ特性がわずかに変わるのが普通である。そこでそれらの特性を吸収する為、図11の如く、スイッチングトランジスタCh1、Ch2、…、Chnにて、レーザー照射のON−OFFタイミングをずらせるような構成とした。このタイミングの設定方法としては、前述したようなメモリー回路224aには予め個々の素子の標準入力に対する出力バラツキ値が記憶してあり、フォトダイオード222aによるモニター値と比較することにより、フィードバック回路223aと定着制御部214aによりON−OFFタイミングを制御する。
Each of the laser elements LD1, LD2, LD3,..., LDn of the laser generating means 101a is provided with switching transistors Ch1, Ch2,. Of course, the laser elements LD1, LD2, LD3,..., LDn are divided into blocks (BK1 to BKN), respectively. As described above, there are manufacturing variations in individual laser elements, and strictly speaking, the characteristics are usually slightly changed. In order to absorb these characteristics, as shown in FIG. 11, the switching transistors Ch1, Ch2,..., Chn are configured to shift the ON / OFF timing of laser irradiation. As a method for setting this timing, the
フィードバック回路223aは、全レーザー素子の共通のドライバーとして動作するよう設定されているので、回路がシンプルとなり、コストダウンが図れる。
Since the
以上述べてきたレーザー素子はすべて同一出力仕様として説明した。同一仕様にした方が製造も容易であるし、製造バラツキも小さく出来るのでコストダウンが図れるからである。
しかしながら、出力仕様が異なる素子であっても前述のフィードバック回路223を用いることで、アレイブロックとして出力を最適化出来るので、用いることは可能である。こうすることで、余分な素子の在庫を持つことも少なくなり、製造コストを下げることも出来る。
All the laser elements described above have been described as having the same output specifications. This is because manufacturing with the same specification is easier to manufacture and manufacturing variations can be reduced, thereby reducing costs.
However, even elements having different output specifications can be used because the output can be optimized as an array block by using the
又、前記用紙サイズに応じた長さに分割されたアレイブロックは、ブロックごとにモジュール化されており、前記アレイブロックが搭載されているベース部材から容易に交換可能となっている。こうすることでトラブル時の交換が容易であるだけでなく、レーザーユニット全体を交換せずに故障したモジュールのみを交換すれば良いので経済的である。 The array block divided into lengths corresponding to the paper size is modularized for each block, and can be easily replaced from the base member on which the array block is mounted. This not only facilitates replacement in the event of a trouble, but is economical because only the failed module needs to be replaced without replacing the entire laser unit.
40 レーザー定着装置
50 可視像形成ユニット
51 感光体ドラム
52 帯電器
53 レーザー光照射手段
54 現像器
55 転写ローラ
56 クリーナユニット
100 レーザー照射部
101 レーザー発生手段
102 コリメートレンズ
103 集光レンズ
104 透過型センサ
105 発光部
106 受光部
108 スイッチ
110 記録紙搬送装置
111 テンションローラ
112 集光レンズ
113 記録紙搬送ベルト
114 電源
121 受光面
122 遮蔽部材
221 レーザー光
222 フォトダイオード
223 フィードバック回路
224 メモリー回路
40
Claims (8)
レーザー素子を複数個直列配置してアレイブロック化し、更に前記アレイブロックを前記記録紙の搬送幅方向に複数個直列配置したレーザー発生手段と、
前記アレイブロック単位でレーザー照射の駆動制御を行なう定着制御手段と、
前記アレイブロックの近傍に設けて、照射されたレーザー光の強度を検出する検出手段と、
予め個々のレーザー素子の出力特性のバラツキデータを記憶する記憶手段と、
を備え、
前記定着制御手段は、前記検出手段による検出値と前記記憶手段に記憶したバラツキ値とに基づいて、バラツキを修正するレーザー出力制御値を求めてフィードバック制御するフィードバック手段を備えたことを特徴とするレーザー定着装置。 In a laser fixing device that fixes an unfixed toner image on a conveyed recording paper by melting the toner by irradiation of a laser beam,
Laser generating means in which a plurality of laser elements are arranged in series to form an array block, and a plurality of the array blocks are arranged in series in the conveyance width direction of the recording paper,
Fixing control means for controlling drive of laser irradiation in units of array blocks;
A detecting means provided in the vicinity of the array block for detecting the intensity of the irradiated laser beam;
Storage means for storing variation data of output characteristics of individual laser elements in advance;
Equipped with a,
The fixing control unit includes a feedback unit that obtains a laser output control value for correcting variation based on a detection value obtained by the detection unit and a variation value stored in the storage unit, and performs feedback control. Laser fixing device.
前記フィードバック手段は、前記スイッチングトランジスタにより、各レーザー素子の照射ON−OFFのタイミングをずらせることを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載のレーザー定着装置。 The laser element is provided with a switching transistor,
It said feedback means, by the switching transistor, a laser fixing device according to any one of claims 1 to 3, characterized in that shifting the timing of irradiation ON-OFF of each laser element.
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