JPH04225382A - トナー像の定着装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、複写機やプリンタ、
ファクシミリ等、記録紙上にトナー像を形成するものに
おいて、そのトナー像を定着する装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】複写機やプリンタ、ファクシミリ等にお
いては、一般に電子写真法が用いられている。この電子
写真法は、光導電現象を利用して感光ドラム上に静電潜
像を形成し、その静電潜像をトナー用いて現像してトナ
ー像（可視像）とした後、そのトナー像を記録紙上に転
写し、定着するようにしている。このトナー像の定着に
は、熱や圧力、光等を利用する幾種類かの装置が使われ
ている。

【０００３】すなわち、最も一般的に用いられているも
のに、熱ロールを使用したものがある。しかしながら、
この熱ロールによるものは、熱効率は高いものの、初期
加熱（立ち上り）に数十秒を必要とする。また、トナー
が熱ロール上にオフセットして記録紙を汚しやすい。さ
らに、一対の熱ロールで記録紙を挟むために、記録紙が
コンピュータ用の出力紙のような連続紙であるときには
、蛇行による皺や破れを生じやすい。

【０００４】また、同じ熱を利用するものでも、ハロゲ
ンランプ等による輻射熱エネルギーを利用するものは、
記録紙を非接触で加熱できるため、上述したオフセット
の問題や、蛇行による記録紙の皺や破れの問題は起こら
ない。しかしながら、熱効率が悪いために高速での定着
には無理がある。

【０００５】一方、圧力によるものは、ウォーミングア
ップが不要であったり、熱源を必要としない等の利点が
あるので注目されているが、強固な定着が困難であった
り、一対のロール間に記録紙を通して加圧するために、
やはり蛇行による皺や破れを発生しやすい。また、最近
多用されている糊付紙を使用する場合は、糊が食み出し
てくることもある。

【０００６】これに対して、キセノンランプ等によるフ
ラッシュ光の光エネルギーを利用するものは、トナーが
選択的に光エネルギーを吸収するので高速での定着が可
能であり、また、定着を非接触で行えるためにオフセッ
トや記録紙の蛇行による皺や破れの心配がなく、さらに
、糊付紙への定着も容易であるという利点がある。しか
しながら、一方で、トナーが瞬間的に高温になるため、
与える光エネルギーの程度によっては、トナーが分解し
て記録紙上ではじけたり、泡立ったりすることがある。 また、光エネルギーが高くなればなるほど、トナーの分
解によるガスの発生が著しくなり、不快な悪臭を生ずる
ようになる。

【０００７】このような問題点を解決しようとして、特
開昭５５−７４５７１号発明、特開昭６０−１６６９７
６号発明や、発明者らによる特願平１−１１８４４０号
発明は、記録紙とトナー像とを輻射熱エネルギーを利用
して予熱した後、フラッシュ光を１回照射するか、また
は、少なくとも２回に分けて照射して記録紙の水分除去
とトナー像の定着とを行うようにした装置を提案してい
る。輻射熱エネルギー源としては、赤外線ランプやハロ
ゲンランプが用いられている。これら赤外線ランプやハ
ロゲンランプは、発光波長のピークが０．５〜１．５μ
ｍ程度の範囲にある。たとえば、色温度が２３００Ｋ程
度のハロゲンランプの発光波長のピークは、１．３μｍ
付近にある。ところが、記録紙は、そのような波長の光
を５〜３０％ほどしか吸収しない。そのため、トナー像
は問題ないものの記録紙の予熱が不十分になりやすい。 予熱が不十分になると、後のフラッシュ光の光エネルギ
ーを上げる必要がでてくるが、上げると、トナーの光エ
ネルギー吸収量が過大になって、はじけや泡出ちが起こ
ったり、悪臭が著しくなったりする。これを避けようと
してフラッシュ光の光エネルギーを下げると、いわゆる
べた黒部のようにトナーが多く付着していて熱容量の大
きい部分は問題ないとしても、細線のように付着トナー
が少ない部分では、定着ができなかったり、それほどで
はなくても強固な定着を行えなくなったりする。また、
予熱を十分に行おうとして記録紙の移動速度を落とすと
、フラッシュ光を利用することの利点である高速性が損
われてしまう。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】この発明の目的は、従
来の装置の上述した問題点を解決し、記録紙の種類や水
分率、付着トナーの多寡に対する依存性がほとんどない
ばかりか、強固な定着を高速で行うことができ、しかも
、トナーのはじけ、泡立ち、悪臭等の心配がほとんどな
い、トナー像の定着装置を提供するにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上述した目的を達成する
ために、この発明は、トナー像が形成されている記録紙
に、輻射熱エネルギーを与えて記録紙とトナー像とを予
熱した後、フラッシュ光を照射して記録紙の水分除去と
トナー像の定着とを行う装置において、輻射熱エネルギ
ー源が、３〜５μｍの範囲に放射波長のピークを有する
遠赤外線源であることを特徴とする、トナー像の定着装
置を提供する。

【００１０】また、この発明は、トナー像が形成されて
いる記録紙に、輻射熱エネルギーを与えて記録紙とトナ
ー像とを予熱した後、フラッシュ光を照射して記録紙の
水分除去とトナー像の定着とを行う装置において、輻射
熱エネルギー源が、表面に、３〜５μｍの範囲に放射波
長のピークを有する遠赤外線の放射膜を形成してなるハ
ロゲンランプであることを特徴とする、トナー像の定着
装置を提供する。

【００１１】この発明においては、輻射熱エネルギー源
として、３〜５μｍの範囲に放射波長のピークを有する
遠赤外線源を使用する。そのような遠赤外線源の代表的
なものとしては、表面に、セラミックス、たとえばアル
ミナ系セラミックスの、たとえば塗膜からなる放射膜を
形成してなるハロゲンランプがある。このハロゲンラン
プは、放射膜のおかげで、波長のピークが３〜５μｍの
範囲にある遠赤外線を放射する。通常のハロゲンランプ
の放射波長のピークは、上述したように０．５〜１．５
μｍ程度の範囲にあるから、それよりも相当長い。しか
るに、このような波長をもつ輻射熱エネルギーは、その
８０％程度が記録紙に吸収される。

【００１２】また、フラッシュ光を照射するための光源
としては、キセノンランプ、ネオンランプ、アルゴンラ
ンプ、クリプトンランプ等を用いることができる。これ
らの光源は、記録紙の移動方向に沿ってただ１段設けて
も、多段、たとえば２段に設けてもよい。

【００１３】なお、上述した輻射熱エネルギー源やフラ
ッシュ光源の背後には、通常、反射板が設けられる。ま
た、これら光源や反射板は、ハンジングに収容されて定
着装置を構成する。

【００１４】

【作用】この発明は、移動している、トナー像が形成さ
れている記録紙に、輻射熱エネルギー源から、３００Ｗ
前後の、３〜５μｍの範囲に波長のピークを有する比較
的低い輻射熱エネルギーを与え、記録紙とトナー像の温
度を上昇させる。すなわち、予熱する。しかる後、フラ
ッシュ光源によって、２．１〜２．３Ｊ／ｃｍ２　程度
の比較的低い密度の光エネルギーを１回または少なくと
も２回に分けて与え、記録紙の水分除去とトナー像の定
着とを行う。フラッシュ光を、たとえば２回に分けて照
射するときは、最初のフラッシュ光による光エネルギー
は主として記録紙の水分除去に利用し、次の光エネルギ
ーは主としてトナー像の定着に利用するようにする。３
回以上の照射を行う場合も同様で、たとえば最初の１回
を主として水分除去に、次の２回を主として定着に利用
するようにする。

【００１５】輻射熱エネルギーを利用して定着を行う装
置においては、上述したように熱効率が悪かったり、立
ち上りに時間がかかる等の問題があるが、この発明にお
ける輻射熱エネルギーによる予熱は、記録紙上にトナー
を固定する作用はほとんどなく、記録紙とトナー像とを
予熱して後の水分除去や定着を容易にするものであるか
ら、エネルギーは低くてよく、熱効率の悪さはあまり問
題にならない。また、ほかのプロセスのウォーミングア
ップ時間中に十分な温度上昇が望めるので、立ち上りも
また、あまり問題にならない。トナーを半溶融、軟化す
るほどの温度上昇を必要としないからである。さらに、
それほど高温にする必要もないから、記録紙の焦げや燃
え等も回避できる。

【００１６】一方、キセノンランプ等のフラッシュ光を
使用する従来の定着は、立ち上りを問題にする必要がな
く、また、トナーが選択的に光エネルギーを吸収するの
で熱効率はよいものの、トナーが瞬間的に４００℃前後
もの高温になって、はじけたり、泡立ちを生じたり、分
解ガスによる悪臭を放ったりすることがあるが、この発
明においては、トナー像のみならず記録紙にも吸収され
やすい、波長のピークが３〜５μｍの範囲にある輻射熱
エネルギーを予熱に利用するので、記録紙が高速で移動
していても、十分な予熱が行えるようになる。そのため
、フラッシュ光の光エネルギーは低くてよく、上述した
問題を回避できる。もし問題を生じたときでも、フラッ
シュ光の照射を、たとえば２回に分けて行うようにし、
予熱を行った後の最初のフラッシュ光の照射によって記
録紙の水分を除去し、次のフラッシュ光の照射によって
トナー像の定着を行うようにして、１回あたりの光エネ
ルギーを下げることで解決できる。

【００１７】

【実施態様】図１において、３〜５μｍの範囲に放射波
長のピークを有する遠赤外線の放射膜を表面に形成して
なるハロゲンランプ１は、一定の出力で点灯されており
、その背後には、ハロゲンランプ１による輻射熱エネル
ギーが矢印方向に移動する記録紙（連続紙）２側に効率
よく伝わるよう、反射板３が配置されている。記録紙２
の移動方向においてハロゲンランプ１の前方には、フラ
ッシュ光源であるキセノンランプ４、５が配置されてい
る。これらキセノンランプ４、５の背後にもまた、その
フラッシュ光による光エネルギーが記録紙２側に効率よ
く伝わるよう、反射板６が配置されている。ハロゲンラ
ンプ１、キセノンランプ４、５および反射板３、６は、
ハウジング７に収容されており、また、トナーやほこり
等がキセノンランプ４、５に付着することがないよう、
記録紙２と対向する前面にはガラス板８が取り付けられ
ている。ガラス板は、波長３〜５μｍの輻射熱エネルギ
ーを吸収するため、ハロゲンランプ１の前面には設けら
れていない。また、ハウジング７の前端部には、定着時
にトナーから発生するガス等を吸引して排出する排気口
９が設けられており、ガス等が大気中に放出されないよ
うになっている。

【００１８】さて、記録紙２およびその上に形成されて
いるトナー像１０は、まず、ハロゲンランプ１によって
与えられる輻射熱エネルギーによって予熱され、さらに
、キセノンランプ４によって第１回目のフラッシュ光の
照射を受け、その光エネルギーによって主として記録紙
の水分除去が行われた後、キセノンランプ５で第２回目
のフラッシュ光の照射を受け、その光エネルギーで主と
してトナー像の定着が行われる。

【００１９】記録紙２の移動に伴って２本のキセノンラ
ンプ４、５で同一のトナー像に２度のフラッシュ光によ
る光エネルギーを与えるため、２本のキセノンランプ４
、５の発光周期ｆは、記録紙２の移動方向におけるキセ
ノンランプ４、５の間隔をＬとし、記録紙２の移動速度
をＶとしたとき、 ｆ＝Ｖ／Ｌ　　（Ｈｚ） になるようにされている。

【００２０】

【発明の効果】この発明は、トナー像が形成されている
記録紙に、輻射熱エネルギーを与えて記録紙とトナー像
とを予熱した後、フラッシュ光を照射して記録紙の水分
除去とトナー像の定着とを行う装置であって、輻射熱エ
ネルギー源として、トナー像のみならず記録紙にも吸収
されやすい、３〜５μｍの範囲に放射波長のピークを有
する、たとえば、上記の遠赤外線の放射膜を表面に形成
してなるハロゲンランプを用いているので、記録紙の移
動速度が高速でも十分な予熱を行うことができ、強固な
定着を高速で行うことができるようになる。また、予熱
を併用しているので、後のフラッシュ光による光エネル
ギーは低くてよく、トナーのはじけ、泡立ち、悪臭等を
防止することができるばかりか、記録紙の水分率や付着
トナーの多寡が定着性に影響を与えることも少なくなる
。また、非接触で定着を行えるから、蛇行による記録紙
の皺や破れの心配がないし、記録紙の種類による制限を
受けることも少ない。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施態様に係る定着装置の概略縦
断面図である。

【符号の説明】

１：ハロゲンランプ ２：記録紙（連続紙） ３：反射板 ４：キセノンランプ ５：キセノンランプ ６：反射板 ７：ハウジング ８：ガラス板 ９：排気口 １０：トナー像

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】トナー像が形成されている記録紙に、輻射
   熱エネルギーを与えて記録紙とトナー像とを予熱した後
   、フラッシュ光を照射して記録紙の水分除去とトナー像
   の定着とを行う装置において、輻射熱エネルギー源が、
   ３〜５μｍの範囲に放射波長のピークを有する遠赤外線
   源であることを特徴とする、トナー像の定着装置。
2. 【請求項２】トナー像が形成されている記録紙に、輻射
   熱エネルギーを与えて記録紙とトナー像とを予熱した後
   、フラッシュ光を照射して記録紙の水分除去とトナー像
   の定着とを行う装置において、輻射熱エネルギー源が、
   表面に、３〜５μｍの範囲に放射波長のピークを有する
   遠赤外線の放射膜を形成してなるハロゲンランプである
   ことを特徴とする、トナー像の定着装置。