JP2000047518A

JP2000047518A - 定着装置および画像形成装置

Info

Publication number: JP2000047518A
Application number: JP10214604A
Authority: JP
Inventors: Shigehiro Uno; 茂浩羽野
Original assignee: Toray Industries Inc
Current assignee: Toray Industries Inc
Priority date: 1998-07-29
Filing date: 1998-07-29
Publication date: 2000-02-18

Abstract

(57)【要約】【課題】使用開始時におけるトナー像の定着性を向上
させることが可能な定着装置と前記定着装置を用いた画
像形成装置と画像形成方法を提供する。【解決手段】記録媒体上に形成されたトナー像にラン
プハウス６ａに収容されたランプ６ｃ，６ｄから光エネ
ルギーを照射してトナー像を定着する定着手段と、ラン
プハウスおよび／またはランプを冷却する冷却手段と、
ランプに投入するエネルギー量および／または冷却手段
による冷却能力を制御する制御手段９とを備えた定着装
置６、画像形成装置１と画像形成方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、定着装置とこの定
着装置を用いた画像形成装置と画像形成方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】記録紙等の記録媒体上にトナー像を形成
する複写機，プリンタあるいはファクシミリ等の画像形
成装置においては、一般に電子写真法が使用されてい
る。

【０００３】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、この静電潜像をトナーで
現像してトナー像（可視像）とした後、このトナー像を
記録紙上に転写・定着する方法である。電子写真法にお
いては、このトナー像定着の一手段として、反射板を有
するランプによる輻射伝熱を利用した定着装置を使用し
ている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記定着装
置において、ランプとしてキセノンランプを使用する
と、発光に伴う発熱によってランプ自身が高温となる。
このため、上記定着装置においては、高温によってラン
プが劣化し、寿命が短くなったり、ランプ内圧の上昇に
よって発光し難くなることを避けるため、ランプハウス
内に前記反射板と共にキセノンランプを収容して空気を
流し、強制的に冷却している。

【０００５】このとき、ランプによる輻射伝熱タイプの
定着装置を用いた画像形成装置では、使用に伴う発熱に
よりランプハウスやランプの反射板も加熱され、キセノ
ンランプからの光エネルギーとランプハウス等からの輻
射熱とでトナー像が加熱されて記録紙に定着される。

【０００６】しかし、ランプによる輻射伝熱タイプの定
着装置は、電源が投入されたばかりの定着開始時におい
ては、ランプ自体がウォームアップされてないうえに、
スイッチオンと共に、ランプハウス内へ冷却風が送風さ
れ、従ってランプハウスからの輻射熱も少ないことか
ら、トナー像の定着性が必ずしも満足すべきものではな
かった。

【０００７】本発明は上記の点に鑑みてなされたもの
で、使用開始時におけるトナー像の定着性を向上させる
ことが可能な定着装置とこの定着装置を用いた画像形成
装置と画像形成方法を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明の定着装置においては、記録媒体上に形成された
トナー像にランプハウスに収容されたランプから光エネ
ルギーを照射して前記トナー像を定着する定着手段と、
前記ランプハウスおよび／または前記ランプを冷却する
冷却手段と、前記ランプに投入するエネルギー量および
／または前記冷却手段による冷却能力を制御する制御手
段とを備えている構成としたのである。

【０００９】好ましくは、前記ランプハウスが反射板を
含んでいる構成とする。

【００１０】また好ましくは、前記制御手段が、前記定
着装置の運転開始時において、前記ランプに投入するエ
ネルギー量を増加させ、および／または前記冷却手段に
よる冷却能力を低減する手段を含んでいる構成とする。

【００１１】さらに好ましくは、前記制御手段が、前記
ランプハウスの温度をモニタする温度モニタを含み、こ
の温度モニタからの検出温度に基づいて前記ランプに投
入するエネルギー量および／または前記冷却手段による
冷却能力を制御する手段を含んでいる構成とする。

【００１２】また、上記目的を達成するため本発明の画
像形成装置は、静電潜像形成手段と、前記静電潜像形成
手段により形成された静電潜像をトナー像に現像する現
像手段と、現像されたトナー像を請求項１〜４のいずれ
かに記載の定着装置を用いて記録媒体上に定着する定着
手段とを備えている構成としたのである。

【００１３】さらに、上記目的を達成するため本発明の
画像形成方法は、静電潜像をトナー像に現像し、そのト
ナー像を請求項１〜４のいずれかに記載の定着装置を用
いて記録媒体上に定着する構成としたのである。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を図１
乃至図４に基づいて詳細に説明する。

【００１５】画像形成装置１は、図１に示すように、感
光ドラム２の周囲に配置される前帯電器３、現像ユニッ
ト４、転写帯電器５、定着ユニット６及び制御ユニット
９を有し、記録紙Ｐを搬送する搬送ベルト１０を含む搬
送経路Ｒがこれらの下側に水平方向に形成されている。

【００１６】感光ドラム２は、有機物感光体等を利用し
て表面に静電潜像が形成されるドラムで、静電潜像の形
成に先立って前帯電器３によって均一に帯電される。感
光ドラム２は、ＬＥＤやレーザ等の露光手段（図示せ
ず）によって図中矢印Ａで示すように露光され、画像情
報に対応した静電潜像が形成される。

【００１７】現像ユニット４は、感光ドラム２上に形成
された静電潜像を乾式トナーあるいは湿式トナーにより
現像するもので、ユニット化されて画像形成装置１内に
収納されている。

【００１８】転写帯電器５は、感光ドラム２上に現像さ
れたトナー像を記録紙Ｐに転写する帯電器である。

【００１９】定着ユニット６は、後述する光センサ８及
び制御ユニット９と共に定着装置を構成し、ランプハウ
ス６ａ内にはそれぞれ反射板６ｂを有するハロゲンラン
プ（赤外線ランプ）６ｃとキセノンランプ６ｄが収容さ
れ、図示しない電源が接続されている。

【００２０】ハロゲンランプ６ｃは、直径６〜１０ｍｍ
で、最適な発光部の長さは記録紙Ｐの幅によって異なる
が、本実施形態においては記録紙Ｐの幅よりも約４０ｍ
ｍ長く、定格印加電圧２３０Ｖ、定格ランプ放射エネル
ギー６３０Ｗのものを使用する。ハロゲンランプ６ｃ
は、ランプハウス６ａ内において搬送経路Ｒの上流側に
配置され、例えば、記録紙に転写されたトナー像や定着
ユニット６の使用開始時におけるランプハウス６ａの予
備加熱に用いられる。

【００２１】一方、キセノンランプ６ｄは、直径１０〜
２０ｍｍで、最適な発光部の長さは記録紙Ｐの幅によっ
て異なるが、本実施形態においては記録紙Ｐの幅よりも
約５０ｍｍ長く、定格印加電圧１８５０Ｖ、定格ランプ
放射エネルギー３４３Ｊのものを使用する。キセノンラ
ンプ６ｄは、ランプハウス６ａ内において搬送経路Ｒの
下流側に配置され、記録紙に転写されたトナー像の定着
に用いられる。

【００２２】また、ランプハウス６ａは、搬送経路Ｒ側
の下部に耐熱ガラス製のカバーガラス７が設けられ、図
２に示すように、長手方向一側にブロワ６ｅが、他側に
はエアフィルタ６ｆが、それぞれ配置され、内部に冷却
風の流通路が形成されている。更に、ランプハウス６ａ
内に配置されるキセノンランプ６ｄの反射板６ｂには、
温度センサ６ｇが設けられ、ランプハウス６ａ内の温度
をモニタしている。

【００２３】一方、定着ユニット６下部の搬送ベルト１
０の近傍には、図２に示すように、光センサ８が設けら
れている。

【００２４】光センサ８は、主としてキセノンランプ６
ｄから記録紙Ｐに照射されるトナー像定着用の放射エネ
ルギーをモニタし、例えば、シリコンフォトダイオード
とＮＤフィルターの組み合わせ等を使用することができ
る。

【００２５】制御ユニット９は、画像形成装置１におけ
る各部の作動を制御する電子制御手段（ＣＰＵ）で、定
着ユニット６の温度センサ６ｇや光センサ８から出力さ
れる温度信号や光信号が入力される。制御ユニット９
は、これによりハロゲンランプ６ｃやキセノンランプ６
ｄの前記電源に制御信号を出力し、点灯，消灯及び／又
は点灯電圧を増減させたり、あるいはブロワ６ｅによる
ランプハウス６ａ内の冷却を制御する等、種々の制御態
様により定着ユニット６のトナー像の記録紙Ｐへの定着
性を向上させる。

【００２６】画像形成装置１は上記のように構成され、
以下のようにして記録紙Ｐに画像が形成される。

【００２７】先ず、所定の画像情報に基づいて露光手段
（図示せず）によって感光ドラム２上に静電潜像が形成
される。このとき、感光ドラム２は、前帯電器３によっ
て予め表面が均一に帯電される。

【００２８】次に、前記静電潜像は、現像ユニット４に
よってトナー像に現像され、転写帯電器５によって搬送
経路Ｒを搬送されて来る記録紙Ｐに転写される。

【００２９】次いで、記録紙Ｐへ転写されたトナー像
は、搬送ベルト１０によって定着ユニット６へ搬送さ
れ、記録紙Ｐに定着される。

【００３０】このとき、画像形成装置１は、スイッチオ
ンによる定着ユニット６の使用開始時においては、ラン
プハウス６ａ，ハロゲンランプ６ｃ及びキセノンランプ
６ｄが充分に加熱されてなく温度が低いので、定着装置
に含まれる制御ユニット９が以下のようにしてトナー像
の定着性を向上させる。

【００３１】即ち、制御ユニット９は、第１の制御態様
として、定着ユニット６の使用開始時においては、キセ
ノンランプ６ｄに印加する点灯電圧を許容範囲内で定常
状態における値よりも高く設定する。言い換えると、定
着ユニット６の使用開始後、キセノンランプ６ｄに印加
する点灯電圧を低減させ、以後定常状態とする。このと
き、ランプハウス６ａは、容積４７７０ｃｍ³のものを
使用し、ブロワ６ｅによって毎分2.１ｍ³の空気を流し
て内部を冷却した。

【００３２】例えば、画像形成装置１は、スイッチオン
によって記録紙Ｐへプリントを開始したときには、制御
ユニット９によってキセノンランプ６ｄの点灯電圧が、
図３（ｂ）に示すように、通常の１８５０Ｖよりも高い
１９５０Ｖに設定され、トナー像の定着を開始する。

【００３３】そして、プリントの継続によってキセノン
ランプ６ｄの点灯が繰り返されると、キセノンランプ６
ｄの発熱により反射板６ｂやランプハウス６ａが加熱さ
れてゆく。これにより、温度センサ６ｇがモニタするラ
ンプハウス６ａ内の温度が、図３（ａ）に実線で示すよ
うに上昇してゆく。このとき、キセノンランプ６ｄの点
灯電圧を通常の１８５０Ｖとし、同じプリント条件でモ
ニタしたランプハウス６ａ内の温度は、図３（ａ）に点
線で示すように緩やかに上昇していた。

【００３４】このようにして、温度センサ６ｇがモニタ
するランプハウス６ａ内の温度が、予め設定した所望の
温度、例えば、１００℃になったら、温度センサ６ｇか
ら出力される温度信号に基づいて制御ユニット９が前記
電源に制御信号を出力し、点灯電圧を通常の１８５０Ｖ
に下げる。

【００３５】従って、画像形成装置１においては、使用
開始時におけるランプハウス６ａ内の温度が通常よりも
早く上昇すること及びランプハウス６ａの温度が低い分
をキセノンランプ６ｄの光エネルギーの増加により補償
するので、トナー像の定着性が向上する。

【００３６】一方、第２の制御態様として、制御ユニッ
ト９は、定着ユニット６の使用開始時に、キセノンラン
プ６ｄの点灯電圧を通常の１８５０Ｖとし、ランプハウ
ス６ａ内が所定温度になるまでブロワ６ｅによる冷却を
停止する。

【００３７】例えば、画像形成装置１は、スイッチオン
によって記録紙Ｐへプリントを開始したときには、制御
ユニット９によってキセノンランプ６ｄの点灯電圧が通
常の１８５０Ｖに設定されると共に、図４（ｂ）に示す
ように、ブロワ６ｅがオフされてランプハウス６ａ内へ
送風しない状態で、トナー像の定着を開始する。

【００３８】そして、プリントの継続によってキセノン
ランプ６ｄの点灯が繰り返されると、キセノンランプ６
ｄの発熱により反射板６ｂやランプハウス６ａが加熱さ
れてゆく。これにより、温度センサ６ｇがモニタするラ
ンプハウス６ａ内の温度が、図４（ａ）に実線で示すよ
うに上昇してゆく。このとき、ブロワ６ｅの送風によっ
てランプハウス６ａ内を冷却し、同じプリント条件でモ
ニタしたランプハウス６ａ内の温度は、図４（ａ）に点
線で示すように変化していた。

【００３９】このようにして、温度センサ６ｇがモニタ
するランプハウス６ａ内の温度が、予め設定した所望の
温度、例えば、１１０℃になったら、温度センサ６ｇか
ら出力される温度信号に基づいて制御ユニット９が作動
信号を出力し、図４（ｂ）に示すように、ブロワ６ｅが
オンされてランプハウス６ａ内に送風を開始する。

【００４０】ここで、画像形成装置１において、上記第
２の実施形態と、ブロワ６ｅによるランプハウス６ａ内
の冷却を制御しない２つの異なるプリント条件下におい
て、１０ｍｍ角の黒プリントを１６×１２インチの記録
紙上に１８×１２＝２１６個マトリクス状にプリント
し、各黒プリントの反射濃度（RD:reflection density)
を反射濃度計（Ｍａｃｂｅｔｈ株社製，型式ＲＤ−９１
４）で測定した。

【００４１】このとき、反射濃度ＲＤは、次式で定義さ
れる。ＲＤ＝log₁₀（Ｉｏ／Ｉｒ）

【００４２】ここに、Ｉｏは特定の測定条件における酸
化マグネシウムの標準白色面からの反射光の強度、Ｉｒ
は同一測定条件における試料面からの反射光の強度であ
る。

【００４３】その結果、点灯電圧を制御しないプリント
条件下では、反射濃度ＲＤ＝1.２２であったのに対し、
点灯電圧を制御した上記実施形態では、反射濃度ＲＤ＝
1.２５であった。

【００４４】従って、この第２の制御態様においても、
画像形成装置１においては、使用開始時におけるランプ
ハウス６ａ内の温度が通常よりも早く上昇するので、ト
ナー像の定着性が向上する。また、この第２の制御態様
において、キセノンランプ６ｄの点灯電圧が通常の１８
５０Ｖよりも高い１９５０Ｖに設定されると、画像形成
装置１は、使用開始時におけるランプハウス６ａ内の温
度が通常よりも早く上昇するだけでなく、トナー像の定
着エネルギーを増加させることができるので、トナー像
の定着性が補償され、定着性が向上する。

【００４５】更に、第３の制御態様として、制御ユニッ
ト９は、定着ユニット６の使用開始時に、ランプハウス
６ａ内の予備加熱のためにハロゲンランプ６ｃの点灯デ
ューティを高く設定し、点灯すると共に、キセノンラン
プ６ｄの点灯電圧を通常の１８５０Ｖとし、ブロワ６ｅ
によってランプハウス６ａ内を冷却してもよい。

【００４６】この場合、ハロゲンランプ６ｃは、画像形
成装置１による記録紙Ｐへのプリントを開始時の数分間
は、制御ユニット９によって点灯デューティを高く設定
し、実効出力を高めておく。点灯デューティ比の変更
は、上記のごとくプリント開始時からの経過時間に基づ
いて定めてもよく、温度センサ６ｇの出力により定めて
もよい。

【００４７】また、制御態様１，２，３に分けて説明し
たが、もちろんこの制御態様１，２，３の２つないし３
つを組み合わせることにより、定着性を一層向上させる
ことができる。

【００４８】尚、上記実施形態は、定着装置や画像定着
装置等として記録紙の片面のみにプリントするものにつ
いて説明したが、両面プリント用の定着装置や画像定着
装置等にも適用可能であり、また、単色プリント用のみ
ならず、カラープリント用にも適用可能なことは言うま
でもない。

【００４９】

【発明の効果】以上述べた通り、本発明によれば、使用
開始時におけるトナー像の定着性を向上させることが可
能な定着装置とこの定着装置を用いた画像形成装置と画
像形成方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の定着装置とこの定着装置を用いた画像
形成装置と画像形成方法に関する一実施形態を示すもの
で、画像形成装置の概略構成を示す記録紙の搬送方向に
沿った断面図である。

【図２】図１の画像形成装置の主として定着ユニットを
示す側面図である。

【図３】本発明における第１の制御形態を示すもので、
温度特性図（ａ）と電圧特性図（ｂ）である。

【図４】本発明における第２の制御形態を示すもので、
温度特性図（ａ）と電圧特性図（ｂ）である。

【符号の説明】

１画像形成装置２感光ドラム３前帯電器４現像ユニット５転写帯電器６定着ユニット６ａランプハウス６ｂ反射板６ｃハロゲンランプ（赤外線ランプ）６ｄキセノンランプ６ｅブロワ６ｆエアフィルタ６ｇ温度センサ７カバーガラス８光センサ９制御ユニット１０搬送ベルトＰ記録紙Ｒ搬送経路

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】記録媒体上に形成されたトナー像にラン
プハウスに収容されたランプから光エネルギーを照射し
て前記トナー像を定着する定着手段と、前記ランプハウ
スおよび／または前記ランプを冷却する冷却手段と、前
記ランプに投入するエネルギー量および／または前記冷
却手段による冷却能力を制御する制御手段とを備えてい
ることを特徴とする定着装置。
【請求項２】前記ランプハウスが反射板を含んでい
る、請求項１に記載の定着装置。
【請求項３】前記制御手段が、前記定着装置の運転開
始時において、前記ランプに投入するエネルギー量を増
加させ、および／または前記冷却手段による冷却能力を
低減する手段を含んでいる、請求項１または２に記載の
定着装置。
【請求項４】前記制御手段が、前記ランプハウスの温
度をモニタする温度モニタを含み、この温度モニタから
の検出温度に基づいて前記ランプに投入するエネルギー
量および／または前記冷却手段による冷却能力を制御す
る手段を含んでいる、請求項１〜３のいずれかに記載の
定着装置。
【請求項５】静電潜像形成手段と、前記静電潜像形成
手段により形成された静電潜像をトナー像に現像する現
像手段と、現像されたトナー像を請求項１〜４のいずれ
かに記載の定着装置を用いて記録媒体上に定着する定着
手段とを備えていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項６】静電潜像をトナー像に現像し、そのトナ
ー像を請求項１〜４のいずれかに記載の定着装置を用い
て記録媒体上に定着することを特徴とする画像形成方
法。