JP2006085059A

JP2006085059A - フラッシュ定着装置

Info

Publication number: JP2006085059A
Application number: JP2004272320A
Authority: JP
Inventors: Teruki Kishimoto; 輝樹岸本
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 2004-09-17
Filing date: 2004-09-17
Publication date: 2006-03-30

Abstract

【課題】フラッシュランプの長寿命化を図りつつ、記録媒体に転写されたトナー像を画質の劣化を生じさせることなく定着性を向上させるフラッシュ定着装置を得る。
【解決手段】フラッシュ定着ユニット４６の６本のフラッシュランプ４８Ａ〜４８Ｆを、第１のフラッシュランプ群４９Ａ（４８Ａ，４８Ｃ，４８Ｅ）と第２のフラッシュランプ群９１Ｂ（４８Ｂ，４８Ｄ，４８Ｆ）に分け、フラッシュ発光をその２つのフラッシュランプ群に分割して行うと共に、その分割発光では、先に発光させる第１のフラッシュランプ群４９Ａの発光タイミングから１〜１０ｍｓ遅らせて第２のフラッシュランプ群９１Ｂを発光させる。
【選択図】図２

Description

本発明はフラッシュ定着装置に係り、特に、記録媒体上に転写されたトナー像を、フラッシュランプから発せられたフラッシュ光を照射することで定着させるフラッシュ定着装置に関する。

電子写真方式で画像を形成する画像形成装置は、粉体のトナーにより形成したトナー像を記録媒体上に転写した後に、トナー像を転写した記録媒体（記録媒体上の粉体トナー）に熱エネルギーを加え、粉体トナーを溶融させることで記録媒体上にトナー像を定着させる構成となっている。トナー像定着のための熱エネルギーの供給にはヒートローラが用いられることが多いが、大量の画像を高速で形成可能な高能力の画像形成装置（例えばＡ４換算で１秒当り500枚程度の面積の記録媒体に画像を形成可能な画像形成装置）では、フラッシュランプを間欠点灯させ、点灯時にフラッシュランプから発せられるフラッシュ光を照射することで、粉体トナーを溶融させてトナー像を定着させるエネルギーを供給するフラッシュ定着方式が用いられている。フラッシュ定着方式は記録媒体に接触することなく高いエネルギーを供給できるため、記録媒体の搬送に影響を与えることがなく高速な画像形成に適している。

高能力の画像形成装置は帳票類の印刷が主な用途でモノクロが殆どであったが、帳票類の印刷であっても、例えば帳票類にヘッダー又はフッターとして付加する企業ロゴをカラーで印刷したい等、高能力の画像形成装置に対してもカラー化のニーズは徐々に高まってきている。電子写真方式でのカラー画像の形成はＣ，Ｍ，Ｙ（及びＫ）各色のトナー像を重ね合わせることで実現できるが、これに伴って記録媒体に転写されるトナーの量（定着対象のトナーの量）が増大することになり、トナー像定着のためにより大きなエネルギーを供給する必要が生ずる。

フラッシュ定着方式において、供給エネルギーを増大させることは、記録媒体の搬送速度を低下させる（例えば搬送速度を１／２にすれば供給エネルギーは２倍になる）か、フラッシュランプの発光周期を短くする（例えば発光周期を１／２（発光周波数を２倍）にすれば供給エネルギーは２倍になる）ことで実現できる。しかしながら、記録媒体の搬送速度を低下させることは画像形成装置の処理能力の低下に繋がるので望ましくなく、フラッシュランプの発光周期を短くすることもフラッシュランプの短寿命化を招き、ランプ温度の上昇も大きくなってしまうという問題がある。また、フラッシュランプの数を増やせば、搬送速度を低下させたり発光周期を短くしたりすることなく供給エネルギーを増大させることができるが、大きなエネルギーをトナー像へ一気に供給すると、トナー組成分（例えばトナーに含有されている水分）が昇華（爆裂）することで、記録媒体上に形成される画像にボイドと呼ばれるドット抜け（白点）等の画質劣化が生ずることになる。

上記に関連して、トナー定着性の向上を図るために、単体又は複数本の放電灯を複数回発光させる（複数本の場合は同時発光を複数回行う）、また、その放電灯の発光間隔を１／１０００〜１／２０秒等とするトナー定着方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特開昭６３−２６９１８５号公報

しかしながら、特許文献１に記載の技術では、複数回発光させる単体又は複数本の放電灯の発光間隔が非常に短くされるため、上述したように、放電灯の短寿命化を招く問題がある。

本発明は上記事実を考慮して、フラッシュランプの長寿命化を図りつつ、記録媒体に転写されたトナー像を画質の劣化を生じさせることなく定着性を向上させることができるフラッシュ定着装置を提供することを課題とする。

上記目的を達成するために請求項１に記載の発明は、記録媒体上に転写されたトナー像を定着させるためのフラッシュ光を発する複数のフラッシュランプを有し、前記複数のフラッシュランプによるフラッシュ発光を分割して行うと共にその分割発光における最初の発光タイミングから最後の発光タイミングまでの発光遅延時間を１〜１０ｍｓにすることを特徴としている。

請求項１に記載の発明では、フラッシュ定着装置の複数のフラッシュランプによるフラッシュ発光を分割して行うことにより、トナー像が転写された記録媒体上に、フラッシュ光が複数回に分けて照射される。記録媒体上のトナー像を形成している各トナーは、複数のフラッシュランプのうち、先に発光したフラッシュランプからのフラッシュ光が照射されることで供給されたエネルギーにより温度が上昇した後に、後に発光したフラッシュランプからのフラッシュ光が照射されることで供給されたエネルギーにより温度が更に上昇することで溶融し、記録媒体上にトナー像として定着される。

このように、トナー像の定着（トナーの溶融）のためのエネルギーが、複数のフラッシュランプの分割発光によって複数回に分けて供給されるため、エネルギーを一気に供給する場合と比較して、トナー組成分の昇華によるドット抜け等の画質劣化が生じないように１回当りの供給エネルギーの大きさを調整することで、上記の画質劣化を生じさせることなく、記録媒体に転写されたトナー像を定着（トナーを溶融）させることができる。

さらに、この分割発光では、最初の発光タイミングから最後の発光タイミングまでの発光遅延時間を１〜１０ｍｓにすることで、発光遅延時間を１０ｍｓよりも大きくする場合に比べ、例えば汎用的な厚さの用紙に加えて厚手の用紙に対しても十分なトナー定着性を確保できるようになり、より多くの種類の記録媒体に対する画像形成に対応できるようになる。

また、この分割発光では、１回のトナー定着動作における各フラッシュランプの発光は、それぞれ１回であるため、各フラッシュランプの発光周期を長く（発光周波数を低く）することができ、フラッシュランプの長寿命化を図ることができる。

請求項２に記載の発明は、記録媒体上に転写されたトナー像を定着させるためのフラッシュ光を発する複数のフラッシュランプを有し、前記複数のフラッシュランプによるフラッシュ発光を分割して行うと共にその分割発光における最初の発光強度を最後の発光強度よりも小さくすることを特徴としている。

請求項２に記載の発明では、複数のフラッシュランプを有するフラッシュ定着装置によるフラッシュ光の分割発光において、最初の発光強度を最後の発光強度よりも小さくする方が、例えば同じ発光強度で複数回発光させるよりも、画質劣化を生じさせることなく、記録媒体に転写されたトナー像をより良好に定着させることができる。また、この分割発光でも、１回のトナー定着動作における各フラッシュランプの発光は、それぞれ１回であるため、各フラッシュランプの発光周期を長くすることができ、フラッシュランプの長寿命化を図ることができる。

請求項３に記載の発明は、請求項２記載のフラッシュ定着装置において、前記分割発光における最初の発光タイミングから最後の発光タイミングまでの発光遅延時間を、前記フラッシュランプの発光強度に対する半値幅の発光時間の４倍以下にすることを特徴としている。

請求項３に記載の発明では、フラッシュ光の分割発光において最初の発光強度を最後の発光強度よりも小さくする場合には、分割発光における最初の発光タイミングから最後の発光タイミングまでの発光遅延時間を、フラッシュランプの発光強度に対する半値幅の発光時間の４倍よりも大きくすると、発光間隔が長くなりすぎて光照射領域の温度降下を招いてしまい、光照射効率（トナー加熱効率）が低下する。したがって、その発光遅延時間を、フラッシュランプの発光強度に対する半値幅の発光時間の４倍以下にすることにより、最初の発光でのエネルギー損失を抑えることができ、光照射効率を高めることができる。

本発明のフラッシュ定着装置は上記構成としたので、フラッシュランプの長寿命化を図りつつ、記録媒体に転写されたトナー像を画質の劣化を生じさせることなく定着性を向上させることができる。

以下、図面を参照して本発明の実施形態の一例を詳細に説明する。

〔第１実施形態〕
図１には本実施形態に係るカラー画像形成装置１０が示されている。カラー画像形成装置１０は、切断連続用紙から成る記録媒体１２にカラー画像を形成する装置であり、カラー画像形成装置１０の機体内へ挿入された記録媒体１２は巻掛ローラ１４，１６に巻き掛けられ、機体内を横切るように形成された搬送路を一定速度で搬送される。記録媒体１２の搬送路の下方側には、Ｃ（シアン），Ｍ（マゼンタ），Ｙ（イエロー），Ｋ（ブラック）各色のトナー像を形成する画像形成部１８Ａ，１８Ｂ，１８Ｃ，１８Ｄが前記搬送路に沿って略等間隔で配置されている。

画像形成部１８Ａ〜１８Ｄは形成するトナー像の色以外は同一の構成であり、軸線が記録媒体１２の搬送方向と直交するように配置された感光体ドラム２０を備え、感光体ドラム２０の周囲には、感光体ドラム２０を帯電させるための帯電器２２、帯電された感光体ドラム２０上にＬＥＤ光を照射して静電潜像を形成する露光装置２４、感光体ドラム２０上の静電潜像形成部位に所定色のトナーを供給して静電潜像を現像することで感光体ドラム２０上に所定色のトナー像を形成させる現像器２６、記録媒体１２の搬送路を挟んで感光体ドラム２０と対向配置された転写器２８、感光体ドラム２０を除電する除電器３０、感光体ドラム２０上の残留トナーを除去するためのクリーナブレード３２及びクリーナブラシ３４が各々配置されて構成されている。

画像形成部１８Ａ〜１８Ｄは、帯電器２２、露光装置２４及び現像器２６により感光体ドラム２０の周面上に互いに異なる色のトナー像を形成した後に、形成したトナー像を転写器２８によって記録媒体１２に転写する。各画像形成部１８Ａ〜１８Ｄにおける帯電・露光（静電潜像形成）・現像（トナー像形成）・転写の一連のプロセスは、各画像形成部１８Ａ〜１８Ｄで形成したトナー像が記録媒体１２上で互いに重なり合うように実行タイミングが制御される。これにより、記録媒体１２上にフルカラーのトナー像が形成されることになる。

また、記録媒体１２の搬送路は、画像形成部１８Ａ〜１８Ｄの配設位置の下流側で巻掛ローラ３８、４０によって搬送方向が反転され、巻掛ローラ４０と後段の巻掛ローラ４２の間の区間では、記録媒体１２は水平に近い角度で斜め下方へ搬送される。巻掛ローラ４０，４２の間の区間の搬送路の上方にはフラッシュ定着ユニット４６が配設されている。

図２にも示すように、フラッシュ定着ユニット４６は、記録媒体１２に転写されたトナー像を定着させる（トナーを溶融させる）エネルギーを供給するためのフラッシュ光を発する６本のフラッシュランプ４８Ａ〜４８Ｆを備えている。各フラッシュランプ４８は、長手方向が記録媒体１２の幅方向（記録媒体１２の搬送方向に直交する方向）に沿うように向けられ、記録媒体１２の搬送方向に沿って一定間隔で配置されている。また、記録媒体１２の搬送路側から見てフラッシュランプ４８の背面側には、６本のフラッシュランプ４８の背面側を包囲すると共に前面側（搬送路側）に開口が形成された形状とされ、フラッシュランプ４８から背面側へ射出されたフラッシュ光を搬送路側へ反射する反射板５０が設けられている。

本実施形態では、６本のフラッシュランプ４８Ａ〜４８Ｆのうち、記録媒体１２の搬送方向に沿って１つおきに配置されたフラッシュランプ４８Ａ，４８Ｃ，４８Ｅを１つのグループと見なすと共に、同じく１つおきに配置されたフラッシュランプ４８Ｂ，４８Ｄ，４８Ｆを１つのグループと見なし（以下、フラッシュランプ４８Ａ，４８Ｃ，４８Ｅを「第１のフラッシュランプ群４９Ａ」、フラッシュランプ４８Ｂ，４８Ｄ，４８Ｆを「第２のフラッシュランプ群４９Ｂ」と称する）、各グループ毎にフラッシュランプを点灯させるが（詳細は後述）、反射板５０は、第１のフラッシュランプ群４９Ａの各フラッシュランプ４８が点灯されたときにも、第２のフラッシュランプ群４９Ｂの各フラッシュランプ４８が点灯されたときにも、記録媒体１２に照射されるフラッシュ光が照射範囲の略全面に亘って略均一な光量（＝エネルギー）になるように形状等が調整されている。

また、フラッシュランプ４８の前面側（搬送路側）にはカバーガラス５２が配置されている。カバーガラス５２は反射板５０の開口を閉止するように設けられており、このカバーガラス５２によってフラッシュ定着ユニット４６内部への塵埃等の侵入が阻止される。

フラッシュ定着ユニット４６の個々のフラッシュランプ４８は、図３に示すように両端が電源回路５８に接続されている。すなわち、フラッシュランプ４８の一端は電源端子６４Ｂに接続され、ランプ４８の他端はチョークコイル６０の一端に接続されている。チョークコイル６０の他端は電源端子６４Ａとコンデンサ６２の一端に各々接続されており、コンデンサ６２の他端は電源端子６４Ｂに接続されている。電源端子６４Ａ，６４Ｂには例えば商用交流電圧が整流されて昇圧されることで生成された直流電圧Ｖsが供給され、コンデンサ６２は直流電圧Ｖsによって充電され、フラッシュランプ４８の発光時に蓄積している静電エネルギーをフラッシュランプ４８に供給する。

また、フラッシュランプ４８のトリガ電極はトリガ回路６６に接続されている。トリガ回路６６はトランス６８を備えており、フラッシュランプ４８のトリガ電極は一端が接地されたトランス６８の２次側コイル６８Ｂの他端に接続されている。また、トランス６８の１次側コイル６８Ａの一端は、抵抗７０の一端及びコンデンサ７２の一端に接続されており、抵抗７０の他端は電源端子７４Ａに接続されている。１次側コイル６８Ａの他端はサイリスタ７６の一端に接続されており、サイリスタ７６の他端はコンデンサ７２の他端及び電源端子７４Ｂに接続されている。コンデンサ７２は電源端子７４Ａ，７４Ｂを介して供給される直流電圧Ｅgによって充電され、サイリスタ７６が導通状態になると、蓄積している静電エネルギーをトランス６８を介してフラッシュランプ４８のトリガ電極に供給することで、フラッシュランプ４８を発光させる。

また、サイリスタ７６のゲートはトランジスタ７８のコレクタに接続されている。トランジスタ７８のコレクタは抵抗８０を介して給電線に接続されており、エミッタは接地されている。また、トランジスタ７８のベースは、一端が接地された抵抗８２の他端に接続されていると共に、抵抗８４を介して制御信号入力端８６に接続されている。そして、制御信号入力端８６は、マイクロコンピュータ等を含んで構成された点灯制御回路８８に接続されている。点灯制御回路８８は制御信号入力端８６を介し、フラッシュランプ４８を消灯させている期間はハイレベル、フラッシュランプ４８を点灯させる際はローレベルに切り替わる制御信号をトリガ回路６６に供給する。制御信号がローレベルとなっている間は、トランジスタ７８がオフすることでサイリスタ７６が導通し、コンデンサ７２に蓄積されていた静電エネルギーがトランス６８を介してフラッシュランプ４８のトリガ電極に供給されることで、フラッシュランプ４８が発光される。

なお、フラッシュ定着ユニット４６の６本のフラッシュランプ４８には、上記の電源回路５８及びトリガ回路６６が各々接続されており、個々のフラッシュランプ４８に接続されたトリガ回路６６は点灯制御回路８８に各々接続されている。点灯制御回路８８は６本のフラッシュランプ４８の点消灯を各々制御する。

一方、巻掛ローラ４２の後段には巻掛ローラ５６，５８が順に配置されており、フラッシュ定着ユニット４６からのフラッシュ光が照射されることでトナー像が定着された記録媒体１２は、巻掛ローラ５６，５８に案内されてカラー画像形成装置１０の機体外へ排出される。なお、本実施形態に係るカラー画像形成装置１０は記録媒体１２の片面にのみカラー画像を記録する構成であるが、本実施形態に係るカラー画像形成装置１０を２台用意すると共に、記録媒体１２の表裏を反転する反転器を用意し、１台目のカラー画像形成装置１０によって一方の面にのみカラー画像が記録されて排出された記録媒体１２が、反転器によって表裏反転された後に２台目のカラー画像形成装置１０の機体内に送り込まれるように、２台のカラー画像形成装置１０及び反転器を配置すれば、記録媒体１２の両面にカラー画像を記録することも可能である。

次に本第１実施形態の作用を説明する。カラー画像形成装置１０で記録媒体１２への画像の記録が開始されると、点灯制御回路８８は、１回のトナー定着動作でフラッシュ定着ユニット４６の６本のフラッシュランプ４８Ａ〜４８Ｆによるフラッシュ発光を、第１のフラッシュランプ群４９Ａと第２のフラッシュランプ群４９Ｂに２分割し、その分割発光で、第１のフラッシュランプ群４９Ａが先に所定の発光タイミングで発光すると共に、第２のフラッシュランプ群４９Ｂが、第１のフラッシュランプ群４９Ａの発光タイミングに対して１〜１０ｍｓだけ遅れたタイミングで発光するように、各フラッシュランプ４８に接続されたトリガ回路６６へ制御信号を出力する。

このように、フラッシュ定着ユニット４６によるフラッシュ発光を（総発光量×１／２）×２回の発光で行う分割発光では、図４に示すボイド限界特性（トナー付着量と入力エネルギーの関係）のグラフから分かるように、発光遅延時間を２ｍｓ、５ｍｓ、１０ｍｓに設定してそれぞれ分割発光を行った場合、発光遅延時間が長くするほど、ボイド発生の限界線が高エネルギー側にシフトし、ボイドの発生しない領域が広がっていく。

一方、図５に示す用紙−トナー層界面の温度（遅延時間との関係）のグラフから分かるように、汎用的な米坪６４ｇ／ｍ²紙と厚手の米坪１５７ｇ／ｍ²紙に対してそれぞれ発光遅延時間を変えて分割発光を行った場合には、これら厚さの異なる２種類の用紙では、発光遅延時間が１０ｍｓを越えると、汎用的な薄手の用紙に対して厚手の用紙の方が用紙−トナー層界面の温度低下が大きくなり、用紙−トナー層界面の温度に差を生じる。つまり、分割発光を行う場合、発光遅延時間が１０ｍｓを越えると、用紙の厚さ（坪量）が異なると同等のトナー定着性を確保できなくなり、特に厚手の用紙に対して、十分なトナー定着性を確保できなくなる恐れがある。

したがって、ボイドの発生を抑え、且つ、汎用的な厚さの用紙に加えて厚手の用紙に対しても十分なトナー定着性を確保できる発光遅延時間は１０ｍｓ以下となり、上記のように、発光遅延時間を１〜１０ｍｓに設定して行う分割発光であればその条件を満たすことができる。

発光遅延時間を上記の設定にしてフラッシュ定着ユニット４６によるフラッシュ発光を第１のフラッシュランプ群４９Ａと第２のフラッシュランプ群４９Ｂとに分割発光することにより、記録媒体１２上の各部分に対し、２回に分けてフラッシュ光が照射されることになる。

記録媒体１２上のトナー像はＣ，Ｍ，Ｙ，Ｋ各色のトナー像が重ね合わされたカラートナー像であり、単色のトナー像と比較してトナー像を形成するトナーの量が多量であるので、トナーの全量を溶融させるにはより大きなエネルギーを必要とするが、上記のように、第１のフラッシュランプ群４９Ａと第２のフラッシュランプ群４９Ｂを適切なタイミングで順次発光させることにより、トナー像を形成するトナーはトナー溶融温度を若干越える温度に比較的長期間維持されるので、記録媒体１２上のトナー像（カラートナー像）を確実に定着させることができる。また、フラッシュ光を１回のみ照射させることでトナーを溶融させる場合に比べ、トナー温度の過度な上昇を抑制できる（トナー溶融温度を大きく越える温度迄上昇することを防止できる）ので、記録媒体１２に転写されたトナー像をドット抜け（白点）等の画質の劣化を生じさせることなく定着させることができる。

また、本実施形態では記録媒体１２の搬送方向に沿って１つおきに配置された３本のフラッシュランプ４８から成る第１のフラッシュランプ群４９Ａを同時に発光させると共に、同じく１つおきに配置された３本のフラッシュランプ４８から成る第２のフラッシュランプ群４９Ｂを同時に発光させるので、第１のフラッシュランプ群４９Ａ及び第２のフラッシュランプ群４９Ｂの各１回の発光により記録媒体１２上のより広い範囲にフラッシュ光を照射させることができる。また、１回のトナー定着動作における各フラッシュランプ群の発光は、それぞれ１回であるため、各フラッシュランプ群の発光周期を長く（発光周波数を低く）することができ、フラッシュランプ４８の長寿命化を図ることができる。

〔第２実施形態〕
次に本発明の第２実施形態について説明する。なお、第１実施形態と同一の部分には同一の符号を付して説明を省略し、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。

図６に示すように、本第２実施形態に係るフラッシュ定着ユニット９０は、８本のフラッシュランプ４８Ａ〜４８Ｈを備えている。本実施形態では、８本のフラッシュランプ４８Ａ〜４８Ｈのうち、記録媒体１２の搬送方向の上流側から１番目と３番目に配置された２本のフラッシュランプ４８Ａ，４８Ｃを１つのグループと見なし、同じく５番目と７番目に配置された２本のフラッシュランプ４８Ｅ，４８Ｇを１つのグループと見なすと共に、同じく２，４，６，８番目に配置された４本のフラッシュランプ４８Ｂ，４８Ｄ，４８Ｆ，４８Ｈを１つのグループと見なし（以下、フラッシュランプ４８Ａ，４８Ｃを「第１のフラッシュランプ群９１Ａ」、フラッシュランプ４８Ｅ，４８Ｇを「第２のフラッシュランプ群９１Ｂ」、フラッシュランプ４８Ｂ，４８Ｄ，４８Ｆ，４８Ｈを「第３のフラッシュランプ群９１Ｃ」と称する）、第１の実施形態で説明した点灯制御回路８８により各グループ毎にフラッシュランプを点灯させる。

本実施形態では、１回のトナー定着動作でフラッシュ定着ユニット９０の８本のフラッシュランプ４８Ａ〜４８Ｈによるフラッシュ発光を第１のフラッシュランプ群９１Ａ、第２のフラッシュランプ群９１Ｂ、及び第３のフラッシュランプ群９１Ｃに３分割して行うが、その分割発光で、点灯制御回路８８は、最初に第１のフラッシュランプ群９１Ａが所定の発光タイミングで発光し、次に第２のフラッシュランプ群９１Ｂが第１のフラッシュランプ群９１Ａの発光タイミングに対して１ｍｓだけ遅れたタイミングで発光し、最後に第３のフラッシュランプ群９１Ｃが第２のフラッシュランプ群９１Ｂの発光タイミングに対して１ｍｓだけ遅れたタイミングで発光するように、各フラッシュランプ４８に接続されたトリガ回路６６へ制御信号を出力する。

このように、フラッシュ定着ユニット９０の８本のフラッシュランプ４８Ａ〜４８Ｈを２，２，４本にグループ化し、１ｍｓの間隔で各グループを１回ずつ発光する本実施形態の分割発光では（（総発光量×１／４）×２回＋（総発光量×１／２）×１回の分割発光）、図７に示すトナー表面／用紙−トナー層界面／用紙下面の温度特性のグラフから分かるように、トナー表面と用紙−トナー層界面の温度が急激には上昇しない。これに対し、図８に示すように、８本のフラッシュランプ４８Ａ〜４８Ｈを４本ずつ２ｍｓの間隔で発光した場合には、トナー表面と用紙−トナー層界面の温度の立ち上がりが急峻になる。この結果、上記２種類の分割発光では、トナー表面の最高到達温度がほぼ同じであるにも関わらず、それらのボイド限界特性を示す図９に見られるように、ボイドの発生限界に大きな差が生じ、本実施形態の条件による分割発光の方がボイドの発生しない領域が広くなっている。したがって、この図９から、最初の発光強度を最後の発光強度よりも小さくする方が、同じ発光強度で複数回発光させるよりもボイドの発生しない領域が広くなることが分かる。

図１０は、上記２種類の分割発光によるトナー定着限界特性を示したものであるが、本実施形態の条件による分割発光では、温度上昇に必要な熱エネルギーを効率的に与えることができるため、トナーの定着限界領域が広がっていることが分かる。したがって、本実施形態の条件による分割発光はトナー定着性に対しても有利である。

また、図１１に、本実施形態で使用したフラッシュランプ４８の発光特性（経過時間−発光強度）を示す。本実施形態のフラッシュランプ４８は、図１１に示すように、発光強度（ピーク）に対する発光時間の半値幅が約１ｍｓであり、図１２に、このフラッシュランプ４８の発光強度に対する発光時間の半値幅の約４倍にあたる４ｍｓの間隔で、２，２，４本でグループ化した各フラッシュランプ群を分割発光させた場合のトナー表面及び用紙−トナー層界面の温度特性を示す。この図１２から分かるように、発光間隔を４ｍｓにすると（最初の発光タイミングから最後の発光タイミングまでの発光遅延時間としては８ｍｓ）、発光間隔が長くなりすぎて温度降下を招くため、光照射効率（加熱効率）が悪化する。

したがって、複数本のフラッシュランプによるフラッシュ発光を分割して行うことにより、ボイドの発生を抑えつつ、トナー定着性を向上させるには、その分割発光における最初の発光強度を最後の発光強度よりも小さくすることが望ましく、本実施形態のように、最初に発光させるフラッシュランプ４８の本数を最後に発光させる本数の１／２にすることで、最初の発光強度を最後の発光強度の１／２に抑えた分割発光であればその条件を満たすことができる。

また、上記の条件の元に行う分割発光において、トナーを定着させるために発するフラッシュ光の光照射効率を高めるには、分割発光における最初の発光タイミングから最後の発光タイミングまでの発光遅延時間を、フラッシュランプ４８の発光強度に対する半値幅（１ｍｓ）の発光時間の４倍（４ｍｓ）以下にすることが望ましく（図７参照）、本実施形態のように、分割発光における最初の発光タイミングから最後の発光タイミングまでの発光遅延時間を２ｍｓに設定して行う分割発光であればその条件を満たすことができる。

以上により、発光遅延時間を１〜２ｍｓ程度といった短時間に設定して行う分割発光でも、最初の発光強度を最後の発光強度よりも小さくすることで、記録媒体に転写されたトナー像を画質の劣化を生じさせることなく定着性を向上させることができる。さらに、最初の発光でのエネルギー損失が少なくされるため、エネルギー効率（光照射効率）を高めることができる。

また、本実施形態の場合も、第１の実施形態と同じく、１回のトナー定着動作における各フラッシュランプ群の発光は、それぞれ１回であるため、各フラッシュランプ群の発光周期を長くすることができ、フラッシュランプ４８の長寿命化を図ることができる。

以上、本発明を上述した第１及び第２の実施形態により詳細に説明したが、本発明はそれらの実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内にて他の種々の形態が実施可能である。

例えば、第２の実施形態では、フラッシュ定着ユニットによるフラッシュ光の分割発光において、最初と最後の発光強度を変更するために、発光させるフラッシュランプの本数を変えているが、このフラッシュ光の発光強度の変更は、各フラッシュランプの印加電圧を変える（例えば、最初に発光させるフラッシュランプの印加電圧を最後に発光させるフラッシュランプの印加電圧よりも小さくする）ことにより行うようにしてもよい。また、第２の実施形態では、フラッシュ光の分割発光において、最初の発光強度を最後の発光強度の１／２（５０％）に設定しているが、最後の発光強度よりも小さくする最初の発光強度はこの値に限定されない。

また、フラッシュ光の分割数については、第１の実施形態で説明した２分割、及び、第２の実施形態で説明した３分割に限らず、第１の実施形態であれば２分割以上としてもよく、また、第２の実施形態であれば２分割又は４分割以上としてもよい。

本実施形態に係る画像形成装置の概略構成図である。第１実施形態に係るフラッシュ定着ユニットの概略図である。フラッシュランプ駆動系の概略構成図である。第１実施形態に係るフラッシュ定着ユニットによる分割発光で発光遅延時間を変化させた場合の入力エネルギーに対するトナー付着量の比較から見たボイド限界特性を示すグラフ図である。異なる厚さの用紙で分割発光の発光遅延時間を変化させた場合の用紙−トナー層界面の温度の比較を示すグラフ図である。第２実施形態に係るフラッシュ定着ユニットの概略図である。第２実施形態に係るフラッシュ定着ユニットにより所定の条件で分割発光をおこなった場合のトナー表面／用紙−トナー層界面／用紙下面の温度特性の比較を示すグラフ図である。第２実施形態に係るフラッシュ定着ユニットにより図７とは異なる条件で分割発光をおこなった場合のトナー表面／用紙−トナー層界面／用紙下面の温度特性の比較を示すグラフ図である。図７に対応する条件の分割発光と図８に対応する条件の分割発光での入力エネルギーに対するトナー付着量の比較から見たボイド限界特性を示すグラフ図である。図７に対応する条件の分割発光と図８に対応する条件の分割発光での入力エネルギーに対するトナー付着量の比較から見た定着限界特性を示すグラフ図である。本実施形態に係るフラッシュランプの発光特性（経過時間−発光強度）を示すグラフ図である。第２実施形態に係るフラッシュ定着ユニットにより、フラッシュランプの発光強度に対する発光時間の半値幅の約４倍の発光遅延時間で分割発光をおこなった場合のトナー表面／用紙−トナー層界面／用紙下面の温度特性の比較を示すグラフ図である。

符号の説明

１０カラー画像形成装置
１２記録媒体
４６フラッシュ定着ユニット（フラッシュ定着装置）
４８フラッシュランプ
４９フラッシュランプ群
９０フラッシュ定着ユニット
９１フラッシュランプ群

Claims

記録媒体上に転写されたトナー像を定着させるためのフラッシュ光を発する複数のフラッシュランプを有し、
前記複数のフラッシュランプによるフラッシュ発光を分割して行うと共にその分割発光における最初の発光タイミングから最後の発光タイミングまでの発光遅延時間を１〜１０ｍｓにすることを特徴とするフラッシュ定着装置。
記録媒体上に転写されたトナー像を定着させるためのフラッシュ光を発する複数のフラッシュランプを有し、
前記複数のフラッシュランプによるフラッシュ発光を分割して行うと共にその分割発光における最初の発光強度を最後の発光強度よりも小さくすることを特徴とするフラッシュ定着装置。
前記分割発光における最初の発光タイミングから最後の発光タイミングまでの発光遅延時間を、前記フラッシュランプの発光強度に対する半値幅の発光時間の４倍以下にすることを特徴とする請求項２記載のフラッシュ定着装置。