JP2007030494A - Water-cooling system for thermal head - Google Patents
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Abstract
Description
本発明はレーザープリンタやコピー機械やFAX装置などにおいて、サーマルヘッドを使用した方式についての技術に関わるものである。The present invention relates to a technique for a system using a thermal head in a laser printer, a copying machine, a FAX apparatus, or the like.
レーザープリンタやコピー機械やFAX装置などにおいて、用紙を連続して高速に印刷することは不可避の問題である。In a laser printer, a copying machine, a FAX apparatus, etc., it is an inevitable problem to continuously print paper at a high speed.
とくにサーマルヘッドを用いて高速で連続して印字したりトナー定着したりする場合に、サーマルヘッドが蓄熱作用により過熱してしまうことを防止し、適切な温度制御を実現する方法に関する。
サーマルヘッドを用いて印字やトナー定着を連続的に行うと、発熱エネルギーは序々に該サーマルヘッドに残存し始め、この結果ヘッド温度が上昇して非常に高温にさらされる状況が発生する。これによりサーマルヘッド自体の特性寿命に影響を与え、かつ高速にするにつれ無視できないこととなり、高速で安定した印字やトナー定着が制限されてしまう。When printing and toner fixing are continuously performed using a thermal head, heat generation energy gradually begins to remain in the thermal head, resulting in a situation where the head temperature rises and is exposed to a very high temperature. This affects the characteristic life of the thermal head itself, and cannot be ignored as the speed is increased, and high-speed and stable printing and toner fixing are limited.
サーマルヘッドに生ずる残存エネルギーを冷却除去するため、該サーマルヘッド上に冷却用水枕を配置して水槽・循環ポンプ・水枕・ラジエターの順番で冷却水を循環させ、必要であればラジエターにファンを取付けて放熱効果を高める。In order to cool and remove the residual energy generated in the thermal head, a cooling water pillow is placed on the thermal head to circulate the cooling water in the order of water tank, circulation pump, water pillow, and radiator. If necessary, a fan is attached to the radiator. To enhance the heat dissipation effect.
またサーマルヘッドの温度を測定し、該サーマルヘッドの温度変化に従ってポンプ吐出量及びラジエターファンの回転数を変化させて該サーマルヘッドの適切な温度制御を実施する。In addition, the temperature of the thermal head is measured, and the pump discharge amount and the rotation speed of the radiator fan are changed according to the temperature change of the thermal head, and appropriate temperature control of the thermal head is performed.
さらにサーマルヘッドの加熱開始時の温度上昇を阻害しないために、当初はサーマルヘッド上の冷却用水枕に冷却水を供給せず、設定した温度以上で冷却水の供給を開始する。Further, in order not to inhibit the temperature rise at the start of heating of the thermal head, initially, the cooling water is not supplied to the cooling water pillow on the thermal head, and the supply of the cooling water is started at a set temperature or higher.
また微小発熱体の温度が発熱により変化すると該微小発熱体の抵抗値が変化するサーマルヘッドを用いると、特別な温度センサを配置することなく高速で正確な温度変化が得られるため、より適正な温度制御が実現できる。In addition, if a thermal head that changes the resistance value of the micro heating element when the temperature of the micro heating element changes due to heat generation, an accurate temperature change can be obtained at high speed without a special temperature sensor. Temperature control can be realized.
サーマルヘッド部を水冷方式により冷却し、適正な温度制御を実施することによって、サーマルヘッド寿命が飛躍的に伸び、高速で安定した連続印字やトナー定着を可能にする効果がある。By cooling the thermal head portion by a water cooling method and performing appropriate temperature control, there is an effect that the thermal head life is drastically increased, and high-speed and stable continuous printing and toner fixing are possible.
印字やトナー定着開始時にはサーマルヘッドは所定温度まで適正時間ですばやく温度上昇する必要があるが、該サーマルヘッド上の冷却用水枕内に冷却水があるとすばやい温度上昇の阻害となる。このためサーマルヘッドの温度により冷却水ポンプの吐出量制御及びラジエターファンの風量制御を実施し、また該サーマルヘッド上の冷却用水枕にテーパーを設け、重力方向に冷却水が適正に抜けるようにして加熱開始時にはすばやく温度上昇できる機構とした。At the start of printing and toner fixing, the thermal head needs to quickly rise in temperature to a predetermined temperature in an appropriate time. However, if there is cooling water in the cooling water pillow on the thermal head, it quickly hinders temperature rise. For this reason, the discharge amount control of the cooling water pump and the air flow control of the radiator fan are controlled according to the temperature of the thermal head, and the cooling water pillow on the thermal head is provided with a taper so that the cooling water flows out properly in the direction of gravity. A mechanism that can quickly increase the temperature at the start of heating is adopted.
また微小発熱体の抵抗値が温度により変化するサーマルヘッドを用いることで、高速で正確な温度変化が得られ、より適正な温度制御が実現できる。Further, by using a thermal head in which the resistance value of the minute heating element changes with temperature, an accurate temperature change can be obtained at high speed, and more appropriate temperature control can be realized.
本発明によるサーマルヘッド水冷方式は、コピー機器やFAXなどサーマルヘッドを組み込んだ様々な機器にも容易に使うことができる。ここではレーザープリンタのトナー定着部に適用した実施例について説明する。The thermal head water cooling system according to the present invention can be easily used for various devices incorporating a thermal head such as a copying machine and a FAX. Here, an embodiment applied to a toner fixing unit of a laser printer will be described.
図1はサーマルヘッド水冷方式の全体構成図である。
130筐体内に設置された110冷却水タンク内の冷却水は、111水路を通り112ポンプに供給され、112ポンプより吐出された冷却水は113水路を通り105冷却用水枕に送られる。この時FIG. 1 is an overall configuration diagram of a thermal head water cooling system.
The cooling water in the 110 cooling water tank installed in the 130 housing is supplied to the 112 pump through the 111 water channel, and the cooling water discharged from the 112 pump is sent to the 105 cooling water pillow through the 113 water channel. At this time
で記述したように、105冷却用水枕は出口側にテーパー形状になっており水抜けがよく、印刷開始時には冷却水が内部に入り込まず、適正な温度上昇の阻害とならないような構造となっている。
105冷却用水枕より出た冷却水は114水路を通り115ラジエターに送られ、103サーマルヘッドで発生した熱量を放熱して116水路を通り110冷却水タンクへ戻される。As described in the above, the
The cooling water discharged from the 105 cooling water pillow is sent to the 115 radiator through the 114 water passage, dissipates the heat generated by the 103 thermal head, and is returned to the 110 cooling water tank through the 116 water passage.
またAlso
で記述したように、微小発熱体の抵抗値が温度により変化するサーマルヘッドを用いることで、103サーマルヘッドで時事刻々のヘッド温度を知ることができ、その温度変化により112ポンプの吐出量及び120ラジエターファンの回転数を適正に変化させることができる。また、あらかじめ設定された温度を下回ると112ポンプ及び120ラジエターファンの運転を停止して105冷却用水枕内を冷却水の無い状態にし、素早く103サーマルヘッドが適正温度に上昇し易くする構造となっている。As described above, by using a thermal head in which the resistance value of the minute heating element varies depending on the temperature, the head temperature can be known from time to time with the 103 thermal head. The rotation speed of the radiator fan can be changed appropriately. In addition, when the temperature falls below a preset temperature, the operation of the 112 pump and 120 radiator fan is stopped, the inside of the 105 cooling water pillow is made into a state without cooling water, and the 103 thermal head easily rises to an appropriate temperature. ing.
この時112ポンプは自給式が望ましい、なぜなら105冷却用水枕に冷却水を送り込まないために、冷却水循環路内に空気の混入が避けられないためである。なお内蔵する冷却水は繰り返し使用できるように、不純物のない精製水で添加物としてプロピレングリコールを添加した不凍液等が望ましいが、他の冷却効果のある液体を使用しても本特許の趣旨を逸脱しない。さらに112ポンプに他の形式のポンプを使用しても本特許の趣旨を逸脱しない。At this time, the 112 pump is desirably self-contained because the cooling water is not fed into the 105 cooling water pillow, so that it is inevitable that air enters the cooling water circulation path. In order to allow repeated use of the built-in cooling water, it is desirable to use purified water with no impurities and antifreeze with propylene glycol added as an additive. However, the use of other liquids with cooling effects would depart from the spirit of this patent. do not do. Furthermore, the use of other types of pumps for 112 pumps does not depart from the spirit of this patent.
サーマルヘッドの温度変化を熱伝対などの温度センサで感知して、112ポンプ及び120ラジエターファンの運転停止、開始及び112ポンプの吐出量及び120ラジエターファンの回転数を変化させる構造としても本特許の趣旨を逸脱するものではない。This patent also has a structure in which the temperature change of the thermal head is detected by a temperature sensor such as a thermocouple to stop and start the 112 pump and 120 radiator fan, and change the discharge amount of the 112 pump and the rotation speed of the 120 radiator fan. It does not deviate from the purpose.
また十分な冷却効果のある場合には120ラジエターファンを設置しなくても本特許の趣旨を逸脱しない。Further, when there is a sufficient cooling effect, it does not depart from the gist of this patent even if a 120 radiator fan is not installed.
図2はトナー定着部の説明図である。
未定着のトナー粉末が付着した101用紙が、トナー粉末が拡散することを防止するための102耐熱性フィルムベルトを介して103サーマルヘッド部及び104プラテンローラー内を通過するとき、103サーマルヘッドに残存する熱エネルギーを105冷却用水枕に冷却水を循環させることにより冷却除去させることができる。FIG. 2 is an explanatory diagram of the toner fixing unit.
When 101 paper to which unfixed toner powder adheres passes through the 103 thermal head section and 104 platen roller through the 102 heat resistant film belt for preventing the toner powder from diffusing, it remains on the 103 thermal head. The thermal energy to be cooled can be removed by circulating the cooling water through the 105 cooling water pillow.
図3,図4,図5は105冷却用水枕の構造を示す詳細図である。
105a冷却用水枕冷却部、105b冷却用水枕冷却水カバー、105c入口用ノズル及び105d出口用ノズルの4つの部分から構成され、103サーマルヘッド部に密着させて残存する熱エネルギーを除去する。
105a冷却用水枕冷却部は熱伝導率の高い金属又は非鉄金属で製作され、冷却水を接触させて冷却する。105a冷却用水枕冷却部は105c入口用ノズルから105d出口用ノズル方向にテーパーがついた水抜けのよい構造となっており、トナー定着開始時には冷却水が105冷却用水枕内に入り込まない。また105b冷却用水枕冷却水カバーは断熱効果のある材料で、トナー定着開始時に余分な放熱による103サーマルヘッドの適正な温度上昇の阻害とならないものとする。3, 4 and 5 are detailed views showing the structure of the 105 cooling water pillow.
The cooling water pillow cooling unit 105a, the cooling water cover for cooling water 105b, the nozzle for 105c inlet and the nozzle for 105d outlet are composed of four parts, and the thermal energy remaining in contact with the 103 thermal head part is removed.
The water pillow cooling unit 105a is made of a metal having a high thermal conductivity or a non-ferrous metal, and cools by contacting the cooling water. The 105a cooling water pillow cooling section has a structure with a good drainage that tapers from the 105c inlet nozzle to the 105d outlet nozzle, so that the cooling water does not enter the 105 cooling water pillow at the start of toner fixing. The cooling water cover for cooling water 105b is a material having a heat insulation effect, and does not hinder an appropriate temperature rise of the 103 thermal head due to excessive heat dissipation at the start of toner fixing.
サーマルヘッドを利用したレーザープリンタやコピー機械やFAX装置などにおいては、高速連続印刷は不可避の問題である。高速に印字すると共に用紙に転写された未定着のトナーも高速に安定して定着させる必要がある。
連続した印字やトナー定着により発生する残存熱エネルギーを効率よく放熱させない場合、ヘッド寿命が著しく低下する可能性がある。これを解決するためにサーマルヘッド部を水冷方式により冷却することによって、サーマルヘッド寿命が飛躍的に伸び、連続に高速で安定して印字したりトナー定着したりすることを可能にする効果がある。
本発明はトナー定着方式について説明してきたが、サーマルヘッドを用いた残存熱エネルギーによる寿命が問題となる様々な機器で利用可能である。High-speed continuous printing is an inevitable problem in laser printers, copiers, and fax machines that use thermal heads. It is necessary to fix the unfixed toner transferred to the paper at a high speed and stably at a high speed.
If the residual heat energy generated by continuous printing or toner fixing is not efficiently dissipated, the head life may be significantly reduced. In order to solve this problem, the thermal head part is cooled by a water cooling method, so that the life of the thermal head is drastically increased, and it is possible to perform printing and toner fixing stably at high speed continuously. .
Although the present invention has been described with respect to a toner fixing system, it can be used in various devices where the lifetime due to residual thermal energy using a thermal head is a problem.
101 用紙
102 耐熱性フィルムベルト
103 サーマルヘッド
104 プラテンローラー
105 冷却用水枕
105a 冷却用水枕冷却部
105b 冷却用水枕冷却水カバー
105c 入口ノズル
105d 出口ノズル
110 冷却水タンク
111 水路
112 ポンプ
113 水路
114 水路
115 ラジエター
116 水路
120 ラジエターファン
130 筐体101
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JP2005241804A JP2007030494A (en) | 2005-07-28 | 2005-07-28 | Water-cooling system for thermal head |
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JP2005241804A Pending JP2007030494A (en) | 2005-07-28 | 2005-07-28 | Water-cooling system for thermal head |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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