JP2010164787A - 加熱装置 - Google Patents

Abstract

【課題】赤外放射線ヒータ方式を用いた加熱装置において、加熱対象となる転写材の幅によらず、定着構成部品の変形、転写材の黄変、焼損を防止し、且つオペレータの安全性を確保する加熱装置を提供する。又、加熱対象となる転写材の幅によらず、転写材の加熱を均一に行う。
【解決手段】ＩＲヒータの背面への放射線を前記転写材に戻す背面反射板に加えて、前記転写材の幅方向両側に、前記転写材の幅方向に移動可能な側面反射板を備える。又、ＩＲヒータより前記転写材に向けて発せられる放射線における、転写材幅方向の放射長さを変更する放射幅規制部材を備える。
【選択図】 図２

Description

本発明は、電子写真方式を用いたプリンタ、複写機、及びインクジェット記録装置、及びオフセット印刷機等において、印刷用紙等の転写材上に形成された未定着印刷画像を、赤外放射線ヒータ（ＩｎｆｒａｒｅｄＲａｄｉａｔｉｏｎＨｅａｔｅｒ；以下ＩＲヒータという）を用いて定着、乾燥、及び定着前予熱を行う加熱装置に関する。

電子写真方式を用いたプリンタ、複写機等においては、光導電性感光体を帯電、露光し、感光体上に静電荷潜像を形成し、次いでこの静電荷潜像を粉体トナーによる乾式現像、もしくは液体トナーによる湿式現像により現像し、得られたトナー像を印刷用紙等の転写材上に転写し、定着して記録画像が得られる。

電子写真方式を用いたプリンタ、複写機等の定着方式は熱定着、圧力定着、溶剤定着に分類されるが、装置の使い易さ、定着性より熱定着が一般的である。

熱定着は更に熱伝導を用いたローラ定着方式、輻射伝熱を用いた赤外放射線ヒータ方式、フラッシュ方式、オーブン方式に分類され、熱効率の良好である熱伝導を用いたローラ定着方式が広く採用されている。

ローラ定着方式は加熱ローラと加圧ローラにより、転写材を狭持搬送し、ニップ部で加熱加圧を行い、転写材上の未定着トナーを転写材に定着させる方式であり、未定着トナーと熱源が直に接触する為、高効率で装置を小型化、簡略化できる定着方式であるが、反面、画像面と定着ローラの接触によるオフセット等の画像劣化や、シワ、カール等の用紙変形という問題が有る。

近年の印刷出力のカラー化、高画質化を背景に、画質劣化を防ぐ目的より、輻射伝熱による定着方式の採用が増えている。

フラッシュ定着方式は、トナーが光エネルギーを吸収する定着方式であるが、カラートナー粒子に光エネルギーを吸収して発熱する成分を混入させる必要が有り、トナーコストが高価、更に印刷用紙自体の加熱が不十分となり、トナーの用紙への浸透が悪いという欠点を持つ。

オーブン定着は、ニクロム線等の抵抗体コイルをセラミック平板に配置して面ヒータとして使用するが、構成上熱源温度に限界が有る為、効率が低く、装置が大型となる。又、装置の熱容量が大きく、ヒートアップ／ダウン時間が長く、印刷用紙停止時の安全対策等が大掛かりとなる欠点が有る。

上記輻射伝熱による定着方式の不具合を解消する方式として、赤外放射線ヒータ方式の加熱源に遠赤外ランプを用いた方式が提案されている（特許文献１参照）。赤外放射線ヒータ方式は、赤外線で熱エネルギーを与える定着方式であり、安価なトナーを採用でき、又、熱源のランプ等から直に転写材に照射する構成であり、高効率で、装置の小型化が図れると共に、熱源ＯＮ／ＯＦＦ時間が短く、安全性対策が容易という長所を持つ。

熱源はハロゲンランプの利用が一般的である。ハロゲンランプは、タングステンフィラメントの抵抗体を、不活性ガス及びハロゲン化合物を充填し密閉した石英管に通したものである。

通常のハロゲンランプは黒色に吸収する０．７〜３μｍの近赤外線を放射するが、石英管に耐熱黒色塗料を塗布する事により３〜１００μｍの遠赤外線を放射し、カラートナー、及び用紙を加熱できる。

湿式電子写真方式、インクジェット記録装置においても作用は同様であり、湿式電子写真方式では２〜３μｍの中波長赤外線ヒータ（特許文献２参照）、インクジェット記録装置では４〜４００μｍの遠赤外線ヒータ（特許文献３参照）が提案されている。

又、赤外放射線ヒータ方式の実用化に関して、ランプの反射版を２重構造として、効率を上げる（特許文献４参照）、安全対策として、防護ネットを備える（特許文献５参照）、シャッタを備える（特許文献６参照）、加熱温度分布均一化として、輻射熱の熱源に分布を持たせる（特許文献７参照）等の提案がなされている。

又、転写材を加熱する目的とは異なるが、前述のローラ定着方式の加熱源としてハロゲンランプ等の輻射熱を用いる構成に関して、転写材の紙幅に応じて定着ローラ長手方向における輻射熱の照射領域の変更手段を備え、非通紙部昇温を抑制する（特許文献８参照）（特許文献９参照）、転写材の紙幅に応じて転写材非通紙領域を遮光する遮光部材を備える（特許文献１０参照）、転写材の紙幅に応じて、定着ローラ端部より移動可能な放射線反射部材を備える（特許文献１１参照）等の提案がなされている。

特開平５−３２３８１０号公報 特開２０００−１４７９２９号公報 特開昭５７−１２０４４７号公報 特開２００６−３２４２２５号公報 特開平６−３９８６号公報 特開平６−３９８４号公報 特許第２７１０４９９号公報 特開２００８−１３９７７９号公報 特開２００２−４０８５０号公報 特開２００２−１３９９３７号公報 特開平１１−３２７３３８号公報

赤外放射線ヒータ方式は、加熱対象である印刷用紙等の転写材の幅方向（転写材送り方向に対して直角方向）に熱源となるランプの長手方向を配置し、これを転写材送り方向に沿って複数本並べる構成が一般的である。本構成により、転写材の種類、厚み、印字率、トナー層厚に合わせて、発熱するランプの本数を切り替えて、発熱量を制御することが容易となる。しかし、本構成において、加熱対象である転写材に幅狭用紙等を使用した場合、熱源のランプの発熱幅は制御できない為、用紙外に、輻射熱が放射され、定着フレーム等を昇温させる。この対策として、転写材背面に反射板を設置する場合においても、印刷時間が長いと反射板が昇温し、反射板が変形する、用紙ジャム時に昇温した反射板に用紙が接触して用紙が黄変する、オペレーターが用紙を修復する際に怪我をする等の不具合があった。

又、転写材幅方向の温度分布に関して、転写材の両端の温度低下を補正する目的で、熱源のランプ両端の放射強度を上げる、反射板の形状を両端のみ変更する等の提案がなされているが、これらに関しても加熱対象となる転写材の幅が固定の場合のみ有効であり、転写材の幅の変更には対応できないという問題があった。

例えば、ローラ定着方式では、その加熱源のランプの放射幅を、転写材の幅に応じて変更する考案が有るが、これらは、定着ローラの温度分布均一化を図るものであり、画質劣化を防ぐ輻射伝熱により、直接転写材を加熱する考案に通じるものではなく、たとえ転写材の幅に応じて、定着ローラ加熱源のランプの放射幅を変更しても、前記不具合は解決されない。

本発明の目的は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、赤外放射線ヒータ方式を用いた加熱装置において、加熱対象となる転写材の幅によらず、定着構成部品の変形、転写材の黄変、焼損を防止し、且つオペレータの安全性を確保する加熱装置を提供することにある。

本発明の他の目的は、加熱対象となる転写材の幅によらず、転写材の加熱を均一に行うことのできる加熱装置を提供することにある。

前記目的を達成するため本発明の第１の手段は、印刷用紙等の転写材上に形成された未定着印刷画像を、赤外放射線ヒータを用いて定着、乾燥、及び定着前予熱を行う加熱装置であって、
前記転写材に対峙する前記赤外放射線ヒータの背面に設置され、赤外放射線ヒータの背面への放射線を前記転写材に戻す背面反射板に加えて、前記転写材の幅方向両側に、前記転写材の幅方向に移動可能な側面反射板を備えたことを特徴とするものである。

本発明の第２の手段は、印刷用紙等の転写材上に形成された未定着印刷画像を、赤外放射線ヒータを用いて定着、乾燥、及び定着前予熱を行う加熱装置であって、
熱源より前記転写材に向けて発せられる放射線における転写材幅方向の放射長さを変更する放射幅規制部材を備えたことを特徴とするものである。

本発明の第３の手段は前記第１の手段において、熱源より前記転写材に向けて発せられる放射線における転写材幅方向の放射長さを変更する放射幅規制部材を備え、その放射幅規制部材と前記側面反射板が一体構造であることを特徴とするものである。

本発明の第４の手段は前記第１及至第３の手段において、前記赤外放射線ヒータ波長は３μｍ以上の遠赤外放射線であることを特徴とするものである。

本発明は、印刷用紙等の転写材上に形成された未定着印刷画像を、赤外放射線ヒータ（ＩＲヒータ）を用いて定着、乾燥、及び定着前予熱を行う加熱装置において、転写材に対峙するＩＲヒータの背面に設置され、ＩＲヒータの背面への放射線を転写材に戻す背面反射板に加えて、転写材の幅方向両側に、転写材の幅方向に移動可能な側面反射板を備え、使用する転写材の幅に合わせて側面反射板を移動する事により、転写材の幅が変更された場合でも、側面反射板から転写材に放射される輻射熱は一定となり、転写材の温度分布を、転写材の幅によらず一定とする事ができる。

また本発明は、印刷用紙等の転写材上に形成された未定着印刷画像を、赤外放射線ヒータ（ＩＲヒータ）を用いて定着、乾燥、及び定着前予熱を行う加熱装置において、熱源より転写材に向けて発せられる放射線における、転写材幅方向の放射長さを変更する放射幅規制部材を備え、使用する転写材の幅に合わせて放射幅規制部材を移動する事により、転写材に幅狭用紙等を使用した場合でも、用紙外への輻射熱の放射を抑え、定着フレーム等の昇温、転写材背面の反射板昇温や変形、用紙ジャム時の用紙黄変、オペレータの危険性を防止する事ができる。

さらに本発明は、上記転写材幅に合わせて移動する側面反射板と放射幅規制部材を一体構造とする事により、鏡面部品の一体化、駆動源集約によるコスト低減、及び、単一駆動源動作による信頼性向上が図れる。

さらにまた本発明は、加熱装置のＩＲヒータ波長を３μｍ以上の遠赤外放射線とする事により、主な転写材となる用紙の吸収波長（３〜８μｍ）を含むため、転写材温度分布の更なる均一化が図れる。

本発明の実施例に係る乾式電子写真方式を用いたマルチカラーレーザビームプリンタの構成図である。 本発明の実施例に係るＩＲ加熱装置の斜視図である。 従来のＩＲヒータの加熱状態を示す模式図である。 側面リフレクタを備えたＩＲヒータの加熱状態を示す模式図である。 側面リフレクタを備えたＩＲヒータの加熱状態を示す模式図である。 側面リフレクタ及び側面リフレクタ移動機構を備えたＩＲヒータの加熱状態を示す模式図である。

以下、本発明の実施例について説明する。本発明の一実施例となる乾式電子写真方式を用いたマルチカラーレーザビームプリンタの構成を図１に示す。

マルチカラーレーザビームプリンタ１は、２Ｋ、２Ｙ、２Ｍ、２Ｃの作像部を有する。

光導電性を有する感光体３は、コントローラから印刷動作開始信号が出力されると、印刷速度に対応する速度で回転し、帯電器４により例えば負（−）の高電圧が印加されると、感光体３表面は均一に帯電する。コントローラからドットイメージに変換された文字データや図形データは、レーザ光ＯＮ／ＯＦＦ信号として印刷装置に発信され、光学部５からのレーザ光が均一に帯電した感光体３表面に照射される。レーザ光の照射により、感光体３表面の電荷が消失した部分には、現像機６により負（−）帯電したトナーが静電吸引され、感光体３上に付着し、トナー像７を形成する。

感光体３上に形成されたトナー像は、用紙ガイド８により一定の張力に保たれながら搬送される用紙９上に、転写器１０の静電吸引力により転写される。

トナー像７の転写を完了した感光体３は、表面の電荷を一様に消失した後、清掃機１１により残留トナーを清掃し、再度帯電工程を開始する。

図１に示すマルチカラーレーザビームプリンタ１においては、作像部２Ｋ、２Ｙ、２Ｍ、２Ｃにおいて上記作像プロセスが行われて、トナー像７は用紙９上に順次重ねられる。その後、用紙９は定着部１２に搬送され、トナー像７は用紙９上に加熱定着される。

定着部１２は、ＩＲヒータ１３、リフレクタ１４、側面リフレクタ１５、側面リフレクタ移動機構１６、用紙背面反射板１７、用紙送りローラ１８で構成される。

本実施例におけるＩＲヒータ１３は、ハロゲンランプの表面に耐熱黒色セラミックコーティングを施し、波長０．３〜０．７μｍの可視光、波長０．７〜３．０μｍの近・中赤外線を、波長３．０〜１００μｍの遠赤外線に変換して、遠赤外線の放射を通常の２〜３倍とし、出力ピーク波長も３．０〜４．０μｍとした遠赤外線ヒータを用いている。これにより、カラートナーの吸収波長を含む為、黒色、カラーに拘わらず一様に加熱が行える。同様に、主な転写材となる用紙の吸収波長３．０〜８．０μｍを含み、用紙も一様に加熱が行える。

リフレクタ１４は、アルミニウムの表面を鏡面仕上げして、反射効率を８０％以上とした反射部材であり、ＩＲヒータ１３の背面に位置して、ＩＲヒータ１３を放物線上に囲む事により、ヒータの背面、及び側面への放射線を効率良く用紙９に戻す。

側面リフレクタ１５も同様に反射効率を８０％以上とした反射部材であり、用紙の幅方向両側に位置し、用紙外に漏れるヒータの放射線を用紙に戻す役割を果たしている。これにより、用紙外への放射線を抑えるのみならず、用紙幅方向両端の温度低下を抑える事ができる。

用紙背面反射板１７は、側面リフレクタ１５から漏れた放射線を、用紙、もしくはヒータ部に戻す。

ただし、使用される用紙幅が、ＩＲヒータ幅よりも狭い場合には、用紙背面反射板１７への放射量が増大し、背面反射板自体が高温となり、反射板の変形、反射板と用紙接触時の用紙黄変、用紙ジャム修復時のオペレータの怪我等の不具合が有り、更には側面リフレクタによる用紙幅方向両端の温度低下抑制が行えず、用紙温度分布不均一による定着強度不均一の不具合が有る。

本実施例においては、上記不具合を解消する為、側面リフレクタ移動機構１６を備える。本発明の一実施例となるＩＲヒータ加熱装置の構成を図２に示す。

ＩＲヒータ１３、リフレクタ１４は、定着フレーム２２、２３に支持され、用紙９を加熱する。

側面リフレクタ１５は、定着フレーム２２、２３を用紙幅方向に横断するスライド軸２０に指示され、ＩＲヒータから用紙外に漏れる放射線を用紙に戻す。

側面リフレクタ移動機構１６は、モータ１９、スライド軸２０、及びモータの駆動力をスライド軸に伝達する駆動伝達部２１により構成される。

使用される用紙幅が変更される場合、用紙幅情報より、モータを駆動し、ボールネジ構造のスライド軸を回転させて、用紙両端に位置する側面リフレクタ１５を使用される用紙幅に合わせて、所定の位置に移動する。

側面リフレクタ１５は、用紙に対向する面のみならず、ＩＲヒータに対向する面も反射率８０％以上の鏡面加工を施されており、例えば幅狭用紙に合わせて、用紙中央に向かって移動する際には、ＩＲヒータの用紙加熱に寄与しない部分の放射を塞ぐ放射幅規制部材の役割も果たす。

側面リフレクタ、及び放射幅規制部材の効果を図３、図４、図５、図６により説明する。

図３は、側面リフレクタを備えないＩＲヒータの加熱状態を示す模式図である。下段は、その際の用紙幅方向の温度分布を示すが、放熱の大きい用紙両端は用紙温度が低下し、定着強度不均一の要因となる。又、用紙外への放射が大きく、用紙背面反射板、及び定着フレーム内を加熱し、種種の不具合の要因となる。

図４は、側面リフレクタ１５を備えたＩＲヒータの加熱状態を示す模式図である。用紙外への放射を用紙両端に戻す構成により、用紙外への放射を抑えると共に、用紙温度分布を均一にできる。

図５は、側面リフレクタ１５を備えたＩＲヒータにおいて、幅狭用紙を使用した際の加熱状態を示す模式図である。
側面放熱の大きい用紙両端は用紙温度が低下し、定着強度不均一の要因となり、用紙外への放射も大きく、用紙背面反射板、及び定着フレーム内を加熱し、種種の不具合の要因となる。

図６は、側面リフレクタ１５、及び側面リフレクタ移動機構１６を備えたＩＲヒータにおいて、幅狭用紙を使用した際の加熱状態を示す模式図である。

幅狭用紙においても、用紙外への放射を用紙両端に戻せる為、用紙外への放射を抑えると共に、用紙温度分布を均一にできる。又、図６において、側面リフレクタ１５は中央に向かって移動する事により、用紙外へのＩＲヒータの放射を塞ぐ役割を果たしている。

本実施例においては、側面リフレクタは放射幅を規制する役割も併せ持ち、鏡面部品の一体化、駆動源集約によるコスト低減、及び、単一駆動源動作による信頼性向上を図っている。

赤外放射線ヒータを用いた加熱装置において、加熱対象となる転写材の幅に応じて移動可能な側面リフレクタ、及び放射幅規制部材を備える事により、電子写真方式を用いたプリンタ、複写機、及びインクジェット記録装置、及びオフセット印刷機等の定着、乾燥、及び定着前予熱において、異なる幅の転写材においても、不具合無く一様な加熱が行える。

１：マルチカラーレーザビームプリンタ、２：作像部、３：感光体、４：帯電器、５：光学部、６：現像機、７：トナー像、８：用紙ガイド、９：用紙、１０：転写器、１１：清掃機、１２：定着部、１３：ＩＲヒータ、１４：リフレクタ、１５：側面リフレクタ、１６：側面リフレクタ移動機構、１７：用紙背面反射板、１８：用紙送りローラ、１９：モータ、２０：スライド軸、２１：駆動伝達部、２２：定着フレーム、２３：定着フレーム。

Claims (4)

1. 印刷用紙等の転写材上に形成された未定着印刷画像を、赤外放射線ヒータを用いて定着、乾燥、及び定着前予熱を行う加熱装置であって、
   前記転写材に対峙する前記赤外放射線ヒータの背面に設置され、赤外放射線ヒータの背面への放射線を前記転写材に戻す背面反射板に加えて、前記転写材の幅方向両側に、前記転写材の幅方向に移動可能な側面反射板を備えたことを特徴とする加熱装置。
2. 印刷用紙等の転写材上に形成された未定着印刷画像を、赤外放射線ヒータを用いて定着、乾燥、及び定着前予熱を行う加熱装置であって、
   熱源より前記転写材に向けて発せられる放射線における転写材幅方向の放射長さを変更する放射幅規制部材を備えたことを特徴とする加熱装置。
3. 請求項１に記載の加熱装置において、熱源より前記転写材に向けて発せられる放射線における転写材幅方向の放射長さを変更する放射幅規制部材を備え、その放射幅規制部材と前記側面反射板が一体構造であることを特徴とする加熱装置。
4. 請求項１及至３のいずれか１項に記載の加熱装置において、前記赤外放射線ヒータ波長は３μｍ以上の遠赤外放射線であることを特徴とする加熱装置。

Images