JP2010169716A - フラッシュ定着装置、画像形成装置及びフラッシュ定着方法 - Google Patents

Abstract

【課題】複雑で高価な高圧電源を用いることなく、トナーの飛散、臭気の発生、ボイドの発生等が抑制でき、定着性に優れるフラッシュ定着装置、方法及びそのフラッシュ定着装置を有する画像形成装置を提供する。
【解決手段】フラッシュランプ、該フラッシュランプと直列に接続されたチョークコイル、該フラッシュランプおよび該チョークコイルと並列に接続されたコンデンサ、該コンデンサを充電する高圧電源、を少なくとも有し、前記チョークコイルのインダクタンスＬ（μＨ）をＬ≧１５００（μH）としている。
【選択図】図2

Description

本発明は、フラッシュ定着装置およびフラッシュ定着方法、および該フラッシュ定着装置や方法を用いる、電子写真方式等による画像形成装置に関する。

電子写真方式による画像形成装置を例に取れば、無端移動する静電潜像担持体（画像担持体）上に、帯電、露光プロセスによって静電潜像を形成し、該静電潜像を現像プロセスによってトナー像となし、該トナー像を転写手段によって紙等の記録媒体に転写し、記録媒体上に転写された未定着トナー像を定着装置によって熱、圧力等の作用の元該記録媒体に定着させ、画像形成を完了させるのが通例である。

定着装置の方式としては、加熱された１対のローラ間に、未定着像を担持した記録媒体を挟持搬送しつつ、記録媒体上の未定着トナー像を加熱加圧して記録媒体に定着させるヒートローラ定着方式、記録媒体に近接配置したフラッシュランプからのフラッシュ光で記録媒体のトナーを加熱定着させるフラッシュ定着方式などがある。

このフラッシュ定着方式は、記録媒体と非接触で定着が行えることから、定着時の画質劣化が少ない、ヒートロール定着方式におけるヒートローラへのオフセット現象の発生がない、と言った利点を有する。また同じ理由から、定着時における記録媒体の蛇行や斜行、しわの発生が少ないことから、連続紙記録媒体に画像形成を行う画像形成装置に用いると好適である場合が多い。

図４は従来技術におけるフラッシュ定着装置の電気回路の概略図である。フラッシュランプ２１にチョークコイル３７が直列に接続され、さらに両者と並列にコンデンサ３３が接続される。なお、図４では放電電流の方向に見てチョークコイル３７、フラッシュランプ２１の順となっているが、逆の順でもかまわない。高圧電源３１によって、コンデンサ３３が充電（電荷が蓄積）され、充電された電荷をフラッシュランプ２１側に放電することで、フラッシュランプ２１が発光する。なお、コンデンサ３３の容量としては１００〜３００μＦ程度、充電電圧１５００〜２０００Ｖ程度が一般的である。

フラッシュランプ２１と直列に接続されたチョークコイル３７は、そのインダクタンス成分によって、フラッシュランプに流れる電流(電荷の移動)を遅延させ、フラッシュランプ２１の発光時間を長くする作用を有する。チョークコイル３７のインダクタンスは２００〜８００μＨ程度が一般的である。

さてフラッシュ定着方式においては、所望の定着強度を実現するのは当然のこととして、特許文献１や２に記載の、爆発効果によるトナーの飛散、同文献２に記載の臭気、の発生といった問題の回避が必要である。又、前述の爆発効果と類似の現象と見られるが、ボイドと呼ばれる印字欠陥の抑制も必要である。ボイドとは、古くは特許文献５第２図等にも記載があるが、定着後のトナー面にクレーター状の空隙（ボイド）が発生する現象である。このボイドが発生すると、定着後のトナー面の平滑性、均一性が低下し、黒ベタ画像の印字濃度低下、光沢不良、定着強度低下等の印字欠陥となってしまう。

このボイドの発生メカニズムは、トナー像がフラッシュ光を吸収することにより、急激に加熱、溶融し、定着前の未定着トナー像のトナー粒子間に存在した空気が急速に加熱膨張するため、あるいは、用紙中に存在した空気や水分が同様に急激に加熱膨張したり、気化するため、さらには、トナー自体が急激な加熱によって、トナー自体あるいはその一部の成分が、気化、蒸発することによって、クレーター状の空隙を発生させると考えられている。

また、空間的、時間的に照射されるフラッシュ光のエネルギー密度が大きい場合、用紙上のトナー量が多い場合、さらには軟化点温度が低く溶融後の粘度が低いトナーの場合にこのボイドが発生し易いことが、経験的に知られている。

特に、カラートナー像はモノクロ画像に比して用紙上のトナー量が多いため、ボイドが発生し易いことが知られている。

又、近年記録媒体が多様化し厚紙、薄紙、合成紙、樹脂フィルム、プラスチックカードなどいわゆる特殊媒体への画像形成も求められている。この様な特殊媒体の中には、所定の印字濃度を実現するに、従来以上のトナー量を要するものがある。具体的にはモノクロ画像においては従来５００〜６００μg.／ｃｍ^２程度のトナー量を要していたのに対し、およそ８００μg.／ｃｍ^２以上のトナー量を必要とするものがある。この様な記録媒体でもボイドがより発生しやすくなっている。

特開昭５５−５０２８３号公報 特開昭６１−２５６３６９号公報 特許３７７００１２号公報 特開２００６−１１９５６７号公報 特開昭６３−７４０８５号公報

このようなトナー飛散、臭気の発生、ボイドの発生といった問題に対しては、以下に示す特許文献に種々の従来技術発明が開示されているが、すべて基本的には、フラッシュランプの１発光の発光時間(放電時間)を長くし、トナー層を徐々に加熱する思想と見て差し支えない。

特許文献１では発光時間をある範囲に制御することでトナー飛散を回避できるとしているが、その具体的手段についての開示はない。又、特許文献２においては、コンデンサを２つ用いることで、フラッシュの発光波形を制御する発明が開示されているが、この従来技術では、コンデンサを２つ用いるなど、複雑で高価な高圧電源を必要とすると言う問題がある。さらに特許文献３においては、特殊な高圧電源を用い、フラッシュランプに流れる電流を制御して、電流波形を平滑にして発光させる従来技術が開示されている。しかしながらこの従来技術でも、高圧電源に特殊な制御系が必要で、複雑で高価な高圧電源を必要とすると言う問題がある。

また、特許文献４には、複数のフラッシュランプをきわめて短い時間間隔を置いて連続発光させ、各々の発光を重ね合わせることであたかもフラッシュランプの発光時間を延長したかの様に見せる技術も開示されている。しかしながらこの従来技術においても、フラッシュランプを所定の時間間隔を置いて発光させるべく、特殊な制御装置を有する複雑で高価な高圧電源を必要とすると言う問題がある。

本発明の目的は、複雑で高価な高圧電源を用いることなく、トナー飛散、臭気の発生、ボイドの発生が抑制でき、定着性に優れるフラッシュ定着装置を提供することにある。

また、後述するチョークコイルのインダクタンスを大きくした場合に発生する、高圧電源の破損や、チョークコイルからの騒音の発生、チョークコイルの大型化に伴う、取り扱いの不便さ、画像形成装置内での収容スペースの増大、と言った問題のないフラッシュ定着装置およびフラッシュ定着方法、画像形成装置を提供することにある。

本発明の主旨は、上述の従来技術では述べられていないチョークコイルのインダクタンスに着目し、インダクタンスおよび（発光エネルギー／インダクタンス）の値を所定の範囲とし、フラッシュランプの発光時間を長くすることで、トナー飛散、臭気の発生、ボイドの発生を抑制できることを見出したことにある。

前記課題を解決するため、本発明においては、フラッシュランプ、該フラッシュランプと直列に接続されたチョークコイル、該フラッシュランプおよび該チョークコイルと並列に接続されたコンデンサ、該コンデンサを充電する高圧電源、を少なくとも有し、前記チョークコイルのインダクタンスＬ（μＨ）を
Ｌ≧１５００μＨ
としたことを特徴とするフラッシュ定着装置が提供される。

また、本発明の好ましい態様においては、前記チョークコイルのインダクタンスＬ（μＨ）を
Ｌ≧２０００μH
としたことを特徴とするフラッシュ定着装置が提供される。

本発明の別の態様においては、前記フラッシュランプ1発光における発光エネルギーをＥ（Ｊ）、前記チョークコイルのインダクタンスをＬ（μＨ）として、
Ｅ／Ｌ≦０．２４（Ｊ／μＨ）
としたことを特徴とするフラッシュ定着装置が提供される。

本発明の好ましい態様においては、前記Ｅ／Ｌを
Ｅ／Ｌ≦０．１８（Ｊ／μＨ）
としたことを特徴とするフラッシュ定着装置が提供される。

本発明の別の態様においては、フラッシュランプ、該フラッシュランプと直列に接続されたチョークコイル、該フラッシュランプおよび該チョークコイルと並列に接続されたコンデンサ、該コンデンサを充電する高圧電源、を少なくとも有し、さらに、前記チョークコイルの順方向起電力による電流に対して順方向となる整流素子を前記コンデンサ又は前記チョークコイルと並列に有することを特徴とするフラッシュ定着装置が提供される。

本発明の別の態様においては、フラッシュランプ、該フラッシュランプと直列に接続された複数のチョークコイル又は複数のチョークコイルユニット、該フラッシュランプおよび該複数のチョークコイル又は複数のチョークコイルユニットと並列に接続されたコンデンサ、該コンデンサを充電する高圧電源、を少なくともするフラッシュ定着装置であって、該チョークコイル又は該チョークコイルユニットの各々は、その巻き軸方向が略平行となるよう隣接配置され、少なくともひとつのチョークコイル又はチョークコイルユニットの発生する磁界の向きが、他のチョークコイル又はチョークコイルユニットの発生する磁界の向きとは逆向きとなるよう、前記チョークコイル又はチョークコイルユニットを接続および隣接配置したことを特徴とするフラッシュ定着装置が提供される。

本発明の好ましい態様においては、前記チョークコイルまたはチョークコイルユニット各々の発生する磁界の向きに関し、磁界の向きが同じとなるものの個数、および逆向きとなるものの個数が略同一であることを特徴とするフラッシュ定着装置が提供される。

本発明の別の態様においては、前記チョークコイルまたはチョークコイルユニットが鉄心を有するものであることを特徴とするフラッシュ定着装置が提供される。

本発明の別の態様においては、これらフラッシュ定着装置を有する画像形成装置が提供される。

本発明の別の態様においては、前記画像形成装置が連続紙に対して画像形成可能なものであることを特徴とする画像形成装置が提供される。

本発明の別の態様においては、前記画像形成装置がポリエステル樹脂を有するトナーを用いて画像形成可能なものであることを特徴とする画像形成装置が提供される。

本発明の別の態様においては、前記画像形成装置が記録媒体上のトナー量が８００μｇ／ｃｍ^２以上に画像形成可能なものであることを特徴とする画像形成装置が提供される。

本発明の別の態様においては、フラッシュランプ、該フラッシュランプと直列に接続されたチョークコイル、該フラッシュランプおよび該チョークコイルと並列に接続されたコンデンサ、該コンデンサを充電する高圧電源、を少なくとも有し、前記チョークコイルのインダクタンスＬ（μＨ）を
Ｌ≧１５００（μH）
として前記フラッシュランプを発光させるを特徴とするフラッシュ定着方法が提供される。

本発明の好ましい態様においては、前記チョークコイルのインダクタンスＬ（μＨ）を
Ｌ≧２０００（μH）
として前記フラッシュランプを発光させるを特徴とするフラッシュ定着方法が提供される。

又、本発明の別の態様においてはフラッシュランプの1発光における発光エネルギーをＥ（Ｊ）、前記チョークコイルのインダクタンスをＬ（μＨ）として、
Ｅ／Ｌ≦０．２４（Ｊ／μＨ）
の条件下で前記フラッシュランプを発光させることを特徴とするフラッシュ定着方法が提供される。

本発明の好ましい態様においては前記Ｅ／Ｌを
Ｅ／Ｌ≦０．１８（Ｊ／μＨ）
の条件下で前記フラッシュランプを発光させることを特徴とする、フラッシュ定着方法が提供される。

本発明の別の態様においては、フラッシュランプ、該フラッシュランプと直列に接続されたチョークコイル、該フラッシュランプおよび該チョークコイルと並列に接続されたコンデンサ、該コンデンサを充電する高圧電源を少なくとも有し、さらに、前記チョークコイルの逆起電力による電流に対して順方向となる整流素子を前記コンデンサ又は前記チョークコイルと並列に接続して前記フラッシュランプを発光させるフラッシュ定着方法が提供される。

本発明によるフラッシュ定着装置及び方法によれば、複雑で高価な高圧電源を用いることなく、トナーの飛散、臭気の発生、ボイドの発生等が抑制できる。また、フラッシュ定着装置の電気回路におけるチョークコイルのインダクタンスを大きくした場合に発生する高圧電源の破損や、チョークコイルからの騒音の発生、さらには、チョークコイルの大型化に伴う取り扱いの不便さや、画像形成装置内での収容スペースの増大、と言った問題等を回避できる。

本発明に関わる電子写真プリンタの概略構成を示す図である。 本発明に関わるフラッシュ定着装置の概略回路図である。 本発明の別の実施態様であるフラッシュ定着装置の概略回路図である。 従来技術によるフラッシュ定着装置の概略回路図である。 フラッシュランプの放電電流を示す図である。 ボイドの発生状況を示す図である。 発光エネルギー、チョークコイルインダクタンス等とボイドの発生状況を示す表である。 フラッシュ定着装置の放電電流を示す図である。 従来技術によるフラッシュ定着装置の放電電流を示す図である。 本発明によるフラッシュ定着装置の放電電流を示す図である。 本発明の別の実施態様によるフラッシュ定着装置の放電電流を示す図である。 本発明に関わるチョークコイルユニットの図であって、（Ａ）はその斜視図であり、（Ｂ）はその縦断面図である。

以下、本発明の画像形成装置及び画像形成方法に係る一実施態様を図１以下に基づいて説明する。

図１は本発明に関わる画像形成装置たる電子写真プリンタ１の断面構成図である。

電子写真プリンタ１は、最大４５７．２ｍｍ（１８インチ）幅の送り孔付き連続紙(記録媒体ＭＲＣ)に印字速度４２４．４ｍｍ／ｓ（１／６インチ改行で６０１５行／分相当）で印字可能な電子写真プリンタである。

静電潜像担持体たる感光ドラム２の回りに主帯電器３、ＬＥＤプリントヘッド４、現像器５、転写部材たる転写帯電器６、分離帯電器７、クリーニング前帯電器８、キャリア回収ユニット９、クリーニングユニット１０及び除電ランプ１１が配置され、記録媒体ＭRCが搬送される搬送経路の感光ドラム２下流側に定着ユニット２０が配置されている。主帯電器３は感光ドラム２の表面を一様に帯電する。記録媒体ＭRCの搬送経路の感光ドラム２の上流側に、記録媒体MRCの搬送手段であるガイド板１３と、同じく搬送手段であるトラクタ１４が、感光ドラム２の下流側に定着ユニット２０と対向する位置に別の搬送手段である搬送ユニット１５が、それぞれ設けられている。

感光ドラム２は図示しない駆動モータ及び減速機構によって図中矢印Ａ方向に、回転駆動されている。

ここで、電子写真プリンタ１では、記録媒体ＭRCはその両端部に送り孔（図示せず）を有する連続紙が使用される。記録媒体ＭRCは、図示のように、電子写真プリンタ１の右側の導入口１ｂから導入され、左側の排出口１ｃから排出される。

トラクタ１４は図示しない駆動モータによって駆動され、記録媒体MRCを図中矢印Ｂ方向に搬送する。

感光ドラム２は直径１２０mm、アルミニウム製円筒形ドラムの表面にマイナス帯電型の有機感光材料からなる感光層を形成したもので、ＬＥＤプリントヘッド４から照射される光によって静電潜像が表面に形成される。主帯電器３は、ＬＥＤプリントヘッド４による感光ドラム２上への潜像形成に先立って、放電で発生させたイオンにより感光ドラム２の表面を一様に帯電させる。

ＬＥＤプリントヘッド４は、光ビームによって感光ドラム２の表面を露光し、記録情報に対応した静電潜像を形成する。ＬＥＤプリントヘッド４は６００ｄｐｉ（ｄｏｔ ｐｅｒ ｉｎｃｈｉ、１インチ＝２５．４ｍｍ当たり６００ドット）の解像度を有するものである。

現像器５は、感光ドラム２と対向配置され、トナー濃度が重量比で５％となるようにトナーとキャリアを混合した二成分現像剤（図示せず）を用い、現像ローラ５によって感光ドラム２上の静電潜像を現像する。トナーは重量平均粒径９．０μｍのポリエステル樹脂を主成分とする黒トナーである。キャリアは平均粒径７０μｍのアクリル樹脂コートフェライトキャリアである。

ポリエステル樹脂を主成分とするトナーは、スチレンアクリル系樹脂やエポキシ系樹脂を主成分とするトナーに比べ、溶融温度が低く、フラッシュ定着に好適である。その一方で、溶融温度や溶融後の粘度が低いことが多く、ボイドが発生し易く、ボイドの発生が抑制できる本発明の適用がより効果的である。

転写帯電器６は、放電で発生させたイオンを利用して感光ドラム２上に現像された未定着のトナー像を記録媒体ＭRCに転写する。分離帯電器７は、記録媒体ＭRCを感光ドラム２から電気的に分離させる帯電器で、例えば、交番電圧が印加されるコロトロン帯電器が使用される。転写帯電器６と分離帯電器７は共通のシールド板部材Ｓでもって一体に構成されている。

感光ドラム２外周に沿って見て、分離帯電器７とクリーニング前帯電器８との間には記録媒体ＭRCを感光ドラム２から機械的に分離させる分離爪１２が設けられている。

本実施態様に於いては、主帯電器３および転写帯電器６以外にもクリーニング前帯電器８を有し、このクリーニング前帯電器８は、感光ドラム２の表面をクリーニングに先立って帯電させ、記録媒体ＭRCに転写されずに感光ドラム２の表面に残留したトナー粒子をクリーニングユニット１０で回収し易くする目的で使用される。

キャリア回収ユニット９は、感光ドラム２の回転方向に見て、転写帯電器６とクリーニングユニット１０との間に設けられ、記録媒体ＭRCに転写されずに感光ドラム２の表面に残留したキャリア粒子や、後述のブラシローラ１０ｂに因って、感光ドラム２の表面からはたき落とされたキャリアを回収する。キャリア回収ユニット９は、内部に磁気ローラである回収ローラ９ａを有し、キャリア粒子を磁気的に吸着して回収する。

クリーニングユニット１０は、記録媒体ＭRCに転写されずに感光ドラム２の表面に残留したトナー粒子を主として除去するもので、筐体１０ａ内にブラシローラ１０ｂと回収ローラ１０ｃが設けられている。ブラシローラ１０ｂは、トナー粒子と逆極性のバイアス電圧が印加され、感光ドラム２の表面に残留したトナー粒子をブラシで掻き取ると共に、静電的に吸着してクリーニングする。回収ローラ１０ｃは、ブラシローラ１０ｂ以上の絶対値のバイアス電圧が印加され、ブラシローラ１０ｂに吸着されたトナー粒子を静電的に回収する。回収されたトナー粒子は、図示しないブレードによって回収ローラ１０ｃから掻き落とされ、紙面表裏いずれか一方向に設けた回収部（図示せず）へ移送される。

除電ランプ１１は、複数個の小形の電球からなり、光照射によって感光ドラム２の表面から残留電荷を除去する。尚、電球の替わりにＬＥＤ等の発光素子を用いる事も出来る。

搬送ユニット１５は、２本の搬送ローラ１５ａ間に搬送ベルト１５ｂを掛け渡した構造を持ち、搬送ローラ１５ａが図示しない駆動モータによって図中矢印方向に回転駆動されており、これにより搬送ベルト１５ｂ上に載置された記録媒体MRCを搬送する。

搬送ユニット１５の後方には、スカフローラ対１６が存在する。スカフローラ対１６を構成する２本のローラの内、記録媒体MRCの下方に位置するローラのみが図示しない駆動モータによって回転駆動されている。他方のローラは記録媒体MRCを挟んで自重により下方に付勢され、従動回転している。

図１に示すように電子写真プリンタ１に於いては、感光ドラム２上に現像された未定着のトナー像が転写帯電器６によって転写される転写位置から、定着ユニット２０によって該トナー像が定着される定着位置までの間を含め、記録媒体ＭRCが搬送される搬送経路が、略直線状で、かつ略水平となるように構成されている。このように記録媒体ＭRCの搬送経路を略直線状とすれば、記録媒体の搬送に当たって、該記録媒体を折り曲げることがなく、厚紙、薄紙、合成紙、樹脂フィルム、プラスチックカード媒体など、前述したいわゆる特殊媒体の搬送も容易とすることが出来る。

フラッシュ定着装置３０の一部を構成する定着ユニット２０は、ハウジング２０ａ内に２本のフラッシュランプ２１、反射板２２、反射板２２を冷却する放熱フィン２３が設けられ、搬送ユニット１５に対向するハウジング２０ａの前面には保護ガラス２４が配置されている。フラッシュランプ２１は反射板２２と保護ガラス２４で囲われ、内部にフラッシュランプ２１を配する断面略台形形状の空間を、紙面表から裏方向にフラッシュランプの冷却エアが通り抜ける。フラッシュランプ後方には図示しないダクトが連通されており、吸引手段である冷却ブロア（図示せず）によって、冷却エアが吸引される。反射板２２は、内面が高い反射率を有するアルミニウム等の金属を曲げ加工して成形されている。

フラッシュランプ２１は、放電電極間隔４９０ｍｍ、ランプ外径１５ｍｍ、封入ガス圧３２ｋＰａのキセノンフラッシュランプである。２本のフラッシュランプは間隔５ｃｍを置いて平行に配され、２本同時に５．８Ｈｚの発光周波数で連続発光し、印刷速度４２４．４ｍｍ／ｓの一定速度で搬送されている記録媒体ＭＲＣにフラッシュ光を照射し、記録媒体ＭＲＣ上の未定着トナー像を加熱溶融し、記録媒体ＭＲＣに定着する。

定着ユニット２０の下流側には、脱臭脱煙ダクト２６も設けられている。脱臭脱煙ダクト２６は、図１において電子写真プリンタ１の紙面表裏方向に配置され、搬送ユニット１５側に開口を有し、内部には脱臭、脱煙用のフィルタとブロワ等の吸引手段が設けられている。脱臭脱煙ダクト２６は、主に定着後の記録媒体MRCの上面の空気を吸引し、電子写真プリンタ１の外部へ排出することで、主としてトナー像の定着によって発生するトナー成分の不快な臭気や煙を除去する。尚、この脱臭脱煙ダクト２６内を流れるエアは、前述のフラッシュランプの冷却エアとは完全に分離されている。

電子写真プリンタ１は以上のように構成され、以下に述べる電子写真方法により記録媒体ＭRCに未定着トナー像を定着して所望のプリントを行う。

先ず、クリーニングユニット１０で表面が清掃され、矢印A方向に一定の速度で回転する感光ドラム２は、除電ランプ１１で表面の残留電荷が除去され、主帯電器３で一様に帯電される。

次に、ＬＥＤプリントヘッド４が、感光ドラム２に光ビームを照射し、記録情報に対応した静電潜像を感光ドラム２の表面に形成する。この静電潜像は感光ドラム２の回転により、現像器５で現像され、未定着トナー像（可視像）となる。

そして、感光ドラム２上に現像された未定着トナー像は、矢印Bで示した搬送経路に沿って搬送されてくる記録媒体ＭRC上に転写帯電器６で転写される。未定着トナー像が転写された記録媒体ＭRCは、分離帯電器７で感光ドラム２から離され、搬送ユニット１５によって定着ユニット２０へ搬送される。定着ユニット２０では、フラッシュランプ２１が発光し、発生した熱により未定着トナー像が溶融し記録媒体ＭRC上に定着される。

電子写真プリンタ１においては、上記のようにして、記録情報に対応した画像が記録媒体ＭRC上に形成され、クリーニング前帯電器８での帯電、キャリア回収ユニット９でのキャリア回収、クリーニングユニット１０での感光ドラム２の表面クリーニングの後、除電ランプ１１によって感光ドラム２の残留潜像が消去されて、引き続く次の画像形成に供される。

次に、本発明に関わるフラッシュ定着装置について、図２を参照して詳述する。

図２はフラッシュ定着装置３０の回路構成を示す。２００Ｖ商用電源に接続された高圧電源３１は、高圧電源制御部３２によって制御される。高圧電源制御部３２からの指令に基づき、高圧電源３１はコンデンサ３３に充電を開始する。コンデンサ３３は容量２００μＦのフィルムコンデンサである。コンデンサ３３の充電電圧が所定の電圧１９００Ｖに達すると高圧電源３１はコンデンサ３３の充電を停止し、その後、高圧電源制御部３２からの指令に基づき、所定のタイミングでトリガ電極３５にトリガ電圧を印加する。このトリガ電圧の印加により、フラッシュランプ２１は放電即ち発光する。尚、後述するが高圧電源３１の出力最終段には、図示しない逆流防止ダイオードが内蔵されている。

フラッシュランプ２１と直列に接続されたチョークコイル３４の総インダクタンスは３０００μＨである。

図２において、フラッシュランプ２１及びチョークコイル３４と並列に、即ちコンデンサ33と並列に、整流素子たるダイオード３６が接続されている。ダイオード３６はチョークコイル３４による順方向起電力に対し順方向に接続されている。ここで言う順方向とは、フラッシュランプ２１発光時にコンデンサ３３に充電された電荷が流れる方向と定義する。図２においては図中に示すＡ点、Ｂ点、Ｃ点、Ｄ点の順に電流を流す方向である。尚、ダイオード３６としてはオリジン電機株式会社製、超高速ダイオードモジュールＵＳＲ１００ＰＰ１６を２個直列に用いている。

一方、図４には従来技術によるフラッシュ定着装置４０を示す。図２と同じ部材に対しては同じ部番を付している。図４においてはチョークコイル３７のインダクタンスが７４０μＨと小さく、またダイオード３６が存在しないことが図２との相違点である。

次に図５に示すフラッシュランプ２１の放電電流波形を用いて、両者の差異を説明する。放電電流波形とは、発光時にフラッシュランプ２１に流れる電流の波形のことであり、フラッシュランプ２１両端電極の直前（Ｃ点）又は直後（Ｄ点）の位置で測定される電流波形である。種々公知の方法で測定できるが、本実施例においては、Ｔｅｋｔｒｏｎｉｘ社製、ＡＣ Ｃｕｒｒｅｎｔ Ｐｒｏｂｅ、Ａ６２１型を用いて測定している。

まず図５（ａ）は図４に示す従来技術におけるフラッシュ定着装置４０での放電電流波形である。放電電流波形は概ねピークを一つ有する上凸型となっている。発光開始（放電電流の立ち上がり）から、放電電流がグランドレベルに復帰する時間をフラッシュランプ２１の発光時間と定義する。図５（ａ）においては発光時間はおよそ１．８ｍｓである。

このような条件では、図６の７４０μＨの場合の線図で示すように、定着後の記録媒体ＭＲＣ上のトナー像には多量のボイドが発生する。図６の横軸は記録媒体MRC上の単位面積あたりのトナー量である。これは１０×１０mmの未定着ベタ画像を作成し、これをマイクロポンプでフィルタを介して吸引し、フィルタの重量変化から測定したものである。又、縦軸はこのベタ画像１個内のボイド個数を、ルーペ（１０倍）で目視観察したものである。

ボイドの抑制には、チョークコイルのインダクタンスを大きくし、フラッシュランプ２１の発光時間を長くすると効果的である。図５（ｂ）〜（ｄ）は図２の回路を用いてチョークコイルインダクタンスを大きくしていったときの放電電流波形を示す。チョークコイルのインダクタンス増に伴い、発光時間は長くなり（（ｄ）でおよそ３．５ｍｓ）、ボイド個数が減少していることが分かる。

ボイドの発生状況とチョークコイルのインダクタンス、フラッシュランプ２１の発光エネルギーＥ（Ｊ）の関係を図７にまとめる。尚、発光エネルギーＥ（Ｊ）とは、コンデンサ容量をＣ（Ｆ）、充電電圧をＶ（Ｖ）としたときに、次式で定義する静電エネルギーである。
Ｅ＝（Ｃ×Ｖ×Ｖ）／２ （Ｊ）
Ｃ＝２００μＦ，Ｖ＝１９００ＶとするとＥ＝３６１Ｊである。

図５、図６より、チョークコイルインダクタンスを１５００μＨ以上とすれば、トナー量５００〜６００μｇ／ｃｍ^２以下の範囲でボイド個数を最低許容レベル以下に抑制できる。さらに、２０００μＨ以上とすれば、５００〜６００μｇ／ｃｍ^２以下の領域で許容レベル以下とすることが出来、また、カラー画像や、特殊媒体の場合に必要とされることの多い８００μｇ／ｃｍ^２程度の領域でもボイド個数を最低許容レベル内に抑制できている。

さらに好ましくは、３０００μＨとすれば５００〜８００μｇ／ｃｍ^２程度のすべての領域でボイド個数にを許容レベル内に抑制できている。

また、発光エネルギーＥとチョークコイルインダクタンスＬ（μＨ）との関係が、Ｅ／Ｌ≦０．２４とすれば、トナー量５００〜６００μｇ／ｃｍ^２以下の範囲でボイド個数を最低許容レベル以下に抑制できる。

さらに、Ｅ／Ｌ≦０．１８とすれば、５００〜６００μｇ／ｃｍ^２以下の領域で許容レベル以下とすることが出来、また、カラー画像や、特殊媒体の場合に必要とされることの多い８００μｇ／ｃｍ^２程度の領域でもボイド個数を最低許容レベル内に抑制できている。

さらに好ましくは、Ｅ／Ｌ≦０．１２とすれば５００〜８００μｇ／ｃｍ^２程度のすべての領域でボイド個数にを許容レベル内に抑制できている。

さてこのように、チョークコイルのインダクタンスを大きく（Ｅ／Ｈを小さく）していった場合に、高圧電源３１が破損すると言う問題が明らかとなった。

図８は図４に示す従来技術によるフラッシュ定着装置において、チョークコイルインダクタンスのみ３０００μＨとして、放電電流を測定したものである。（ａ）は図中Ｃ点、（ｂ）は図中Ａ点での電流波形である。フラッシュランプ２１の放電電流波形（ａ）のピークの後ろ、電流が減少していく時間領域でＡ点（ｂ）では１６６Ａに達する順方向の電流が流れていることがわかる。このタイミングはフラッシュランプ２１発光中であり、電源制御部が高圧電源３１に対し充電を指示することはなく、高圧電源３１自体が流そうとしている電流でないのは明らかである。

この電流は次のように解釈できる。図８（ａ）の放電電流波形において電流が減少に転じるとチョークコイルにはその電流の減少を抑制する方向（順方向）に起電力を発生させる（自己誘導現象）。この順方向起電力によって順方向の電流が流れようとするが、コンデンサ３３は直流に対しては絶縁物であるため、高圧電源３１からあたかも電流を吸出すような電流が発生する。チョークコイルのインダクタンスを３０００μＨと大きくした為、この順方向起電力が大きくなり、結果大きな順方向電流が流れ、高圧電源３１が破損したと考えられる。（比較のため従来の７４０μＨ条件での波形を図９（ａ）（ｂ）に示す。）
尚、補足するが、放電電流波形におけるピークの前側、電流が上昇していく時間領域では当然、上記とは逆にチョークコイルは逆方向起電力を発生させる。この逆方向起電力、及びそれによる逆方向起電力に対しては、高圧電源３１は逆流防止ダイオードを内蔵（図示せず）しており、逆方向起電力または逆方向電流によって高圧電源３１が破損することはない。

この順方向電流による高圧電源３１の破損の問題を解決するのが、図２に示す本発明によるフラッシュ定着装置３０である。図２においては、フラッシュランプ２１及びチョークコイル３４と並列に、即ちコンデンサ３３と並列に、かつチョークコイル３４の順方向起電力による順方向電流に対し順方向となる方向に整流素子たるダイオード３６が接続されている。このようにダイオードを接続すると、順方向電流はこのダイオードを介して流れるため、高圧電源３１が破損することを防止できる。

この時の放電電流波形を図１０に示す。Ａ点での順方向電流は全く発生しておらず、高圧電源３１の破損が防止できていることが分かる。

次に、図３は本発明の別の実施態様であるが、チョークコイル３４にのみダイオード３８を並列に接続している。このようにしても高圧電源３１から順方向電流が流れることはなく（図１１（ｂ））、高圧電源３１の破損を防止できる。但し、この場合は図１１（ａ）に示すようにフラッシュランプ２１の発光時間が短くなっており、ボイドの発生、定着性の低下等が発生する場合もある。図２に示す様にダイオード３６はフラッシュランプ２１とチョークコイル３４双方に並列に接続する方が好ましい。

次に 図１２は本発明に関わるチョークコイル及びチョークコイルユニットの取り付け状態を示すものである。本実施例においては、４ヶのチョークコイルユニット３９を取り付け台４２に固定し、これらをチョークコイルボックス４１内に収納し、該チョークコイルボックス４１を画像形成装置１内に装着する構成としている（図１も参照）。チョークコイルボックス４１は画像形成装置１の筐体に対しては、防振ゴム足４３（倉敷加工株式会社、ＫＱ−３８型）を介して装着しており、この防振ゴム足４３は、後述するチョークコイルユニット周辺からの騒音防止にも貢献している。

チョークコイルボックスは厚み１．５ｍｍ、ＳＵＳ３１６（非磁性）鋼板を曲げ、溶接で構成している。

本実施例ではフラッシュランプ２１を２本有する定着ユニット２０を用いていおり、３０００μHチョークコイル３４も２つ必要となる。一般にコイルのインダクタンスを大きくするには、コイルの巻き数を増やす必要があり、結果チョークコイルが大型となり、取り扱いの不便さ、画像形成装置内での収容スペースの増大と言った問題が発生する。

このため、本実施例においては、チョークコイル３４を複数（フラッシュランプ１本あたり２個）のチョークコイルユニット３９に分割し、なおかつコイル内に鉄心（図示せず）を挿入することでコイルの巻き数を減らして小型化し、取り扱いの不便さ、収容スペースの増大の問題を解決している。コイルに鉄心を挿入すれば、同じコイル線材を用い、同じ巻き数としても、大きなインダクタンスを実現できる。

チョークコイルユニット３９は、断面０．８ｍｍ×６ｍｍの扁平銅線を巻き数１４５回で巻き上げたもので、外径約８ｃｍ、高さ約１５ｃｍの大きさである。内部には珪素鋼板を積層した鉄心を挿入しており、１本あたり１５００μＨのインダクタンスを有する。尚鉄心を挿入すると、同じインダクタンスを少ない巻数で実現できる他、インダクタンスの調整を挿入する鉄心の量、材質等でも調整出来るという利点を有する。

チョークコイル３４はフラッシュランプ１本あたり２本であるから、チョークコイルユニット３９は合計４本必要となる。、本実施例ではこの４本のチョークコイルユニット３９を、チョークコイルボックス４１内にその巻軸方向を鉛直方向とし、互いに平行に隣接配置している。

さて、チョークコイルのインダクタンスを大きくなると、フラッシュランプ２１の発光時にチョークコイル３４やその周辺からの騒音が大きくなると言う問題があることが分かった。チョークコイルユニット３９はそれ自体も音を発するが、流れる放電電流によってチョークコイルユニット３９が外部に磁界を発生させている為、チョークコイルボックス４１や、チョークコイルボックス４１周辺の多くは鋼製(磁性部材)である画像形成装置の筐体等の部材が振動、共鳴したり、非磁性部材であっても渦電流の影響で、振動、共鳴するためと考えられる。

この騒音が大きくなると言う問題の解決の為、本実施例においては、個々のチョークコイルユニット３９が発生させる磁界の向きが、磁界の向きが上向きとなるもの２個（３９a、３９ｄ）、下向きとなるものも同数の２個（３９ｂ、３９ｃ）となるように、個々のチョークコイルユニット３９をチョークコイルボックス４１内に収納している。このように各チョークコイルユニット３９を配すると、個々の発生する磁界の一部が互いに相殺され、チョークコイルユニット３９自体やチョークコイルボックス４１周辺の部材の振動、共鳴を抑制でき、発光時の騒音が抑制でき好適である。

また、本実施例ではチョークコイルユニット３９の総数が４本であるので、ぞれらの発生させる磁界の向きが同じ方向のもの、反対のものを夫々２個ずつ同数とすることが出来るが、例えばチョークコイルユニットの総数が５個など奇数の場合には３個と２個等、極力同じ個数となるようにするのが好ましい。

なお、チョークコイルユニットの発生する磁界の向きは、チョークコイルユニット自体の方向を変える、流れる電流の方向が逆となるように結線する、或いはコイルの巻き方向を変えることで容易に変更できることは言うまでもない。

１．電子写真プリンタ
１ａ、１ｄ．本体側板
１ｂ．導入口
１ｃ．排出口
１ｅ、ステー
１ｇ、１ｈ．遮蔽板
２．感光ドラム
３．主帯電器
４．ＬＥＤプリントヘッド
４ａ．放熱フィン
５．現像器
５ａ．現像ロール
６. 転写帯電器
７．分離帯電器
８．クリーニング前帯電器
９．キャリア回収ユニット
９ａ．キャリア回収ローラ
１０．クリーニングユニット
１０ａ．クリーニングユニット筐体
１０ｂ．ブラシローラ
１０ｃ．回収ローラ
１１．除電ランプ
１２．分離爪
１３．ガイド板
１４．トラクタ
１０ｂ．ブラシローラ
１４．トラクタ
１５．搬送ユニット
１５ａ．搬送ローラ
１５ｂ．搬送ベルト
１６．スカッフローラ対
２０．定着ユニット
２９ａ．ハウジング
２１．フラッシュランプ
２２．反射板
２３．放熱フィン
２４．保護ガラス
２６．脱臭脱煙ダクト
３０．フラッシュ定着装置
３１．高圧電源
３２．高圧電源制御部
３３．コンデンサ
３４．チョークコイル
３５．トリガ電極
３６．ダイオード
３７．チョークコイル
３８．ダイオード
３９．チョークコイルユニット
３９ａ、ｂ、ｃ、ｄ．チョークコイルユニット
４０．フラッシュ定着装置
４１．チョークコイルボックス
４２．取り付け板
４３．防振ゴム足

Claims (17)

1. フラッシュランプ、該フラッシュランプと直列に接続されたチョークコイル、該フラッシュランプおよび該チョークコイルと並列に接続されたコンデンサ、該コンデンサを充電する高圧電源、を少なくとも有し、前記チョークコイルのインダクタンスＬ（μＨ）を
   Ｌ≧１５００（μH）
   としたことを特徴とするフラッシュ定着装置。
2. 前記チョークコイルのインダクタンスＬ（μＨ）を
   Ｌ≧２０００（μH）
   としたことを特徴とする請求項１に記載のフラッシュ定着装置。
3. フラッシュランプ、該フラッシュランプと直列に接続されたチョークコイル、該フラッシュランプおよび該チョークコイルと並列に接続されたコンデンサ、該コンデンサを充電する高圧電源、を少なくとも有し、前記フラッシュランプの１発光における発光エネルギーをＥ（Ｊ）、前記チョークコイルのインダクタンスをＬ（μＨ）として、
   Ｅ／Ｌ≦０．２４（Ｊ／μＨ）
   としたことを特徴とするフラッシュ定着装置。
4. 前記Ｅ／Ｌを
   Ｅ／Ｌ≦０．１８（Ｊ／μＨ）
   としたことを特徴とする請求項３に記載のフラッシュ定着装置。
5. フラッシュランプ、該フラッシュランプと直列に接続されたチョークコイル、該フラッシュランプおよび該チョークコイルと並列に接続されたコンデンサ、該コンデンサを充電する高圧電源、を少なくとも有し、さらに、前記チョークコイルの順方向起電力による電流に対して順方向となる整流素子を前記コンデンサ、又は前記チョークコイルと並列に有することを特徴とするフラッシュ定着装置。
6. フラッシュランプ、該フラッシュランプと直列に接続された複数のチョークコイル又は複数のチョークコイルユニット、該フラッシュランプおよび該複数のチョークコイル又は複数のチョークコイルユニットと並列に接続されたコンデンサ、該コンデンサを充電する高圧電源、を少なくともするフラッシュ定着装置であって、該チョークコイル又は該チョークコイルユニットの各々は、その巻き軸方向が略平行となるよう隣接配置され、少なくともひとつのチョークコイル又はチョークコイルユニットの発生する磁界の向きが、他のチョークコイル又はチョークコイルユニットの発生する磁界の向きとは逆向きとなるよう、前記チョークコイル又はチョークコイルユニットを接続および隣接配置したことを特徴とするフラッシュ定着装置。
7. 前記チョークコイル又はチョークコイルユニット各々の発生する磁界の向きに関し、磁界の向きが同じとなるものの個数、および逆向きとなるものの個数が略同一であることを特徴とする請求項６に記載のフラッシュ定着装置。
8. 前記チョークコイルまたはチョークコイルユニットが鉄心を有するものであることを特徴とする請求項1乃至７のいずれかに記載のフラッシュ定装置。
9. 請求項1乃至８のいずれかに記載のフラッシュ定着装置を有する画像形成装置。
10. 前記画像形成装置が連続紙に対して画像形成可能なものであることを特徴とする請求項９に記載の画像形成装置。
11. 前記画像形成装置がポリエステル樹脂を有するトナーを用いて画像形成可能なものであることを特徴とする請求項９又は１０に記載の画像形成装置。
12. 前記画像形成装置が記録媒体上のトナー量が８００μｇ／ｃｍ^２以上に画像形成可能なものであることを特徴とする請求項９乃至１１のいずれかに記載の画像形成装置。
13. フラッシュランプに１５００μH以上のインダクタンスを有するチョークコイルを直列に接続して、フラッシュランプを発光させることを特徴とするフラッシュ定着方法。
14. 前記チョークコイルのインダクタンスが２０００μH以上であることを特徴とする請求項１３に記載のフラッシュ定着方法。
15. 前記フラッシュランプの1発光における発光エネルギーをＥ（Ｊ）、前記チョークコイルのインダクタンスをＬ（μＨ）として、Ｅ／Ｌを０．２４（Ｊ／μＨ）以下としたことを特徴とする、請求項1３又は１４に記載のフラッシュ定着方法
16. 前記Ｅ／Ｌを０．１８（Ｊ／μＨ）以下としたことを特徴とする、請求項1５に記載のフラッシュ定着方法
17. フラッシュランプにチョークコイルを直列に接続し、該フラッシュランプおよび該チョークコイルと並列にコンデンサおよび該コンデンサを充電する高圧電源を並列に接続し、さらに、前記コンデンサ又は前記チョークコイルと並列に、前記チョークコイルの順方向起電力による電流に対して順方向となる整流素子を接続して、フラッシュランプを発光させることを特徴とするフラッシュ定着方法。

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