JP4052028B2

JP4052028B2 - フラッシュ定着装置及びこれを使用する印刷装置

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Publication number: JP4052028B2
Application number: JP2002174613A
Authority: JP
Inventors: 輝樹岸本; 晃岩石; 朋和芥田
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd; Fujifilm Business Innovation Corp
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 2002-06-14
Filing date: 2002-06-14
Publication date: 2008-02-27
Anticipated expiration: 2022-06-14
Also published as: US6813465B2; DE60211319T2; US20030231909A1; EP1372046B1; DE60211319D1; JP2004020840A; EP1372046A1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、媒体上のトナーをフラッシュ光により定着するフラッシュ定着装置及びこれを使用する印刷装置に関し、特に、ハーフトーン画像の濃淡むらを低減し、高解像度のトナー像の定着を行うためのフラッシュ定着装置及びこれを使用する印刷装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子写真方式等のトナー像を形成するプリンタでは、印刷媒体上に粉体のトナーで画像が形成されるため、印刷媒体の粉体トナーを溶融して、トナー像を定着している。このトナー像を定着するには、印刷媒体に定着エネルギーを与える必要がある。
【０００３】
高速プリンタでは、この定着エネルギーを与える定着方法として、非接触型定着方法を利用している。非接触型定着方法は、印刷媒体の搬送に影響を与えずに、高い定着エネルギーを付与できるため、高速プリンタのトナー像の定着に適している。
【０００４】
この非接触型定着方法として、フラッシュランプによるフラッシュ光を使用したフラッシュ定着方法が利用されている。フラッシュ定着方法は、印刷媒体の搬送に合わせて、フラッシュランプを所定時間間隔で発光し、印刷媒体の所定領域毎に、トナー像の定着を行う。
【０００５】
このようなフラッシュ定着方法では、１回のフラッシュ発光で、印刷媒体の所定領域のトナー像を定着できることが効率的である。しかし、一般的に、フラッシュ光の発光エネルギー分布は、印刷媒体の所定領域全体にわたり均一でないため、印刷媒体の所定領域の一部に対して複数回フラッシュ光が重ね打ちされている。この重ね打ちに関して、従来から、例えば特許第２８７０７０５号や特開平６−３０８８５２号に開示される如く、発光エネルギー分布や重ね打ち領域の範囲の適正化を図り、トナー像の定着むらを防止すべく種々の提案がなされている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述のような従来技術は、トナーの定着率のばらつきを防止するために、発光エネルギー分布の変動を抑制する方法であった。即ち、これらの従来技術は、発光エネルギーを、連続媒体の全ての領域にわたり、トナー定着するに十分なエネルギー以上、且つトナーの爆裂を引き起こす過剰エネルギー以下に調整することを課題としていた。
【０００７】
一方、近年、文字のみならず、ハーフトーン画像を印刷する要求が強まり、しかも高解像度での印刷が要求されている。高解像度（例えば、６００ｄｐｉ）の印刷では、例えば図２５に示すように、低解像度（例えば、２４０ｄｐｉ）での１ドットの大きさに比して、より小さな１ドット内のトナーを定着させる必要がある。
【０００８】
このような高解像度化が進むと、トナー定着後の各ドット径の大きさの差が問題となる。具体的には、発光エネルギーを付与すると、ドット内のトナーが溶融して本来のドットの周囲からはみ出すことになるが、このはみ出し面積は、付与する発光エネルギーの大きさの差により異なる。即ち、図２５に示すように、発光エネルギーが小さいとはみ出し面積も小さいが、発光エネルギーが大きいと、はみ出し面積も大きくなる。このようなはみ出し面積の差は、２４０ｄｐｉ程度のドットの大きい解像度では、目立たないが、６００ｄｐｉ程度の高解像度では、ドットの大きさが半分以下となるため、はみ出し面積の相違により、定着後のドット径の大きさの差が目立つようになる。特に、ハーフトーン画像では、元々同一諧調でも、異なる諧調に見える。
【０００９】
上述の従来技術では、連続媒体に、トナーが定着するに十分な発光エネルギー分布を与える趣旨であるため、このような定着エネルギー以上の発光エネルギーに関しては、トナーの爆裂のみを考慮し、発光エネルギーによる定着後の濃淡むらを考慮していなかった。即ち、従来技術は、定着むらを防止する観点で、フラッシュの発光エネルギー分布と定着幅、重複幅を決定するものであり、定着エネルギー以上での発光エネルギーの変動を考慮しておらず、高解像度印刷での濃淡むらを防止することが困難である。
【００１０】
また、フラッシュ光を複数回重ね合わせることにより濃淡むらを防止するためには、一回のフラッシュ発光による発光エネルギー分布の特性が重要となる。即ち、この一回のフラッシュ発光エネルギー分布の特性を適正化することによって、濃淡ムラを確実に防止することが可能となり、また、重ね打ち領域が低減される場合には、発光周波数の低減、それに伴う消費エネルギーの低減を図ることもできる。これに関して、特に複数本のフラッシュランプを使用するアプリケーションでは、複数本のフラッシュランプからの光線を配向制御する必要があり、定着ムラのみならず濃淡ムラを防止できる発光エネルギー分布の特性を実現することが困難であった。
【００１１】
そこで、本発明は、有用な一回のフラッシュ発光エネルギー分布の特性を実現し、定着ムラのみならず濃淡ムラを防止することができる、複数本のフラッシュランプを備えたフラッシュ定着装置及びこれを使用する印刷装置の提供を目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、請求項１に記載する如く、トナー像をフラッシュ光で定着させるためのフラッシュ定着装置であって、
互いに平行に配列された複数本のフラッシュランプと、
フラッシュランプに対して側方から対向する側部反射面を、それぞれのフラッシュランプに対応して含む反射板とを具備し、
両端に配列された２本のフラッシュランプの２つの中心軸を含む面を基準面とした時、
上記基準面に対して成す鋭角が、上記複数本のフラッシュランプの配列中心に近い側部反射面ほど小さく設定されたことを特徴とする、フラッシュ定着装置によって達成される。
【００１３】
本発明において、２本以上のフラッシュランプは、例えば印刷媒体の搬送方向に沿って、互いに平行に配列される。２本以上のフラッシュランプが所定の発光周波数で発する光は、反射板により照射領域へと反射させられる。複数本のフラッシュランプの配列中心に近い位置の側部反射面ほど、基準面に対する傾斜角（鋭角）が小さくなるように設定することにより、中央部で略一定となり、且つ、両端部で中央部から離れるに従い減少する特性を有した発光エネルギー分布を実現することができる。この発光エネルギー分布の特性は、複数のフラッシュ光を重ね合わせて照射領域にわたり略一定の溶解エネルギー分布を得る際に有用となる。
【００１４】
なお、上記反射板は、各側部反射面及び各上部反射面が連続する一体成形された部材であってよく、或いは、複数本のフラッシュランプに対応して独立に形成された複数の部材から構成されてもよい。また、反射板の各側部反射面は、反射板の加工性等を考慮すると平らであるが、局所的に屈曲面及び／又は湾曲面を有してよい。
【００１５】
また、請求項２に記載する如く、請求項１記載のフラッシュ定着装置において、上記反射板の各側部反射面が、略平らな面を有しており、
両端の側部反射面が、該両端の側部反射面より上記配列中心側に位置する側部反射面に比して、上記基準面に対してより大きい鋭角を成す場合には、請求項１の発明と同様、中央部で略一定となり、且つ、両端部で中央部から離れるに従い減少する特性を有した発光エネルギー分布を実現することができる。
【００１６】
また、請求項３に記載する如く、請求項１又は２記載のフラッシュ定着装置において、上記反射板は、フラッシュランプに対して上方から対向する上部反射面を更に含み、
両端に配列された２本のフラッシュランプに対応する２つの上部反射面のうち少なくとも一方の上部反射面が、上記フラッシュランプの中心軸方向から見て凹形状を有する場合には、発光エネルギーが略一定となる発光エネルギー分布範囲を増加させることができる。これにより、略一定の溶解エネルギー分布を実現するための発光周波数を小さくすることができ、消費エネルギーを節約することができる。
【００１９】
また、上記目的は、請求項４に記載する如く、所定の搬送速度で搬送される媒体のトナー像を形成する印刷装置であって、
上記媒体にトナー像を形成する像形成手段と、
上記媒体のトナー像をフラッシュ光で定着するための請求項１乃至３のうちのいずれか１項のフラッシュ定着装置とを有する、印刷装置によって達成される。
【００２０】
本発明によれば、台形型の発光エネルギー分布の特性を実現できる定着装置を利用して、溶融エネルギー分布の均一化を容易に実現でき、高解像度のハーフトーン画像を印字した場合でも、濃淡ムラのない高品質な画像を得ることが可能になる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００２２】
［印刷装置］
図１は、本発明の印刷装置の一実施形態の構成図、図２は、図１のフラッシュ定着装置の構成を示す斜視図、図３は、図２のフラッシュ定着装置のガラス板の特性図である。
【００２３】
図１は、本発明の一実施例に係わる印刷装置として、連続帳票を扱う電子写真プリンタの構成を示す。用紙ホッパ１１に積載された連続用紙２は、搬送系により、連続送りされて、転写器７及びフラッシュ定着ユニット１３を経てスタッカ１２に収容される。
【００２４】
時計方向に回転される感光体ドラム４は、帯電器３により一様帯電された後、光学系５により画像が露光される。これにより、感光体ドラム４に画像に応じた静電潜像が形成される。感光体ドラム４の静電潜像は、現像器６により現像された後、感光体ドラム４のトナー像が、転写器７により連続用紙２に転写される。
【００２５】
転写後、感光体ドラム４は除電器９により除電され、残留トナーはクリーナブレード８、クリーナブラシ１０によりクリーニングされる。トナー像が転写された連続用紙２は、フラッシュ定着ユニット１３により、フラッシュ定着された後、スタッカ１２に収容される。フラッシュ制御ユニット１９は、フラッシュ定着ユニット１３のフラッシュランプ１の発光（発光周波数）を制御する。
【００２６】
図２は、本発明によるフラッシュ定着ユニット１３の第１実施例の斜視図である。本実施例のフラッシュ定着ユニット１３は、図２に示すように、２本以上のフラッシュランプ１（本実施例では、４本のフラッシュランプ１ａ〜１ｄ）と、反射板１５と、光透過板１６とを有する。また、本実施例のフラッシュランプ１は、アーク長５０２ [mm]である円筒のオゾンレス石英ガラス管からなり、Ｘｅガス220 [Torr] が封入されている。
【００２７】
光透過板１６は、フラッシュランプ１と連続用紙２の間に設けられ、ガラス板で構成される。このガラス板としては、ＶＡＤ法有水合成石英ガラスを用いたものが好ましい。図３にガラスの各発光波長による透過率を示す。図中、点線が従来の火炎溶融石英ガラス、実線が前記ＶＡＤ法有水合成石英ガラスの透過率の結果である。ＶＡＤ法有水合成石英ガラスは、赤外光域（２０００ｎｍ付近）の透過率が向上しており、この領域に吸収波長をもつトナーに対して定着性向上に寄与する。
【００２８】
反射板１５は、フラッシュランプ１（１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ）を覆おうように設けられ、光透過板１６に向かって開口幅Ｗで開口している。反射板１５は、フラッシュランプ１が発する光を、開口幅Ｗに対応する連続用紙２上の所定領域（以下、「照射領域」と称する）に向けて反射させる。この目的のため、反射板１５の内側の面には、好ましくは、アルミ蒸着後、増反射処理が施される。本発明による反射板１５は、後に詳説するが、フラッシュランプ１の１回のフラッシュ発光により、照射領域における連続用紙搬送方向の発光エネルギー分布を略台形に形成するように構成されている。なお、以下、「１回のフラッシュ発光による発光エネルギー分布」を、特に特定しない限り単に「発光エネルギー分布」と称する。
【００２９】
［発光周波数の決定方法］
図４は、本発明のフラッシュ定着器の１回のフラッシュによる発光エネルギー分布のモデル図、図５は、本発明のフラッシュ定着器の発光周波数の決定方法の説明図である。
【００３０】
図４に示すように、本発明の発光エネルギー分布のモデルは、中央部（１フラッシュの照射領域の中央部）で略一定のｈ（ｘ）、中央部の終了部Ｐから両側に離れるに従い減少するｇ（ｘ），ｇ’（ｖ／ｆ＋ｘ）をもつ特性である。ここで、ｖは、連続用紙の搬送速度、ｆは、フラッシュ発光周波数である。なお、Ｖ／ｆは、１回のフラッシュ発光の間に、連続用紙２が移動する距離（１回のフラッシュ光が担当する領域）である。
【００３１】
次に、トナーの物性が非可逆変化を開始するエネルギーをβとし、トナーが用紙に定着する最小エネルギー（以下、「定着開始エネルギー」と称する）とする。この定着開始エネルギーβは、発光エネルギーとフラッシュ定着後の濃度との相関から求める。図６は、発光エネルギー分布（点線）と、印字濃度（実線）との関係図である。例えば６００ｄｐｉの解像度で１ｏｎ１ｏｆｆのような一様なハーフトーンのトナー像を、フラッシュ光が重複しない発光周波数設定でフラッシュ定着後、トナー像上に一定の圧力でテープを貼り付け、その後テープから引き剥がして、テープの付着トナーから定着幅を求める。この定着幅内での最小の発光エネルギーを定着開始エネルギーβとする。
【００３２】
次に、フラッシュ光の重ね合わせは、上記定着開始エネルギーβの値を加味し、重ね合わせによる重複部のエネルギーを計算する。本発明では、１回目のフラッシュで、定着開始エネルギーβ以上の発光エネルギーを与えた後は、２回目のフラッシュの定着開始エネルギーβ以上の発光エネルギー量が、濃淡を左右することに着目し、重複部のエネルギーを、下記（３）式により計算する。
【００３３】
重複部エネルギー＝重ねる前のエネルギー＋（重ねるエネルギー −β）（３）
ただし、上式の括弧内の値が「０」以下の場合は、「０」に置き換えて計算する。
【００３４】
また、重複部の長さＬは、上記反射板１５の開口幅Ｗを用いて、下記式（４）から求めることができる。
【００３５】
Ｌ＝Ｗ−ｖ／ｆ（４）
そして、重複部エネルギーが、中央部（一フラッシュ部）のエネルギーｈ（ｘ）に等しくなれば、完全にフラットな溶融エネルギー分布が得られる。即ち、下記式（５）が成立することにより、理想的な完全フラットな連続時の溶融エネルギー分布となる。
【００３６】
ｇ（ｘ）＋ｇ’（ｖ／ｆ＋ｘ）−β＝ｈ（ｘ）（５）
ここで、従来技術では、発光エネルギー分布をフラットにするには、図５（Ａ）に示すように、発光エネルギーの最大値ｅの半分（ｅ／２）で１回目のフラッシュ光Ｆ１と、２回目のフラッシュ光Ｆ２が交差するような重ね合わせを目標としていた。しかし、このような重ね合わせでは、発光エネルギー分布をフラットにできても、濃淡ムラは防止できない。即ち、重複部で中央部より濃度が薄くなる。
【００３７】
本発明は、図４で説明したように、トナーは、定着開始エネルギー以下では、定着しないが、いったん定着開始エネルギーを与えると、定着開始エネルギー以上の発光エネルギー量が、図２５に示したはみ出し面積を決定するとの理論に基づく。
【００３８】
そして、本発明は、フラッシュ部と重複部との発光エネルギー分布をフラットにするのではなく、濃淡（はみ出し面積）を左右する定着開始エネルギー以上のエネルギー（以下、「溶融エネルギー」という）分布をフラットにするものである。
【００３９】
このため、重ね合わせ条件として、定着開始エネルギーβを加えている。即ち、図５（Ｂ）に示すように、１回目のフラッシュ光Ｆ１と、２回目のフラッシュ光Ｆ２が交差する交点エネルギーを定着開始エネルギーβより大きくして、図５（Ｃ）に示すように、定着開始エネルギー以上の溶融エネルギー分布をフラットにしている。第（３）式は、これを意味する。従って、図５（Ｂ）の鎖線に示すように、重複部の発光エネルギーは、中央部の発光エネルギーと異なり、発光エネルギー分布は、フラットとならないが、図５（Ｃ）に示すように、溶融エネルギーはフラットとなり、濃淡を防止できる。
【００４０】
但し、理想的な溶融エネルギー分布を実現することは、例えば反射板の精度、形状、フラッシュランプの配置精度、発光エネルギー等の差に起因して、困難な場合が多い。そこで、本発明では、観察者により濃淡むらと認識される範囲を調べることにより、（５）式の条件を緩和して実現化を容易にする。
【００４１】
図７は、どの程度の濃淡のムラまで、観察者が濃淡むらと実際に認識するかを調べた結果を示す。図７は、前述のように、発光周波数を変化して得た９個のサンプルと、主観評価の関係図である。各サンプルは、濃淡ムラが異なり、この濃淡ムラは、定着結果のスキャナ出力値から、以下の式で計算した。
【００４２】
濃淡ムラ＝［１フラッシュ部（発光中央部）の出力値−重複部の出力値］
／１フラッシュ部（発光中央部）の出力値
又、主観評価は、無作為に選出した２０名の評価者に、サンプルを見せ、５段階評価（全くムラ無し；５、ムラが目立つ；１）させ、平均３．５以上を、○（ムラ無し）、３．５未満を、×（ムラ有り）と判定した。なお、溶融エネルギーのむらは、濃淡むらの数値と同一である。
【００４３】
印字結果を数値化した濃淡ムラで±７％、溶融エネルギーのムラで±７％を超えると，濃淡ムラが目立ち始め、主観評価で不合格となる。従って、溶融エネルギーのムラとしては、±７％までは許容できることがわかる。
【００４４】
この観察者の主観評価の結果に基づいて、（５）式は、（６）式のように緩和することができる。
【００４５】
ｇ（ｘ）＋ｇ’（ｖ／ｆ＋ｘ）−β＝Ｈ±７％（６）
但し、Ｈは、ｈ（ｘ）の中心値である。
【００４６】
即ち、本発明は、中央部の発光エネルギー分布がほぼ一定となる反射板１５を用いたフラッシュ定着器を使用し、重複部の重ね合わされた溶融エネルギーが、中央部の溶融エネルギーとほぼ同一となるように、重複幅（即ち、フラッシュランプの発光周波数と搬送速度）を決定する。図１の構成では、搬送速度ｖが、予め決まっているため、フラッシュ制御ユニット１９が制御するフラッシュランプ１の発光周波数ｆを、第（６）式を満足するように設定する。
【００４７】
なお、中央部（一回フラッシュ部）における発光エネルギーの最小値とβ値を等しくなるように設定することで、エネルギーの効率化が可能になる。逆に、前記最小値がβ値よりも大きい場合は過剰エネルギーであり、非効率で好ましくないが、逆に、フラッシュランプ１のフラッシュ電圧を下げ、最小値をβ値と略等しくすることで、最適化が可能である。
【００４８】
ところで、発光エネルギー分布において、中央部（一回フラッシュ部）は、上述の如く、中心値Ｈを中心に例えば±７％の範囲に属する部分に規定され、重複部は、それ以外の両端部に規定される。従って、この±７％の範囲に属する部分（即ち、中央部の長さ）を可能な限り大きくすることができれば、第（６）式を満たす発光周波数が小さくなり、それ故に消費エネルギーを低減することが可能である。
【００４９】
［反射板］
次に、図２及び図８、図９等を参照して、図４に示すような台形型の１回の発光エネルギー分布を実現する、本発明による反射板１５の構造について詳細に説明する。
【００５０】
図８は、第１実施例として図２に示す本発明の反射板１５の概略断面図である。図９は、図２に示す反射板１５の拡大図であり、反射板１５の配光制御の説明図である。ただし、図９は、反射板１５が左右対称であるとして、反射板１５の片側半分を図示している。
【００５１】
本実施例の反射板１５は、図２で説明したように、４本のフラッシュランプ１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄを取り囲むように設けられ、光透過板１６に対して開口幅Ｗで開口している。具体的には、反射板１５は、図８及び図９に示すように、フラッシュランプ１ａに対する側面板２２ａ、天面板２４及び側面板２２ｂと、フラッシュランプ１ｂに対する側面板２２ｃ、天面板２５及び側面板２２ｄと、フラッシュランプ１ｃに対する側面板２２ｅ、天面板２６及び側面板２２ｆと、フラッシュランプ１ｄに対する側面板２２ｇ、天面板２７及び側面板２２ｈとから構成されている。なお、これらの側面板２２ａ〜２２ｈ及び天面板２４〜２７は、フラッシュランプ１の中心軸に沿って延在している（図２参照）。また、隣接する側面板と天面板、及び隣接する２つの側面板は、放熱性を考慮して相互に離間されてもよい。
【００５２】
反射板１５の両端となる側面板２２ａ,２２ｈは、上述の重複部における減少特性を実現するように構成され、各フラッシュランプ１ａ〜１ｄ間を仕切る側面板２２ｂ〜２２ｇは、上述の中央部におけるフラットな特性を実現するように構成されている。具体的には、両端の側面板２２ａ,２２ｈの傾斜角は、図１０に示すように、発光エネルギーの重複を考慮した所望の減少特性を実現するように大きく設定され、光線２３が両端のフラッシュランプ１ａ,１ｄの直下に集光するようにし、且つ、中央側の側面板ほど同傾斜が緩やかに設定され、光線２３が広く平均的に行き渡るようにする。即ち、両端のフラッシュランプ１ａ,１ｄの中心を結ぶ線分ＢＬ（以下、「基準線ＢＬ」という）と側面板２２ａ〜２２ｈとが成す鋭角∠α_ａ〜∠α_ｈの関係は、α_ａ＞α_ｂ＞α_ｃ＞α_ｄ、α_ｈ＞α_ｇ＞α_ｆ＞α_ｅを満たすように設定される（図９参照）。
【００５３】
これら鋭角∠α_ａ〜∠α_ｈの具体的な値に関して、最端の側面板２２ａ，２２ｈに係る鋭角α_ａ，α_ｈは、好ましくは63°±4°の範囲であり、側面板２２ｂ，２２ｆに係る鋭角α_ｂ，α_ｇは、好ましくは53°±3°の範囲であり、側面板２２ｃ，２２ｇに係る鋭角α_ｃ，α_ｆは、好ましくは42°±4°の範囲であり、側面板２２ｄ，２２ｅに係る鋭角α_ｄ，α_ｅは、好ましくは21°±11°の範囲である。
【００５４】
また、両端のフラッシュランプ１ａ,１ｄに対応する天面板２４，２７は、図９に示すように、フラッシュランプ１ａ,１ｄの中心軸から見た断面で凹形状を有している。両端の天面板２４，２７の形状は、図４中の発光エネルギー分布が減少特性を示す位置（即ち、発光エネルギー分布の中央部の終了位置）をシフトさせるのに有効であり、凹形状にすることによって、発光エネルギー分布の中央部（１フラッシュ部）の範囲を増大させることが可能となる。
【００５５】
また、反射板１５の側面板２２は、好ましくは、図９に示すように、フラッシュランプ１の断面形状に同心のフラッシュランプ同心円４０に外接するように設置される。フラッシュランプ同心円４０の外径kの範囲は、好ましくはL＜k＜1.3Lである。ここで、Lは、リーク放電を発生しない安全限界円４１の直径とする。この安全限界円４１は、フラッシュランプ管に沿うように設けられているトリガワイヤ（図示せず）の外径に依存する。なお、各側面板２２ａ〜２２ｈの接する同心円４０の外径kは、同一である必要はなく、L＜k＜1.3Lであれば相互に異なっても良い。
【００５６】
なお、フラッシュランプ１と連続用紙２の距離は、離れるに従って、効率が低下し、近づきすぎると未定着トナー像がガラス面に接し、印字を乱してしまう。フラッシュランプ１の中心と、連続用紙２との距離６２は、26〜32mmに設定することが好ましい。なお、各フラッシュランプ１ａ〜１ｄの中心位置は、同一である必要はなく、26〜32mmであれば相互に異なっても良い。但し、フラッシュランプ１の配列は、好ましくは左右対称である。
【００５７】
また、隣接するフラッシュランプ間のピッチ６３は近過ぎると、非効率で、遠ざけすぎると、フラッシュランプ間の照度が低下し、発光エネルギーのムラの原因となるため、最適なピッチ６３を設定する必要がある。フラッシュランプ間のピッチ６３は、44〜50mmに設定することが好ましい。
【００５８】
図１１は、本実施例の反射板１５を用いた時の発光エネルギー分布を、モンテカルロ法による光線追跡で計算した結果である。図１１から明らかなように、本実施例の反射板１５によれば、１回のフラッシュにより、照射領域の中央部でほぼ一定となり、端部で前記中央部から離れるに従い減少する特性をもつ発光エネルギー分布を実現することができる。
【００５９】
なお、この結果をもとに、前述した方法でβを求め、式（６）を満足するように各値を設定すると、図１２（Ｂ）に示すように、測定濃度が出力値「２１０」を中心にほとんど変化がなく、濃淡ムラのない印字結果を得ることができる。なお、図１２（Ａ）には、フラッシュランプ１ａ〜１ｄ及び反射板１５が、図１２（Ｂ）に対応した位置関係で示されており、破線により、重ね打ちのフラッシュを行った際のフラッシュ定着ユニット１３と連続用紙２の相対位置が併せて示されている。
【００６０】
図１３（Ｂ）、図１４（Ｂ）は、図１２（Ｂ）の結果と対照的な印字結果を示す。図１３（Ａ）のような反射板１５、フラッシュランプ１ａ〜１ｄ、連続用紙２の位置関係で、得られた印字結果は、図１３（Ｂ）に示すように濃淡変化が顕在化している。これは、中央の側面板１５ａ，１５ｂ直下で光量が片寄っているのと、フラッシュ光が重複している部分でトナーの溶融エネルギーが大きくなっていることを示している。さらに、図１４（Ａ）に示すように、同一の傾斜角の側面板を有する反射板２１をフラッシュランプ１ａ〜１ｄに対応して設ける場合にも、図１４（Ｂ）に示すようにフラッシュランプ直下とランプ間の濃度に差が生じて、ムラになっている。これらの結果から、側面板の傾斜角が、発光エネルギー分布及びそれに伴う印字結果の濃淡に大きく影響を及ぼすことがわかる。
【００６１】
ところで、上述では、好ましい傾斜角範囲として、最端の側面板２２ａに係る鋭角α_ａを63°±4°とし、それ以外の側面板２２ｂ、２２ｃ、２２ｄに係る鋭角α_ｂ, α_ｃ, α_ｄを53°±3°, 42°±4°, 21°±11°としている。次に、かかる好ましい傾斜角範囲の導出の基礎となる本発明者による計算結果について言及する。
【００６２】
図１５乃至図１８は、各側面板２２ａ〜ｄの鋭角を範囲外±1°にした時の発光エネルギー分布をモンテカルロ法によりシミュレーションした結果を示す。なお、図１５乃至図１８には、中心値Ｈ（約０．１８２）を中心とした前述の（６）式の±７％の許容範囲（約０．１６８〜０．１９４）が、１回のフラッシュ内濃淡ムラ許容範囲６１として併せて示されている。なお、中心値Ｈは、第１実施例に係る発光エネルギー分布（図１１）に基づいて算出されている。上述の如く、中央部（１フラッシュ部）ｈ（ｘ）は、濃淡ムラ許容範囲６１内に定義され、重複部は、それ以外の両端部に定義される。
【００６３】
図１５を参照するに、上述の第１実施例に係る発光エネルギー分布（図中、実線）は、搬送方向中心位置（１００ｍｍ）を中心として約１４０ｍｍの範囲で上記の許容範囲に収まっている。
【００６４】
一方、側面板２２ａの鋭角を68°（範囲外+1°）とした時の発光エネルギー分布（図中、破線）は、中央部の両端付近（４０ｍｍ，１６０ｍｍ）で濃淡ムラ許容範囲６１から減少方向に逸脱し、また、中央部の縁部（３０ｍｍ，１７０ｍｍ）で濃淡ムラ許容範囲６１から増加方向に逸脱している。従って、濃淡むらが発生することになる。
【００６５】
また、側面板２２ａの鋭角を58°（範囲外-1°）とした時の発光エネルギー分布（図中、一点鎖線）は、中央部の両端付近（４０ｍｍ，１６０ｍｍ）で濃淡ムラ許容範囲６１から減少方向に逸脱している。この場合、発光周波数を大きく設定することで濃淡ムラを防止することが可能であるが、消費エネルギーの観点からは不利となる。
【００６６】
図１６乃至図１８に示すシミュレーション結果についても同様な考察をすることができる。即ち、上述の側面板２２ａ〜ｄの好ましい鋭角の範囲を逸脱すると、図１６乃至図１８に示すように、発光エネルギー分布が濃淡ムラ許容範囲６１からはみ出ることになり、好ましくない印字結果を生むことが理解できる。
【００６７】
図１９は、図９で説明した反射板１５の接する同心円４０の外径kを、1.35Lとしたときの発光エネルギー分布を示す。図１９には、同心円４０の外径kがL＜k＜1.3Lを満たすときの発光エネルギー分布が実線により併せて示されている。図１９に示すように、フラッシュランプ同心円４０の外径kを1.3Lより大きく設定すると、発光エネルギー分布が台形ではなく、山形になる。かかる場合、濃淡ムラを防止するには、発光周波数を大きく設定する必要があり、消費エネルギーの観点から不利となる。
【００６８】
次に、本発明の第２実施例として、２本のフラッシュランプと、それに対応する反射板とを備えたフラッシュ定着ユニット１３について言及する。図２０は、第２実施例のフラッシュ定着ユニット１３の概略断面図を示す。
【００６９】
本実施例において、最端の側面板７０ａに係る鋭角α_ａは、好ましくは、上述の第１実施例の最端の側面板２２ａに係る鋭角α_ａの範囲（63°±4°）と同一である。中央の側面板７０ｂに係る鋭角α_ｂは、好ましくは11°±2°である。これにより、図２１に示すような台形型の発光エネルギー分布をもつことが可能になる。従って、上述の第１実施例と同じ発光周波数の決定方法を用いて、フラッシュランプ２本の場合でも、濃淡ムラのない画像を得ることができる。
【００７０】
図２２及び図２３は、側面板７０ａ,７０ｂの鋭角α_ａ, α_ｂを範囲外±1°にした時の、発光エネルギー分布をモンテカルロ法によりシミュレーションした結果を示す。このときの発光エネルギー分布は、図２２及び図２３に示すように、１回のフラッシュ内濃淡ムラ許容範囲６１からはみ出ることになり、好ましくない印字結果を生むことが予測される。なお、本実施例の１回のフラッシュ内濃淡ムラ許容範囲６１は、中心値Ｈ（約０．１７５）を中心とした前述の（６）式の±７％の範囲（約０．１６３〜０．１８７）として定められている。
【００７１】
以上、本発明の好ましい実施例について詳説したが、本発明は、上述した実施例に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなく、上述した実施例に種々の変形及び置換を加えることができる。
【００７２】
例えば、上述した実施例では、理解の容易のため、反射板１５の各側面板２２ａ〜２２ｈ、７０ａ,７０ｂの好ましい傾斜角範囲を、これら各側面板が平らな面であるとして特定している。しかしながら、図２４（Ａ）のように、反射板１５の各側面板２２ａ〜２２ｈ、７０ａ,７０ｂに、屈曲部４２を形成することや、側面板の折り曲げ半径４３を変更することが可能である。かかる場合、屈曲部４２を除く側面板の反射面の傾斜角は、好ましくは、上述の好ましい傾斜角範囲に基づいて設定される。更に、屈曲部４２に対して中央部側の側面板の反射面４４ｂは、好ましくは、反射面４４ａに比してより小さい傾斜角を有する。
【００７３】
また、図２４（Ｂ）のように、反射板１５の各側面板２２ａ〜２２ｈ、７０ａ,７０ｂを曲面で形成することも可能である。かかる場合、その曲面のすべての接線と基準線ＢＬとが成す鋭角α_ａ１,α_ａ２,…は、好ましくは、上述の好ましい傾斜角範囲に基づいて設定される。更に、この鋭角α_ａ１,α_ａ２,…に関して、好ましくは、（連続用紙２の搬送方向での）照射領域の中心（図１１参照）に近い点での接線ほど小さく設定されてよい。即ち、α_ａ１＞α_ａ２＞…である。
【００７４】
また、上述では、印刷媒体として連続用紙を例に説明されているが、本発明は、特に連続用紙に限ることなく枚葉紙等に対しても適用できる。また、枚葉紙に関しては、本発明による台形型の一回のフラッシュ発光エネルギー分布により、フラッシュ光を重ね合わせることなく濃淡ムラを防止しうる。即ち、枚葉紙の搬送方向の長さが上述の中央部（１フラッシュ部）より小さい場合には、フラッシュ光を重ね合わせることなく、濃淡むらのない印字結果を得ることができる。
【００７５】
なお、特許請求の範囲の「側部反射面」は、発明の詳細な説明に記載した「側面板」に対応し、「上部反射面」は、発明の詳細な説明に記載した「天面板」に対応する。
【００７６】
また、特許請求の範囲の用語に関して注記するに、「側方、側部」とは、請求項の記載の簡潔性を考慮して用いたものであり、例えば両端に配列された２本のフラッシュランプの中心軸の双方に直交する方向で解釈されるべきであり、「両端、配列中心」についても、同方向で解釈されるべきである。また、「上方、上部」とは、請求項の記載の簡潔性を考慮して用いたものであり、例えば、基準面の垂線方向で上記基準面に対する印刷媒体の方向とは逆方向である。
【００７７】
ここで、以上の説明に関して更に以下の付記を開示する。
【００７８】
（付記１）トナー像をフラッシュ光で定着させるためのフラッシュ定着装置であって、
互いに平行に配列された複数本のフラッシュランプと、
フラッシュランプに対して側方から対向する側部反射面を、それぞれのフラッシュランプに対応して含む反射板とを具備し、
両端に配列された２本のフラッシュランプの２つの中心軸を含む面を基準面とした時、
上記基準面に対して成す鋭角が、上記複数本のフラッシュランプの配列中心に近い側部反射面ほど小さく設定されたことを特徴とする、フラッシュ定着装置。
【００７９】
（付記２）上記反射板の各側部反射面が、略平らな面を有しており、
両端の側部反射面が、該両端の側部反射面より上記配列中心側に位置する側部反射面に比して、上記基準面に対してより大きい鋭角を成す、付記１記載のフラッシュ定着装置。
【００８０】
（付記３）上記反射板は、フラッシュランプに対して上方から対向する上部反射面を更に含み、
両端に配列された２本のフラッシュランプに対応する２つの上部反射面のうち少なくとも一方の上部反射面が、上記フラッシュランプの中心軸方向から見て凹形状を有する、付記１又は２記載のフラッシュ定着装置。
【００８１】
（付記４）フラッシュランプの中心軸と、該フラッシュランプに対応する２つの側部反射面との間の最短距離が、略同一である、付記１乃至３のうちいずれかのフラッシュ定着装置。
【００８２】
（付記５）上記最短距離は、フラッシュランプと該フラッシュランプに対応する２つの側部反射面との間にリーク電流が発生しうる最大距離より大きく、該最大距離の１．３倍より小さい、付記１乃至４のうちいずれかのフラッシュ定着装置。
【００８３】
（付記６）トナー像をフラッシュ光で定着させるためのフラッシュ定着装置であって、
互いに平行に配列された複数本のフラッシュランプと、
フラッシュランプを部分的に取り囲むように構成された側部反射面及び上部反射面を、それぞれのフラッシュランプに対応して有し、上記複数本のフラッシュランプが発する光を照射領域に向けて反射させる反射板とを具備し、
上記複数本のフラッシュランプによる一回のフラッシュ光によって得られる発光エネルギー分布が、上記照射領域の中央領域でほぼ一定となり、且つ、上記中央領域から上記照射領域の両縁部にかけて徐々に減少する特性を有する、フラッシュ定着装置。
【００８４】
（付記７）上記照射領域に対して相対移動する上記複数本のフラッシュランプの発光を制御する制御部を更に具備し、
上記制御部は、上記中央領域の略縁部に、次回のフラッシュ光により、トナーが定着を開始するエネルギーが付加されるような発光周波数で上記複数本のフラッシュランプを発光制御することを特徴とする、付記１乃至６のうちいずれかのフラッシュ定着装置。
【００８５】
（付記８）所定の搬送速度で搬送される媒体のトナー像を形成する印刷装置であって、
上記媒体にトナー像を形成する像形成手段と、
上記媒体のトナー像をフラッシュ光で定着するための付記１乃至６のうちいずれかのフラッシュ定着装置とを有する、印刷装置。
【００８６】
【発明の効果】
本発明は、以上説明したようなものであるから、以下に記載されるような効果を奏する。本発明によれば、照射領域の中央部でほぼ一定となり、照射領域の両端で中央部から離れるに従い減少する特性をもつ、一回のフラッシュによる発光エネルギー分布の実現が可能となる。この結果として、溶融エネルギー分布の均一化が容易に可能となり、高解像度のハーフトーン画像を印字した場合でも、発光周波数ピッチの濃淡ムラの発生がなく、高品質な画像を得ることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態の印刷装置の構成図である。
【図２】図１のフラッシュ定着ユニット１３の構成図である。
【図３】図２の光透過板１６の光学特性図である。
【図４】図２のフラッシュ定着ユニットの発光エネルギー分布のモデル図である。
【図５】図５（Ａ）は従来技術によるフラッシュ光重ね合わせ方法の説明図であり、図５（Ｂ）は本発明によるフラッシュ光重ね合わせ方法の説明図であり、図５（Ｃ）は本発明の重ね合わせ方法による溶解エネルギーの均一化の説明図である。
【図６】発光エネルギー分布と印刷濃度の関係図である。
【図７】濃淡ムラと主観評価の関係図である。
【図８】本発明の第１実施例の反射板１５の概略断面図である。
【図９】第１実施例の反射板１５の詳細図である。
【図１０】本発明の反射板１５の傾斜角設定による配光制御の説明図である。
【図１１】本発明の第１実施例の反射板を用いた時の発光エネルギー分布（シミュレーション結果）を示す図である。
【図１２】図１２（Ａ）は本発明のフラッシュ定着器と印刷媒体の位置関係を示し、図１２（Ｂ）は本発明のフラッシュ定着器による印刷結果の説明図である。
【図１３】図１３（Ａ）は比較例のフラッシュ定着器と印刷媒体の位置関係を示し、図１３（Ｂ）は、比較例のフラッシュ定着器による印刷結果を示す図である。
【図１４】図１４（Ａ）はその他の比較例のフラッシュ定着器と印刷媒体の位置関係を示し、図１４（Ｂ）は、比較例のフラッシュ定着器による印刷結果を示す図である。
【図１５】側面板２２ａを範囲外±1°にした場合の発光エネルギー分布（シミュレーション結果）を示す図である。
【図１６】側面板２２ｂを範囲外±1°にした場合の発光エネルギー分布（シミュレーション結果）を示す図である。
【図１７】側面板２２ｃを範囲外±1°にした場合の発光エネルギー分布（シミュレーション結果）を示す図である。
【図１８】側面板２２ｄを範囲外±1°にした場合の発光エネルギー分布（シミュレーション結果）を示す図である。
【図１９】直径1.35Lの同心円に接するように反射板を設定した場合の発光エネルギー分布（シミュレーション結果）を示す図である。
【図２０】第２実施例のフラッシュ定着ユニットの概略断面図である。
【図２１】本発明の第２実施例の反射板を用いた時の発光エネルギー分布（シミュレーション結果）を示す図である。
【図２２】側面板７０ａを範囲外±1°にした場合の発光エネルギー分布（シミュレーション結果）を示す図である。
【図２３】側面板７０ｂを範囲外±1°にした場合の発光エネルギー分布（シミュレーション結果）を示す図である。
【図２４】図２４（Ａ）は本発明の反射板の傾斜角の変形例を示す図であり、図２４（Ｂ）は本発明の反射板の傾斜角のその他の変形例を示す図である。
【図２５】従来技術の問題である濃淡ムラの原因の説明図である。
【符号の説明】
１フラッシュランプ
２連続用紙
１３フラッシュ定着器
１４フラッシュ制御ユニット
１５反射板
１６透過板
２２ａ〜２２ｈ側面板
２４〜２７天面板

Claims

トナー像をフラッシュ光で定着させるためのフラッシュ定着装置であって、
互いに平行に配列された複数本のフラッシュランプと、
フラッシュランプに対して側方から対向する側部反射面を、それぞれのフラッシュランプに対応して含む反射板とを具備し、
両端に配列された２本のフラッシュランプの２つの中心軸を含む面を基準面とした時、
上記基準面に対して成す鋭角が、上記複数本のフラッシュランプの配列中心に近い側部反射面ほど小さく設定されたことを特徴とする、フラッシュ定着装置。
上記反射板の各側部反射面が、略平らな面を有しており、
両端の側部反射面が、該両端の側部反射面より上記配列中心側に位置する側部反射面に比して、上記基準面に対してより大きい鋭角を成す、請求項１記載のフラッシュ定着装置。
上記反射板は、フラッシュランプに対して上方から対向する上部反射面を更に含み、
両端に配列された２本のフラッシュランプに対応する２つの上部反射面のうち少なくとも一方の上部反射面が、上記フラッシュランプの中心軸方向から見て凹形状を有する、請求項１又は２記載のフラッシュ定着装置。
所定の搬送速度で搬送される媒体のトナー像を形成する印刷装置であって、
上記媒体にトナー像を形成する像形成手段と、
上記媒体のトナー像をフラッシュ光で定着するための請求項１乃至３のうちのいずれか１項のフラッシュ定着装置とを有する、印刷装置。