JP4517562B2

JP4517562B2 - Printer apparatus and fixing method thereof

Info

Publication number: JP4517562B2
Application number: JP2001584962A
Authority: JP
Inventors: 貴弘柏川
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd; Fujifilm Business Innovation Corp
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 2000-05-15
Filing date: 2000-05-15
Publication date: 2010-08-04
Anticipated expiration: 2020-05-15
Also published as: WO2001088631A1

Description

【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真プロセスを用いて文字、画像等を記録紙上に印刷するプリンタ装置とその定着方法に関し、特に、光定着器の前段でプレヒートを行うプリンタ装置及びその定着方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、複写機やレーザプリンタなどにおいて採用されている電子写真法は、一般には、光導電性の絶縁体層上に一様な静電荷を与え、この絶縁体層上に光像を照射することにより、静電荷を部分的に除去して静電潜像を形成する。次に、静電荷の残った部分にトナーと呼ばれる微粉末を付着させて潜像を可視化したトナー画像を形成（現像）し、このトナー画像を記録紙に転写した後に定着して印刷物を得る。
【０００３】
一般に、電子写真プロセスにおいて良好な定着性を得るためには、定着工程において用紙上に転写されたトナーを効率良く熱溶融させ、用紙上に固着させることが重要となる。この定着方法として従来の光定着器を使用した非接触の定着方法が知られており、フラッシュランプによる強力な光をトナーに吸収させることでトナーそのものを溶融させる定着を行いっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】
実願昭５４−１３７３１号（実開昭５５−１１６３５３号）のマイクロフィルム
【特許文献２】
特開平１−１７２９８１号公報
【特許文献３】
特開昭５８−９５３７２号公報
【特許文献４】
特開平１１−３０５６３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、光定着方法は、紙の厚さや用紙の搬送速度、あるいは環境温湿度等の条件により十分な定着性が得られず定着不良が発生する場合がある。また、昨今の省エネルギ化の観点からも、フラッシュ電圧を上昇させることは不可能に近く、プリンタの高速化によるフラッシュエネルギ不足で発生するトナー定着不良等を回避するためには、プレヒートを用いる必要がある。
【０００６】
従来、プレヒートは、熱媒体として電熱線やセラミックヒータを用いてプレヒートを行っている。しかし、これらの熱媒体では細かな温度制御が難しい。また、応答時間が長いため、用紙ジャムが発生した際に、プレヒート部の温度を急激に下げることができず、用紙が発火に至る可能性がある等の問題がある。
【０００７】
またトナー定着不良等を回避するために光定着器の出力を上げようとした場合、フォーム印刷に多く用いられるＵＶインクが変色し、印刷不良になる問題も多く発生する。さらに、光定着器の出力を上げると、光定着器の温度が上昇し、光定着器の破損を招く場合があり、また、対向する用紙搬送路の異常加熱が発生する問題がある。更にプリンタにおける主熱源である光定着器が異常加熱するような状態になった場合、プリンタ装置内の温度も上昇し、トナーの感光体フィールミング（トナーのこびり付き）や現像器内のトナー溶融固着等の障害が発生しやすくなる。
【０００８】
本発明の目的は、電子写真プロセスを用いた場合の光定着において、プレヒートによって安定したトナーの定着性を維持すると共にプレヒートにおける細かな温度制御を可能とするプリンタ装置及びその定着方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
発明の開示この目的を達成するため本発明は次のように構成する。本発明は、感光体上に形成された静電潜像をトナーにより現像した後に用紙上に転写する電子写真ユニットと、用紙上に転写されたトナー画像を強い光の照射によるトナーの溶融で定着する光定着器とを備えたプリンタ装置であって、ペルチェ素子を加熱媒体に用いたプレヒートユニットを光定着器の前段に設けたことを特徴とする。このようプレヒートユニットの発熱媒体に本発明はペルチェア素子を用いたことで、ペルチェ素子の廃熱を利用した用紙のプリヒートによって光定着器の定着性を向上させることができる。またペルチェ素子の温度制御は、ペルチェ素子に流す電流値によって決まり、応答時間も例えば２℃／秒（２５℃環境）と早いため、より細かな温度制御でき、安定したトナー定着性を維持する。
【００１０】
ここでペルチェ素子の廃熱によるプレヒート温度を５０℃乃至１００℃の範囲に設定する。またペルチェ素子の吸熱により冷却された空気を用いて光定着器の冷却する冷却ユニットを設けたことを特徴とする。この冷却ユニットは、ペルチェ素子の吸熱面に接触配置されたチャンバと、ブロワファンによる吸引で装置内の空気をチャンパに導入して冷却した後に光定着器内を通過させる冷却系統とを備える。更に冷却ユニットで冷却された空気を装置の電源ユニット及び制御回路の冷却に用いる。このようにペルチェ素子の廃熱面を用紙面に向け用紙搬送下部に設置してプレヒートすると同時に、ペルチェ素子の吸熱面に冷却エア用のチャンバを配置して冷却した空気を作り、光定着器の冷却に用いることで、異常加熱による光定着器の破損を確実に防止し、更に電源ユニットや制御回路を冷却することもできる。
【００１１】
また本発明は、光定着器で発生する廃熱を用いてプレヒートユニットのペルチェ素子を予熱する余熱ユニットを設けたことを特徴とする。この余熱ユニットは、ペルチェ素子の吸熱面に余熱空間を介して配置されたチャンバと、ブロワファンによる吸引で外部の空気を光定着器内を通してチャンパに導入して余熱させる余熱系統とを備える。この余熱ユニットは更に電源ユニットや制御回路から発生する廃熱を用いてプレヒートユニットのペルチェ素子を予熱するようにしてもよい。
【００１２】
このように装置から得られる廃熱をペルチェ素子及び印刷媒体の余熱に使用することで、ペルチェ素子の吸熱面の冷接点温度を上げ、廃熱面の高接点温度を高くして効率良くプリヒートすることができる。同時に、外部から取込んだ空気を光定着器、電源ユニット、制御回路等を冷却した後にペルチェ素子の余熱に利用することで、装置内の温度上昇を抑制でき、フラッシュ電圧を高くした場合の光定着器の破損等を確実に防止する。またプレヒートユニットは、矩形シート状のペルチェ素子をプレート面の複数並べた構造をとる。
【００１３】
また本発明は、電子写真ユニットにより感光体上に形成された静電潜像をトナーで現像した後に用紙上に転写した後に定着するプリンタ装置の定着方法を提供するものであり、このプリンタ装置の定着方法として、光定着器による強い光の照射でトナーを溶融して用紙上にトナー画像を定着する前に、ペルチェ素子を加熱媒体に用いてプレヒートすることを特徴とする。
【００１４】
このペルチェ素子の廃熱によるプレヒート温度を５０℃乃至１００℃の範囲に設定する。またペルチェ素子の吸熱により冷却された空気を用いて光定着器を冷却する。さらに、光定着器で発生する廃熱を用いてペルチェ素子を予熱する。これ以外の点の詳細は、装置の場合と同じになる。
【発明の効果】
【００１５】
このように本発明のプリンタ装置にあっては、ペルチェ素子の廃熱によって光定着器前の段階で用紙を温めるプレヒートを行うことで、光定着器のフラッシュ電圧を下げてもトナーの定着性を安定して維持することができる。またペルチェ素子の廃熱を利用した用紙のプレヒートと同時にペルチェ素子の吸熱を利用して光定着器にエアを冷却して供給することで、光定着器の温度上昇を十分に抑えることができ、光定着器の温度上昇による破損を確実に防止できる。
【００１６】
またペルチェ素子の廃熱による光定着器前での用紙のプレヒートと同時に光定着器や電源ユニット制御回路等の廃熱を利用してペルチェユニット及び用紙を予熱することで、光定着器のフラッシュ電圧を下げてもトナーの定着性を損なわず良好な定着性を維持し、同時に光定着器、電源ユニット制御回路等の内部の冷却を行うこともできる。
【００１７】
更にペルチェ素子に流す電流によって温度に対する高い応答性が得られる点を利用し、より細かで正確なプレヒートの温度制御ができ、安定した定着正を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】ペルチェ素子を用いてプリヒートと冷却を行う本発明のプリンタ装置の内部構造の説明図；
【図２】図１の感光体ドラムと現像機ユットの説明図；
【図３】図１のペルチェユニットと冷却機構を取出した説明図；
【図４】図３のペルチェユニットの説明図；
【図５】ペルチェ素子の原理説明図；
【図６】図１はペルチェユニットを余熱する本発明のプリンタ装置の内部構造の説明図；
【図７】図６のペルチェユニットと余熱系統を取出した説明図；
【図８】図７の余熱用チャンバーの説明図；
【図９】本発明におけるプレヒート温度とトナー定着率の特性図；
【発明を実施するための形態】
この感光ドラム１６及び現像器ユニット１８により、本発明の電子写真プロセスの主要部を構成している。感光ドラム１６はＬＥＤプリントヘッド等の光ビームの走査により、ドラム表面に形成された光漏電性絶縁体層上に静電潜像を形成し、この感光ドラム１６上の静電潜像に対し現像器ユニット１８が現像剤としてトナーを使用して現像を行い、その後に用紙搬送路２４を通って送られてくる連続用紙１２上に転写ユニット２２でトナー像を転写した後、光定着器２８で定着固定することで印刷する。
【００１９】
図２は、図１の感光ドラム１６と現像器ユニット１８の詳細構造を取り出している。感光ドラム１６は図示しないモータにより一定速度で反時計回りに回転駆動される。感光ドラム１６の周囲には上部左側に２台の前帯電器６４，６６が配置され、感光ドラム１６の表面を一様に帯電させる。続いてＬＥＤプリントヘッド６８が設けられる。
【００２０】
ＬＥＤプリントヘッド６８にはドラム長手方向に多数のＬＥＤを配置したＬＥＤアレイを使用しており、印刷情報に応じたＬＥＤアレイの発光駆動により印刷パターンの露光を行って感光ドラム１６上に静電潜像を形成する。感光ドラム１６上に形成された静電潜像は、現像器ユニット１８の位置でキャリアとトナーを含む２成分現像剤のトナー成分により現像されてトナー像となる。
【００２１】
一方、印刷を行うための連続用紙は、用紙搬送ユニット２０により感光ドラム１６の転写位置に送られている。この転写位置には感光ドラム１６に対向して転写帯電器２２−１が配置され、感光ドラム１６上のトナー像が用紙上に転写される。用紙上に転写されたトナー像は図１に示す光定着器２８において定着される。
【００２２】
転写帯電器２２−１により用紙に対するトナー像の転写が済んだ感光ドラム１６上には転写されずに残った残留トナーがあり、残留トナーを除去するためにクリーニングブラシ５８とクリーニングブレード６０を設け、機械的に感光ドラム１６上の残留トナーを除去している。続いて除電ＬＥＤが設けられ、感光ドラム１６上の電位を０ボルトに戻す除電を行う。
【００２３】
再び図１を参照するに、光定着器２８は内部に例えば４本のフラッシュランプ３０を用紙搬送方向に並べて配置しており、このフラッシュランプ３０の発光駆動による強力な光をトナーに吸収させることで、トナーそのものを溶融させて用紙上に定着させている。
【００２４】
光定着器２８の手前には、本発明にあってはプレヒートユニットとしてペルチェユニット２６を設け、光定着器２８の前で連続用紙１２を温めるプレヒートを行っている。ペルチェユニット２６は廃熱面を用紙搬送路２４側に向けて配置され、下側が吸熱面となる。ペルチェユニット２６の吸熱面側には冷却チャンバ３６が配置されている。
【００２５】
冷却チャンバ３６は、下部に設置されたエアブロワ５２による空気の吸い込みを受け、ペルチェユニット２６の吸熱面に対向した冷却チャンバ３６によって吸入した空気を冷却し、光定着器２８に冷却空気を送り込んで冷却している。即ち冷却チャンバ３６は、空気導入口３８を右側に持ち、冷却チャンバ３６を適った冷却空気は排出口４０からダクトを通って光定着器２８内にダクト開口４２を設け、ここから冷却空気を光定着器２８内に入れている。また光定着器２８には吸込み口４４が設けられ、ダクト４６を通ってダッシュフィルタ４８に至り、更にダクト５０を通ってエアブロワ５２により吸引される。
【００２６】
このためペルチェユニット２６は、その廃熱によって光定着器２８に送り込む連続用紙１２を温めるプレヒートを行うと同時に、エアブロワ５２で吸引した空気が冷却チャンバ３６を通るときにペルチェユニット２６の吸熱により空気を冷却し、冷却した空気を光定着器２８を通すことで光定着器２８の冷却を行っている。
【００２７】
ここでペルチェユニット２６による温度制御のため、プレヒート温度を検出する温度センサ４５−１、冷却温度を測定する温度センサ４５−２、更に光定着器２８の内部温度を測定する温度センサ４５−３を設けている。更にラインプリンタ１０にはコントロールユニット５４と電源ユニット５６が設けられている。このコントロールユニット５４と電源ユニット５６に対しても冷却チャンバ３６からダクト５５が接続され、エアブロワ５２による吸引で冷却空気を送り込んで冷却している。
【００２８】
図３は、図１のラインプリンタ１０のペルチェユニット２６及び光定着器２８の部分を取り出して拡大している。ペルチェユニット２６は、その廃熱面７４を用紙搬送路２４側に向けて配置し、廃熱面７４からの熱によって搬送路２４に沿って通過する連続用紙１２を温めた後に、光定着器２８に入るようにしている。ペルチェユニット２６の下側は吸熱面７６であり、この吸熱面７６に接触して冷却チャンバ３６を配置している。
【００２９】
図４は図３のペルチェユニット２６を取り出して平面で示している。このペルチェユニット２６はＭａｒｌｏｗＩｎｄａｓｔｒｉｅｓＩｎｃ．製であり、縦×横＝３８ｍｍ×３０ｍｍサイズの薄型矩形のペルチェ素子２６−１〜２６−４０を、搬送方向に直行する方向に１０個、搬送方向に４個の合計４０個並べて配置している。このペルチェ素子２６−１〜２６−４０のそれぞれは次の仕様となる。
最大熱量１１０Ｗ
最大発熱量９５℃
最大冷却能力 −３６℃
応答速度１０℃／分（２５℃環境で冷却，加熱共に）
となる。もちろんペルチェユニット２６に使用するペルチェ素子の数は、図１に示したラインプリンタ１０の用紙搬送路２４の横幅を越える適宜のサイズとなるように枚数を決める。
【００３０】
図５は、図４のペルチェユニット２６に使用したペルチェ素子２６−１１の構造であり、異種の金属Ｎと金属Ｐを接合し、直流電源２７に接続して電流を流すようにしている。このペルチェ素子の詳細を説明すると、ペルチェ効果による発熱を現わす式として、通常、次式が知られている。
Ｅ＝ρ・Ｉ＋Ｓ・ｇｒａｄＴ・・・（１）
Ｑ＝π・Ｉ−κ・ｇｒａｄＴ，π＝Ｓ・Ｔ・・・（２）
Ｑ＝τ・Ｉ・ｇｒａｄＴ，τ＝Ｔ・（ｄＳ／ｄＴ）・・・（３）
但し、Ｓはそれぞれゼーベック係数
πはペルチェ係数
τはトムソン係数
κはそれぞれ熱伝導率
ρは電気抵抗率
Ｅは電界の大きさを示すベクトル量
Ｉは電流の大きさを示すベクトル量
Ｑは熱量
Ｑ０は熱の吸収率
Ｔは温度
ｇｒａｄＴは温度勾配
【００３１】
（１）式では、温度勾配が無い時の電界の大きさを示すベクトル量Ｅは、通常良く知られているオームの法則によって求められた値
Ｅ＝ρ・Ｉ
に等しくなる。
【００３２】
温度勾配がある時の電界の大きさを示すベクトル量Ｅは、温度の高い場所の電子は大きな運動量を持つので、電子は温度の高い方から低い方へ流れ込み、温度が高い方が正の電位を持ち、温度の低い方が負の電位を持つようになる。正孔の時はその逆となって、その値に相当する右辺２項の（Ｓ・ｇｒａｄＴ）が右辺１項の（ρ・Ｉ）に加算される。
【００３３】
したがって、図５の異種の金属Ｎと金属Ｐを接合したペルチェ素子２６−１１に電源２７を接続し、電源２７から電流Ｉを流さない場合、（１）式によって電界の大きさを示すベクトル量は
Ｅ＝Ｓ・ｇｒａｄＴ
となり、金属Ｐ，Ｎによって（Ｔ１−Ｔ２）の温度差を与えると、その結果、（Ｖ１−Ｖ２）の電位差を生じる。これが熱電発生器の原理である。
【００３４】
（２）式では、温度勾配がなく、電流Ｉを流した時の熱量は
Ｑ＝π・Ｉ
となる。これは低いエネルギを持った電子を有する物質から高いエネルギを持った電子を有する物質へ電子を引き出すと、エネルギの高い電子のみが出てくるために、後には低いエネルギを持った電子が残ることになる。
【００３５】
その際の熱量を考えると、両物質に熱量の差が生じることになって低いエネルギを持つ電子を有する物質では温度が下がる。これがペルチェ効果である。このときペルチェ熱Ｑは、電流Ｉの方向と同じ方向に運ばれることから、ペルチェ係数πは電流Ｉの方向によって正負の符号をとる。
【００３６】
ペルチェ素子２６−１１に電源によって電流Ｉを流すと、ペルチェ素子２６−１１の金属Ｎの領域では
Ｑｎ＝πｎ・Ｉ
の熱量が流れ、金属Ｎと異なる種類の金属Ｐの領域では
Ｑｐ＝πｐ・Ｉ
の熱量が流れる。このため金属ＮとＰの接合部のところでは
（πｎ−πρ）・Ｉ
の熱量の差が出てくる。
【００３７】
この熱量は、接合部の一方で熱を発生し、もう一方では熱を吸収するが、その差が接合部分の温度を変えるので、これが負のとき電子冷却の原理となる。このためペルチェ素子２６−１１の金属Ｐ側が吸熱面７６となり、金属Ｎ側が廃熱面７４となる。
【００３８】
ここで、熱電効率の良いペルチェ素子を作るには、負荷から奪われる熱と消費した電力の比、即ち次式に示す冷却効果係数（ＣＯＰ：ＣｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｏｆＰｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆａｒｅｆｒｉｇｅｒａｔｏｒ）を大きくすれば良い。
【００３９】
【数１】

但し、Ｚは熱電材料の良否を判断するための性能指数
Ｔｃは冷接点の温度Ｔｈは高温接点の温度
Ｔｍは冷却素子の平均温度
【００４０】
実際のペルチェ素子は、これらの値を元に、Ｂｉ（ビスマス）、Ｓｂ₂（アンチモン）、Ｔｅ₃（テルル）、Ｂｉ＋Ｔｅ（ビスマス＋テルル）などの金属を用いられて作られている。また、温度制御は、ペルチェ素子に流す電流値によって決まり、応答時間も例えば２℃／秒（２５℃環境で冷却、過熱共に）と速いため、簡単なフィードバック制御により細かな温度制御が可能である。
【００４１】
図６はプレヒートユニットとして設けたペルチェユニット２６を光定着器２８からの廃熱を利用して予熱するようにした本発明の他の実施形態のラインプリンタである。このラインプリンタ１０にあっては、光定着器２８の手前に設けたペルチェユニット２６の下側に予熱チャンバ８２を設け、予熱チャンバ８２にエアブロワ５２による吸引で光定着器２８を通して外部から導入した空気を通すことでペルチェユニット２６を予熱している。
【００４２】
即ち光定着器２８は外気導入口８４を有し、エアブロワ５２により外部から導入された空気は光定着器２８の内部を通過して冷却し、導入口８６から予熱チャンバ８２に送られる。このため予熱チャンバ８２には、光定着器２８のフラッシュランプ３０の発光駆動による廃熱で温められた空気が送り込まれる。予熱チャンバ８２の上部の予熱空間８６の中にはペルチェユニット２６が設けられている。
【００４３】
さらに余熱チャンバ８２の吸込側にはダクト９４によってコントロールユニット５４と電源ユニット５６が接続される。このため予熱チャンバ８２には、更にコントロールユニット５４や電源ユニット５６で温められた空気も送り込まれ、ペルチェユニット２６を余熱すると同時に、コントロールユニット５４と電源ユニット５６の冷却を行う。
【００４４】
図７は、図６のペルチェユニット２６と光定着器２８の部分を取り出して拡大している。ペルチェユニット２６は廃熱面７４を用紙搬送路２４に向けて配置し、下側の吸熱面７６を予熱チャンバ８２の上部の仕切られた予熱空間１０２に配置している。
【００４５】
予熱チャンバ８２は、導入部８８、チャンバ部９６，９８，１００、更に排出部９０を備えている。導入部８８側のチャンバ部９６と排出部９０側のチャンバ部１００は用紙搬送路２４側に面しており、このためチャンバ部９６，１００からの熱によって用紙搬送路２４に沿って通過する連続用紙１２のプレヒートを行う。
【００４６】
チャンバ部９８は予熱空間１０２に面しており、ここにはペルチェユニット２６の吸熱面７６が位置していることから、チャンバ部９８からの予熱によってペルチェユニット２６の吸熱面７６の温度を上げる予熱を行っている。
【００４７】
このように予熱チャンバ８２によってペルチェユニット２６の吸熱面７６の温度が上がると、前記（４）式の冷却効果係数ＣＯＰの右辺における冷接点温度Ｔｃが高くなり、これによって冷却効果係数ＣＯＰを高め、ペルチェユニット２６における廃熱面７４の温度をより高温にすることができる。同時に、予熱チャンバ８２に光定着器２８の廃熱を利用しているため、この予熱のための光定着器２８を通す空気の流れによって、光定着器２８を冷却する効果が得られる。
【００４８】
図８は図７の予熱チャンバ８２を取り出している。予熱チャンバ８２は上部に箱型にくりぬいた予熱空間１０２を持っており、この予熱空間１０２の上部にペルチェユニット２６を嵌込み固定している。ペルチェユニット２６は図４に示したように、例えば４０枚のペルチェ素子２６−１〜２６−４０を４×１０の４０枚配列している。
【００４９】
予熱チャンバ８２のほぼ対角となる位置には導入部８８と排出部９０が設けられており、導入部８８から導入した光定着器２８の廃熱で温められた空気を、予熱チャンバ８２内を通した後、排出部９０からエアブロワで吸引するようにしている。
【００５０】
次に本発明の具体的な実施形態を説明する。図４の構成をもつペルチェユニット２６を、図１のラインプリンタ１０に搭載する。この場合、ラインプリンタ１０として５０００ＬＰＭ（秒／分）のラインプリンタの搭載を例にとる。ペルチェユニット２６を搭載した５０００ＬＰＭのラインプリンタの光定着器２８として１９５０ボルトのフラッシュ電圧を印加した場合、ペルチェユニット２６によるプレヒート温度に対する光定着器２８によるトナーの定着率（％）として、図９の特性が得られる。
【００５１】
ここで光定着器２８を用いた場合の目標定着率を８０％とすると、プレヒート温度が４０℃を越えると目標定着率８０％を上回り、その後、５０℃付近で定着率８５％が維持され、更にプレヒート温度が上昇すると定着率は９０％まで上昇するが、プレヒート温度が１００℃を越えると定着率が低下するようになる。そこで本発明で使用するペルチェユニット２６によるプレヒート温度としては、図９の特性から使用下限温度をＴ１＝５０℃、上限温度をＴ２＝１００℃とし、Ｔ１＝５０℃〜Ｔ２＝１００℃の範囲にプレヒート温度を設定すれば良い。
【００５２】
ここで図１のラインプリンタについて、次の実施例１と実施例２を行う。
（実施例１）
【００５３】
図１のラインプリンタについて、光定着器２８に１９５０ボルトのフラッシュ電圧を印加し、図９におけるプレヒート温度と定着率の関係からペルチェユニットにおけるペルチェ素子の廃熱面温度が９０℃となるように冷却面温度を−３５℃に設定し、更に光定着器２８に冷却用エアを１ｍ³／分で供給する。
【００５４】
この条件によるプレヒートと定着器冷却を用いて５０００ＬＰＭの印刷を行った結果、用紙上のトナー付着量が０．９ｍｇ／ｃｍ²でも良好な定着性を示した。また連続印刷においても、図１０のように印刷枚数の増加に対し光定着器温度は７０℃程度までしか上昇せず、光定着器２８の内部温度は十分に低く、光定着器の破損等は発生しなかった。
（実施例２）
【００５５】
図１のラインプリンタについて、フラッシュ電圧を１５００ボルトに下げ、それ以外の条件は実施例１と同じにして印刷を行った結果、用紙上のトナー付着量が０．９ｍｇ／ｃｍ²でも良好な定着性を示した。
（実施例３）
【００５６】
図６の光定着器２８の廃熱を利用したペルチェユニット２６の予熱を行うラインプリンタについて、フラッシュ電圧は実施例２と同様１５００ボルトとし、光定着器２８、コントロールユニット５４、更に電源ユニット５６で発生する熱をペルチェユニット２６の予熱に用いて印刷を行った結果、用紙上のトナー付着量が０．９ｍｇ／ｃｍ２でも良好な定着性を示した。
（実施例４）
【００５７】
図６のラインプリンタ１０について、フラッシュ電圧を１９５０ボルトに設定し、実施例３と同じ条件で光定着器２８、コントロールユニット５４及び電源ユニット５６の廃熱を利用した予熱を行った状態で印刷を行った結果、用紙上の上のトナー付着量が０．９ｍｇ／ｃｍ²でも良好な定着性を示し、また温度上昇による光定着器２８の破損は発生しなかった。
【００５８】
このような実施例１〜４の有効性を明確にするため、次の比較例１〜５の印刷を行った。
（比較例１）
【００５９】
図１のラインプリンタについて、ペルチェユニット２６によるプレヒート及び光定着器２８の冷却を行わずに、実施例１と同じ条件で印刷を行った結果、用紙上のトナー付着量が０．９ｍｇ／ｃｍ²では満足な定着性が得られず、また図１１の特性１０６のように、連続印刷において光定着器２８の温度が上昇し、光定着器２８の光源であるフラッシュランプ３０が破損した。
（比較例２）
【００６０】
プレヒートユニットとしてセラミックパネルヒータを用いて、実施例１と同じ条件により印刷を行った結果、光定着器の温度が低い初期段階では用紙上のトナー付着量が０．９ｍｇ／ｃｍ²で満足な定着性が得られるものの、図１１の特性１０８のように、連続印刷により光定着器の温度が上昇し、光定着器２８の光源であるフラッシュランプ３０が破損した。
（比較例３）
【００６１】
図１のラインプリンタについて、プレヒートを行わずに実施例２と同様な条件により印刷を行った結果、用紙上のトナー付着量が０．９ｍｇ／ｃｍ²〜０．４ｍｇ／ｃｍ²までのトナー付着量において定着量が発生した。
（比較例４）
【００６２】
図６のラインプリンタについて、プレヒートを行わなかった以外は実施例３と同じ条件により印刷を行った結果、用紙上のトナー付着量が０．９ｍｇ／ｃｍ²〜０．４ｍｇ／ｃｍ²までのトナー付着量において定着量が発生した。
（比較例５）
【００６３】
図６のラインプリンタについて、プレヒート及び予熱を行わない以外は実施例４と同じ条件により印刷を行った結果、用紙上のトナー付着量が０．９ｍｇ／ｃｍ²では満足な定着性が得られず、また図１１の特性１０６の場合と同様、連続印刷において光定着器２６の温度が上昇し、光定着器２６の光源であるフラッシュランプ３０を破損した。
【００６４】
以上の実施例１〜４及び比較例１〜５をまとめると、図１２の表のようになる。
【００６５】
図１３は、図１及び図６のラインプリンタ１０に設けたコントロールユニット５４によるペルチェユニット２６に対するプレヒート温度制御のフローチャートである。ラインプリンタの電源投入等により装置スタートを行うと、ステップＳ１で装置スタンバイ状態の有無をチェックし、スタンバイ状態でなければ、ステップＳ２で印刷開始の有無をチェックする。印刷開始が行われるまではステップＳ７〜Ｓ１１の待機温度設定制御１１０が行われている。
【００６６】
即ちステップＳ７でプレヒート待機温度設定が行われ、ステップＳ８で温度センサによる検出温度がプレヒート設定温度に一致したか否かチェックし、一致しなければステップＳ９で測定温度がプレヒート設定温度より高いか低いかチェックする。高い場合にはステップＳ１０で、ペルチェ素子に流している制御電流を下げて温度を下げる。
【００６７】
温度が低い場合にはステップＳ１１で、ペルチェ素子に流している制御電流を上げて温度を高くする。これによって印刷開始前の待機状態でペルチェユニット２６によるプレヒート温度は設定温度に維持される。
【００６８】
ステップＳ２で印刷開始が判断されると、ステップＳ３でプレヒート温度設定を行う。この実施形態にあっては、プレヒート設定温度を例えば９０℃としている。続いてステップＳ４で温度センサによってプレヒート温度を測定し、ステップＳ５で設定温度と比較する。設定温度に一致していれば、ステップＳ６で印刷スタートを行い、印刷中においてはステップＳ４，Ｓ５の処理を繰り返す。
【００６９】
ステップＳ５でプレヒート測定温度が設定温度に一致していない場合には、ステップＳ１２〜Ｓ１７のプレヒート温度設定制御１１２を行う。即ちステップＳ１２で印刷ストップを行い、ステップＳ１３でプレヒート温度を設定温度と比較し、温度が高い場合にはステップＳ１４で、ペルチェ素子に流す印加電流を例えば１０ｍＡ下げ、ステップＳ１５でプレヒート温度を測定し、ステップＳ１７でプレヒート設定温度に一致したか否かチェックする。
【００７０】
それでも温度が高ければ再びステップＳ１４に戻って、更に１０ｍＡペルチェ素子に流す電流をダウンし、ステップＳ１０で測定温度が設定温度に一致するまで、ステップＳ１２，Ｓ１３，Ｓ１４，Ｓ１５，Ｓ１７の処理を繰り返す。
【００７１】
一方、ステップＳ１３で測定温度がプレヒート設定温度より低かった場合には、ステップＳ１６でペルチェ素子に対する印加電流を１０ｍＡアップする。そしてステップＳ１５でプレヒート温度を測定して、ステップＳ１７で設定温度を比較し、測定温度が設定温度に一致するまで、ステップＳ１２，Ｓ１３，Ｓ１６，Ｓ１５，Ｓ１７の処理を繰り返す。
【００７２】
尚、本発明は上記の実施形態に限定されず、その目的と利点を損なわない適宜の変形を含む。更に本発明は、上記の実施形態に示した数値による限定は受けない。【Technical field】
[0001]
  The present invention relates to a printer apparatus that prints characters, images, and the like on a recording paper using an electrophotographic process and a fixing method thereof, and more particularly, to a printer apparatus that performs preheating before a light fixing device and a fixing method thereof.
[Background]
[0002]
  2. Description of the Related Art Conventionally, electrophotographic methods employed in copying machines and laser printers generally apply a uniform electrostatic charge on a photoconductive insulator layer and irradiate a light image on the insulator layer. Thus, the electrostatic charge is partially removed to form an electrostatic latent image. Next, a fine powder called toner is attached to the remaining portion of the electrostatic charge to form (develop) a toner image that visualizes the latent image, and this toner image is transferred to a recording sheet.AfterTo obtain a printed matter.
[0003]
  In general, in order to obtain good fixability in the electrophotographic process, it is important to efficiently heat-melt the toner transferred onto the paper in the fixing step and fix it on the paper. As this fixing method, a non-contact fixing method using a conventional optical fixing device is known, and fixing is performed by melting the toner itself by absorbing strong light from the flash lamp into the toner.
[Prior art documents]
[Patent Literature]
[0004]
[Patent Document 1]
Microfilm of Japanese Utility Model No. 54-13731 (Japanese Utility Model Application No. 55-116353)
[Patent Document 2]
Japanese Patent Laid-Open No. 1-172981
[Patent Document 3]
JP 58-95372 A
[Patent Document 4]
Japanese Patent Laid-Open No. 11-305637
SUMMARY OF THE INVENTION
[Problems to be solved by the invention]
[0005]
  However, in the optical fixing method, sufficient fixing properties may not be obtained depending on conditions such as the thickness of the paper, the conveyance speed of the paper, the environmental temperature and humidity, and fixing failure may occur. Also, from the viewpoint of energy saving in recent years, it is almost impossible to increase the flash voltage, and it is necessary to use preheating in order to avoid a toner fixing failure caused by a shortage of flash energy due to high speed printer. There is.
[0006]
  Conventionally, preheating is performed using a heating wire or a ceramic heater as a heat medium. However, fine temperature control is difficult with these heat media. In addition, since the response time is long, there is a problem that when the paper jam occurs, the temperature of the preheating portion cannot be rapidly lowered, and the paper may be ignited.
[0007]
  In addition, when trying to increase the output of the optical fixing device in order to avoid toner fixing failure or the like, there are many problems that the UV ink often used for form printing changes color and causes printing failure. Further, when the output of the optical fixing device is increased, the temperature of the optical fixing device increases, and the optical fixing device may be damaged, and there is a problem that abnormal heating of the opposing paper conveyance path occurs. Furthermore, when the optical fixing unit, which is the main heat source in the printer, becomes abnormally heated, the temperature in the printer unit also rises, causing the toner photoconductor filming (with toner sticking) and the toner melting and fixing in the developing unit. It becomes easy to cause troubles such as.
[0008]
  SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a printer apparatus and a fixing method therefor that can maintain a stable toner fixing property by preheating and perform fine temperature control in preheating in light fixing using an electrophotographic process. With the goal.
[Means for Solving the Problems]
[0009]
  DISCLOSURE OF THE INVENTION To achieve this object, the present invention is constituted as follows. The present invention relates to an electrophotographic unit that develops an electrostatic latent image formed on a photoreceptor with toner and then transfers the image onto a sheet, and fixes the toner image transferred onto the sheet by melting the toner by irradiating strong light. A preheating unit using a Peltier element as a heating medium is provided in front of the optical fixing device. Since the present invention uses the Peltier element as the heat generating medium of the preheating unit, the fixability of the optical fixing device can be improved by preheating the paper using the waste heat of the Peltier element. The temperature control of the Peltier element is determined by the value of the current flowing through the Peltier element, and the response time is as fast as 2 ° C./second (25 ° C. environment), for example, so that finer temperature control can be performed and stable toner fixing properties are maintained.
[0010]
  Here, the preheating temperature due to the waste heat of the Peltier element is set in the range of 50 ° C to 100 ° C. Further, a cooling unit for cooling the optical fixing device using air cooled by heat absorption of the Peltier element is provided. The cooling unit includes a chamber disposed in contact with the heat absorption surface of the Peltier element, and a cooling system that allows the air in the apparatus to be introduced into the champ by suction by a blower fan and then cools and then passes through the optical fixing device. Further, the air cooled by the cooling unit is used for cooling the power supply unit and the control circuit of the apparatus. In this way, the waste heat surface of the Peltier element is installed at the lower part of the sheet conveyance toward the sheet surface and preheating is performed. At the same time, a cooling air chamber is arranged on the heat absorption surface of the Peltier element to create cooled air, By using it for cooling, the optical fixing device can be reliably prevented from being damaged by abnormal heating, and further the power supply unit and the control circuit can be cooled.
[0011]
  Further, the present invention is characterized in that a preheating unit for preheating the Peltier element of the preheating unit using waste heat generated in the optical fixing device is provided. This preheating unit includes a chamber disposed on the heat absorption surface of the Peltier element via a preheating space, and a preheating system that introduces external air into the chamber through the optical fixing device by suction with a blower fan and preheats the air. The remaining heat unit may further preheat the Peltier element of the preheating unit using waste heat generated from the power supply unit or the control circuit.
[0012]
  In this way, waste heat obtained from the apparatus is used for the residual heat of the Peltier element and the print medium, so that the cold junction temperature of the heat absorption surface of the Peltier element is raised and the high contact temperature of the waste heat surface is increased to efficiently preheat. be able to. At the same time, the air taken in from outside can be used for the residual heat of the Peltier element after cooling the optical fixing device, power supply unit, control circuit, etc., so that the temperature rise in the device can be suppressed and the light when the flash voltage is increased Prevent damage to the fuser. The preheat unit has a structure in which a plurality of rectangular sheet-like Peltier elements are arranged on the plate surface.
[0013]
  The present invention also provides a fixing method of a printer apparatus in which an electrostatic latent image formed on a photoconductor by an electrophotographic unit is developed with toner and then transferred onto a sheet and then fixed. As a fixing method, toner is irradiated by strong light from a light fixing device.TheBefore the toner image is fixed on the paper by melting, preheating is performed using a Peltier element as a heating medium.
[0014]
  The preheating temperature due to the waste heat of the Peltier element is set in the range of 50 ° C to 100 ° C. In addition, a light fixing device using air cooled by heat absorption of the Peltier elementTheCooling. Further, the Peltier element is preheated using waste heat generated in the optical fixing device. The other details are the same as those of the apparatus.
【The invention's effect】
[0015]
  As described above, in the printer device of the present invention, the toner is fixed even if the flash voltage of the optical fixing device is lowered by performing preheating to warm the paper in the stage before the optical fixing device by the waste heat of the Peltier element. It can be maintained stably. In addition, by preheating the paper using the waste heat of the Peltier element and simultaneously using the heat absorption of the Peltier element to cool and supply the air to the optical fixing unit, the temperature rise of the optical fixing unit can be sufficiently suppressed, The damage due to the temperature rise of the optical fixing device can be surely prevented.
[0016]
  Also, the pre-heating of the Peltier unit and the paper using the waste heat of the optical fixing unit and the power supply unit control circuit at the same time as the pre-heating of the paper in front of the optical fixing unit due to the waste heat of the Peltier element, the flash voltage of the optical fixing unit Even if the temperature is lowered, good fixability can be maintained without impairing toner fixability, and at the same time, the inside of the optical fixing device, the power supply unit control circuit, etc. can be cooled.
[0017]
  Furthermore, by utilizing the fact that high responsiveness to temperature can be obtained by the current flowing through the Peltier element, finer and more accurate preheating temperature control can be performed, and stable fixing positiveness can be obtained.
[Brief description of the drawings]
[0018]
FIG. 1 is an explanatory diagram of the internal structure of a printer apparatus of the present invention that performs preheating and cooling using a Peltier element;
FIG. 2 is an explanatory diagram of the photosensitive drum and the developer unit of FIG. 1;
FIG. 3 is an explanatory view of the Peltier unit and the cooling mechanism in FIG. 1 taken out;
4 is an explanatory diagram of the Peltier unit of FIG. 3;
FIG. 5 is a diagram illustrating the principle of a Peltier element;
FIG. 1 is an explanatory diagram of the internal structure of a printer apparatus of the present invention for preheating a Peltier unit;
7 is an explanatory diagram showing the Peltier unit and the residual heat system in FIG. 6 taken out;
8 is an explanatory diagram of the preheating chamber of FIG. 7;
FIG. 9 is a characteristic diagram of preheating temperature and toner fixing rate in the present invention;
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
  The photosensitive drum 16 and the developing unit 18 constitute a main part of the electrophotographic process of the present invention. The photosensitive drum 16 forms an electrostatic latent image on the light-leakage insulating layer formed on the drum surface by scanning the light beam of an LED print head or the like, and develops the electrostatic latent image on the photosensitive drum 16. The developing unit 18 performs development using toner as a developer, and after that, the toner image is transferred by the transfer unit 22 onto the continuous paper 12 sent through the paper conveyance path 24, and then the optical fixing device 28. Print by fixing and fixing.
[0019]
  FIG. 2 shows the detailed structure of the photosensitive drum 16 and the developing unit 18 of FIG. The photosensitive drum 16 is rotationally driven counterclockwise at a constant speed by a motor (not shown). Around the photosensitive drum 16, two pre-chargers 64 and 66 are arranged on the upper left side to uniformly charge the surface of the photosensitive drum 16. Subsequently, an LED print head 68 is provided.
[0020]
  The LED print head 68 uses an LED array in which a large number of LEDs are arranged in the longitudinal direction of the drum. The printed pattern is exposed by light emission driving of the LED array in accordance with the print information, and the electrostatic latent image is formed on the photosensitive drum 16. Form an image. The electrostatic latent image formed on the photosensitive drum 16 is developed with a toner component of a two-component developer including a carrier and toner at the position of the developing unit 18 to become a toner image.
[0021]
  On the other hand, continuous paper for printing is sent to the transfer position of the photosensitive drum 16 by the paper transport unit 20. At this transfer position, a transfer charger 22-1 is disposed opposite to the photosensitive drum 16, and the toner image on the photosensitive drum 16 is transferred onto a sheet. The toner image transferred onto the paper is fixed by the optical fixing device 28 shown in FIG.
[0022]
  There is residual toner that remains without being transferred onto the photosensitive drum 16 after the transfer of the toner image onto the paper by the transfer charger 22-1. In order to remove the residual toner, a cleaning brush 58 and a cleaning blade 60 are provided. Residual toner on the photosensitive drum 16 is mechanically removed. Subsequently, a neutralization LED is provided, and neutralization is performed to return the potential on the photosensitive drum 16 to 0 volts.
[0023]
  Referring again to FIG. 1, the optical fixing unit 28 has, for example, four flash lamps 30 arranged side by side in the sheet conveyance direction, and the toner absorbs the powerful light generated by the light emission driving of the flash lamps 30. Thus, the toner itself is melted and fixed on the paper.
[0024]
  In the present invention, a Peltier unit 26 is provided as a preheating unit in front of the optical fixing device 28, and preheating is performed to warm the continuous paper 12 in front of the optical fixing device 28. The Peltier unit 26 is disposed with the waste heat surface facing the paper transport path 24 side, and the lower side is the heat absorption surface. A cooling chamber 36 is disposed on the heat absorption surface side of the Peltier unit 26.
[0025]
  The cooling chamber 36 receives air sucked by the air blower 52 installed in the lower part, cools the air sucked by the cooling chamber 36 facing the heat absorbing surface of the Peltier unit 26, and sends the cooling air to the optical fixing device 28 for cooling. is doing. That is, the cooling chamber 36 has an air introduction port 38 on the right side, and the cooling air suitable for the cooling chamber 36 is provided with a duct opening 42 in the optical fixing device 28 through the duct from the discharge port 40, and the cooling air is transmitted from there. It is put in the fixing device 28. Further, the light fixing unit 28 is provided with a suction port 44, reaches the dash filter 48 through the duct 46, and is further sucked by the air blower 52 through the duct 50.
[0026]
  For this reason, the Peltier unit 26 preheats the continuous paper 12 sent to the optical fixing device 28 by the waste heat, and at the same time, the air sucked by the air blower 52 passes through the cooling chamber 36 to absorb the air by the heat absorption of the Peltier unit 26. The optical fixing device 28 is cooled by cooling and passing the cooled air through the optical fixing device 28.
[0027]
  Here, for temperature control by the Peltier unit 26, a temperature sensor 45-1 for detecting the preheat temperature, a temperature sensor 45-2 for measuring the cooling temperature, and a temperature sensor 45-3 for measuring the internal temperature of the optical fixing device 28 are provided. Provided. Further, the line printer 10 is provided with a control unit 54 and a power supply unit 56. A duct 55 is also connected from the cooling chamber 36 to the control unit 54 and the power supply unit 56, and cooling air is sent by suction by the air blower 52.InclusionIt is cooling with.
[0028]
  FIG. 3 shows the Peltier unit 26 and the optical fixing unit 28 of the line printer 10 shown in FIG. The Peltier unit 26 is disposed with its waste heat surface 74 facing the paper conveyance path 24, and after heating the continuous paper 12 passing along the conveyance path 24 by heat from the waste heat surface 74, the optical fixing unit 28. I try to enter. The lower side of the Peltier unit 26 is an endothermic surface 76, and the cooling chamber 36 is disposed in contact with the endothermic surface 76.
[0029]
  FIG. 4 shows the Peltier unit 26 of FIG. 3 in a plan view. This Peltier unit 26 is manufactured by Marlow Industries Inc. A total of 40 thin rectangular Peltier elements 26-1 to 26-40 having a size of length × width = 38 mm × 30 mm are arranged side by side in the direction perpendicular to the transport direction and four in the transport direction. Yes. Each of the Peltier elements 26-1 to 26-40 has the following specifications.
      Maximum heat 110W
      Maximum heat generation 95 ° C
      Maximum cooling capacity -36 ° C
      Response speed 10 ℃ / min (both cooling and heating in 25 ℃ environment)
It becomes. Of course, the number of Peltier elements used in the Peltier unit 26 is determined so as to have an appropriate size that exceeds the lateral width of the sheet conveyance path 24 of the line printer 10 shown in FIG.
[0030]
  FIG. 5 shows the structure of the Peltier element 26-11 used in the Peltier unit 26 of FIG. 4, in which different kinds of metal N and metal P are joined and connected to the DC power source 27 so as to pass current. The details of the Peltier element will be described. The following expression is usually known as an expression for generating heat due to the Peltier effect.
      E = ρ · I + S · gradT (1)
      Q = π · I−κ · gradT, π = S · T (2)
      Q = τ · I · gradT, τ = T · (dS / dT) (3)
        Where S is the Seebeck coefficient
              π is the Peltier coefficient
              τ is the Thomson coefficient
              κ is the heat conductionrate
              ρ is electrical resistivity
              E is a vector quantity indicating the magnitude of the electric field
              I is a vector quantity indicating the magnitude of the current
              Q is the amount of heat
              Q0 is the heat absorption rate
              T is temperature
              gradT is the temperature gradient
[0031]
  In equation (1), the vector amount E indicating the magnitude of the electric field when there is no temperature gradient is a value obtained by Ohm's law, which is usually well known.
      E = ρ · I
Is equal to
[0032]
  The vector quantity E, which indicates the magnitude of the electric field when there is a temperature gradient, is such that electrons in a place with a high temperature have a large momentum, so the electrons flow from a higher temperature to a lower one, and a higher temperature has a positive potential. The lower temperature has a negative potential. In the case of a hole, the reverse is true, and (S · gradT) in the second term on the right side corresponding to the value is added to (ρ · I) in the first term on the right side.
[0033]
  Therefore, when the power source 27 is connected to the Peltier element 26-11 in which the different kinds of metal N and metal P are joined in FIG. 5 and the current I is not supplied from the power source 27, the vector quantity indicating the magnitude of the electric field by the equation (1) Is
      E = S · gradT
When a temperature difference of (T1-T2) is given by the metals P and N, a potential difference of (V1-V2) is generated as a result. This is the principle of the thermoelectric generator.
[0034]
  In equation (2), there is no temperature gradient and the amount of heat when current I is applied is
      Q = π · I
It becomes. This is because when a electron is extracted from a substance having an electron with low energy to a substance having an electron with high energy, only the electron with high energy comes out, so that an electron with low energy remains behind. become.
[0035]
  Considering the amount of heat at that time, a difference in the amount of heat occurs between the two materials, and the temperature of the material having electrons with low energy decreases. This is the Peltier effect. At this time, since the Peltier heat Q is carried in the same direction as the direction of the current I, the Peltier coefficient π has a positive or negative sign depending on the direction of the current I.
[0036]
  When a current I is supplied to the Peltier element 26-11 from the power source, in the region of the metal N of the Peltier element 26-11,
      Qn = πn · I
In the region of metal P, which is different from metal N,
      Qp = πp · I
The amount of heat flows. For this reason, at the junction of metal N and P
      (Πn−πρ) · I
The difference in the amount of heat comes out.
[0037]
  This amount of heat generates heat on one side of the junction and absorbs heat on the other side, but the difference changes the temperature of the junction, so it becomes the principle of electron cooling when this is negative. For this reason, the metal P side of the Peltier element 26-11 becomes the heat absorption surface 76, and the metal N side becomes the waste heat surface 74.
[0038]
  Here, in order to make a Peltier element with high thermoelectric efficiency, the ratio of the heat deprived from the load and the consumed electric power, that is, the cooling effect coefficient (COP: Coefficient of Performance of a Refrigerator) shown in the following equation may be increased.
[0039]
[Expression 1]

        However, Z is a figure of merit for judging the quality of thermoelectric materials.
              Tc is the temperature of the cold junction Th is the temperature of the hot junction
              Tm is the average temperature of the cooling element
[0040]
  The actual Peltier element is based on these values, Bi (bismuth), Sb₂(Antimony), Te_Three(Tellurium), Bi + Te (bismuth + tellurium) and other metals are used. Moreover, temperature control is determined by the value of the current flowing through the Peltier element, and the response time is as fast as 2 ° C./second (both cooling and overheating in a 25 ° C. environment), so fine temperature control is possible with simple feedback control. .
[0041]
  FIG. 6 shows a line printer according to another embodiment of the present invention in which a Peltier unit 26 provided as a preheating unit is preheated using waste heat from the optical fixing unit 28. In this line printer 10, a preheating chamber 82 is provided below the Peltier unit 26 provided in front of the optical fixing device 28, and air introduced from the outside through the optical fixing device 28 by suction by the air blower 52 into the preheating chamber 82. The Peltier unit 26 is preheated by passing through.
[0042]
  That is, the optical fixing device 28 has an outside air introduction port 84, and the air introduced from the outside by the air blower 52 passes through the inside of the optical fixing device 28 to be cooled, and is sent from the introduction port 86 to the preheating chamber 82. For this reason, the air heated by the waste heat by the light emission driving of the flash lamp 30 of the optical fixing device 28 is sent into the preheating chamber 82. A Peltier unit 26 is provided in the preheating space 86 at the top of the preheating chamber 82.
[0043]
  Further, a control unit 54 and a power supply unit 56 are connected to the suction side of the residual heat chamber 82 by a duct 94. For this reason, the preheating chamber 82 further includescontrol unitThe air warmed by the power unit 54 and the power supply unit 56 is also sent in, and the Peltier unit 26 is preheated, and at the same time, the control unit 54 and the power supply unit 56 are cooled.
[0044]
  FIG. 7 shows the Peltier unit 26 and the optical fixing unit 28 in FIG. 6 taken out and enlarged. In the Peltier unit 26, the waste heat surface 74 is disposed toward the sheet conveyance path 24, and the lower heat absorption surface 76 is disposed in the partitioned preheating space 102 above the preheating chamber 82.
[0045]
  The preheating chamber 82 includes an introduction part 88,

chamber parts

96, 98, 100, and a discharge part 90. The chamber portion 96 on the introduction portion 88 side and the chamber portion 100 on the discharge portion 90 side face the sheet conveyance path 24 side, and therefore, the continuous passage that passes along the sheet conveyance path 24 by the heat from the

chamber portions

96 and 100. The paper 12 is preheated.
[0046]
  The chamber portion 98 faces the preheating space 102, and since the heat absorption surface 76 of the Peltier unit 26 is located here, preheating for increasing the temperature of the heat absorption surface 76 of the Peltier unit 26 by preheating from the chamber portion 98 is performed. It is carried out.
[0047]
  When the temperature of the heat absorbing surface 76 of the Peltier unit 26 is increased by the preheating chamber 82 in this way, the cold junction temperature Tc on the right side of the cooling effect coefficient COP in the equation (4) is increased, thereby increasing the cooling effect coefficient COP, The temperature of the waste heat surface 74 in the Peltier unit 26 can be made higher. At the same time, since the waste heat of the optical fixing device 28 is used for the preheating chamber 82, the effect of cooling the optical fixing device 28 is obtained by the flow of air passing through the optical fixing device 28 for this preheating.
[0048]
  FIG. 8 shows the preheating chamber 82 of FIG. The preheating chamber 82 has a preheating space 102 hollowed out in a box shape at the top, and the Peltier unit 26 is fitted and fixed to the top of the preheating space 102. As shown in FIG. 4, the Peltier unit 26 includes, for example, 40 Peltier elements 26-1 to 26-40 of 4 × 10.
[0049]
  An introduction portion 88 and a discharge portion 90 are provided at positions almost diagonal to the preheating chamber 82, and the air heated by the waste heat of the optical fixing device 28 introduced from the introduction portion 88 is passed through the inside of the preheating chamber 82. After passing, the air is blown from the discharge unit 90 with an air blower.
[0050]
  Next, specific embodiments of the present invention will be described. The Peltier unit 26 having the configuration shown in FIG. 4 is mounted on the line printer 10 shown in FIG. In this case, a 5000 LPM (seconds / minute) line printer is installed as the line printer 10 as an example. When a 1950 volt flash voltage is applied as the optical fixing device 28 of a 5000 LPM line printer equipped with the Peltier unit 26, the toner fixing rate (%) by the optical fixing device 28 with respect to the preheating temperature by the Peltier unit 26 is shown in FIG. Characteristics are obtained.
[0051]
  If the target fixing rate when the optical fixing unit 28 is used is 80%, the target fixing rate exceeds 80% when the preheating temperature exceeds 40 ° C., and then the fixing rate of 85% is maintained around 50 ° C. Further, when the preheating temperature is increased, the fixing rate is increased to 90%, but when the preheating temperature exceeds 100 ° C., the fixing rate is decreased. Therefore, as the preheat temperature by the Peltier unit 26 used in the present invention, the lower limit temperature of use is T1 = 50 ° C., the upper limit temperature is T2 = 100 ° C., and T1 = 50 ° C. to T2 = 100 ° C. What is necessary is just to set preheating temperature.
[0052]
  Here, the following Example 1 and Example 2 are performed for the line printer of FIG.
Example 1
[0053]
  For the line printer shown in FIG. 1, a flash voltage of 1950 volts is applied to the optical fixing unit 28, and the relationship between the preheating temperature and the fixing rate in FIG.LapeThe cooling surface temperature is set to −35 ° C. so that the waste heat surface temperature of the Peltier element in the Luce unit is 90 ° C., and further, 1 m of cooling air is supplied to the optical fixing device 28.^ThreeSupply at / min.
[0054]
  As a result of printing at 5000 LPM using preheating and fixing device cooling under these conditions, the toner adhesion amount on the paper was 0.9 mg / cm.²But it showed good fixability. Also in continuous printing, as shown in FIG. 10, the temperature of the optical fixing device only rises to about 70 ° C. as the number of printed sheets increases, and the internal temperature of the optical fixing device 28 is sufficiently low. Did not occur.
(Example 2)
[0055]
  With respect to the line printer of FIG. 1, the flash voltage was lowered to 1500 volts, and printing was performed under the same conditions as in Example 1 except that the toner adhesion amount on the paper was 0.9 mg / cm.²But it showed good fixability.
(Example 3)
[0056]
  As for the line printer that preheats the Peltier unit 26 using the waste heat of the optical fixing device 28 in FIG. 6, the flash voltage is 1500 volts as in the second embodiment, and the optical fixing device 28, the control unit 54, and the power supply unit 56 As a result of printing using the generated heat for preheating the Peltier unit 26, good fixability was exhibited even when the toner adhesion amount on the paper was 0.9 mg / cm 2.
Example 4
[0057]
  For the line printer 10 in FIG. 6, the flash voltage is set to 1950 volts, and printing is performed in a state in which preheating is performed using waste heat of the optical fixing device 28, the control unit 54, and the power supply unit 56 under the same conditions as in the third embodiment. As a result, the toner adhesion amount on the paper is 0.9 mg / cm.²However, good fixability was exhibited, and the optical fixing device 28 was not damaged by the temperature rise.
[0058]
  In order to clarify the effectiveness of Examples 1 to 4 as described above, the following Comparative Examples 1 to 5 were printed.
(Comparative Example 1)
[0059]
  With respect to the line printer of FIG. 1, printing was performed under the same conditions as in Example 1 without performing preheating by the Peltier unit 26 and cooling of the optical fixing unit 28. As a result, the toner adhesion amount on the paper was 0.9 mg / cm.²However, satisfactory fixing performance could not be obtained, and the temperature of the optical fixing unit 28 increased during continuous printing, as shown by the characteristic 106 in FIG. 11, and the flash lamp 30 serving as the light source of the optical fixing unit 28 was damaged.
(Comparative Example 2)
[0060]
  As a result of printing using a ceramic panel heater as the preheating unit under the same conditions as in Example 1, the toner adhesion amount on the paper is 0.9 mg / cm at the initial stage when the temperature of the optical fixing device is low.²However, as shown in the characteristic 108 of FIG. 11, the temperature of the optical fixing device rose due to continuous printing, and the flash lamp 30 as the light source of the optical fixing device 28 was damaged.
(Comparative Example 3)
[0061]
  With respect to the line printer of FIG. 1, printing was performed under the same conditions as in Example 2 without performing preheating. As a result, the toner adhesion amount on the paper was 0.9 mg / cm.²~ 0.4mg / cm²The amount of fixing occurred up to the toner adhesion amount up to.
(Comparative Example 4)
[0062]
  For the line printer of FIG. 6, the amount of toner adhered on the paper was 0.9 mg / cm as a result of printing under the same conditions as in Example 3 except that no preheating was performed.²~ 0.4mg / cm²The amount of fixing occurred up to the toner adhesion amount up to.
(Comparative Example 5)
[0063]
  For the line printer of FIG. 6, printing was performed under the same conditions as in Example 4 except that preheating and preheating were not performed. As a result, the toner adhesion amount on the paper was 0.9 mg / cm.²However, satisfactory fixing performance could not be obtained, and the temperature of the optical fixing unit 26 rose during continuous printing as in the case of the characteristic 106 in FIG. 11, and the flash lamp 30 as the light source of the optical fixing unit 26 was damaged.
[0064]
  When the above Examples 1-4 and Comparative Examples 1-5 are put together, it will become like the table | surface of FIG.
[0065]
  FIG. 13 is a flowchart of preheat temperature control for the Peltier unit 26 by the control unit 54 provided in the line printer 10 of FIGS. 1 and 6. When the apparatus is started by turning on the power of the line printer or the like, the presence or absence of the apparatus standby state is checked in step S1, and if it is not the standby state, the presence or absence of printing start is checked in step S2. Until the start of printing, standby temperature setting control 110 in steps S7 to S11 is performed.
[0066]
  That is, the preheat standby temperature is set in step S7, and it is checked in step S8 whether the temperature detected by the temperature sensor matches the preheat set temperature. If not, the measured temperature is higher or lower than the preheat set temperature in step S9. To check. If it is higher, in step S10, the control current flowing through the Peltier element is lowered to lower the temperature.
[0067]
  If the temperature is low, in step S11, the control current flowing through the Peltier element is increased to increase the temperature. As a result, the preheat temperature by the Peltier unit 26 is maintained at the set temperature in a standby state before the start of printing.
[0068]
  If the start of printing is determined in step S2, preheat temperature setting is performed in step S3. In this embodiment, the preheat set temperature is set to 90 ° C., for example. Subsequently, the preheat temperature is measured by the temperature sensor in step S4, and is compared with the set temperature in step S5. If the temperature matches the set temperature, printing is started in step S6, and steps S4 and S5 are repeated during printing.
[0069]
  If the preheat measurement temperature does not match the set temperature in step S5, the preheat temperature setting control 112 in steps S12 to S17 is performed. That is, the printing is stopped in step S12, the preheat temperature is compared with the set temperature in step S13, and if the temperature is high, the applied current passed through the Peltier element is reduced by, for example, 10 mA in step S14, and the preheat temperature is measured in step S15. In step S17, it is checked whether or not it matches the preheat set temperature.
[0070]
  If the temperature is still high, the process returns to step S14 again, and the current passed through the 10 mA Peltier element is further reduced, and the processes of steps S12, S13, S14, S15, and S17 are repeated until the measured temperature matches the set temperature in step S10. .
[0071]
  On the other hand, if the measured temperature is lower than the preheat set temperature in step S13, the applied current to the Peltier element is increased by 10 mA in step S16. Then, the preheat temperature is measured in step S15, the set temperature is compared in step S17, and the processes in steps S12, S13, S16, S15, and S17 are repeated until the measured temperature matches the set temperature.
[0072]
  In addition, this invention is not limited to said embodiment, The appropriate deformation | transformation which does not impair the objective and advantage is included. Further, the present invention is not limited by the numerical values shown in the above embodiments.

Claims

In the printer device,
An electrophotographic unit that develops an electrostatic latent image formed on a photoreceptor with toner and then transfers the image onto a sheet;
An optical fixing device for fixing the toner image transferred on the paper by melting the toner by irradiation of strong light;
A preheating unit provided in the front stage of the optical fixing device, using a Peltier element as a heating medium;
A cooling unit that cools the optical fixing device using air cooled by heat absorption of the Peltier element;
A printer apparatus comprising:

In the printer device of claim 1,
A printer apparatus, wherein a preheat temperature due to waste heat of the Peltier element is set in a range of 50 ° C to 100 ° C.

The printer device according to claim 1, wherein the cooling unit includes:
A chamber disposed in contact with the heat absorbing surface of the Peltier element;
A cooling system that introduces air in the apparatus into the chamber and cools it, and then passes through the light fixing device; and
A printer apparatus comprising:

In the printer device of claim 1,
The printer apparatus according to claim 1, wherein the cooling unit further uses the cooled air for cooling the power supply unit and the control unit of the apparatus.

In the printer device of claim 1,
Setting the residual heat unit to preheat the Peltier element of the pre-heating unit using waste heat generated by the fixer,
The residual heat unit includes a chamber disposed on the heat absorption surface of the Peltier element via a residual heat space, a residual heat system that introduces external air into the champ through an optical fixing device and preheats,
Printer apparatus comprising the.

In the printer device of claim 5,
The preheating unit further preheats the Peltier element of the preheating unit using waste heat generated from a power supply unit or a control unit;
A printer apparatus characterized by the above.

In a fixing method of a printer apparatus, an electrostatic latent image formed on a photoreceptor by an electrophotographic unit is developed with toner and then transferred onto a sheet and then fixed.
Before the toner image is melted and fixed on the paper by irradiating with strong light from the light fixing device, the Peltier element is preheated using a heating medium,
A fixing method for a printer apparatus, characterized in that the optical fixing device is cooled using air cooled by heat absorption of the Peltier element.

In the fixing method of the printer device according to claim 7 ,
A fixing method for a printer apparatus, wherein a preheat temperature due to waste heat of the Peltier element is set in a range of 50 ° C to 100 ° C.

In the fixing method of the printer device according to claim 8,
A fixing method for a printer apparatus, wherein the Peltier element is preheated using waste heat generated by the optical fixing device.