(57)【要約】      （修正有）【課題】サーマルヘッド部を水冷方式により冷却し、適正な温度制御を実施することによって、サーマルヘッド寿命が飛躍的に伸び、高速で安定した連続印字やトナー定着を可能にする。【解決手段】（１）サーマルヘッド上に冷却用水枕を配置して水槽・循環ポンプ・水枕・ラジエターの順番で冷却水を循環させ、ラジエターにファンを取付けて放熱効果を高める。（２）当初はサーマルヘッド上の冷却用水枕に冷却水を供給せず、設定した温度以上で冷却水の供給を開始する。（３）さらにサーマルヘッドの温度変化に従って、ポンプ吐出量及びラジエターファンの回転数を変化させ、適正なサーマルヘッドの加熱制御を実施する。（４）温度が発熱により変化すると該微小発熱体の抵抗値が変化するサーマルヘッドを用いた場合、特別な温度センサを配置することが不要となる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
サーマルヘッドで発生する熱エネルギーを利用して用紙に印字したり転写されたトナー粉末を溶融定着させたりする方式において、該サーマルヘッドの加熱制御を適切に行うため、該サーマルヘッド上に冷却用水枕を配置して水槽・循環ポンプ・水枕・ラジエターの順番で冷却水を循環させ、必要であればラジエターにファンを取付けるサーマルヘッド水冷方式
【請求項２】
サーマルヘッドで発生する熱エネルギーを利用して用紙に印字したり転写されたトナー粉末を溶融定着させたりする方式において、該サーマルヘッドの温度変化によりポンプ吐出量及びラジエターファンの回転数を変化させるサーマルヘッド水冷方式
【請求項３】
サーマルヘッドで発生する熱エネルギーを利用して用紙に印字したり転写されたトナー粉末を溶融定着させたりする方式において、該サーマルヘッドの加熱開始時に温度上昇を阻害しないために、当初は該サーマルヘッド上の冷却用水枕に冷却水を供給せず、温度上昇が設定値以上になると冷却水の供給を開始するサーマルヘッド水冷方式
【請求項４】
サーマルヘッドで発生する熱エネルギーを利用して用紙に印字したり転写されたトナー粉末を溶融定着させたりする方式において、微小発熱体の温度が発熱により変化すると該微小発熱体の抵抗値が変化するサーマルヘッドを用いることにより、該サーマルヘッドの温度に対応する該微小発熱体の抵抗値変化により特別な温度センサを付加することなく、適切な温度制御を実現するサーマルヘッド水冷方式
【請求項５】
サーマルヘッドで発生する熱エネルギーを利用して用紙に印字したり転写されたトナー粉末を溶融定着させたりする方式において、微小発熱体の温度が発熱により変化すると該微小発熱体の抵抗値が変化するサーマルヘッドを用いることにより、該サーマルヘッドの温度に対応する該微小発熱体の抵抗値変化により、特別な温度センサを付加することなくポンプ吐出量及びラジエターファンの回転数を変化させるサーマルヘッド水冷方式
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】本発明はレーザープリンタやコピー機械やＦＡＸ装置などにおいて、サーマルヘッドを使用した方式についての技術に関わるものである。
【技術背景】
【０００２】レーザープリンタやコピー機械やＦＡＸ装置などにおいて、用紙を連続して高速に印刷することは不可避の問題である。
【０００３】とくにサーマルヘッドを用いて高速で連続して印字したりトナー定着したりする場合に、サーマルヘッドが蓄熱作用により過熱してしまうことを防止し、適切な温度制御を実現する方法に関する。
【特許文献】特願２００３−４３６６１９「トナー定着方式」  特願２００４−１１８３８９「トナー定着方式」
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】サーマルヘッドを用いて印字やトナー定着を連続的に行うと、発熱エネルギーは序々に該サーマルヘッドに残存し始め、この結果ヘッド温度が上昇して非常に高温にさらされる状況が発生する。これによりサーマルヘッド自体の特性寿命に影響を与え、かつ高速にするにつれ無視できないこととなり、高速で安定した印字やトナー定着が制限されてしまう。
【課題を解決するための手段】
【０００５】サーマルヘッドに生ずる残存エネルギーを冷却除去するため、該サーマルヘッド上に冷却用水枕を配置して水槽・循環ポンプ・水枕・ラジエターの順番で冷却水を循環させ、必要であればラジエターにファンを取付けて放熱効果を高める。【０００６】またサーマルヘッドの温度を測定し、該サーマルヘッドの温度変化に従ってポンプ吐出量及びラジエターファンの回転数を変化させて該サーマルヘッドの適切な温度制御を実施する。【０００７】さらにサーマルヘッドの加熱開始時の温度上昇を阻害しないために、当初はサーマルヘッド上の冷却用水枕に冷却水を供給せず、設定した温度以上で冷却水の供給を開始する。【０００８】また微小発熱体の温度が発熱により変化すると該微小発熱体の抵抗値が変化するサーマルヘッドを用いると、特別な温度センサを配置することなく高速で正確な温度変化が得られるため、より適正な温度制御が実現できる。
【発明の効果】
【０００９】サーマルヘッド部を水冷方式により冷却し、適正な温度制御を実施することによって、サーマルヘッド寿命が飛躍的に伸び、高速で安定した連続印字やトナー定着を可能にする効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】印字やトナー定着開始時にはサーマルヘッドは所定温度まで適正時間ですばやく温度上昇する必要があるが、該サーマルヘッド上の冷却用水枕内に冷却水があるとすばやい温度上昇の阻害となる。このためサーマルヘッドの温度により冷却水ポンプの吐出量制御及びラジエターファンの風量制御を実施し、また該サーマルヘッド上の冷却用水枕にテーパーを設け、重力方向に冷却水が適正に抜けるようにして加熱開始時にはすばやく温度上昇できる機構とした。【００１１】また微小発熱体の抵抗値が温度により変化するサーマルヘッドを用いることで、高速で正確な温度変化が得られ、より適正な温度制御が実現できる。
【実施例】
【００１２】本発明によるサーマルヘッド水冷方式は、コピー機器やＦＡＸなどサーマルヘッドを組み込んだ様々な機器にも容易に使うことができる。ここではレーザープリンタのトナー定着部に適用した実施例について説明する。【００１３】図１はサーマルヘッド水冷方式の全体構成図である。
１３０筐体内に設置された１１０冷却水タンク内の冷却水は、１１１水路を通り１１２ポンプに供給され、１１２ポンプより吐出された冷却水は１１３水路を通り１０５冷却用水枕に送られる。この時【００１０】で記述したように、１０５冷却用水枕は出口側にテーパー形状になっており水抜けがよく、印刷開始時には冷却水が内部に入り込まず、適正な温度上昇の阻害とならないような構造となっている。
１０５冷却用水枕より出た冷却水は１１４水路を通り１１５ラジエターに送られ、１０３サーマルヘッドで発生した熱量を放熱して１１６水路を通り１１０冷却水タンクへ戻される。【００１４】また【００１１】で記述したように、微小発熱体の抵抗値が温度により変化するサーマルヘッドを用いることで、１０３サーマルヘッドで時事刻々のヘッド温度を知ることができ、その温度変化により１１２ポンプの吐出量及び１２０ラジエターファンの回転数を適正に変化させることができる。また、あらかじめ設定された温度を下回ると１１２ポンプ及び１２０ラジエターファンの運転を停止して１０５冷却用水枕内を冷却水の無い状態にし、素早く１０３サーマルヘッドが適正温度に上昇し易くする構造となっている。【００１５】この時１１２ポンプは自給式が望ましい、なぜなら１０５冷却用水枕に冷却水を送り込まないために、冷却水循環路内に空気の混入が避けられないためである。なお内蔵する冷却水は繰り返し使用できるように、不純物のない精製水で添加物としてプロピレングリコールを添加した不凍液等が望ましいが、他の冷却効果のある液体を使用しても本特許の趣旨を逸脱しない。さらに１１２ポンプに他の形式のポンプを使用しても本特許の趣旨を逸脱しない。【００１６】サーマルヘッドの温度変化を熱伝対などの温度センサで感知して、１１２ポンプ及び１２０ラジエターファンの運転停止、開始及び１１２ポンプの吐出量及び１２０ラジエターファンの回転数を変化させる構造としても本特許の趣旨を逸脱するものではない。【００１７】また十分な冷却効果のある場合には１２０ラジエターファンを設置しなくても本特許の趣旨を逸脱しない。【００１８】図２はトナー定着部の説明図である。
未定着のトナー粉末が付着した１０１用紙が、トナー粉末が拡散することを防止するための１０２耐熱性フィルムベルトを介して１０３サーマルヘッド部及び１０４プラテンローラー内を通過するとき、１０３サーマルヘッドに残存する熱エネルギーを１０５冷却用水枕に冷却水を循環させることにより冷却除去させることができる。【００１９】図３，図４，図５は１０５冷却用水枕の構造を示す詳細図である。
１０５ａ冷却用水枕冷却部、１０５ｂ冷却用水枕冷却水カバー、１０５ｃ入口用ノズル及び１０５ｄ出口用ノズルの４つの部分から構成され、１０３サーマルヘッド部に密着させて残存する熱エネルギーを除去する。
１０５ａ冷却用水枕冷却部は熱伝導率の高い金属又は非鉄金属で製作され、冷却水を接触させて冷却する。１０５ａ冷却用水枕冷却部は１０５ｃ入口用ノズルから１０５ｄ出口用ノズル方向にテーパーがついた水抜けのよい構造となっており、トナー定着開始時には冷却水が１０５冷却用水枕内に入り込まない。また１０５ｂ冷却用水枕冷却水カバーは断熱効果のある材料で、トナー定着開始時に余分な放熱による１０３サーマルヘッドの適正な温度上昇の阻害とならないものとする。
【産業上の利用可能性】
【００２０】サーマルヘッドを利用したレーザープリンタやコピー機械やＦＡＸ装置などにおいては、高速連続印刷は不可避の問題である。高速に印字すると共に用紙に転写された未定着のトナーも高速に安定して定着させる必要がある。
連続した印字やトナー定着により発生する残存熱エネルギーを効率よく放熱させない場合、ヘッド寿命が著しく低下する可能性がある。これを解決するためにサーマルヘッド部を水冷方式により冷却することによって、サーマルヘッド寿命が飛躍的に伸び、連続に高速で安定して印字したりトナー定着したりすることを可能にする効果がある。
本発明はトナー定着方式について説明してきたが、サーマルヘッドを用いた残存熱エネルギーによる寿命が問題となる様々な機器で利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】レーザープリンタのトナー定着部に適用する場合の冷却装置全体構成図
【図２】レーザープリンタのトナー定着部に適用する場合のトナー定着部説明図
【図３】冷却用水枕の側面図
【図４】冷却用水枕の水平方向断面図
【図５】冷却用水枕の垂直方向断面図
【符号の説明】
【００２２】１０１    用紙
１０２    耐熱性フィルムベルト
１０３    サーマルヘッド
１０４    プラテンローラー
１０５    冷却用水枕
１０５ａ  冷却用水枕冷却部
１０５ｂ  冷却用水枕冷却水カバー
１０５ｃ  入口ノズル
１０５ｄ  出口ノズル
１１０    冷却水タンク
１１１    水路
１１２    ポンプ
１１３    水路
１１４    水路
１１５    ラジエター
１１６    水路
１２０    ラジエターファン
１３０    筐体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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