JP2010009041A - 定着器アセンブリ、ゼログラフ装置、及び媒体上にトナーを定着させる方法 - Google Patents

Abstract

【課題】定着器アセンブリ、ゼログラフ装置、及び媒体上にトナーを定着させる方法を提供する。
【解決手段】定着器アセンブリは、内面と、内面の反対側にある外面とを含む定着器ベルトと、定着器ベルトを支持する少なくとも第１のロール及び第２のロールと、定着器ベルトの内面に面する放射加熱器とを含む。放射加熱器は、定着器ベルトの内面上に放射熱を発して、放射加熱器により加熱される内面とは反対側の定着器ベルトの外面の温度を増加させるように適応される。
【選択図】図２

Description

典型的なゼログラフ印刷プロセスにおいては、トナー像が媒体上に形成され、次いでトナーが加熱されて、媒体上にトナーを定着させる。媒体上にトナーを熱定着させるのに用いられる１つのプロセスは、加圧ロール、定着器ロール、これらのロール間のニップ、及びこれらのロール間に配置された回転可能定着器ベルトを含む定着器を用いる。定着プロセス中、トナー像を備えた媒体はニップに給送され、ここで熱及び圧力が媒体に適用されて、トナー像を媒体に固定させる。

混合媒体印刷ジョブに用いられるときに、エネルギー効率のよい動作を与えることができる定着器ベルトを含む定着器アセンブリを提供するのが望ましい。

開示される実施形態は、内面と、内面の反対側にある外面とを含む定着器ベルトと、定着器ベルトを支持する少なくとも第１のロール及び第２のロールと、定着器ベルトの内面に面する放射加熱器と、を含む定着器アセンブリを含む。放射加熱器は、定着器ベルトの内面上に放射熱を発して、放射加熱器により加熱される内面とは反対側の定着器ベルトの外面の温度を増加させるように適応される。

開示される実施形態は、さらに、内面と、内面の反対側にある外面とを含む定着器ベルトと、定着器ベルトを支持する少なくとも第１のロール及び第２のロールを含み、第１のロール及び第２のロールは定着器ベルトを加熱するように適応されており、第３のロールと、第２のロールと第３のロールとの間に定められたニップと、第１のロールと第２のロールとの間の定着器ベルトの内面に面する複数のフラッシュランプを含む放射加熱器と、を含む定着器アセンブリを含む。フラッシュランプは、定着器ベルトの内面上に放射熱を発して、フラッシュランプにより加熱される内面とは反対側の定着器ベルトの外面の温度を増加させるように適応される。

例示的なゼログラフ装置を示す。 放射加熱器を含む例示的な定着器アセンブリを示す。 放射加熱器を含む別の例示的な定着器アセンブリを示す。 定着器アセンブリの放射加熱器において用いることができるフラッシュランプの電気回路の例示的な実施形態を示す。 定着器ベルトの内面に沿って配置される例示的な放射加熱器及び定着器ベルトの外面上に支持される媒体を示す。 リフレクタを含む例示的な放射加熱器を示す。 定着器ベルトの内面を形成する内層と、内層上の中間層と、定着器ベルトの外面を形成する、中間層上の外層とを含む例示的な定着器ベルトの異なる位置の温度対時間曲線を示す。定着器ベルトは、第１の持続時間にわたり、第１のエネルギー密度を有する放射熱により、内面において加熱される。温度は、外面（◆）、内層／中間層の界面（■）、及び外面（▲）に対して計算される。 図７に示す曲線に用いられた定着器ベルトのものと同じ位置に対して求められた、計算された温度対時間曲線を示す。図８に示す曲線は、第１の持続時間より長い第２の持続時間にわたり、同じ第１のエネルギー密度を有する放射熱により、内面において、定着器ベルトを加熱するために計算される。

図１は、開示される定着器アセンブリを用いることができる例示的なゼログラフ装置（を示す。
定着ステーションＨは、転写された粉末画像を媒体１３０へ永久的に付着させる、即ち定着させるための定着器アセンブリ１５０を含む。定着器アセンブリ１５０は加熱された定着器ロール１５２及び加圧ロール１５４を含む。

ゼログラフ装置、例えば装置１００は、すべての媒体が同じ種類（例えば、同じ厚さ及び重量）である印刷ジョブ、及び、混合媒体印刷ジョブを実行するのに用いることができる。混合媒体印刷ジョブは、異なる厚さ（重量）を有する媒体で構成することができる。媒体は、コーティングされていてもよいし、されていなくてもよい。例えば、混合媒体印刷ジョブは、薄い／コーティングされていない、薄い／コーティングされた、厚い／コーティングされていない、厚い／コーティングされた紙媒体の異なる組み合わせを含むことができる。各々の種類の媒体は、典型的には、定着ステップ中に、望ましい光沢及びトナー固定を実現するために、それ自体の最適設定温度を有する。トナーを厚い媒体上に定着させるように厚い媒体に供給する必要がある熱エネルギー量は、同じトナーを、同じ材料の薄い媒体上に定着させるように薄い媒体に供給するのに必要な熱の量を上回る。コーティングされていない媒体より、コーティングされた媒体上にトナーを付着させるのに、さらにエネルギーが必要である。異なる媒体のこれらの異なる特性は混合媒体印刷ジョブにおける完全な生産性及び画質を実現する際の困難を増加させる。

加熱されたロール上に支持される定着器ベルトを含む定着器アセンブリを用いるとき、単一の印刷ジョブで異なる種類の媒体を印刷するためには、定着器ベルトの温度を印刷ジョブ中に変更することができる。例えば、トナーは、定着器ベルトの第１温度設定点で薄い媒体上に定着させることができる。次いで、印刷ジョブにおける厚い媒体を十分に高い温度まで加熱して、トナーをその上に定着させるために、定着器ベルトの温度を第１の温度設定点から、より高い第２の温度設定点まで増加させることができる。印刷ジョブ中に、定着器ベルトの温度をこうした高い温度設定点に増加させることは、定着器ベルトを支持する加熱されたロールにより定着器ベルトに供給される熱の量を増加させることを要求する。しかし、加熱されたロールの熱質量のため、ロールの温度を増加させることにより、定着器ベルトを、第１の温度設定点から、より高い第２の温度設定点まで加熱するには、例えば、３０秒又はそれ以上かかることになる。

混合媒体印刷ジョブにおいて、こうした時間遅延を避けるために、ゼログラフ装置は、厚い媒体が印刷される前に、定着器ベルトに供給される熱の量を増加させ始めるようにプログラムすることができる。この昇温期間中、装置が、印刷ジョブに含まれる薄い媒体を印刷し続けるときに、これらの薄い媒体は、それらの温度設定点より高い温度まで加熱されることにより、過定着されることがある。その結果、印刷された薄い媒体は、例えば、シート間での異なる光沢、ホットオフセット、及びミスストリップの可能性といった欠陥を有することがある。

図２は、混合媒体印刷ジョブにおける、より熱効率のよい、媒体上へのトナーの定着を与えるように構築された定着器アセンブリ２００を示す。定着器アセンブリ２００は、定着器アセンブリ１５０の代わりに、例えば、図１に示すゼログラフ装置１００のような異なる種類のゼログラム装置において、媒体の過定着なしで、混合媒体印刷ジョブに用いることができることが望ましい。
定着器アセンブリは、定着器ベルトを支持する少なくとも２つのロールを含む。定着器ベルトを支持する少なくとも１つのロールは、ロールに接続された駆動機構により回転される。定着器アセンブリ２００は、定着器ロール２０２と、加圧ロール２０４と、定着器ロール２０２と加圧ロール２０４との間のニップ２０６とを含む。定着器アセンブリ２００は、さらに、アイドラ・ロール２０８、２１０、２１２、及び２１４を含む。アイドラ・ロール２０８、２１０、２１２、及び２１４は、互いに異なる直径を有することができる。エンドレス（連続）定着器ベルト２２０は、定着器ロール２０２上、及びアイドラ・ロール２０８、２１０、２１２、及び２１４上で支持され、内面２２２と、内面２２２の反対側の外面２２４とを有する。定着器ロール２０２は、矢印Ａで示されるように駆動機構によって反時計回りに回転される。典型的には、定着器ベルト２２０は、駆動機構により、約２００ｍｍ／秒から約１０００ｍｍ／秒の速度で駆動されることができる。

定着器アセンブリ２００においては、定着器ロール２０２及びアイドラ・ロール２０８、２１０、２１２、及び２１４は加熱される。定着器ロール２０２及びアイドラ・ロール２０８、２１０、２１２、及び２１４は、加熱要素２５０により内部で加熱される。定着器ロール２０２及びアイドラ・ロール２０８、２１０、２１２、２１４は、円筒形中空コアを含み、加熱要素２５０は、例えば、コアに軸方向に沿って延びる、例えば、タングステン石英ランプ、石英ロッドなどとすることができる。それぞれの加熱要素２５０は、定着器ロール２０２の外面２０３、アイドラ・ロール２０８の外面２０９、アイドラ・ロール２１０の外面２１１、アイドラ・ロール２１２の外面２１３、及びアイドラ・ロール２１４の外面２１５を加熱するように、少なくとも１つの電源により電力供給される。定着器ロール２０２及びアイドラ・ロール２０８、２１０、２１２、及び２１４は、内面２２２を加熱する。定着器ロール２０２及びアイドラ・ロール２０８、２１０、２１２、及び２１４により定着器ベルト２２０に供給される熱の量は、印刷される媒体の特性に基づく定着器ベルト２２０の温度設定点に基づく。

定着器ベルト２２０は、ポリイミド又は同様なポリマーからなる基層と、基層上のシリコンなどからなる中間層と、中間層上のデュポン・パフォーマンス・エラストマＬ．Ｌ.Ｃ．によりＶｉｔｏｎ（登録商標）の名称の下で販売されているフルオロエラストマ又は同様なポリマーからなる外層とを含む。基層は、内面２２２を形成し、外層は外面２２４を形成する。典型的には、基層は約５０μｍから約１００μｍの厚さで、中間層は約２００μｍから約４００μｍ、外層は約２０μｍから約４０μｍである。定着器ベルト２２０は、典型的には約３５０ｍｍから約４５０ｍｍの幅である。
定着器アセンブリ２００においては、定着器ベルト２２０は、少なくとも約５００ｍｍ、約６００ｍｍ、約７００ｍｍ、約８００ｍｍ、約９００ｍｍ、約１０００ｍｍの長さか、又はそれよりも長いことさえある。
定着器アセンブリ２００の動作中、表面２３２上に少なくとも１つのトナー像（例えば、テキスト及び／又は非テキスト画像）をもつ媒体２３０は、例えば、図１に示す給送装置１３２のような媒体給送装置によりニップ２０６に給送される。ニップ２０６において、回転定着器ベルト２２０の外面２２４は、媒体２３０の表面２３２と接触し、媒体２３０の反対側の表面２３４は加圧ロールの表面２０５と接触する。定着器ベルト２２０及び加圧ロール２０４は、十分な熱及び圧力を媒体２３０に適用して、トナー像を表面２３２上に定着させる。トナーを媒体２３０上に定着させるための定着温度は、例えば、媒体厚さ、及び、媒体がコーティングされているか又はコーティングされていないかといった種々の要因に基づく。典型的には、定着温度範囲は、媒体特性及び印刷速度に応じて、約１５０℃から約２１０℃までの範囲に及ぶ。

定着器アセンブリ２００は、放射熱転写により、定着器ベルト２２０を加熱するための放射加熱器２４０を含む。放射加熱器２４０は、放射加熱器２４０の動作を制御するための加熱器コントローラ２４２に接続される。放射加熱器２４０は、定着器ベルト２２０の内面２２２により定められる定着器ベルト２２０の内周の内側に配置され、内面２２２から離間される。放射加熱器２４０は、定着器ベルト２２０の一部がニップ２０６に回転され、媒体２３０に接触する前に、この部分の上に熱を発する。薄い媒体（すなわち、軽い媒体、例えば、薄い紙のような）が定着器アセンブリを用いて定着され、次いで厚い媒体（すなわち、重い媒体、例えば、厚い紙のような）が印刷されるとき、重い媒体と接触して定着されるのに用いられる定着器ベルト２２０の部分を加熱するように、放射加熱器２４０に電力を供給することができる。放射加熱器２４０は、ニップ２０６において、排他的に重い媒体を加熱するための良好に定義された定着器ベルト２２０のより高温部分を生成することができる。放射加熱器２４０によってではなく、加熱されたロールにより加熱された定着器ベルト２２０の残りの長さは、軽い媒体のより低い温度設定点の周りにとどまる。加熱されたロールによってのみ定着器ベルト２２０を加熱する場合と比較すると、定着器ベルト２２０は、定着器アセンブリ２００が多媒体印刷ジョブに用いられるときに放射加熱器２４０を用いてより効率的に加熱することができる。

放射加熱器２４０は、上流側端部２４１と、下流側端部２４３と、放射熱を定着器ベルト２２０上に発する少なくとも１つの放射エネルギー源とを含む。放射エネルギー源により発された熱は、定着器ベルト２２０の一部を望ましい温度まで加熱する。放射エネルギー源は、望ましい時間の期間内に、外面２２４の望ましい部分を望ましい温度まで加熱するために、有効な量の放射熱を内面２２２上に発することができるあらゆる好適な源とすることができる。
放射加熱器２４０の放射エネルギー源は、短時間の持続時間において高エネルギー密度を発することができる少なくとも１つのフラッシュランプとすることができる。フラッシュランプは、約２，０００Ｊ／ｍ²から約１２，０００Ｊ／ｍ²までの合計エネルギー密度を供給することができる。放射加熱器２４０のそれぞれのフラッシュランプは、典型的には、このエネルギー密度を、約１０ミリ秒より少ない期間内、例えば、約４ミリ秒又はそれ以下、或いは約２ミリ秒又はそれ以下で放出することができる。

図４は、例えば、放射加熱器２４０において用いることができるフラッシュランプの電気回路４６０を示す。フラッシュランプの電気回路４６０の１つ又はそれ以上を含む放射加熱器２４０は、放射加熱器２４０が加熱のために用いられる定着器ベルト２２０の選択された長さに沿って、外面２２４の温度を迅速に増加させることができる。フラッシュランプの電気回路４６０は、例えばキセノンを含む混合物又はあらゆる他の好適な混合物のような気体（図４）で充填された管４６２を含む。フラッシュランプの電気回路４６０は、各々の端部に、キャパシタ４６６に接続された電極４６４を含む。電源４６８は、キャパシタ４６６及び電極４６４に接続される。フラッシュランプの電気回路４６０は、さらに、混合気体をイオン化するように励起されたトリガコイル４７０を含む。高電圧がキャパシタ４６６上に保管されて、フラッシュランプの電気回路４６０がトリガされたときに、イオン化混合気体への大電流の迅速な送出を可能にする。この大電流は混合気体を励起して、高輝度光を生成するようにする。この光は、フラッシュランプ電気４６０に隣接する定着器ベルト２２０の内面２２２に衝突する。

図５は、互いに平行に延びる６つのフラッシュランプ５６０Ａ、５６０Ｂ、５６０Ｃ、５６０Ｄ、５６０Ｅ、及び５６０Ｆを含む放射加熱器５４０を示す。図５は、定着器ベルト５２０の外面５２４上に支持される媒体５３０を示す。放射加熱器５４０は、１つから少なくとも１０までのフラッシュランプを含むことができ、これは、望ましい加熱容量により判断することができる。所与のフラッシュランプ密度において、こうしたフラッシュランプの数を増加させることは、放射加熱器５４０の合計加熱容量を増加させることになる。放射加熱器に含まれるフラッシュランプの数は、さらに、定着器アセンブリ内のサイズ制約に依存するとすることができる。放射加熱器５４０が定着器アセンブリに取りつけられたとき、フラッシュランプ５６０Ａ、５６０Ｂ、５６０Ｃ、５６０Ｄ、５６０Ｅ、及び５６０Ｆは、典型的には、矢印Ｃ（図５）により示される、処理方向（すなわち長さ寸法）に対しておよそ直角である定着器ベルト５２０の幅寸法Ｗ_b（すなわち軸方向）に沿って延びるように向けられる。フラッシュランプの数を増加させることは、放射加熱器５４０の長さＬ_nを増加させ、したがって放射加熱器を含むのに必要な定着器アセンブリ内の空間長さを増加させる。例えば、６つのフラッシュランプ５６０Ａ、５６０Ｂ、５６０Ｃ、５６０Ｄ、５６０Ｅ、及び５６０Ｆの対におけるフレッシュランプのような隣接するフレッシュランプは、典型的には、放射加熱器の長さ寸法において約２０ｍｍから約５０ｍｍまで離間させることができる。

フラッシュランプは、定着器アセンブリにより定着された媒体の幅を超える長さを有して、媒体の全幅が放射加熱器により効率的に加熱されることができる。フラッシュランプ５６０Ａ、５６０Ｂ、５６０Ｃ、５６０Ｄ、５６０Ｅ、及び５６０Ｆは各々、幅を超え、定着器ベルト５２０（図５）の幅Ｗ_bより少ない長さＬ_lを有する。フラッシュランプ５６０Ａ、５６０Ｂ、５６０Ｃ、５６０Ｄ、５６０Ｅ、及び５６０Ｆは、図示のように同じ長さを有することができ、又は、フラッシュランプ５６０Ａ、５６０Ｂ、５６０Ｃ、５６０Ｄ、５６０Ｅ、及び５６０Ｆのうちの少なくとも１つは他のフラッシュランプとは異なる長さを有することができ、例えば、フラッシュランプ５６０Ａ、５６０Ｃ及び５６０Ｅは同じ長さを有することができ（例えば約１１インチ）、フラッシュランプ５６０Ｂ、５６０Ｄ、及び５６０Ｆは同じ長さ（例えば１４インチ）を有することができる。

放射加熱器の少なくとも１つのフラッシュランプは、他のフラッシュランプとは異なる時間に放射熱を発するようにトリガすることができる。例えば、放射加熱器５４０においては、フラッシュバルブ５６０Ａ、５６０Ｃ及び５６０Ｃは、コントローラ５４２の制御の下で、時間ｔにおいて放射熱を発するようにトリガし、他のフラッシュバルブ５６０Ｂ、５６０Ｄ及び５６０Ｆは、後の時間ｔ＋Δｔにおいて放射熱を発するようにトリガすることができる。別の実施形態においては、フラッシュバルブ５６０Ａは、コントローラ５４２の制御の下で、時間ｔにおいて放射熱を発するようにトリガし、フラッシュバルブ５６０Ｂは時間ｔ＋Δｔにおいて、フラッシュバルブ５６０Ｃは時間ｔ＋２Δｔにおいて、フラッシュバルブＤは時間ｔ＋３Δｔにおいて、フラッシュバルブ５６０Ｅは時間ｔ＋４Δｔにおいて、及びフラッシュバルブ５６０Ｆは時間ｔ＋５Δｔにおいて放射熱を発するようにトリガすることができる。フラッシュランプのそれぞれの群又は個々のフラッシュランプが放射熱を発するようにトリガされるときの間の遅延Δｔは、例えば、約５ミリ秒から約２００ミリ秒までとすることができる。フラッシュランプのすべてを同じときにトリガする代わりに、異なるときに放射加熱器のフラッシュランプの異なる群からの放射熱を発することにより、熱が定着器ベルトに供給される速度は、定着器ベルトの内層が、この層の材料を損傷することがある過度に高い温度に曝されることから保護するように制御することができる。
放射加熱器の異なるフラッシュランプがトリガされるときを互い違いにすることにより、フラッシュランプにより加熱することができる定着器ベルトの合計長さは、フラッシュランプのすべてを同じときにトリガすることと比較すると、増加させることができる。

図６は、放射熱を定着器ベルトの内面５２２上に発するように配置されたリフレクタ５７０をもつフラッシュランプ５６０Ａを示す。リフレクタ５７０は、フラッシュランプ５６０Ａにより発される放射熱を反射するために傾斜した表面５７２を含む。内面５２２に対する表面５７２の角度は、加熱された内面５２２の領域を変化させるように変更することができる。他のフラッシュランプ５６０Ｂ、５６０Ｃ、５６０Ｄ、５６０Ｅ、及び５６０Ｆは、さらに、リフレクタ５７０と同じ構造体を有するリフレクタを含むことができる。
放射加熱器は、例えば、厚い及び／又はコーティングされた媒体といった媒体の長さの周りで、定着器アセンブリに配置し、放射加熱器に面する定着器ベルトの望ましい長さを加熱するように構成される。放射加熱器は、定着器ベルトが放射加熱器を収容するように支持する隣接するロール間の十分な空間がある位置で、定着器ベルトに沿って配置される。放射加熱器においては、放射加熱器のサイズは、放射加熱器を定着器ベルトの内面に沿って置くのに適した位置を決定する。
定着器アセンブリ２００においては、放射加熱器２４０は、アイロラ・ロール２１０とアイドラ・ロール２１２（図２）との間に配置され、定着器ベルト２２０の部分がアイドラ・ロール２１２とアイドラ・ロール２１０との間を移動するときに、放射熱を定着器ベルト２２０のその部分に発する。

図３は、定着器ロール３０２、加圧ロール３０４、定着器ロール３０２と加圧ロール３０４との間のニップ３０６、アイドラ・ロール３０８、３１０、３１２、３１４、及び定着器ロール３０２及びアイドラ・ロール３０８、３１０、３１２、３１４上に支持されるエンドレス（連続）定着器ベルト３２０を含む別の例示的な定着器アセンブリ３００を示す。定着器ロール３０２、加圧３０４、及びアイドラ・ロール３０８、３１０、３１２、３１４は、定着器アセンブリ２００（図３）におけるのと同じ配置を有することができる。
定着器アセンブリ３００は、さらに、アイドラ・ロール３１２とアイドラ・ロール３１４との間に配置される放射加熱器３４０を含み、上流側端部３４１及び下流側端部３４３を含む。放射加熱器３４０は、加熱器コントローラ３４２に接続されて、その動作を制御する。定着器ベルト３２０は、好適な機構（図示せず）により矢印Ｂの反時計周りの方向で回転される。
定着器アセンブリ３００においては、定着器ロール３０２及びアイドラ・ロール３０８、３１０、３１２、３１４は、加熱要素３５０により内部で加熱される。ロールのそれぞれの加熱要素３５０は、少なくとも１つの電源により電力が供給されて、定着器ロール３０２の外面３０３、アイドラ・ロール３１０の外面３１１、アイドラ・ロール３１２の外面３１３、及びアイドラ・ロール３１４の外面３１５を加熱する。定着器ロール３０２及びアイドラ・ロール３０８、３１０、３１２、３１４は定着器ベルト３２０の内面を加熱する。

定着器ベルトの処理方向（すなわち、図２における矢印Ａ及び図３における矢印Ｂ）における放射加熱器により加熱される定着器ベルトの部分に対する温度特性の鋭さは、放射加熱器の放射熱源の時間応答に依存する。フラッシュランプは、短い時間量にわたり、高エネルギー密度を発するために、鋭い温度特性を生成する。例えば、白熱灯のような他の種類の放射熱源は、これらのランプにより加熱される定着器のベルトの部分に沿って、鋭さの少ない温度特性を生成する。
典型的には、アイドラ・ローラ２１０、２１２の間（及びアイドラ・ローラ３１０、３１２の間）の距離は、約９０ｍｍから約１１０ｍｍであり、アイドラ・ローラ３１２、３１４の間（アイドラ・ローラ２１２、２１４の間）の距離は約１６０ｍｍから約１８０ｍｍである。これらの距離は、アイドラ・ローラ２１０、２１２（及びアイドラ・ローラ３１０、３１２）及び、アイドラ・ローラ２１２、２１４（及びアイドラ・ローラ３１２、３１４）の中心から測定される。連続して印刷された媒体と接触されるようになる定着器ベルト２２０の部分の間の距離（すなわち、定着器ベルトの文書間区域）は、典型的には少なくとも１００ｍｍであり、これは、例えば４ミリ秒といったフラッシュランプの時間応答に対応するのに十分な時間を可能にする。
定着器ベルト２００は、内面２２２から加熱されて、外面２２４が過度に高い温度に加熱されないようにする。例えば、ポリイミドは、典型的には、約５３０℃までの温度に耐えることができ、Ｖｉｔｏｎ（登録商標）は、典型的には、約２００℃までの温度に耐えることができる。定着器ベルト２２０が内面２２２（すなわち、ポリイミド側）から加熱されるときには、内面２２２の温度は、短時間のフラッシュ定着により与えられる高エネルギー密度のために、急速に増加する。

定着器アセンブリの加熱されたロールは、十分な量の電力定着器ベルトに供給して、トナーを薄い媒体（例えば、薄い媒体）上に定着させる。放射加熱器は、トナーを厚い媒体上に定着させるのに必要な、付加的な量の電力全体を供給するのに十分な加熱容量、又は、コーティングされた媒体上にトナーを定着させるのに必要な、付加的な量の電力を有する。放射加熱器を用いて付加的な量の電力を供給することにより、温度設定点が上昇し、付加的な量の電力を加熱されたロールから定着器ベルトに供給することなしで、トナーを、厚い媒体及び／又はコーティングされた媒体上に定着させることができる。
放射加熱器は、その移動中に、定着器ベルトの内面を加熱して、厚い媒体及び／又はコーティングされた媒体と接触するようになる定着器ベルトの部分の温度を、こうした媒体上に効率的にトナーを定着させる温度まで上昇させる。内面を加熱するタイミングは、加熱器により制御可能であり、熱は、放射加熱器により、ニップにおいて媒体に接触する定着器ベルトのおよその長さに供給することができる。

定着器ベルトを加熱するためには、放射加熱器は、定着器ベルトの長さに有効量の熱を供給して、望ましい温度までこの長さを加熱するように加熱器コントローラにより制御することができる。定着器ベルトの温度は、典型的には、外面で測定され、これはトナーをその上に定着させている間、媒体と接触する。放射加熱器による定着器ベルトの加熱は、定着器ベルトの処理速度に対応するようにタイミングを合わせられたときには、増加された熱エネルギーを、定着器ベルトの望ましい処理方向長さの周りにのみ供給するように直接変換される。望ましい処理方向長さは、定着器ベルトの効率的な加熱を与える媒体のおよその長さに対応することができる。例えば、この処理方向長さは、定着器ベルト２２０、３２０上の点Ｌと点Ｔとの間の距離とすることができる。
放射加熱器は、連続して印刷される厚い及び／又はコーティングされた媒体と接触するようになる定着器ベルトの部分を加熱するように作動させられ、次いで、薄い媒体が印刷されたときにはオフにされることになる。

放射加熱器は、定着器ベルトの選択された部分が放射加熱器を越えて移動するのにかかる時間の期間内で、選択された部分を望ましい、より高い温度まで加熱することができる。典型的には、定着器ベルトの部分は、放射加熱器により、約１５０ミリ秒又はそれ以下において、望ましい温度まで加熱することができる。これは、熱がベルトの内面から外面に流れるのにかかる時間の量である。例えば、定着器ベルトは、約７００ｍｍ／秒の速度で移動するとき、放射加熱器２４０の位置からニップ２０６まで約４００ミリ秒の時間を有する。放射加熱器２４０は、定着器ベルト２２０をこの時間の量において、望ましい温度まで加熱することができる。

定着器アセンブリの放射加熱器のフラッシュランプは、放射加熱器に面する定着器ベルトの第１の長さを加熱するように同時にトリガすることができる。例えば、放射加熱器２４０においては、上流側端部２４１に最も近いフラッシュランプ（すなわち、最も上流側のフラッシュランプ）及び下流側端部２４３に最も近いフラッシュランプ（すなわち、最も下流側のフラッシュランプ）は、約７０ｍｍの距離だけ互いに離間されることができる。他の実施形態においては、最も下流側のフラッシュランプ及び最も上流側のフラッシュランプは、例えば、放射加熱器が配置される定着器アセンブリの隣接するロール間の間隔のサイズに応じて、約６０ｍｍから約１２０ｍｍだけ互いに離間されることができる。最も上流側のフラッシュランプ及び最も下流側のフラッシュランプとの間のこの離間距離は、放射加熱器の有効加熱長さとおよそ等しい。放射加熱器２４０は、加熱効率を増加させるように構成されたリフレクタ（例えば、リフレクタ５７０）を含むことができる。次いで、フラッシュランプのキャパシタは、同時に二度目に再充電しトリガして、放射加熱器２４０に面する定着器ベルト２２０の第２の部分を加熱することができる。８．５インチ×１１インチの媒体のおよその長さに対応する定着器ベルトの合計長さ（すなわち、約２８０ｍｍの長さ）を加熱するためには、フラッシュランプのすべてを同じときにフラッシュさせることができる。さらに、フラッシュランプのわずかな部分をフラッシュさせ、次いで、予め設定された時間の量の後で、別のわずかな部分が続いて、過加熱を減少させるように、エネルギー密度を、より長い期間にわたり拡げることができる。より長い媒体に対して定着器ベルトのより長い部分を加熱するためには、フラッシュランプのキャパシタは、フラッシュランプのすべて、又は、フラッシュランプのわずかな部分のいずれかに対して、二度再充電しフラッシュさせることができる。

定着器アセンブリ２００においては、放射加熱器２４０により望ましい温度に加熱された点Ｌと点Ｔとの間に配置された定着器ベルト２２０の部分は、ニップ２０６に回転される。定着器ベルト２２０の移動及びニップ２０６に対する媒体２３０の給送は、定着器ベルト２２０の加熱された部分の外面２２４が、ニップ２０６において、媒体２３０の表面２３２と接触するようにタイミングを合わせられる。外面２２４から伝導される熱は、トナーをその上に定着させるのに望ましい温度まで媒体２３０の温度を増加させる。媒体２３０は厚いもの及び／又はコーティングされたものとすることができる。端点Ｌと端点Ｔとの間の定着器ベルトの部分により媒体２３０に供給された熱の量は、トナーを定着させるのに有効な温度まで、厚い及び／又はコーティングされた媒体２３０を加熱するのに十分である。
定着器アセンブリは、すべて厚い、すべてコーティングされた、又は異なる厚さを有し、随意的にコーティングもされた媒体上にトナーを定着させるための印刷ジョブにおいて用いることができる。定着器アセンブリは、放射加熱器を補完的な熱源として用いることにより、定着器ベルトの温度設定点を一様に保持することができる。

例えば、薄い媒体２３０、３３０の混合媒体印刷ジョブにおいて、定着器アセンブリ２００、２００のそれぞれを用いるこれらの媒体上にトナーを定着させるためには、放射加熱器２４０、３４０は、ニップ２０６、３０６において媒体２３０、３３０と接触する定着器ベルト２２０、３２０の部分が放射加熱器２４０、３４０により加熱されておらず、ニップ２０６、３０６に到達したときに、定着器ベルト２２０、３２０のおよその温度設定点になるように、オフにすることができる。定着器ベルト２２０、３２０の温度設定点は、加熱されたロールを定着器ベルト２２０、３２０に供給することにより到達する。定着器ベルト２２０、３２０は、ニップ２０６、３０６において、十分な熱をより薄い媒体２３０、３３０に供給して、トナーをこの上に定着させる。

次いで、定着器アセンブリ２００又は３００を用いて厚い媒体を印刷するために、それぞれの放射加熱器２４０、３４０はオンにされて、定着器ベルト２２０、３２０の部分を十分に高い温度にまで加熱して、定着器ベルト２２０、３２０が、ニップにおいて十分な付加的な熱を厚い媒体に供給して、トナーをこの上に定着できるようにする（すなわち、加熱されたロールによってのみ加熱されるとき、定着器ベルト２２０、２３０により、薄い媒体２３０、３３０に供給される熱に加えて加熱する）。加熱されたロールより低い熱質量を有するために、放射加熱器２４０、３４０は、定着器ベルト２２０、３２０の選択された部分を望ましい温度まで加熱するように電力を供給されて、定着器アセンブリ２００、３００の加熱器ロールの熱出力を増加させることにより、望ましい温度に対応する、より高い温度設定点まで定着器ベルト２２０、２３０を加熱するより急速に、及び、より少ないエネルギーを用いて、厚い媒体を加熱することができる。定着器ベルト２２０、２３０全体を加熱するのに必要な比較的大きい量の電力のために、特に、より高い設定点まで、より長い長さを有する（例えば、５００ｍｍより大きい）ときに、定着器ベルト２２０、３２０の温度設定点を増加させ、加熱されたロールだけで、より高い温度の設定点まで定着器ベルト２２０、２３０の長さ全体を加熱することと比較すると、放射加熱器２４０、３４０で定着器ベルト２２０、３２０の部分を加熱する方がエネルギー効率がよい。したがって、定着器アセンブリ２００、３００は、同じゼログラフ装置において、薄い及び厚い媒体、及びコーティングされた及びコーティングされていない媒体を印刷するのに用いられるとき、改善された時間及びエネルギー効率を与えることができる。

したがって、定着器アセンブリ２００及び２００は、例えば、放射加熱器２４０、３４０を補完的な加熱装置として用いるように動作させて、定着器ベルトを支持する加熱されたロールにより、定着器ベルト２２０、３２０の加熱を補完する。例えば、定着器ベルトが、選択された１分当たりの数のページで稼動する定着器アセンブリは、薄い媒体を定着させるために第１レベルの電力を消費し、厚い媒体を定着させるためには、より高い第２レベルの電力を消費することができる。定着器アセンブリ２００、３００の加熱されたロールは、第１レベルの電力を供給できるが、放射加熱器２４０、３４０は、迅速に、必要に応じて、トナーを厚い媒体上に定着させるのに必要な電力の付加的な量を供給するのに用いることができる（すなわち、第２レベルの電力と第１レベルの電力との間の差）。
厚い媒体及び／又はコーティングされた媒体の処理中、定着器アセンブリの放射加熱器からの熱を定着器ベルトに供給することに加えて、さらに、加熱されたロールから供給された電力のレベルを増加させることが望ましいとすることができる。このことは、実質的な量の重い媒体が期待されるときに生じることがある。放射加熱器は、システム全体の昇温中に、付加的なエネルギー源だけを与えるのに用いられる。システム全体が望ましい温度に到達すると、放射加熱器は、定着器ベルトを加熱するのに用いられる必要がない。

例えば、定着器アセンブリ２００、３００のような定着器アセンブリの別の例示的な用途は、定着設定温度を制御することにより、媒体上の光沢を調整することである。フラッシュランプは、放射加熱器に配置し、加熱容量を有し、画像内容に応じたフラッシュエネルギーの量により動作するように制御されることができる。より高い又はより低い光沢レベルは、選択された印刷領域において生成されることができる。これらの領域は、前縁、後縁、及び／又は媒体の何らかの部分の近くにあるとすることができる。こうした光沢レベルの制御は、放射加熱器における放射熱源を制御することにより実現することができる。例えば、放射加熱器５４０においては、フラッシュランプ５６０Ａ、５６０Ｂ、５６０Ｃは、エネルギー密度を定着器ベルトの第１部分に供給するようにトリガすることができ、フラッシュランプ５６０Ｄ、５６０Ｅ、５６０Ｆは、次いで、異なるエネルギー密度を定着器ベルトの第２部分に供給するようにトリガすることができ、ここで、第１及び第２の部分は、媒体を加熱するために用いられる。シート間毎に光沢を変化させるための機能は、例えば、印刷ジョブに対する、向上した、カスタマ制御出力を可能にする。

媒体上の光沢レベルは、異なるエネルギー源を、放射加熱器の異なる放射熱源から媒体に供給することにより制御することができる。例えば、放射加熱器５４０においては、フラッシュランプ５６０Ａ、５６０Ｂ、５６０Ｃ、５６０Ｄ、５６０Ｅ、及び５６０Ｆの各々のキャパシタ内に保管されるエネルギー量は異なっていてよく、トリガされたときに、これらのフラッシュランプが、異なるエネルギー量を定着器ベルトに供給することを可能にする。さらに、放射加熱器における、フラッシュランプの合計数に対するキャパシタの合計数の比率は、１：１から１：ｎで変化することができる。キャパシタ内に保管されるエネルギー量は、式Ｅ＝１／２ＣＶ²により与えられ、ここでＣはキャパシタのキャパシタンスであり、Ｖはキャパシタ上の電圧である。フラッシュランプ５６０Ａ、５６０Ｂ、５６０Ｃ、５６０Ｄ、５６０Ｅ、及び５６０Ｆのキャパシタにおける合計保管エネルギーは、キャパシタの充電時間又は充電電圧を制御することにより調整することができる。他の実施形態においては、フラッシュランプの群は、他のフラッシュランプの群とは異なる量のエネルギーを供給することができる。
例えば、定着器アセンブリ２００、３００のような定着器アセンブリは、媒体上の画像内容の関数として、定着器ベルト２２０、３２０の温度を制御するように用いることができる。例えば、主として又は排他的にテキストであり、より容易に定着させることができるトナー像をもつ媒体は、より高い領域のカバー範囲をもつ少なくとも１つのトナー像を有する媒体（例えば、紙のシート）より低い定着温度で処理することができる。例えば、放射加熱器２４０、３４０により媒体に供給される放射熱に対するエネルギー密度及び関連する放出は、外面２２４、３２４により到達される温度を制御するように制御することができる。この定着器アセンブリの使用はシート間毎で専用にすることができる。

定着器ベルトを含む定着器アセンブリの一次熱モデルが製造された。モデルにおいては、定着器ベルトは、内面を形成する内側のポリイミド層と、内面と反対側のポリイミド層の表面上にある中間シリコン層と、内層に対するシリコン層の反対側の表面上にあり、定着器ベルトの外面を形成する外側のＶｉｔｏｎ（登録商標）層とを含む。これらの層の厚さは、ポリイミド層が８０μｍ／シリコン層が１８０μｍ／Ｖｉｔｏｎ（登録商標）層が２０μｍである。モデルにおいては、定着器ベルトは、放射加熱器を用いて、内面で加熱される。放射加熱器は、４つのフラッシュランプをもつ図４に示す構成部品を含む。放射加熱器により供給されるエネルギー密度Ｅは、式（１）により計算される。
（１）Ｅ＝（０．５ＣＶ²・ｎ・ｆ）／ｖ・ｗ
この式においては、Ｃはキャパシタンス、Ｖはキャパシタの電圧、ｎはフラッシュランプの数、ｆはフラッシュランプのフラッシュ頻度、ｖは定着器ベルトの速度、及びｗは定着器ベルトの幅である。以下の例示的な数値、Ｃ：２１０μＦ、Ｖ：８０８Ｖ、ｎ：４、ｆ：８．９Ｈｚ、ｖ：０．７ｍ／秒を式（１）に入れると、Ｄは約８７００Ｊ／ｍ²と等しくなる。

図７は、ポリイミド層の内面温度（◆）、ポリイミド層／シリコン層温度（■）、及びＶｉｔｏｎ（登録商標）層の外面温度（▲）を計算することにより形成された曲線を示す。ポリイミド層により到達される最大温度は、放射加熱器により定着器ベルトに与えられるエネルギー量（すなわち、エネルギー密度）、及び、放射加熱器がこのエネルギー量を定着器ベルトに供給する持続時間に依存する。図７に示す曲線においては、２ミリ秒内で定着器ベルトに供給された約８７００Ｊ／ｍ²のフラッシュ密度が仮定される。ポリイミド層の内面は、これらの加熱条件を用いて、２ミリ秒内で約５００℃の最大温度に到達する。
図８は、ポリイミド層の内面温度（◆）、ポリイミド層／シリコン層界面温度（■）、及びＶｉｔｏｎ（登録商標）層の外面温度（▲）を計算することにより形成された曲線を示す。図８に示す曲線においては、式（１）を用いて計算された約８７００Ｊ／ｍ²のフラッシュ密度が、４ミリ秒内で定着器ベルトに供給される。ポリイミド層の内面は、これらの加熱条件を用いて、４ミリ秒内で、約４２５℃の最大温度に到達する。この、より低い温度は、内層の材料に望ましい。

図７及び図８は、Ｖｉｔｏｎ（登録商標）層の外面温度を、約１００ミリ秒の時間の期間内で約１８０℃から約１９３℃に増加できることを示す。例えば、７００ｍｍ／秒の定着器ベルト速度で定着器アセンブリを動作させるときには、１００ミリ秒は、定着器ベルトにより７０ｍｍの移動距離に関連する。約１０００ｍｍの定着器ベルト長さに対しては、例えば７０ｍｍが放射加熱器を含む定着器アセンブリに許容可能である。

２００：定着器アセンブリ
２０２：定着器ロール
２０４：加圧ロール
２０６：ニップ
２０８、２１０、２１２、２１４：アイドラ・ロール
２２０：定着器ベルト
２４０：放射加熱器

Claims (4)

1. ゼログラフ装置のための定着器アセンブリであって、
   内面と、前記内面の反対側にある外面とを含む定着器ベルトと、
   前記定着器ベルトを支持する少なくとも第１のロール及び第２のロールと、
   前記定着器ベルトの前記内面に面する放射加熱器と、
   を含み、
   前記放射加熱器は、前記定着器ベルトの前記内面上に放射熱を発して、前記放射加熱器により加熱される前記内面とは反対側の前記定着器ベルトの前記外面の温度を増加させるように適応される
   ことを特徴とする定着器アセンブリ。
2. 前記定着器ベルトは、幅と、前記幅に対して垂直な長さとを有しており、
   前記放射加熱器は、前記定着器ベルトの前記幅に沿って互いに平行に延びる複数のフラッシュランプを含み、前記フラッシュランプの隣接するものは、前記定着器の前記長さに沿って互いに離間される
   ことを特徴とする請求項１に記載の定着器アセンブリ。
3. 前記フラッシュランプを制御するコントローラをさらに含み、（ａ）前記フラッシュランプの少なくとも１つをトリガして、他のフラッシュランプとは異なるときに、前記定着器ベルトの前記内面に熱を供給できるようにし、又は、（ｂ）前記フラッシュランプの少なくとも１つが、他のランプとは異なるエネルギー密度を前記定着器ベルトの前記内面に供給できるようにすることを特徴とする請求項２に記載の定着器アセンブリ。
4. ゼログラフ装置のための定着器アセンブリであって、
   内面と、前記内面の反対側にある外面とを含む定着器ベルトと、
   前記定着器ベルトを支持する少なくとも第１のロール及び第２のロールと、
   を含み、前記第１のロール及び前記第２のロールは前記定着器ベルトを加熱するように適応されており、
   第３のロールと、
   前記第２のロールと前記第３のロールとの間に定められたニップと、
   前記第１のロールと前記第２のロールとの間の前記定着器ベルトの前記内面に面する複数のフラッシュランプを含む放射加熱器と、
   を含み、
   前記フラッシュランプは、前記定着器ベルトの前記内面上に放射熱を発して、前記フラッシュランプにより加熱される前記内面とは反対側の前記定着器ベルトの前記外面の温度を増加させるように適応される
   ことを特徴とする定着器アセンブリ。

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