(57)【要約】【課題】融着ロールにおける熱勾配を制御する方法を提供する。【解決手段】融着装置１８は、印刷媒体１６をこれに融着される画像１４と共に受け取るためのニップ３４を間に画定する融着ロール３０および圧力ロール３２と、融着ロール３０の内部に配置された内側熱源４６と、融着ロール３０の外面を加熱するための、融着ロール３０の外部に配置された外側熱源５４と、を包含し、印刷ジョブ中に融着ロール３０の内部と融着ロール３０の外面との間の熱勾配を調節するように、内側熱源４６と外側熱源５４のうち少なくとも一方が印刷ジョブ中に制御される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
印刷媒体をこれに融着される画像と共に受け取るためのニップを間に画定する融着ロールおよび圧力ロールと、
前記融着ロールの内部に配置された内側熱源と、
前記融着ロールの外面を加熱するための、前記融着ロールの外部に配置された外側熱源と、
を包含し、
印刷ジョブ中に前記融着ロールの前記内部と前記融着ロールの前記外面との間の熱勾配を調節するように、前記内側熱源と前記外側熱源のうち少なくとも一方が印刷ジョブ中に制御される、
融着装置。
【請求項２】
さらに、前記融着ロールの外面の温度を監視する第１温度センサと、前記融着ロール内部の温度を監視する第２温度センサとを包含し、前記第１温度センサおよび前記第２温度センサは、前記内側熱源および前記外側熱源を制御する融着部制御装置へ温度測定値を伝える、請求項１に記載の融着装置。
【請求項３】
前記融着ロールに隣接する第１位置と前記融着ロールから離間した第２位置との間で前記外側熱源が移動可能である、請求項１に記載の融着装置。
【請求項４】
融着ロールの内部に配置された内側熱源と、前記融着ロールの外面を加熱する外側熱源とを備える融着ロールを設けることと、
前記融着ロールの前記内部と前記外面との間の熱勾配を調節するように、前記内側熱源と前記外側熱源のうち少なくとも一方へ供給される電力を印刷ジョブ中に調節することと、
を包含する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この例示的実施形態は、電子写真法マーキング装置の融着装置、より詳しくは融着装置の動作温度の制御に関連する。
【背景技術】
【０００２】
コピー機およびレーザビームプリンタなどの一般的なＸ線電子写真法像形成装置では、用紙へのトナー像の融着は、概して熱および圧力の印加により実施される。一般的な融着アセンブリは、間にニップを画定する加熱融着ロールと圧力ロールとを含む。融着部を通過する用紙は、融着ロールから熱を吸収する。ニップを通過する用紙は融着ロールから熱を吸収するため、いったん印刷ジョブが終了して用紙の冷却作用がもはや存在しなくなると、融着ロールでの熱勾配により融着ロール表面の温度は上昇する傾向がある。したがって、融着ロールを動作温度に到達させるための時間、プリンタは非作動モードに戻ることが多い。
【０００３】
従来技術の例として、以下の特許文献が挙げられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許第７０５７１４１号明細書
【特許文献２】米国特許第７４１２１８１号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
融着ロールにおける熱勾配を制御する方法がやはり必要である。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
一態様によれば、融着装置は、印刷媒体をこれに融着される画像と共に受け取るためのニップを間に画定する融着ロールおよび圧力ロールを含む。融着ロールの内部には、内側熱源が配置されている。融着ロールの外面を加熱するため、融着ロールの外部には外側熱源が配置されている。印刷ジョブ中に融着ロールの内部と融着ロールの外面との間の熱勾配を調節するため、内側熱源と外側熱源のうち少なくとも一方が印刷ジョブ中に制御される。
【０００７】
融着ロールの表面に供給される総熱量のうち印刷ジョブの前期よりも印刷ジョブの後期において外側熱源が比例して多量の熱量を供給するように、内側熱源および外側熱源の少なくとも一方が制御されてもよい。
【０００８】
印刷ジョブ中の融着ロールの内部と融着ロールの外面との間の温度勾配を低下させるように内側および／または外側熱源に供給される電力を調節することにより、内側熱源および／または外側熱源が制御されてもよい。
【０００９】
内側熱源および外側熱源は、融着部制御装置によって制御されてもよい。
【００１０】
この装置は、さらに、融着部外面の温度を監視する第１温度センサを含むことがあり、この第１温度センサは温度測定値を融着部制御装置に伝える。
【００１１】
この装置は、さらに、融着ロールの内部の温度を監視する第２温度センサを含むことがあり、この第２温度センサは温度測定値を融着部制御装置に伝える。
【００１２】
融着部制御装置は、第１センサおよび第２センサにより通知された測定値に基づいて温度勾配を推定できる。
【００１３】
融着部制御装置は、内側熱源に供給される電力に基づく融着ロールの内部の推定温度測定値を受け取ることがある。
【００１４】
融着部制御装置は、第１センサからの温度測定値と、融着ロールの内部の推定温度測定値と、に基づいて温度勾配を推定してもよい。
【００１５】
融着部制御装置は、融着ロールの内部と融着ロールの外面との間の温度勾配が調節される際に、融着ロールの外面を予め設定された動作温度に維持するため、内側加熱要素および外側熱源のうち少なくとも一方に供給される電力の調節を決定してもよい。
【００１６】
印刷ジョブの少なくとも一部の間に融着ロールの表面を加熱するように、外側および内側の熱源を同時に制御してもよい。
【００１７】
外側熱源は、少なくとも一つのロールを含んでいてよく、この少なくとも一つのロール内には加熱要素が配置されていてよい。
【００１８】
融着装置は、さらに、外側熱源ロールの表面の温度を監視する第３温度センサを含むことがある。
【００１９】
第３センサからの温度測定値と、融着ロール内部に位置する第１温度センサおよび融着ロール外面に隣接した位置にある第２温度センサのうち少なくとも一方からの温度測定値と、に基づいて、外側熱源への電力を調節してもよい。
【００２０】
外側熱源は、融着ロールに隣接する第１位置と、融着ロールから離間した第２位置と、の間で移動可能であってよい。
【００２１】
融着ロールにおける温度勾配が印刷ジョブ終了時まで段階的に調節されるように、内側熱源および／または外側熱源を制御してもよい。
【００２２】
融着ロール表面温度に対する次の印刷ジョブの影響を考慮するため、融着ロールにおける温度勾配を印刷ジョブ中に制御してもよい。
【００２３】
内側熱源は、少なくとも一つの熱ランプを含んでいてよい。
【００２４】
印刷システムは、画像形成部と上述した融着装置とを含んでいてよい。
【００２５】
上述した印刷システムによる印刷方法は、印刷される印刷ジョブを受け取ることと、印刷ジョブの画像を画像形成部で形成することと、融着装置で画像を融着することと、印刷ジョブ中に融着ロールにおける温度勾配を変化させるように、内側熱源および外側熱源を印刷ジョブ中に制御することと、を含んでいてよい。
【００２６】
別の態様によれば、方法は、融着ロールの内部に配置された内側熱源と、融着ロールの外面を加熱する外側熱源と、を融着ロールに設けることを含む。この方法はさらに、融着ロールの内部と融着ロールの外面との間の熱勾配を調節するように内側熱源および外側熱源のうち少なくとも一方へ供給される電力を印刷ジョブ中に調節することを含む。
【００２７】
この調節は、融着ロール表面の温度に対する外側熱源の相対的寄与度を印刷ジョブ終了時まで上昇させることで、印刷ジョブが終了した時に発生する温度上昇を軽減することを含んでいてよい。
【００２８】
印刷ジョブの終了時に印刷ジョブ中の最大熱勾配の９０％以下または印刷ジョブ中の最大熱勾配の７０％以下となるように、熱勾配を調節してもよい。
【００２９】
融着ロール外面温度への次の印刷ジョブの影響を考慮するように、熱勾配を調節してもよい。
【００３０】
この方法はさらに、融着ロールの外面の温度を監視することを含んでいてよい。
【００３１】
この方法はさらに、融着ロールの内部の温度と外側熱源の温度のうち少なくとも一方を監視することを含んでいてよい。
【００３２】
この方法では、熱勾配が段階的に低下するように供給電力を段階的に調節してもよい。
【００３３】
別の態様によれば、融着ロールと圧力ロールとを包含する融着アセンブリにおいて、融着ロールの温度を制御する方法が提供される。この方法は、印刷ジョブ中に、融着ロールの外部に配置された外側熱源と融着ロールの内部に配置された内側熱源とによって同時に融着ロール外面を加熱することを含む。この方法は、印刷ジョブの開始後、融着ロールの内部から融着ロール外面への熱勾配を低下させることにより、そうでない場合には印刷ジョブが終了した時に発生する温度上昇を低下させるように、外側熱源により供給される熱および内側熱源により供給される熱のうち少なくとも一方を制御することを含む。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】例示的な印刷システムの概略図である。
【図２】例示的な印刷システムにおける融着ロール表面温度の変化を示す図である。
【図３】制御利得を変化させることによる融着ロール内部温度の操作を示す、印刷ジョブの印刷中の融着ロール内部、外側ロール、そして融着ロール表面についての温度と時間の図である。
【図４】外側ロール制御利得を調節するのに融着ロールコア温度および外側ロール温度を使用する例示的な制御ループを示す図である。
【図５】図１の融着アセンブリの代替となり得る融着アセンブリの他の実施形態についての拡大断面図である。
【図６】融着ロール表面温度が一定に維持された状態で制御利得ＫXRおよびＫFRの相対的な大きさが変化する際の融着ロール内部と外側ロールとの定常状態温度を示す図である。
【図７】例示的な印刷方法を示す流れ図である。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
例示的実施形態は、融着アセンブリと、このようなアセンブリを含む印刷システムと、印刷方法とに関連する。
【００３６】
融着アセンブリは、融着ロールの内側に設けられた内側熱源と、融着ロールの外側に設けられた外側熱源とを含む。印刷ジョブ中には、融着ロールの表面で組み合わされる内側熱源と外側熱源により供給される総熱量（例えばジュール／秒で表される）のうち、印刷ジョブの前期よりも印刷ジョブの終了時付近で外側熱源が多量に比例供給するように、熱源の一方または両方が制御される。このようにして、そうでない場合に印刷ジョブの終了時に一般的に発生する温度オーバーシュートが減少する。
【００３７】
図１を参照すると、印刷システム１０は、潜像形成と現像と転写とのＸ線電子写真法工程により用紙などの印刷媒体１６にトナー像１４を形成する画像形成部１２と、形成された画像を印刷媒体に融着する融着装置１８とを含む。画像形成部１２は、一つ以上のマーキング材料の一つ以上の供給源２０を含み、マーキング材料は、例えばシアン、マゼンタ、イエロー、ブラック（Ｃ，Ｍ，Ｙ，Ｋ）の粉末トナーのうちの一つ以上である。コンベヤシステム２２は、印刷媒体１６を印刷媒体の供給源２４から画像形成部１２へ搬送し、画像１４が形成された印刷媒体を融着装置１８へ搬送する。コンベヤシステム２２は、一対のローラ、球形ニップ、エアジェットなどの駆動部材を包含する。システム２２はさらに、駆動部材、ベルト、ガイドロッド、フレームなど（不図示）のための関連のモータを含んでいてよく、これらは駆動部材と組み合わされて、選択された経路および選択された速度で印刷媒体を搬送するのに役立つ。印刷媒体供給源２４は、同じタイプの印刷媒体のシートを保管するか、異なるタイプの印刷媒体を保管できるトレイを含むことがある。例えば、一つのトレイが「標準」重量の用紙を保管するのに対して、別のトレイが重量用紙（つまり標準用紙よりも単位面積当たりの重量が大きい）または軽量用紙（つまり標準用紙よりも単位面積当たりの重量が小さい）を保管してもよい。
【００３８】
一実施形態において印刷システム１０は、電子写真法（Ｘ線電子写真法）印刷システムであり、この印刷システムでは、画像形成部またはマーキングエンジン１２は、均一の電位で帯電し、再現される原稿の光線像に露光される光伝導性絶縁部材を含む。この露光は、露光エリアまたは背景エリアの光伝導性絶縁面の電荷を放出し、原稿に含まれる画像エリアに対応する静電潜像を部材に形成する。続いて、光伝導性絶縁材料の上の静電潜像をマーキング材料で現像することにより、この画像が可視性となる。続いて、トナー像が印刷媒体に転写されることができ、融着プロセスにおいてトナー像が印刷媒体に永久に定着される。多色電子写真プロセスでは、様々な色に対応する連続潜像が絶縁部材に形成され、それぞれの補色のトナーで現像される。各単色トナー像が前のトナー像との重複整合状態で用紙に連続転写されて、多層トナー像を用紙に形成することができる。重複像は、単一の融着プロセスで同時に融着される。画像を形成する他の適切なプロセスが採用されてもよいことは言うまでもないだろう。
【００３９】
制御システム２６は、印刷システム１０の動作を制御する。制御システムは、印刷システムの様々な要素１２，１８，２２，２４へリンク（不図示）を介して通信結合されている。リンクは、有線または無線のリンク、あるいは接続された要素への、および／または接続された要素からの電子データの提供が可能な他の手段でよい。例示的なリンクは、電話線、コンピュータケーブル、ＩＳＤＮライン、その他を含む。印刷される画像を包含する印刷ジョブ２７は、スキャナ、外部コンピュータ、ハードドライブ、ディスクまたはメモリスティックのような可搬媒体などの像供給源２８から、制御システム２６によりデジタル形式で受け取られる。
【００４０】
例示的な印刷システム１０は、仕上げ装置、給紙装置、その他など、他の多様な構成要素を含んでいてよく、コピー機、印刷機、製本機械、ファクシミリ機、多機能機械などの形を取ってよい。「印刷媒体」は、通常、紙やプラスチックの薄い物理的シート、または画像のための他の適当な物理的印刷媒体基板であってよい。「印刷ジョブ」または「文書」は、標準的には関連する用紙のセットであり、通常は１セットのオリジナルの印刷ジョブの用紙または電子文書のページの画像からコピーされたか、特定ユーザによりコピーされたか、あるいは他の態様で関連する、順に並べられた１以上のコピーのセットである。画像は、概して、マーキングエンジンにより印刷媒体に形成される電子形式の情報を含んでいてよく、テキスト、グラフィックス、ピクチャー、その他を含み得る。印刷媒体に画像を形成する操作、例えばグラフィックス、テキスト、写真などへ画像を形成する操作が、ここでは概して印刷またはマーキングと呼ばれる。
【００４１】
融着装置１８（または単に「融着部」）は概して、融着ロール３０と圧力ロール３２とを含み、これらは、融着部ハウジング（不図示）に回転可能に取り付けられ、相互に平行であるとともに相互に接触し、矢印３６で示されているように未融着トナー像を含む印刷媒体１６が通過するニップ３４を形成する。
【００４２】
融着ロール３０は、プロセス方向３６に対して概ね垂直に整合された長手軸３８を備える剛性の熱伝導性円筒部材を包含することができる。融着ロール３０は中空であり、約５ｍｍあるいはそれ以下の壁厚Ｄを概ね有する。例示的な融着ロール３０は、アルミニウム、鋼、他の適当な金属から形成された中空金属シリンダ４０を含む。シリンダに取り付けられているのは、形態順応層４２であり、形態順応層４２は、ゴムまたは他の圧縮材料から形成され、Ｔｅｆｌｏｎ（登録商標）などの導電性耐熱材料により被覆される外面を任意で備える。圧力ロール３２は、円筒形の金属シリンダを含んでいてよく、この金属シリンダは、鋼または他の金属から形成され、Ｔｅｆｌｏｎ（登録商標）などの導電性耐熱材料により被覆されるシリコンゴムまたは他の形態順応材料の層などの形態順応層を任意で表面に備える。
【００４３】
融着ロールの周囲を画定する融着ロール３０の外面４４は、融着ロール３０の内部に配置された内側熱源４６により加熱される。図１に図示されているように、熱源４６は、中空金属シリンダ４０により画定される内室またはコア５２に取り付けられる複数（図の実施形態では二つ）の加熱要素４８，５０を含む。加熱要素４８，５０は融着ロール３０の軸長に沿って配置される。加熱要素は相互に平行に、かつ融着ロールの軸３８に対して平行に整列され、そのため、融着装置のニップ３４を通過する用紙の通過方向に対してほぼ垂直に配置されている。
【００４４】
融着ロール外面４４も、外側熱源５４によって同時に加熱される。熱源は融着ロールの外部に配置され、これに隣接して位置するか、位置することが可能である。例示的な外側熱源５４は、金属または他の導電性材料から形成された中空加熱ロール５６の形である。ロール５６の内部またはコア５９には、一つ以上の内側加熱要素５７，５８が位置している。加熱要素５７，５８からの熱はロール５６を通って外側熱源５４の外面６０まで通過する。例示的な外側熱源５４は、融着ロールの表面４４と表面６０が接触した、融着ロールに隣接する第１位置（図１に図示）から、融着ロール３０から離間した第２位置まで移動可能である。概ね矢印６２で示されたカム機構は、矢印６２の方向で示された経路に沿って第１および第２位置の間で外側熱源５４を選択的に移動させる。
【００４５】
駆動システム（不図示）は、融着ロール３０と圧力ロール３２とを図１に示された方向に回転させる。圧力ロール３２は、矢印７０で示された一定のばね力により融着ロールとの接触状態に付勢されている。印刷ジョブの間、トナー像１４を含む用紙１６がニップ３４を通過すると、トナー像が溶融して用紙１６に永久的に融着する。
【００４６】
加熱要素４８，５０，５７，５８は、ランプなどの抵抗加熱要素でよい。各加熱要素は、電流が材料を通過する時に熱を発生させる導電性フィラメントなどの発熱材料を含んでいてよい。特定の実施形態では、発熱材料は概してタングステンを包含し、ホウ珪酸ガラスから形成された管球容器に包囲される。図の加熱要素４８，５０，５７，５８は抵抗加熱を受けるが、誘導加熱要素などの他の加熱要素も考えられる。
【００４７】
主制御システム２６に設けられるかこれに通信結合され得る融着部制御装置８０は、加熱要素４８，５０，５７，５８を加熱するために印加される電力を制御することにより融着ロール３０の温度を調整する利得計画部８１を含む。融着部制御装置８０は、カム機構との通信により外側熱源５４の位置も制御することができる。融着部制御装置８０は、関連のコンピュータプロセッサにより実行される、メモリに記憶されたソフトウエア命令の形のプロセス制御アルゴリズムを含んでいてよい。コンピュータプロセッサは、プログラム済みマイクロプロセッサまたはマイクロコントローラと、周辺集積回路要素その他を包含してよい。メモリは、どのタイプのコンピュータ読取可能媒体を表してもよく、例えばランダム・アクセス・メモリ（ＲＡＭ）、リード・オンリ・メモリ（ＲＯＭ）、磁気ディスクまたはテープ、光ディスク、フラッシュメモリ、ホログラフィックメモリなどを指す。
【００４８】
ゲインスケジュールを制御するためのソフトウエアは、コンピュータで実行されるコンピュータプログラム製品として実現できる。コンピュータプログラム製品は、制御プログラムが記録された有形のコンピュータ読取可能記録媒体であってよく、このコンピュータ読取可能記録媒体は、例えばディスク、ハードドライブ、その他の同様の記録媒体であってよい。
【００４９】
融着部制御装置８０は、融着ロール３０における熱勾配Ｔｇを概数で、または正確に決定するための情報を受け取る。熱勾配は、融着ロールの内部５２（内面８６など）の温度ＴCと融着ロールの外面４４の温度ＴSとの差の関数である。熱勾配Ｔｇは、二箇所での測定または推定温度の差として簡単に表される：Ｔｇ＝（ＴC−ＴS）。あるいは、融着ロール壁の単位厚さごとの温度差としても表される。Ｔｇ＝（ＴC−ＴS）／Ｄ。熱勾配が高いというのは、熱勾配が低い時よりも、内部５２と表面４４との間の差が大きいことを意味する。概して、融着ロールにおける熱勾配は、印刷中には正の値である。
【００５０】
熱勾配Ｔｇを決定するための情報の一部または全部が、温度検出システムから受け取られる。例示的な温度検出システムは、融着ロールの外面４４に隣接する位置にある一つ以上の外側熱センサ（Ｓ１）８２を含む。センサ８２は表面温度を監視して、ロール外面４４での温度を表す信号を融着部制御装置８０へ送る。温度検出システムは、融着ロール壁部の内面８６に隣接する位置にある一つ以上の内側熱センサ（Ｓ２）８４も含んでいてよい。センサ８４は内面温度を監視して、ロール内面８６での温度を表す信号を融着部制御装置８０へ送る。別のセンサ（Ｓ３）８８は、外側ロール５４の表面６０の温度を検出（または推定）するための位置にある。外側および内側熱センサ８２，８４，８８は、サーミスタ、熱電対、抵抗温度検出器、赤外線温度測定装置などの非接触温度測定装置、または他の温度検出器から選択されてよい。あるいは、融着ロール内面８６および／または外側ロール外面６０の温度は、例えば加熱要素４８，５０，５７，５８のうち一つ以上に印加される電力に基づいて推定される。
【００５１】
融着ロールの内面４４および外面８６の検知／推定温度に基づいて、融着部制御装置８０により融着ロールにおける熱勾配Ｔｇが計算されてよい。
【００５２】
融着部制御装置８０は、所与の印刷ジョブを通して所望の設定点（目標動作温度または範囲）または設定点付近に融着ロール表面４４を維持しようとする。トナー粒子の適切な融着を保証しながら融着装置１８にダメージを与えるかもしれない高温は回避するように、動作温度範囲が選択される。さらに融着部制御装置８０は、印刷作業の終了までロールにおける熱勾配を段階的に調節する（低下させる）ことで、そうしない場合には溶着される用紙がなくなると発生する熱スパイクを最小にする。
【００５３】
融着ロールの外面４４へ供給される熱全体に対する内側および外側熱源４６，５４の相対的寄与度を制御して、融着部制御装置８０の一部を成す利得計画部８９などにより比較的一定な表面温度を維持することにより、温度勾配の調節が実施される。
【００５４】
図２は、例示的融着装置１８の温度プロフィールを示す。融着ロール外面４４は、印刷ジョブが開始する前に待機温度ＴSまで加熱される。印刷が開始すると、外側ヒータロール５６と融着ロール３０との嵌合のため、ジョブ開始時温度スパイクが発生し得る。その後、動作範囲ＴO内に表面温度が維持される。印刷ジョブが完了して、用紙１６がニップ３４を通過して表面の熱の一部を除去しなくなると、融着部熱源４６，５４への電力が切断されたとしても表面温度が上昇する（注：ジョブ終了時オーバーシュート）。最短サイクル間時間ｔｉとは、印刷ジョブの終了時から温度が許容作動範囲ＴOへ戻るまでの時間である。サイクル間時間ｔｉは、１回のジョブの後で融着ロール表面温度が設定点ＴOまでどれだけ速く戻ることができるかを示す関数である。図１に示されているように内側加熱ランプを備える融着ロールでは、サイクル間時間は、外側ヒータロール５４のカム動作による解離の瞬間における融着ロール熱勾配Ｔｇに依存する。
【００５５】
例示的な実施形態の一態様によれば、融着ロールにおける熱勾配Ｔｇが現在の印刷ジョブの終了時までに次回の印刷ジョブのために最良の準備状態となるように、加熱要素４８，５０，５７，５８へ供給される電力を調節することにより、サイクル間時間ｔｉが短縮される。各加熱要素４８，５０，５７，５８により融着ロール表面４４へ供給される熱の割合は、加熱要素の制御利得およびその電力リミットに依存する。制御利得について、以下で説明する。外側ロールおよび融着ロールが寄与する熱の割合をＨXRおよびＨFR、その制御利得をそれぞれＫXRおよびＫFRで表すとする。ΔＴは、測定された融着ロール表面温度とその設定点との差とする。すると、ＨXR∝ＫXRΔＴ、ＨFR∝ＫFRΔＴである。つまり熱寄与度は制御利得に比例するのである。
【００５６】
例示的な実施形態は、ニップ表面温度をＴOで一定に維持したままで様々な加熱要素４８，５０，５７，５８の間の熱供給をシフトできることを利用している。これは、印刷中の制御利得を力学的に変化させることにより実施される。例示的な実施形態では、加熱要素４８，５０，５７，５８は共同で、印刷中に融着部表面４４を選択された動作温度ＴOに維持する。印刷ジョブの過程で、例えば終了時までに、印刷ジョブが進行するにつれて比例して外側熱源５４が融着部表面４６へ多量の熱を供給するように、外側加熱要素５７，５８の制御利得は段階的に上昇する。外側熱源の制御利得の上昇は内側熱源の制御利得の低下と調和する、つまり内側熱源４６への電力が低下すると、融着ロール内部５２へ提供される熱が減少するのである。こうして、融着ロール３０における熱勾配Ｔｇが低下する。印刷ジョブが完了すると、外側ヒータロール５６は融着ロール３０との接触状態からカム動作で解離する。融着される用紙１６がもうなくなると、融着ロールにおける熱勾配Ｔｇが低いことで温度スパイクが減少する。その結果、表面４４は、短時間で待機中設定点へ戻ることができる。外側ロール５６は、開始時よりも高い熱勾配で印刷ジョブを終了させるが、熱慣性が低いため、比較的短時間で待機中設定点へ戻ることができる。
【００５７】
例示的な融着部制御装置８０は、融着ロール熱源４６と外側熱源５４への電力量をそれぞれ制御する利得制御装置（Ｇ１，Ｇ２）９０，９２の一方または両方に通信結合されている。内側熱源４６と外側熱源５４の少なくとも一方への電力を調節することにより、印刷ジョブの終了時までに第１値と第１値より低い第２値との間で熱勾配が調節される。例えば、最大値の少なくとも１０％だけ熱勾配が調節される（例えば、低下する）。例えば次の式のとおりになる。
Ｔｇｆ≦９０％  Ｔｇｉ
上の式において、Ｔｇｆは印刷ジョブ終了時の熱勾配であり、Ｔｇｉは最大熱勾配である。印刷ジョブのいくらか早い時点では、例えば、次の式のようになり得る。
Ｔｇｆ≦７０％  Ｔｇｉ
【００５８】
図３に図示されているように融着部表面４４が印刷ジョブを通して約１８５℃の温度に維持されて、内部５２の最高および最低温度がそれぞれ２３５℃と２１０℃であると仮定すると、Ｔｇｆは２１０−１８５＝２５に比例し、Ｔｇｉは２３５−１８５＝５０に比例する。つまりＴｇｆはＴｇｉの約５０％である。図３は、例示的な融着プロセスで適用される外側ロール（ＸＲ）の利得計画を示す。印刷ジョブの最初の約半分などにおける印刷ジョブの第１部では、低い外側ロール利得ＫXRが使用され、二番目の半分では高い外側ロール利得ＫXRが使用される。融着ロール熱源への電力を対応して変化させることにより外側ロール利得の均衡が保たれるので、融着ロール表面温度は印刷ジョブを通して比較的一定のままである。
【００５９】
印刷システムのジョブ計画部９６（制御システム２６内に位置する）は、ジョブの長さおよび次のジョブの用紙タイプに関する情報を融着部制御装置８０へ伝えることもある。ジョブ長さおよび用紙タイプの情報が利用可能であると、利得計画を最適化することができる。すなわち、融着部制御装置８０が現在ジョブの長さと次のジョブの用紙タイプとを知っていれば、現在ジョブ時間の残りにこの用紙タイプのための融着ロール熱勾配を準備できるのである。
【００６０】
例示的な利得計画戦略は、（利得制御装置８１のためのソフトウエアを追加することなどにより）融着部制御装置８０のソフトウエアを変更するだけで実施できる。例示的融着アセンブリ１８では、印刷プロセス中のニップへの熱エネルギーに寄与する多数の熱源が設けられる。ニップ温度を維持するようにすべての熱源が制御されるが、各熱源が寄与する熱エネルギーはその制御利得に依存する。制御利得を調節することで融着部１８はより良好な熱応答を達成できる。例えば、印刷ジョブの開始時に、融着ロールの利得ＫFRが高いと垂下を回避するのに役立つ。一方、ジョブの終了時には、融着ロールの利得が低いと融着ロール熱勾配が低下するため、融着ロールは次のジョブの準備を短時間ですることができる。
【００６１】
図４は、例示的な実施形態の一態様による利得計画のための例示的な制御ループを示し、ＸＲは外側ロール、ＦＲは融着ロールを指す。この実施形態では、融着部制御装置の利得計画部８１は、外側ロールヒータ（熱源）５４の利得ＫXRに適用されるのに適切な利得計画を決定する。これを実施するのに外側ロール制御装置Ｇ２が使用される。制御ループは、主ループ１００と副ループ１０２とを含む。主ループ１００では、検知された融着ロール表面４４の温度が設定点ＴOと比較され、測定温度と設定点との差に基づいて、融着ロール熱源への利得ＫFRを調節するのに使用される。副ループ１０２では、外側ロールの利得ＫXRを制御するのにセンサ８２，８４，８８のうち一つ以上からの監視温度が使用される。一実施形態では、次のジョブのジョブ情報もジョブ計画部９６から入力される。これは、現在のジョブの終了までの望ましい融着ロール熱勾配を決定するのに使用される。融着ロール内部と外側ロール温度のみが利用可能である時には、融着ロールコアを所望の温度に調整するためにＫXRおよび／またはＫFRが調節される（次のジョブで標準重量の用紙を使用するなどと仮定）。外側ロール温度測定値のみが利用可能である時には、所定の過熱リミットを下回るようにしながら外側ロール温度を上昇させるように、制御利得が計画される。この結果、融着ロールコア温度が低くなり、ジョブ終了時オーバーシュートが減少する。
【００６２】
融着制御装置８０は、センサまたは推定器からの入力温度に基づいて、加熱要素４６，４８，５７，５８への適切な電力入力を決定する。融着部制御装置８０は、監視温度および利得計画に基づいて加熱要素４６，４８，５７，５８に印加される電力を計算するアルゴリズムを採用してもよい。制御システムは、利得制御装置Ｇ１およびＧ２と通信し、利得制御装置Ｇ１およびＧ２は、印刷ジョブ中に融着ロール加熱要素４６，４８および外側ロール加熱要素５７，５８へ供給される電力を変化させて、ジョブ中の融着ロール表面温度を動作範囲内に維持する一方で、融着ロールにおける熱勾配を段階的に変化させる。
【００６３】
図５は、図１の印刷システムで使用され得る代替的融着アセンブリを示す。外側熱源５４は、同じ融着ロール３０に熱を提供する二つ（以上）の外側加熱ロール５６，１０４を包含する。外側加熱ロール５６，１０４は、融着ロール３０の周囲にアーチ状に離間して、離間した箇所で融着ロール表面４４と接触する。各外側ロールは、図１の熱源５４について説明したのと同様の構造を持っていてよい。単一のカム機構６２が、両方のロール５６，１０４を融着ロール３０との接触状態に嵌合させ、また接触状態から解離させることができる。図１のように、外側ロール５６，１０４に供給される熱は、融着部制御装置８０の制御下にある。各ロール５６，１０４は、独自の内側加熱要素を有していてよい。二つのロール５６，１０４の加熱要素に供給される電力は、共通の利得制御装置９２によって制御されてよい。あるいは、各外側ロールがそれぞれ独立した利得制御装置を有してもよい。外側熱源により（つまり熱ロール５６，１０４の両方により）融着ロール表面に印加される熱が、印刷ジョブの後の方である第２時点よりも第１時点の方で少量となるように、利得制御装置（または複数の利得制御装置）は融着部制御装置８０の制御下にある。図１のように、融着部制御装置８０に温度フィードバックを行う、センサＳ１，Ｓ２，Ｓ３と類似した一つ以上のセンサが採用されてもよい。図５の実施形態では、各外側ロールは独自の関連センサを有していてよい。
【００６４】
さらに図５に見られるのは、融着ロールから印刷済み媒体を剥離するためと、融着ロール表面をクリーニングするためにそれぞれが図１および５の融着ロールの周囲に配置された、エアナイフなどの剥離要素１０６と、融着ロール表面クリーナ１０８である。
【００６５】
図６は、融着ロール表面温度を一定に維持しながら制御利得ＫXRおよびＫFRの相対的な大きさが変化する際の、融着ロール内部および外側ロールの定常状態温度の例を示す。この実施形態では、ＫFRは１０００（Ｗ／Ｋ）に固定され、ＫXRが５００から５０，０００まで変化する。ＫXRが５００から５０，０００まで上昇すると、融着ロール内部温度が急低下することが分かる。ジョブ終了時の様々な融着ロール内部温度により、次のジョブのための準備を融着部がどれほどの時間で行うことができるかが決定される。通常は、図２に図示されたジョブ終了時オーバーシュートを減少させるため、融着ロール内部温度はジョブの前半よりもジョブの終了時に低くなっていることが望ましい。しかし、軽量用紙から重量用紙へと印刷媒体が急に変化する時には、重量用紙により吸収される熱を補うため融着ロールにおける温度勾配をさらに高くすることが望ましい。
【００６６】
現在のジョブの長さおよび次回のジョブのタイプの情報の利用可能性に応じて、制御利得を連続的または段階的に調節することができる。次回のジョブタイプおよび現在のジョブ長さが決まると、目標の融着ロールジョブ終了時温度勾配を、これに到達する時間とともに計算することができる。次に、融着ロール内部温度がジョブ終了時に目標範囲に近づくように、ＫXRおよび／またはＫFRの調節を適宜行うことができる。
【００６７】
ジョブのタイプおよびジョブの長さの情報を利用できない場合には、次回のジョブのタイプを現在のものと同じであると推定するか、標準用紙であると推定してよい。ジョブ開始時過渡現象（図２）の後、融着部は、外側ロール５６の温度をその動作リミットより下に維持しながら、外側ロールからより多量の熱を引き出すことができる。その結果、印刷ジョブの定常状態部分の間は融着ロール温度勾配Ｔｇが最小値に維持される。こうすることにより、ジョブ終了時オーバーシュートが減少し得る。ゆえに、サイクル間時間が短縮し得る。例示的な融着部では熱と圧力の両方を画像に印加するため一対のロールを使用するが、融着部が他の一つ以上の形の電磁放射、静電気放電、音波などをさらに印加してコピーまたはプリントを形成することも考えられる。
【００６８】
印刷システム１０は印刷ジョブを実行する。印刷ジョブの実行は、１枚以上の用紙または他の印刷媒体の表および／または裏の面またはページへの、選択されたテキスト、直線グラフィックス、画像などの印刷を伴う。概して、数枚の用紙は完全に白紙のまま残されることがある。一つのマーキングエンジン１２が示されているが、６〜８個など、印刷システム１０が二つ以上のマーキングエンジンを含んでもよいことは言うまでもない。マーキングエンジンは、電気写真プリンタ、ソリッドインク型プリンタを含むインクジェットプリンタ、基板に画像をマーキングできる他の装置でよい。マーキングエンジンは同じ印刷様式（プロセスカラー（Ｐ）、カスタムカラー（Ｃ）、ブラック（Ｋ））でも、または異なる印刷様式でもよい。
【００６９】
単数または複数の印刷ジョブ２９は、様々な方法で印刷システム１０へ提供され得る。例えば、本のページ、印刷済みページの束などの文書をスキャンして、印刷システム１０により実施される印刷作業で複写されるスキャン文書のデジタル画像を形成するのに、内蔵型の光学式スキャナ２８が使用される。あるいは、一つ以上のコンピュータまたは他のデジタル装置を相互接続するデジタルネットワークから有線接続を介して、印刷ジョブ２９が印刷システム１０のシステム制御装置１８へ電子的に送られることも可能である。例えば、コンピュータ２８上で作動するワープロソフトを操作しているネットワークユーザが、ワープロ文書を印刷システム１０で印刷することを選択し、こうして印刷ジョブ２９を発生させるか、またはネットワークに接続された外部スキャナが電子形式で印刷ジョブ２９を提供してもよい。
【００７０】
図７は、例示的な印刷方法を示す。この方法は、プリンタが非作動（スリープ）モードであるＳ２００から始まる。
【００７１】
Ｓ２０２では、印刷のため第１印刷ジョブが受け取られる。
【００７２】
Ｓ２０４では、熱源への電力の印加を含む暖機を、融着部が開始する。
【００７３】
Ｓ２０６では、印刷ジョブの長さおよび印刷媒体のタイプ（標準、重量、軽量など）に関する情報が、融着部制御装置へ送られる。
【００７４】
Ｓ２０８では、印刷ジョブの終了時までに融着ロールの熱勾配を低下させるための計画を融着部制御装置が計算する。すなわち、この計画により、印刷ジョブの終了までに、融着に望ましい表面温度（約１８５℃など）を維持するのに充分な最小値まで融着ロールにおける熱勾配が低下するように、外側ロールによって融着ロール表面へ供給される熱の割合を上昇させて、内側熱源により融着ロール表面へ供給される熱の割合を低下させることが可能となるのである。
【００７５】
Ｓ２１０では、外側ロール（または複数のロール）が、融着ロールから離間した位置から融着ロールと接触する位置までカム動作を行う。
【００７６】
Ｓ２１２では、画像形成部が印刷ジョブの印刷を開始し、印刷媒体上に未融着トナーを包含する印刷済みページが融着部へ送られる。
【００７７】
Ｓ２１４では、センサ／推定器からのフィードバックが使用されて、予定された計画にしたがって外側ロール加熱要素および融着ロール加熱要素への電力を制御する。
【００７８】
Ｓ２１６では、第１ジョブの後で印刷システムにより標準以外の用紙に印刷される第２ジョブが受け取られると、用紙タイプの影響を考慮するため融着部制御装置は計画を再計算することができる。
【００７９】
Ｓ２１８では、印刷ジョブが完了し、外側ロールは、ジョブ開始時温度まで外側ロールが冷却されるように、短時間だけ融着ロールからカム動作で解離してよい。
【００８０】
Ｓ２２０では、融着ロール表面を第２印刷ジョブに望ましい動作温度に到達させるのに適切なサイクル間時間の後で、第２印刷ジョブの印刷が開始する。サイクル間時間は概して、第１印刷ジョブの終了時までに融着ロールにおける熱勾配を低下させる例示的な計画を行わない場合に必要とされる時間よりも短い。
【００８１】
この方法はＳ２２２で終了するか、新たな印刷ジョブごとに繰り返される。
【符号の説明】
【００８２】
１０  印刷システム、１２  画像形成部、１４  トナー像、１６  媒体、１８  融着装置、２０  マーキング材料供給源、２２  コンベヤシステム、２４  印刷媒体供給源、２６  制御システム、２７  印刷ジョブ、２８  画像供給源、３０  融着ロール、３２  圧力ロール、３４  ニップ、３６  プロセス方向、３８  融着ロールの長手軸、４０  金属シリンダ、４２  形態順応層、４４  外面、４６  内側熱源、４８，５０  加熱要素、５２  内室、５４  外側熱源、５６  加熱ロール、５７，５８  内側加熱要素、５９  コア、６０  外面、６２  カム機構、８０  融着部制御装置、８１  利得計画部、８２，８４，８８  センサ、８６  内面、９０，９２  利得制御装置、９６  ジョブ計画部、１００  主ループ、１０２  副ループ、１０４  加熱ロール、１０６  剥離要素、１０８  融着ロール表面クリーナ。
【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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【図６】
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【図７】
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