(57)【要約】【課題】熱源の制御により印刷物を形成し、ユーザの快適度を向上させることができる装置および方法を提供することである。【解決手段】少なくとも１つの第１の加熱要素とを含む第１のロールと、第２の外側表面を含む第２のロールと、第１の外側表面と第２の外側表面との間のニップ部と、ニップ前位置におけるニップ前温度を検出するための第１の温度センサと、各第１の加熱要素と前記第１の温度センサに接続された第１の電圧変調器とから構成される印刷に利用可能な装置であって、第１の電圧変調器は、第１の温度センサからニップ前温度を示す温度信号を受け取って、各第１の加熱要素が部分パワーからフルパワーまでの電力レベルにおいて常時オン状態に維持されるように各第１の加熱要素に供給される交流電圧を変調することによりニップ前温度を制御する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の外側表面と前記第１の外側表面を加熱するための少なくとも１つの第１の加熱要素とを含む第１のロールと、
第２の外側表面を含む第２のロールと、
前記第１の外側表面と前記第２の外側表面との間のニップ部と、
ニップ前位置におけるニップ前温度を検出するための第１の温度センサと、
各第１の加熱要素と前記第１の温度センサに接続された第１の電圧変調器と、から構成される印刷に利用可能な装置であって、
前記第１の電圧変調器は、前記第１の温度センサから前記ニップ前温度を示す温度信号を受け取って、各第１の加熱要素が部分パワーからフルパワーまでの電力レベルにおいて常時オン状態に維持されるように各第１の加熱要素に供給される交流電圧を変調することにより前記ニップ前温度を制御することを特徴とする印刷に利用可能な装置。
【請求項２】
請求項１に記載の装置において、
前記ニップ前位置が、前記ニップ部に近接した前記第１のロールの前記第１の外側表面上にあり、
前記第１の電圧変調器が、
前記第１の温度センサに接続されたコントローラと、
前記コントローラと各第１の加熱要素とに接続された可変変圧器とを備え、
前記コントローラは、前記第１の温度センサから前記ニップ前温度を示す温度信号を受け取って、前記ニップ前温度を前記第１のロールにおける設定点温度と比較し、前記ニップ前温度と前記設定点温度との間の差異に基づき、各第１の加熱要素が部分パワーからフルパワーまでの電力レベルにおいて常時オン状態に維持されるように各第１の加熱要素に交流電圧を供給するよう前記可変変圧器を制御することを特徴とする装置。
【請求項３】
請求項１に記載の装置において、
前記第１の外側表面と接触する内側表面と、前記第２の外側表面と接触する外側表面とを含んで前記ニップ部を形成する継目なしベルトであって、前記ニップ前位置が前記ニップ部と近接した前記ベルトの前記外側表面上にある継目なしベルトと、
前記ベルトに接触する第３の外側表面と、前記第３の外側表面を加熱するための少なくとも１つの第２の加熱要素とを含む第３のロールと、
前記第１の外側表面上に配置され、第１のスイッチに接続された第１のサーミスタであって、前記第１のサーミスタと第１のスイッチは、前記第１のロールの温度が第１の限界温度を超えたときに作動して、前記第１の電圧変調器から各第１の加熱要素への交流電圧の供給を停止するようにした第１のサーミスタと、
前記第３の外側表面上に配置され、第２のスイッチに接続された第２のサーミスタであって、前記第２のサーミスタと第２のスイッチは、前記第３のロールの温度が第２の限界温度を超えたときに作動して、前記第１の電圧変調器から各第２の加熱要素への交流電圧の供給を停止するようにした第２のサーミスタとをさらに備え、
前記第１の電圧変調器は、（ｉ）各第２の加熱要素に接続され、（ｉｉ）各第１の加熱要素に供給される前記交流電圧を変調し、前記第１のロールの温度が前記第１の限界温度を超えないときは、各第１の加熱要素を常時オンに維持するように前記第１の外側表面の温度を制御し、（ｉｉｉ）各第２の加熱要素に供給される前記交流電圧を変調し、前記第３のロールの温度が前記第２の限界温度を超えないときは、各第２の加熱要素を常時オンに維持するように前記第３の外側表面の温度を制御することを特徴とする装置。
【請求項４】
第１の外側表面を含む第１のロールと、
第２の外側表面を含む第２のロールと、
前記第１の外側表面と前記第２の外側表面との間の継目なしベルトであって、前記第１の外側表面に接触する内側表面と、前記第２の外側表面に接触する外側表面とを含んでニップ部を形成するようにしたベルトと、
前記ベルトと接触する第３の外側表面と、前記第３の外側表面を加熱するための少なくとも１つの第１の加熱要素とを含む第３のロールと、
前記ベルトの前記外側表面上のニップ前位置におけるニップ前温度を検出するための第１の温度センサと、
各第１の加熱要素と前記第１の温度センサに接続された第１の電圧変調器と、から構成される印刷に利用可能な装置であって、
前記第１の電圧変調器は、前記第１の温度センサから前記ニップ前温度を示す温度信号を受け取って、各第１の加熱要素が部分パワーからフルパワーまでの電力レベルにおいて常時オン状態に維持されるように各第１の加熱要素に供給される交流電圧を変調することにより前記ニップ前温度を制御することを特徴とする印刷に利用可能な装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、印刷に利用可能な装置に係り、特に、表面の温度を制御する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
印刷装置の中には、マーキング材を使用して紙などの媒体上に画像を形成するものがある。このような印刷装置では、部材間にニップ部を形成した互いに向い合う対向部材を含ませることができる。媒体はニップ部に送られ、そのニップ部を上記部材が加圧して媒体に熱エネルギを供給する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許出願公開第２００８／００３７０６９号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
熱源の制御により印刷物を形成し、ユーザの快適度を向上させることができる装置および方法を提供することは望ましいことであろう。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明に係る印刷に利用可能な装置は、第１の外側表面と前記第１の外側表面を加熱するための少なくとも１つの第１の加熱要素とを含む第１のロールと、第２の外側表面を含む第２のロールと、前記第１の外側表面と前記第２の外側表面との間のニップ部と、ニップ前位置におけるニップ前温度を検出するための第１の温度センサと、各第１の加熱要素と前記第１の温度センサに接続された第１の電圧変調器と、から構成される印刷に利用可能な装置であって、前記第１の電圧変調器は、前記第１の温度センサから前記ニップ前温度を示す温度信号を受け取って、各第１の加熱要素が部分パワーからフルパワーまでの電力レベルにおいて常時オン状態に維持されるように各第１の加熱要素に供給される交流電圧を変調することにより前記ニップ前温度を制御することを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】印刷装置の例示的実施の形態を示す。
【図２】加熱されたベルトを含む定着機構の例示的実施の形態を示す。
【図３】定着ロールを含む定着機構の例示的実施の形態を示す。
【図４】電圧変調器の制御の概略の例示的実施の形態を示す。
【図５】ベルトおよび複数の電圧変調器を含む定着機構の例示的実施の形態を示す。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
開示の実施の形態は印刷に利用可能な装置を含み、この装置は、第１の外側表面とその第１の外側表面を加熱するための少なくとも１つの第１の加熱要素とを含む第１のロールと、第２の外側表面を含む第２のロールと、前記第１の外側表面と前記第２の外側表面との間のニップ部と、ニップ前位置におけるニップ前温度を検出するための第１の温度センサと、各第１の加熱要素と第１の温度センサに接続された第１の電圧変調器とから構成される。前記第１の電圧変調器は、第１の温度センサからニップ前温度を示す温度信号を受け取って、各第１の加熱要素が部分パワーからフルパワーまでの電力レベルにおいて常時オン状態に維持されるように各第１の加熱要素に供給される交流電圧を変調することにより前記ニップ前温度を制御する。
【０００８】
さらに、開示の実施の形態は印刷に利用可能な装置を含み、この装置は、第１の外側表面を含む第１のロールと、第２の外側表面を含む第２のロールと、前記第１の外側表面と前記第２の外側表面との間の継目なしベルトであって、前記第１の外側表面に接触する内側表面と前記第２の外側表面に接触する外側表面とを含んでニップ部を形成するベルトと、前記ベルトに接触する第３の外側表面とこの第３の外側表面を加熱するための少なくとも１つの第１の加熱要素とを含む第３のロールと、前記ベルトの外側表面上のニップ前位置におけるニップ前温度を検出するための第１の温度センサと、各第１の加熱要素と第１の温度センサに接続された第１の電圧変調器とから構成される。前記第１の電圧変調器は、第１の温度センサからニップ前温度を示す温度信号を受け取って、各第１の加熱要素が部分パワーからフルパワーまでの電力レベルにおいて常時オン状態に維持されるように各第１の加熱要素に供給される交流電圧を変調することにより前記ニップ前温度を制御する。
【０００９】
本文書において使用している「印刷装置」という用語は、例えばデジタル複写機、製本機、複合機等、何らかの目的のために印刷物出力機能を実行するあらゆる装置を包含する。上記印刷装置は、各種タイプの固体および液体マーキング材料、例えば、トナーおよびインク（例えば、液体インク、ジェルインク、熱硬化性インクおよび放射線硬化性インク）等を使用することができる。上記印刷装置は、各種熱、圧力および他の条件で、マーキング材を用いて媒体上に画像を形成することができる。
【００１０】
図１は、米国特許出願公開第２００８／００３７０６９号明細書に開示されている例示的印刷装置１００を示す。印刷装置１００を用いて、高速で媒体から印刷物を作成することができる。印刷装置１００は、連続して配置される２つの媒体フィーダモジュール１０２、媒体フィーダモジュール１０２に隣接するプリンタモジュール１０６、プリンタモジュール１０６に隣接するインバータモジュール１１４、およびインバータモジュール１１４に隣接し連続して配置される２つのスタッカモジュール１１６を備える。
【００１１】
媒体フィーダモジュール１０２は、媒体をプリンタモジュール１０６へ給送する。プリンタモジュール１０６では、マーキング材（例えば、トナー含有材）を、一連の現像ステーション１１０から、帯電した感光体ベルト１０８に移動させ、感光体ベルト１０８上にトナー画像を形成し、カラー印刷物を作成する。トナー画像を、用紙経路を通って給送されたそれぞれの媒体１０４に転写する。この媒体を、定着ロール１１３と加圧ロール１１５を含む定着機構１１２を通過させ、媒体上にトナー画像を定着させる。スタッカモジュール１１６では、印刷された媒体をスタッカカート１１８上に積重ね、スタック１２０を形成する。
【００１２】
マーキング材をその上に載置した媒体に熱エネルギと圧力を供給するように構成した印刷に利用可能な装置を提供する。異なる媒体タイプを使用することができる。装置の実施の形態は、媒体に熱エネルギを供給する被加熱部材を含む。この被加熱部材は、安定した出力温度で動作する。ある実施の形態においては、被加熱部材は、２つまたはそれ以上のロールにより支えられた被加熱ベルトである。このベルトは媒体と接触して媒体上のマーキング材を処理する。他の実施の形態によっては、被加熱部材を、媒体上のマーキング材を処理するのに使用されるロールとする。装置の実施の形態には、ライン電圧フリッカを低減するように構成されるものもある。
【００１３】
図２は、印刷に利用可能な装置の例示的実施の形態を示す。図示の装置は定着機構２００である。定着機構２００のいくつかの実施の形態は、印刷出力機能を備えた異なるタイプの装置と共に使用することができ、例えば、図１に示す印刷装置１００の定着機構１１２と置き換えて使用することができる。
【００１４】
図示の定着機構２００は、定着ロール２０２、外部ロール２０８、内部ロール２１０、２１２およびアイドラロール２１４によって支えられた継目なし（連続）ベルト２２０を含んでいる。ベルト２２０は、内側表面２２２と外側表面２２４を含む。他の実施の形態では、定着機構２００は、ロールが４個より少なくても（例えば２個でも）、または多くてもよい。定着機構２００の少なくとも１つのロール、または各ロールを加熱することができる。
【００１５】
定着ロール２０２、外部ロール２０８、内部ロール２１０、２１２およびアイドラロール２１４は、ベルト２２０と接触する外側表面２０３、２０９、２１１、２１３および２１５をそれぞれ含有する。ベルト２２０は加熱されたロールによって活発に加熱される。定着ロール２０２は加熱要素２５０、２５２を含有し、外部ロール２０８は加熱要素２５４、２５６を含有し、内部ロール２１０は加熱要素２５８、２６０を含有し、内部ロール２１２は加熱要素２６２、２６４を含有する。他の実施の形態において、定着ロール２０２は外側表面２０３を活発に加熱する加熱要素を含んでいない場合もある。
【００１６】
加熱要素２５０、２５２、２５４、２５６、２５８、２６０、２６２、２６４は、タングステン−石英ランプなどの軸方向に延びるランプであり、ロール内部に配置される。加熱要素２５０、２５４、２５８および２６２は互いに（例えば長めの）同じ長さと出力定格とを有することができ、加熱要素２５２、２５６、２６０、２６４は互いに（例えば短かめの）同じ長さと出力定格を有することができる。他の実施の形態において、定着ロール２０２、外部ロール２０８および内部ロール２１０、２１２はそれぞれ、例えば１個の、または２個より多くの加熱要素を含有することができる。加熱要素２５０、２５２、２５４、２５６、２５８、２６０、２６２および２６４は、例えば、約１０００ワットの定格出力を備えることができる。
【００１７】
さらに、定着機構２００は外部加圧ロール２０４を備え、これは外側表面２０５を有する。この外側表面２０５とベルト２２０の外側表面２２４とがニップ部２０６を形成する。加圧ロール２０４は、外側表面２０５を有する外側層を備えることができる。外側層はコアに上貼りされる。コアはアルミニウム等から成り、シリコーンなどの弾性変形可能な材料で覆われている。外側層は、例えばペルフルオロアルコキシ（ＰＦＡ）共重合体樹脂などの弾性変形可能な材料から成るものとすることができる。
【００１８】
ベルト２２０は、例えば、ベース層、ベース層上の中間層、および中間層上の外側層を含む多重層を備えることができる。この場合、ベース層はベルト２２０の内側表面２２２を形成し、外側層はベルト２２０の外側表面２２４を形成する。ベルト２２０の例示的実施の形態では、ベース層はポリマー状材料、例えば、ポリイミド等から成り、中間層はシリコーン等から成り、外側層はポリマー状材料、例えば、デュポン・パホーマンス・エラストマー（ＤｕＰｏｎｔ  Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ  Ｅｌａｓｔｏｍｅｒｓ）、Ｌ．Ｌ．Ｃ．によって商品名ビトン（Ｖｉｔｏｎ（登録商標））で販売されているフルオロエラストマー、ポリテトラフルオロエチレン（テフロン（登録商標））等から成る。
【００１９】
実施の形態では、ベルト２２０は約０．１ｍｍ〜約０．６ｍｍの厚さを有している。ベルト２２０は典型的に、約３５０ｍｍ〜約４５０ｍｍの幅と、約５００ｍｍ〜約１０００ｍｍまたはそれ以上の長さを有することができる。
【００２０】
図２は、対向表面２３２、２３４を有する媒体２３０が処理方向Ｂにおいてニップ部２０６へと給送されるところを示す。マーキング材（例えば、トナー）が媒体２３０の表面２３２上に存在する。定着ロール２０２は反時計周りに回転し、加圧ロール２０４は時計周りに回転して、ニップ部２０６を処理方向に通過させるように媒体２３０を移送する。ベルト２２０は処理方向Ａに回転する。媒体２３０は紙シート、トランスペアレンシー、包装材料などとすることができる。代表的なものとして、紙は、軽重量、中重量または大重量として分類することができ、またコーティング加工したものともしないものともすることができる。
【００２１】
定着機構２００はさらに、従来同様、加熱要素２５０、２５２、２５４、２５６、２５８、２６０、２６２、２６４に電気的に接続した電圧変調器２７０を含む。電圧変調器２７０は、暖機運転、待機状態および印刷運転中において上記加熱要素のパワー出力を制御してベルト２２０の加熱を制御する。定着ロール２０２が加熱要素２５０、２５２を含まないとき、電圧変調器２７０は加熱要素２５４、２５６、２５８、２６０、２６２、２６４だけに接続される。
【００２２】
定着機構２００は、ニップ前位置におけるニップ前温度を検出するための温度センサ２８０を含む。温度センサ２８０は、ベルト２２０の外側表面２２４の上に（例えば、（図示のように）近接して、または接触して）位置し、ニップ前位置における外側表面２２４の温度を検出する。ニップ前位置は、媒体２３０がニップ部２０６に入るニップ部２０６の入口端に近接している。例えば、温度センサ２８０は、ニップ部２０６の入口端から約２５ｍｍ〜約５０ｍｍ離れた位置としたり、あるいは温度センサ２８０はニップ部２０６の入口端に近くまたは遠くに位置させることができる。温度センサ２８０は、温度センサ２８０が電気的に接続された電圧変調器２７０に温度信号を送る。この温度信号は外側表面２２４の温度を示す。
【００２３】
定着機構２００はさらに、定着ロール２０２、外部ロール２０８および内部ロール２１０および２１２のそれぞれの過熱を監視するための装置を含む。定着機構２００は、定着ロール２０２の外側表面２０３に面したサーミスタ２５３、外部ロール２０８の外側表面２０９に面したサーミスタ２５７、内部ロール２１０の外側表面２１１に面したサーミスタ２５９、および内部ロール２１２の外側表面２１３に面したサーミスタ２６３を含む。定着ロール２０２が加熱要素２５０、２５２を含まないとき、定着ロール２０２にはサーミスタは設けられない。サーミスタ２５３、２５７、２５９、２６３は、各外側表面２０３、２０９、２１１、２１３の上に（例えば、（例えば約５ｍｍ以下に）近接して、または接触して）位置する。サーミスタ２５３、２５７、２５９、２６３は、定着ロール２０２、外部ロール２０８、内部ロール２１０および／または内部ロール２１２の温度が限界温度を超えたときに加熱要素２５０、２５２；２５４、２５６；２５８、２６０；２６２、２６４の対への電圧供給をそれぞれ停止してこれらのロールの過熱を避けるようにした安全機能を提供する。例えば、定着ロール２０２、内部ロール２１０および内部ロール２１２はそれぞれの限界温度を超えないが、外部ロール２０８が限界温度を超えるとき、外部ロール２０８の加熱要素２５４、２５６への電圧供給は停止される一方、加熱要素２５０、２５２；２５８、２６０；２６２、２６４へは電圧が供給され続ける。外部ロール２０８が限界温度以下に冷却されると、加熱要素２５４、２５６への電圧供給は再開される。
【００２４】
図３は、印刷に利用可能な装置の他の例示的実施の形態を示す。この装置は定着機構３００である。定着機構３００の実施の形態は、例えば、印刷出力機能を提供する様々なタイプの装置において、図１に示す印刷装置１００の定着機構１１２の代わりに使用することができる。
【００２５】
図示の定着機構３００は、外側表面３０３を有する定着ロール３０２、および外側表面３０５を有する加圧ロール３０４を含む。一実施の形態においては、定着ロール３０２は、金属から成るコアと、弾性変形可能な材料から成り、コア上に貼り付けられて外側表面３０５を形成する少なくとも１つの層とを含む。加圧ロール３０４は、例えば定着機構２００の加圧ロール２０４と同じ構成とすることができる。定着ロール３０２の外側表面３０３と加圧ロール３０４の外側表面３０５とでニップ部３０６が形成される。外側表面３０３、３０５は、互いに係合する位置とすることができる。
【００２６】
定着ロール３０２は、内部加熱要素３５０、３５２を含む。加熱要素３５０、３５２は、異なる長さを有して軸方向に延びるランプとすることができる。他の実施の形態においては、定着ロール３０２は、単一の加熱要素、または２個より多くの加熱要素を含むことができる。加熱要素３５０、３５２は、例えば、約１０００ワットの定格出力を備えることができる。
【００２７】
図３は、対向表面３３２、３３４を有する媒体３３０が処理方向Ｂにおいてニップ部３０６へと給送されるところを示す。マーキング材（例えば、トナー）が媒体３３０の表面３３２上に存在する。定着ロール３０２は反時計周りに回転し、加圧ロール３０４は時計周りに回転して、ニップ部３０６を処理方向Ｂに通過させるように媒体３３０を移送する。媒体３３０は例えば紙、トランスペアレンシーまたは包装材料とすることができ、またコーティング加工したものともしないものともすることができる。
【００２８】
定着機構３００はさらに、加熱要素３５０、３５２に接続した電圧変調器３７０を含む。電圧変調器３７０は、暖機運転、待機状態および印刷運転中において上記加熱要素３５０、３５２を制御して定着ロール３０２の加熱を制御する。
【００２９】
定着機構３００は、ニップ前位置におけるニップ前温度を検出するための温度センサ３８０を含む。温度センサ３８０は、定着ロール３０２の外側表面３０３の上に（例えば、（図示のように）近接して、または接触して）位置し、ニップ前位置における外側表面３０３の温度を検出する。ニップ前位置は、媒体３３０がニップ部３０６に入るニップ部３０６の入口端に近接している。例えば、温度センサ３８０は、ニップ部３０６の入口端から約２５ｍｍ〜約５０ｍｍ離れた位置としたり、あるいは温度センサ３８０はニップ部３０６の入口端に近くまたは遠くに位置させることができる。温度センサ３８０は、温度センサ３８０が電気的に接続された電圧変調器３７０に温度信号を送る。この温度信号は定着ロール３０２の外側表面３０３のニップ前温度を示す。
【００３０】
図示するように、定着機構３００は、定着ロール３０２の外側表面３０３を加熱するために、オプションの第１の外部ヒータロール３９０とオプションの第２の外部ヒータロール３９６を含むことができる。第１の外部ヒータロール３９０は１つまたはそれ以上の内部加熱要素３９２（２個が図示されている）を含み、第２の外部ヒータロール３９６は１つまたはそれ以上の内部加熱要素３９８（２個が図示されている）を含む。加熱要素３９２、３９８は、軸方向に延びるランプなどとすることができる。加熱要素３９２は、例えば、長いランプ１個と短いランプ１個を含むことができ、加熱要素３９８は、例えば、長いランプ１個と短いランプ１個を含むことができる。加熱要素３９２、３９８は、例えば、約２０００ワット〜約２５００ワットの定格出力を備えることができる。
【００３１】
サーミスタ３９４は、第１の外部ヒータロール３９０の上に（例えば、（図示のように）近接して、または接触して）位置し、サーミスタ３９９は、第２の外部ヒータロール３９６の外側表面の上に（例えば、（図示のように）近接して、または接触して）位置する。サーミスタ３９４、３９９は、第１の外部ヒータロール３９０および第２の外部ヒータロール３９６それぞれの過熱を制限するために定着機構３００において使用される。サーミスタ３９４、３９９は、第１の外部ヒータロール３９０および／または第２の外部ヒータロール３９６の温度が限界温度を超えたときに加熱要素３９２、３９８それぞれへの電圧供給を停止するようになっている。第１の外部ヒータロール３９０および／または第２の外部ヒータロール３９６の温度がそれぞれの限界温度以下に下がったときには、加熱要素３９２および／または３９８への電圧供給を再開する。
【００３２】
図４は、フィードバック制御を用いた図２に示す電圧変調器２７０の例示的制御の概略図を示す。２７３において、ベルト設定点温度（Ｔベルト設定点）およびベルト２２０の温度を示す温度センサ２８０からの出力が加算接合点２７２に入力される。加算接合点２７２は、コントローラ２７４に接続されている。コントローラ２７４は、変調された交流電圧出力を加熱要素２５０、２５２、２５４、２５６、２５８、２６０、２６２、２６４の各々に供給する装置２７６に接続されている。
【００３３】
電圧変調器２７０の実施の形態において、装置２７６は可変変圧器である。図４に示す例示的制御概略図において、装置２７６は、ＶＡＲＩＡＣ（登録商標）である。可変変圧器はモータ駆動で、出力電圧を５、１５、３０または６０秒単位でゼロ〜フルレンジまでの範囲で変化させて運転できる。こうした可変変圧器は、その電気的設計に依存して５０Ｈｚまたは６０Ｈｚでゼロ〜全定格交流電圧において運転可能である。このような可変変圧器は、オハイオ州デイトン、スタコエナジー社（Staco Energy Products Co.）から入手することができる。可変変圧器の実施の形態は、約１秒単位のフルレンジにおける補正を提供することができる。このような可変変圧器は、マサチューセッツ州、ナティック、エレクトロニック・スペシャリスツ社（Electronic Specialists, Inc.）から入手することができる。
【００３４】
コントローラ２７４は装置２７６の動作を制御して、加熱要素２５０、２５２、２５４、２５６、２５８、２６０、２６２、２６４に変調交流電圧を供給する。加熱要素２５０、２５２；２５４、２５６；２５８、２６０；および２６２、２６４の各対は、ベルト２２０に概ね同一の合計量の電力を供給することができる。通常の電力変動は合計で約１５００ワット〜約７０００ワットの範囲で起こり得、その低消費電力が待機電力に対応し、その高消費電力が暖機運転電力に対応する。
【００３５】
コントローラ２７４は、制御ループフィードバック機構である。コントローラ２７４は比例積分微分（ＰＩＤ）制御とすることができる。温度センサ２８０で測定したベルト２２０の外側表面２２４の温度が、ベルト設定点温度と比較される。コントローラ２７４は、装置２７６の動作を調整して加熱要素２５０、２５２、２５４、２５６、２５８、２６０、２６２、２６４へ供給される交流電圧を制御するための補正作用を計算して出力することにより、部分パワーからフルパワーまで上記加熱要素の作動パワーレベルを制御することでベルト２２０の測定温度と設定点温度との間の誤差を補正する。
【００３６】
装置２７６は、加熱要素２５０、２５２、２５４、２５６、２５８、２６０、２６２、２６４を部分パワーまたはフルパワーのいずれかで常時オン状態に維持するための交流電圧を供給することができる。本文書において、用語「常時」は、印刷装置の電源を入れたとき定着機構２００の通常動作条件下であることを意味する。該当する定着ロール２０２、外部ロール２０８および内部ロール２１０、２１２がそれぞれの限界温度より低い温度であるとき、加熱要素２５０、２５２、２５４、２５６、２５８、２６０、２６２、２６４は部分またはフルパワーにおいてオン状態が維持される。定着ロール２０２、外部ロール２０８および内部ロール２１０、２１２の少なくとも１つが限界温度を超えるとき、他のロールの加熱要素はオン状態に維持される。１つまたはそれ以上のロールがそれぞれの限界温度以下の温度に冷却されたら、その１つまたはそれ以上のロールへの電力供給が再開され、連続的に供給される。
【００３７】
コントローラ２７４は、ベルト２２０の加熱において、加熱のための所望の応答時間、最大温度行過ぎ量（すなわち、温度限界）、および所望の定常状態温度変動（すなわち、所望の温度における温度帯）を与えるように構成、調整されている。応答時間は、装置２７６により加熱要素２５０、２５２、２５４、２５６、２５８、２６０、２６２、２６４に供給される交流電圧を増大させることにより減少する。いったんベルト２２０が所望の温度（例えば、待機状態温度）に到達したら、装置２７６により加熱要素２５０、２５２、２５４、２５６、２５８、２６０、２６２、２６４に供給される交流電圧レベルは減少させ、かつ連続的に供給することができる。
【００３８】
装置２７６により加熱要素２５０、２５２、２５４、２５６、２５８、２６０、２６２、２６４に供給される交流電圧レベルをフルパワーまで徐々に上昇させて電圧および照明フリッカを最小化することができる。この加熱スケジュールは、応答時間の微小増分によりピーク電流を大きく低減させる。
【００３９】
図４に示すように、装置２７６は２４０Ｖの交流電圧（ＶＡＣ  ＩＮ）で作動させることができる。作動された装置２７６（ＡＣＴＵＡＴＥＤ  ＶＡＲＩＡＣ）は、交流電圧（ＶＡＣ  ＯＵＴ）を図面では加熱ロールシステムブロック２８２、２８６でも表される加熱要素２５０、２５２、２５４、２５６、２５８、２６０、２６２、２６４に供給する。図４では、加熱ロールシステムブロック２８２、２８６だけが示されている。供給される交流電圧は、ＡＣ０Ｖからこれらの加熱要素の定格電圧、例えばＡＣ２００Ｖまでとすることができる。
【００４０】
サーミスタ２５３、２５７、２５９、２６３の各々はリレーを介してスイッチに接続されている。２８８において、ＴＲＯＬＬ１、ＴＲＯＬＬ２、ＴＲＯＬＬ３およびＴＲＯＬＬ４は、それぞれ、定着ロール２０２、外部ロール２０８および内部ロール２１０、２１２の温度を表している。図４には、ＲＯＬＬ１（定着ロール２０２）に接続された加熱ロールシステムブロック２８２、リレー２８４（ＴＬＩＭ１）およびスイッチ２７８（ＳＷＩＴＣＨ１）、およびＲＯＬＬ４（内部ロール２１２）に接続された加熱ロールシステムブロック２８６、リレー２８７（ＴＬＩＭ４）およびスイッチ２８５（ＳＷＩＴＣＨ４）だけが示されている。例えば、サーミスタ２６３が、内部ロール２１２の温度が限界温度を超えたことを示すときには、スイッチ２８５が作動して、加熱要素２６２、２６４への交流電圧の供給を停止して（すなわち、これらの加熱要素をオフに切り替えて）、内部ロール２１２の過熱を制限する。過熱は、低温スタートの暖機運転間において、ベルト２２０の温度が例えばおおよそ周囲温度から上昇温度（待機状態温度または設定点など）にまで上げられた場合に起こることがある。定着機構２００のニップ部２０６へ媒体が送られると、媒体はベルト２２０からの熱エネルギの放熱器として働く。過熱は、大重量の媒体またはコーティングを施した媒体を用いた印刷ジョブが終了したときにも起こることがあり、媒体がそれ以上ニップ部２０６へ給送されず、ベルト２２０から熱を吸収しないためにベルト温度が上昇する。サーミスタ２６３に示すように内部ロール２１２の温度が限界温度以下に低下すると、スイッチ２８５が作動して加熱要素２６２、２６４への電流供給を再開する（すなわち、これらの加熱要素をオン状態にする）。
【００４１】
定着機構２００が画像を定着させている間に、定着ロール２０２、外部ロール２０８および内部ロール２１０、２１２は、それらの限界温度以下で動作し、それぞれの加熱要素は部分またはフルパワーで動作する。この動作は、定着機構２００の実施の形態を、最も厚い媒体には最高速度で定着を行いながら加熱されたロールの温度限界以下で動作するように構成することによって達成される。被加熱ロールのランプの加熱要素は印刷ジョブの間にはオンオフ切替えは行われず、部分またはフルパワーでオン状態が維持される。定着機構２００は連続作動型の制御を備えてフリッカ問題を最小化または排除することができる。
【００４２】
温度センサ２８０によって測定されたベルト２２０の外側表面２２４における温度は、コントローラ２７４で制御された装置２７６により変調交流電圧を供給することによりほぼ一定に維持され、加熱要素２５０、２５２；２５４、２５６；２５８、２６０；２６２、２６４の各対がそれぞれベルト２２０に対して供給するパワーの全量がほぼ同じになるようにする。温度センサ２８０によって測定されるニップ前温度は、温度センサ２８０の信頼性に依存して、例えば所望温度の約１℃〜約２℃以内などで概ね一定に維持することができる。
【００４３】
印刷に利用可能な装置の他の実施の形態は、１つ以上の電圧変調器を含むことができる。図５は定着機構５００を示しており、この定着機構は、共通の参照番号で示す通り、図２に示す定着機構２００の特徴を含んでいる。定着機構５００は、第１の温度センサ２８０と定着ロール２０２の加熱要素２５０、２５２とに電気的に接続された第１の電圧変調器２８１と、第２の温度センサ２９２と外部ロール２０８の加熱要素２５４、２５６とに電気的に接続された第２の電圧変調器２９９と、第３の温度センサ２９４と内部ロール２１０の加熱要素２５８、２６０とに電気的に接続された第３の電圧変調器２９５と、第４の温度センサ２９６と内部ロール２１２の加熱要素２６２、２６４とに電気的に接続された第４の電圧変調器２９７とを含む。他の実施の形態においては、定着ロール２０２は、ベルト２２０を加熱するための加熱要素を含まない。電圧変調器２８１、２９９、２９５、２９７は、該当するロールの加熱要素の動作を個々に制御することにより、暖機運転、待機状態および印刷運転の期間中のベルト２２０の加熱を制御する。
【００４４】
第１の温度センサ２８０、第２の温度センサ２９２、第３の温度センサ２９４および第４の温度センサ２９６は、それぞれ、定着ロール２０２、外部ロール２０８、内部ロール２１０および内部ロール２１２の各々の上に載置されたベルト２２０の外側表面２２４の温度を測定する。第１の温度センサ２８０、第２の温度センサ２９２、第３の温度センサ２９４および第４の温度センサ２９６は、それぞれ、温度信号を第１の電圧変調器２８１、第２の電圧変調器２９９、第３の電圧変調器２９５および第４の電圧変調器２９７に送る。各電圧変調器は、関連する加熱要素２５０、２５２；２５４、２５６；２５８、２６０および２６２、２６４に連続的に電力を供給することができる。加熱要素２５０、２５２；２５４、２５６；２５８、２６０および２６２、２６４は、例えば、概ね同じ温度で作動する定着ロール２０２、外部ロール２０８および内部ロール２１０、２１２のそれぞれに異なる量の電力を供給することができる。
【００４５】
第１の電圧変調器２８１、第２の電圧変調器２９９、第３の電圧変調器２９５および第４の電圧変調器２９７は、それぞれ、コントローラと可変変圧器（例えば、図４に示すコントローラ２７４と装置２７６）を含み、各ロールの加熱におけるフィードバック制御を提供する。スイッチ（図示せず）が各サーミスタ２５３、２５７、２５９、２６３に接続される。定着ロール２０２、外部ロール２０８および内部ロール２１０、２１２においては、定着ロール２０２、外部ロール２０８および内部ロール２１０、２１２のうちの１つまたはそれ以上の温度がその限界温度を超えたときには、該当するサーミスタ２５３、２５７、２５９、２６３およびスイッチが作動して第１の電圧変調器２８１、第２の電圧変調器２９９、第３の電圧変調器２９５および第４の電圧変調器２９７それぞれからの関連する各加熱要素への交流電圧の供給を停止する。定着ロールが加熱要素２５０、２５２を含まないときは、定着ロール２０２に隣接する定着機構にサーミスタ２５３が含まれない。
【実施例１】
【００４６】
表１は、図２に示す定着機構２００の変形例の構成を有する定着機構のための１次熱モデルを用いて計算した数値を示している。このモデルにおいて、定着ロール２０２は加熱要素とサーミスタを含まず、ロール２１２、２１０および２０８の各々が同定格の被加熱要素を含み、定着機構に給送される媒体はコーティングが施され、３５０ｇｓｍの重量を有し、印刷速度は１６５枚／分である。ベルト２２０は、Ｖｉｔｏｎ（登録商標）の内側層、シリコーンの中間層、およびポリアミドの外側層を含む。
【００４７】
表１に示す通り、交流電圧変調および同定格加熱要素と組み合わせたベルト温度フィードバック制御を用いて、ロール２１２、２１０および２０８の各々は、ベルト２２０に同量のパワーを供給する。ベルト２２０は、ニップ前位置において１９５℃の温度に維持される。
【００４８】
【表１】
2010160487.tif 000003
【実施例２】
【００４９】
表２は、図２に示す定着機構２００に比して変形例の構成を有する定着機構のための１次熱モデルを用いて計算した数値を示している。このモデルにおいて、定着ロール２０２は加熱要素とサーミスタを含まず、ロール２１２、２１０および２０８の各々における加熱要素に別体の電圧変調器が接続され、各ロール２１２、２１０および２０８における加熱要素は同定格の加熱要素を備え、定着機構に給送される媒体はコーティングが施され、３５０ｇｓｍの重量を有し、印刷速度は１６５枚／分である。ベルト２２０は、Ｖｉｔｏｎ（登録商標）の内側層、シリコーンの中間層、およびポリアミドの外側層を含む。
【００５０】
表２に示す値で示される通り、交流電圧変調および同定格加熱要素と組み合わせたベルト温度フィードバック制御を用いて、ロール２１２、２１０および２０８の各々は、ベルト２２０に同量のパワーを供給してベルト２２０はニップ前位置において１９５℃の温度に維持される。実施例２における各ロールによって供給される合計電力量は、実施例１の各ロールにより供給される合計電力量と概ね等しい。
【００５１】
【表２】
2010160487.tif 000004
【００５２】
実施例１および２に例証される通り、交流電圧変調および各ロールにおける同定格加熱要素と組み合わせた温度フィードバック制御を用いて、定着機構はさらに一定の温度において媒体を定着させることができる。定着機構２００において、加熱要素を常時オンに維持することにより、ニップ前位置におけるベルト２２０に対するより滑らかな温度−時間プロファイル（すなわち、さらに一定度を増した温度）を得ることができる。さらに、定着機構２００を含む装置の運転中において、ライン電圧および照明フリッカを低減、望ましくは最小化することができる。
【符号の説明】
【００５３】
２００  定着機構、２０２  定着ロール、２０４  加圧ロール、２０６  ニップ部、２２０  ベルト、２２２  内側表面、２２４  外側表面、２３０  媒体、２５０、２５２、２５４、２５６、２５８、２６０、２６２、２６４  加熱要素、２７０  電圧変調器、２８０  温度センサ。
【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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