(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子写真装置においてコピーシート上にトナーを定着させる定着アセンブリであって、
内側表面および該内側表面の反対側の外側表面を含む連続した定着ベルトと、
少なくとも一方が定着ベルトを加熱するように取付けられる、定着ベルトを支持する少なくとも第１ロールおよび第２ロールと、
定着ベルトの内側表面に面する外側加熱表面を有するヒータと、
ヒータに操作可能に接続され、ヒータを移動させて定着ベルトの内側表面と接触するように加熱表面を移動させるメカニズムとを備え、
ヒータは、加熱表面から内側表面に熱を供給して、加熱表面により加熱された内側表面に隣接する定着ベルトの外側表面の温度を上げるのに使用可能であり、
定着ベルトは反時計回り方向に回転可能であり、加熱表面は外側に湾曲しており、メカニズムは、（ｉ）ヒータを反時計回りに、加熱表面の上流部分が定着ベルトの内側表面と接触する第１の位置まで軸回転させ、（ｉｉ）ヒータを時計回りに第１の位置から、加熱表面の上流部分および下流部分が内側表面と接触する第２の位置まで軸回転させ、（ｉｉｉ）ヒータを時計回りに第２の位置から、加熱表面の下流部分が定着ベルトの内側表面と接触する第３の位置まで軸回転させるのに使用可能である、ヒータは、加熱表面から内側表面に熱を供給して、加熱表面により加熱された内側表面に隣接する定着ベルトの外側表面の温度を上げるのに使用可能である、定着アセンブリ。
【請求項２】
メカニズムはヒータを内側表面に関して移動させるように取付けられ、加熱表面および内側表面間の接触表面積の量を変更する、請求項１に記載の定着アセンブリ。
【請求項３】
電子写真装置においてコピーシート上にトナーを定着させる定着アセンブリであって、
内側表面および該内側表面の反対側の外側表面を含む連続した定着ベルトと、
少なくとも一方が定着ベルトを加熱するように取付けられる、定着ベルトを支持する少なくとも第１ロールおよび第２ロールと、
第３ロールと、
第２ロールと第３ロールとの間に規定されるニップと、
第１ロールと第２ロールとの間に配置され、定着ベルトの内側表面に面する外側加熱表面を有するヒータと、
ヒータに操作可能に接続され、ヒータを軸回転させて定着ベルトの内側表面と接触するように加熱表面の少なくとも一部を移動させるメカニズムとを備え、
ヒータは、加熱表面から内側表面に熱を供給して、加熱表面により加熱された内側表面に隣接する定着ベルトの外側表面の温度を上げるのに使用可能であり、
定着ベルトは反時計回り方向に回転可能であり、加熱表面は外側に湾曲しており、メカニズムは、（ｉ）ヒータを反時計回りに、加熱表面の上流部分が定着ベルトの内側表面と接触する第１の位置まで軸回転させ、（ｉｉ）ヒータを時計回りに第１の位置から、加熱表面の上流部分および下流部分が内側表面と接触する第２の位置まで軸回転させ、（ｉｉｉ）ヒータを時計回りに第２の位置から、加熱表面の下流部分が定着ベルトの内側表面と接触する第３の位置まで軸回転させるのに使用可能である、ヒータは、加熱表面から内側表面に熱を供給して、加熱表面により加熱された内側表面に隣接する定着ベルトの外側表面の温度を上げるのに使用可能である
る、定着アセンブリ。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
典型的な電子写真印刷法では、トナー画像をコピーシート上に形成し、トナーを十分な高温に加熱してコピーシート上に定着させる。コピーシート上にトナーを熱的に定着させるのに使用される方法の１つはベルト定着装置を用いるものであり、この装置は加圧ロール、定着ロールおよびこれらのロールの間に配置される定着ベルトを含む。トナー画像を有するコピーシートを加圧ロールと定着ロールの間のニップに供給し、加圧ロールは定着ベルトへとコピーシートを押し付ける。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００２】
混合媒体印刷ジョブに使用することができる定着ベルトを含むエネルギー効率のよい定着アセンブリを提供することが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００３】
コピーシート上にトナーを定着させる定着アセンブリは、内側表面と内側表面の反対側の外側表面とを含む連続した定着ベルトと、少なくとも一方が定着ベルトを加熱するように取付けられる、定着ベルトを支持する少なくとも第１ロールおよび第２ロールと、定着ベルトの内側表面に面する外側加熱表面を有するヒータと、ヒータに操作可能に接続され、ヒータを移動させて定着ベルトの内側表面と接触するように加熱表面を移動させるメカニズムとを備える。ヒータは、加熱表面から内側表面に熱を供給して、加熱表面により加熱された内側表面に隣接する定着ベルトの外側表面の温度を上げるのに使用することができる。
【０００４】
コピーシート上にトナーを定着させる別の定着アセンブリは、内側表面と内側表面の反対側の外側表面とを含む連続した定着ベルトと、少なくとも一方が定着ベルトを加熱するように取付けられる、定着ベルトを支持する少なくとも第１ロールおよび第２ロールと、第３ロールと、第２ロールと第３ロールとの間に規定されるニップと、第１ロールおよび第２ロールの間に配置され、定着ベルトの内側表面に面する外側加熱表面を有するヒータと、ヒータに操作可能に接続され、ヒータを軸回転させて定着ベルトの内側表面と接触するように加熱表面の少なくとも一部を移動させるメカニズムとを備える。ヒータは、加熱表面から内側表面に熱を供給して、加熱表面により加熱された内側表面に隣接する定着ベルトの外側表面の温度を上げるのに使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００５】
【図１】図１は、電子写真装置の例示の実施の形態を示す。
【図２】図２は、ヒータを含む定着アセンブリの例示の実施の形態を示し、ヒータは、ヒータの加熱表面の上流部分が定着ベルトの一部と接触するように配置される。
【図３】図３は、ヒータを有する図２の定着アセンブリを示し、ヒータは、ヒータの加熱表面の大部分が定着ベルトと接触するように配置される。
【図４】図４は、ヒータを有する図２の定着アセンブリを示し、ヒータは、ヒータの加熱表面の下流部分が定着ベルトと接触するように配置される。
【図５】図５は、図２の定着アセンブリのヒータを移動させるメカニズムの実施の形態を示す。
【図６】図６は、ヒータを含む定着アセンブリの別の例示の実施の形態を示し、ヒータは、定着ベルトから離れた位置に加熱表面を有する。
【図７】図７は、ヒータで定着ベルトの一部を加熱した後の図２〜４の定着アセンブリの定着ベルトについて、位置に対する温度プロファイルの例を示す。
【図８Ａ】図８Ａは、定着ベルトを含む定着アセンブリの例示の実施の形態を示し、定着ベルトは、ロールと、定着ベルトと或る接触長さで接触するヒータとで支持される。
【図８Ｂ】図８Ｂは、定着ベルトおよび加熱表面間の熱接触抵抗値が異なる場合について、図８Ａのヒータの加熱表面が接触する定着ベルトの接触長さの下流末端での計算温度を、接触長さに対して表した一連の曲線を示す。
【発明を実施するための形態】
【０００６】
図１は、開示の定着アセンブリを使用することができる例示の電子写真装置（デジタル画像形成システム）を示す。定着アセンブリを、他の画像形成システム、たとえば、多経路カラー処理システム、単または多経路ハイライトカラーシステム、または白黒印刷システムに使用することもできる。
【０００７】
図１は、印刷ジョブを印刷コントローラ６３０に供給する出力管理システム６６０と、印刷ジョブを、ピクセルカウンタ６７０を有する出力管理システム６６０に供給する出力管理システムクライアント６５０とを示す。ピクセルカウント情報は出力管理システム６６０内に記憶される。ジョブ制御情報は印刷コントローラ６３０からコントローラ４９０に送信される。
【０００８】
電子写真装置は、矢印４１２方向に移動可能な感光体ベルト４１０（以後、「ベルト４１０」とだけいう）を含む。ベルト４１０は連続しており、駆動モータ４２０に接続された駆動ロール４１４、引っ張りロール４１６および定着ロール４１８上に支持される。
【０００９】
ベルト４１０は帯電ステーションＡを通過し、帯電ステーションＡはコロナ発生装置４２２を含みベルト４１０を帯電させる。
【００１０】
次に、帯電したベルト４１０の感光体表面は画像形成／露光ステーションＢに進む。ステーションＢでは、コントローラ４９０が所望の出力画像を表す画像信号を印刷コントローラ６３０から受け取り、これらの信号を、スキャニング装置４２４（ＲＯＳ）に送信し帯電表面を放電させるための信号に変換する。
【００１１】
ステーションＢで露光すると、ベルト４１０は帯電領域と放電または現像領域を含むように放電する。
【００１２】
現像剤構成物４３２を含む第１現像ステーションＣでは、第１カラートナーをベルト４１０に付着させる。センサ１００は現像剤構成物４３２のトナー濃度を感知する。
【００１３】
現像された画像を次の第２帯電装置４３６に輸送し、ここでベルト４１０と現像されたトナー画像領域を再帯電させる。
【００１４】
画像を第２カラートナーを用いて現像するために、第２露光／画像形成を装置４３８によって実行する。現像剤の材料４４０はカラートナーを含み、これは第２現像ステーションＤの現像剤収納構造４４２に収納されており、この現像剤の材料４４０を第２現像システムを用いてベルト４１０上の潜像画像に転写する。
【００１５】
上記の手順を、ステーションＥでの第３カラートナーの第３画像について、およびステーションＦでの第４画像および第４カラートナーについて繰り返し、ベルト４１０上にフルカラーコンポジットトナー画像を現像する。マスセンサ１１０は単位面積当たりの現像量を測定する。
【００１６】
負極性の転写前ジコロトロン部材４５０は、コピーシートに転写するトナーを調節する。
【００１７】
コピーシート４５２（たとえば、紙）は転写ステーションＧへとシート送り装置５００を用いて進み、ベルト４１０上に現像されたトナーパウダー画像はコピーシート４５２と接触する。
【００１８】
転写ステーションＧは、転写ジコロトロン４５４およびデタックジコロトロン４５６を含む。
【００１９】
コピーシートは４５８方向にコンベア６００上を移動して、定着ステーションＨに進む。定着ステーションＨは、パウダー画像をコピーシート４５２に永久的に固定（定着）させるための定着アセンブリ４６０を含む。コピーシート４５２は加熱された定着ロール４６２と加圧ロール４６４との間を通過すると共に、トナーパウダー画像は定着ロール４６２と接触してコピーシート４５２に定着させられる。定着アセンブリ４６０は、図１に示さない追加の要素、たとえば、定着ロール４６２周囲のベルトを含むことができる。
【００２０】
コピーシート４５２をベルト４１０から離した後、感光体表面上の非画像領域の残留トナー粒子を、クリーニングステーションＩで、収納４６６内のクリーニングブラシを用いて除去する。
【００２１】
コントローラ４９０は、上記プリンタ機能を制御することができる。
【００２２】
電子写真装置は、全ての媒体が１つのタイプ（たとえば、同じ厚さ）である場合の印刷ジョブにも、混合媒体の印刷ジョブにも使用することができる。混合媒体の印刷ジョブは薄い／コーティングなし、薄い／コーティングあり、厚い／コーティングなし、および厚い／コーティングありといった紙シートの異なる組み合わせを含みうる。各媒体タイプは、典型的に、定着時に所望の光沢やトナー定着性を達成するのに最適な設定温度を有する。トナーを定着させるために比較的厚いコピーシートに与えられるべき熱量（熱エネルギー）は、同じトナーを定着させるために同じ材料のより薄いコピーシートに与えられるべき熱量より多い。より多くのエネルギーが非コーティングシートよりもコーティングシート上にトナーを定着させるのに必要である。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いて十分な生産性と画質一貫性を達成するのを益々困難にする。
【００２３】
単一印刷ジョブにおいて異なる媒体タイプを印刷するために、定着ベルトを含む定着アセンブリを用いて、定着ベルトの温度を印刷ジョブ時に変更することができる。薄いシート上には、トナーを定着ベルトの第１の設定温度で定着させることができる。次に印刷ジョブにおいて厚いコピーシートを十分に高温に加熱して、この上にトナーを定着させるために、定着ベルトの温度を第１の設定温度からより高い第２の設定温度に上げることができる。印刷ジョブ時に定着ベルトの温度をより高い設定温度に上げるには、定着ベルトに供給される熱量を定着アセンブリの加熱ロールによって増やす必要がある。ロールの熱容量のために、低い設定温度からより高い設定温度に加熱ロールの温度を上げることで定着ベルトを加熱するには、たとえば３０秒以上かかり、印刷ジョブにおいて著しい時間遅延を生じうる。
【００２４】
混合媒体（たとえば、ここでは少なくとも１枚の厚いシートが薄いシートと混合する）印刷ジョブにおけるこのような時間遅延を排除するために、画像形成装置を、厚いシートが印刷される前に定着ベルトに供給される熱量を増やし始めるようにプログラムすることができる。このヒートアップ期間の間、装置は薄いシートを印刷し続ける。厚いシートを定着する前のより高い設定温度で定着された薄い印刷ジョブシートは、より高温で過定着されることとなり、欠陥、たとえば、光沢が異なる、剥離ミス、またはホットオフセットを有しうる。
【００２５】
図２〜４は定着アセンブリ８００を例示しており、これは混合媒体印刷ジョブにおいて、コピーシートを過定着することなく、コピーシート上により熱効率のよいトナーの定着を提供することができる。定着アセンブリ８００を異なるタイプの画像形成装置に、たとえば、図１に示す装置に、定着アセンブリ４６０に代えて使用することができる。
【００２６】
定着アセンブリは少なくとも２つのロールによって支持される定着ベルトを含む。図２〜４に示されるように、定着アセンブリ８００は、定着ロール８０２、加圧ロール８０４、ロール８０２，８０４間のニップ８０６、ベルトロール８１２、ベルトロール８１２と定着ロール８０２との間のアイドラロール８１４，８１６、および定着ロール８０２とベルトロール８１２との間の引っ張りロール８１８を有する。連続した定着ベルト８１０（以後、「ベルト８１０」とだけいう）は、定着ロール８０２、アイドラロール８１４，８１６、ベルトロール８１２、および引っ張りロール８１８で支持される。ベルト８１０は反時計回りに（矢印J）機械的に回転する。
【００２７】
定着ロール８０２、ベルトロール８１２および引っ張りロール８１８の少なくとも１つ、および多くとも全部は内部加熱される。これらのロールは、１つ以上の加熱要素、たとえば、ロールの内側に配置される石英ランプまたは石英ロッドを用いて内部加熱されうる。加熱要素を出力させて、加熱された１つ以上のロール８０２，８１２，８１８の外側表面８０３，８１３，８１９を加熱する。アイドラロール８１４，８１６は、加熱されなくてもよい。ベルト８１０は、内側表面８２６と外側表面８２８を有する。加熱された定着ロール８０２、ベルトロール８１２および／または引っ張りロール８１８は、内側表面８２６を加熱する。加熱されたロールによって定着ベルト８１０に供給される熱量は、ベルト８１０についての設定温度に、すなわち、加熱されたベルト８１０を用いて印刷される媒体タイプに基づく。
【００２８】
ベルト８１０は、たとえば、ポリイミドのベース層と、ベース層上のシリコン層と、シリコン層上のたとえばポリテトラフルオロエチレン（ＴＥＦＬＯＮ）の外側層（剥離層）とを含むことができる。典型的に、ベース層は約５０μｍ〜約１００μｍの厚さ、シリコン層は約２００μｍ〜約４００μｍの厚さ、外側層は約２０μｍ〜約４０μｍの厚さを有する。ベルト８１０は、定着アセンブリ８００に供給されるコピーシートの幅と少なくとも等しい幅を有する。
【００２９】
ベルト８１０は少なくとも約５００ｍｍないし少なくとも約１０００ｍｍ、またはさらに長い長さを有することができる。
【００３０】
定着アセンブリ８００では、少なくとも表面８２１上に少なくとも１つのトナー画像（たとえば、文字および／または他のタイプの画像）を有するコピーシート８２０（図４）が、シート送り装置によってニップ８０６へと供給される。ニップ８０６で、回転するベルト８１０の外側表面８２８は表面８２１と接触し、コピーシート８２０の反対面８２３は加圧ロール８０４と接触する。ベルト８１０と加圧ロール８０４は十分な熱と圧力をコピーシート８２０に与え、トナーをその上に定着させる。トナーをコピーシート８２０上に定着させるための定着温度は、コピーシート８２０の厚さやコピーシート８２０がコーティングされている否かといったことを含む因子に基づく。定着温度は典型的には約１８０℃〜約２００℃である。
【００３１】
定着アセンブリ８００は、ベルト８１０の内側周囲の内部にヒータ８２２を含む。ヒータ８２２は、ベルト８１０の長さの少なくとも一部を加熱した後、この部分がニップ８０６へと回転して行き、コピーシートと接触する。ヒータ８２２は、ベルトロール８１２と定着ロール８０２との間にベルト８１０に沿って配置される。必要であれば、ヒータ８２２を定着ロール８０２の近くに配置して、ベルト８１０のこの部分がニップ８０６へと回転して行く前にヒータ８２２によって加熱されたベルト８１０のこの部分が冷えるのを抑制する。
【００３２】
ヒータ８２２は、ベルト８１０の内側表面８２６に面する外側加熱表面８２４を含む。ヒータ８２２は、内側表面８２６に関して加熱表面８２４を動かすように移動させることができる。加熱表面８２４の少なくとも一部を内側表面８２６と断続的に接触するように移動させることができる。ヒータ８２２は、加熱表面８２４から加熱表面８２４と接触する内側表面８２６の部分に熱を供給する。ヒータ８２２によって内側表面８２６に供給された熱は、内側表面８２６の加熱された部分に隣接するベルト８１０の外側表面８２８へと伝導する。ヒータ８２２は、加熱表面８２４が接触するベルト８１０の選択された長さに沿って、外側表面８２８の温度を即座に上昇させることができる。
【００３３】
実施の形態では、定着アセンブリ８００の加熱ロールは、トナーを薄いコピーシート上に定着させるのに十分な出力量をベルト８１０に供給することができる。ヒータ８２２は十分な熱容量を有し、薄いコピーシートに比べて厚いコピーシート上にトナーを定着させるのに必要な追加の全出力量、および非コーティングシートに比べてコーティングシート上にトナーを定着させるのに必要な追加の全出力量を供給する。ヒータ８２２を使用することによって、設定温度を上げて加熱ロールからベルト８１０に追加の熱量を供給しなくとも、トナーを厚いコピーシートおよび／またはコーティングシート上に定着させることができる。
【００３４】
加熱表面８２４とベルト８１０の内側表面８２６との間の接触表面積の量は、内側表面８２６に関してヒータ８２２を移動させることによって制御される。印刷ジョブにおいて投入する媒体の特性に依存して、加熱表面８２４を内側表面８２６に関して移動させることができる。定着アセンブリ８００は、ヒータ８２２に操作可能に接続され、ベルト８１０に関してヒータ８２２（および加熱表面８２４）を移動させるためのメカニズムを含む。図５に示されるように、メカニズムはヒータ８２２に固定して取り付けられたシャフト８４０を含み、ヒータ８２２がシャフト８４０に関して回転せずにシャフト８４０と同じ量だけ回転するようにする。シャフト８４０をモータ８５０に接続し、シャフト８４０を時計回りおよび反時計回り方向に回転させる。シャフト８４０の回転は、内側表面８２６に関してヒータ８２２を軸回転させるものである。モータ８５０は、モータ８５０およびヒータ８２２に接続された定着コントローラ（図示せず）によって制御されることができる。
【００３５】
ヒータを動かすメカニズムにベルト８１０の一部の温度を変更することが要求された場合には、このメカニズムを制御してベルト８１０の速度を調整し、ヒータ８２２の応答時間を低減することができる。
【００３６】
ヒータ８２２の加熱表面８２４は、ベルト８１０と係合して加熱できればいずれの好適な大きさおよび形状を有してもよい。加熱表面８２４は湾曲（すなわち、凸型形状）しており、下流端部８３０と反対側の上流端部８３２とを有する。加熱表面８２４の湾曲形状は、ベルト８１０とヒータ８２２との間の接触についての遷移応力を下流端部８３０と上流端部８３２とで低減することができる。加熱表面８２４の曲率を図２〜４に示すものから変更して、加熱表面８２４とベルト８１０との間で達成可能な接触表面積の最大量を増減させることができる。加熱表面８２４は、多くとも加熱表面８２４全体が内側表面８２６と接触することができるような形状であってもよい。
【００３７】
下流端部８３０から上流端部８３２までの加熱表面８２４上の距離は、典型的に、約１５０ｍｍ〜約３００ｍｍであってもよい。加熱表面８２４は、典型的に、ベルト８１０の幅と少なくとも同じ幅を有することができる。
【００３８】
ヒータ８２２は、移動するベルト８１０の内側表面８２６を加熱するように選択的に操作可能である。ヒータ８２２は、厚い媒体および／またはコーティング媒体と接触するベルト８１０のこの部分の温度を、このような媒体上にトナーを定着させるのに有効な温度まで上げることができる。加熱表面８２４と内側表面８２６との接触のタイミングおよび表面積は、定着コントローラによって、ニップ８０６でコピーシート８２０と接触するベルト８１０の長さ（および幅）について熱を供給することができるように、制御されることができる。この長さ（上流と下流の両方）に隣接するベルト８１０の部分もヒータ８２２によって加熱することができる。ベルト８１０の隣接部分を加熱することによって、ベルト８１０が接触するコピーシート８２０の先端部と後端部付近が冷えるのを抑制することができる。
【００３９】
ベルト８１０を加熱するために、移動メカニズムを駆動させて、内側表面８２６と係合するように加熱表面８２４の選択された部分を移動させる。この係合は、部分的係合（加熱表面８２４の一部が内側表面８２６と接触する）から完全係合（加熱表面８２４全体が内側表面８２６と接触する）までの範囲であってもよい。加熱表面８２４と内側表面８２６間の接触量は、投入する媒体の特性に基づいて決定されうる。ヒータ８２２を制御して、加熱表面８２４から内側表面８２６へ十分な熱量を供給し、加熱表面８２４と接触するベルト８１０の長さを所望温度まで加熱することができる。ベルト８１０の温度は、典型的に、トナー定着時にコピーシートと接触する外側表面８２８で測定される。ベルト８１０の処理速度に対応するタイミングで加熱表面８２４をベルト８１０に係合させると、増加した熱エネルギーをベルト８１０の所望の処理長さについてのみに与えることができる。所望の処理長さはコピーシートの長さについてのみ対応し、ベルト８１０の効率的な加熱を提供することができる。
【００４０】
ヒータ８２２を任意に制御して、単一のコピーシートの長さよりも長い連続長さのベルト８１０を所望温度に加熱してもよい。連続長さとは、多くともベルト８１０の全長のことであってもよい。より長い長さを加熱するために、加熱表面８２４は、より長い長さに対応してベルト８１０の内側表面８２６との接触を維持する。この加熱モードを印刷ジョブ時に、たとえば厚いシートおよび／またはコートシートを連続処理するために使用することができる。
【００４１】
ヒータ８２２は、伝導によって直接ベルト８１０を加熱する。ヒータ８２２は、十分な熱容量を有し、ベルト８１０の選択された部分を所望の高温にまで、ベルト８１０の選択された部分が加熱表面８２４の全長上を移動するのに要する時間内に加熱する。典型的には、ベルト８１０のこの部分を、ヒータ８２２によって僅か数秒以内に所望温度にまで加熱することができる。たとえば、図２〜４に示されるように、ポイントＬとＴの間にあるベルト８１０の長さｌL-Tを加熱するために、選択された期間ｔは、ｌL-Tをベルト８１０の定常状態速度（ｖfuser belt）で割ったものと等しい、すなわちｔ＝ｌL-T／ｖfuser beltである。標準的な２１６ｍｍ×２７９ｍｍの紙シートで約７００ｍｍ／秒の定着ベルト速度では、ｔは約０．４秒に等しい。ヒータ８２２は、ポイントＬおよびＴ間にあるベルト８１０の部分を時間ｔ以内に加熱することができる。
【００４２】
ヒータ８２２によって所望温度にまで加熱されたポイントＬおよびＴ間のベルト８１０の部分は、ニップ８０６へと回転して行く。ニップ８０６までのベルト８１０の移動とコピーシート８２０の供給のタイミングを計り、ベルト８１０の加熱された部分の外側表面８２８がニップ８０６でコピーシート８２０と接触するようにする。コピーシート８２０は厚くおよび／またはコーティングされていてもよい。端点ＬおよびＴ間のベルト８１０の部分によってコピーシート８２０に供給される熱量は、厚くおよび／またはコーティングされたコピーシート８２０を、トナー定着に有効な温度まで加熱するのに十分である。
【００４３】
ヒータ８２２は少なくとも１つの熱源を含み、これを出力させて加熱表面８２４を含む外側部分８３４を加熱する。ヒータ８２２は、複数の加熱要素８３８、たとえば、石英ランプまたはロッドを含む内部８３６を有する。加熱要素８３８は示されるように、ヒータ８２２の長さに沿ってほぼ等間隔に配置されてもよい。ヒータ８２２は、図示されるように、加熱要素８３８を一列に含んでもよく、または２列以上がヒータ８２２の幅の寸法内で隣接する列の加熱要素が互いに間隔をあけた状態で含んでもよい。加熱要素８３８は、好適な電源（図示せず）に接続され、電源は定着コントローラに接続される。加熱要素８３８を出力させて、加熱表面８２４全体を加熱表面８２４の長さおよび幅に沿ってほぼ一定温度に加熱することができる。場合によっては、選ばれた加熱要素８３８を出力させて、加熱表面８２４の長さおよび幅に沿って不均一な温度プロファイルを生じさせることができる。
【００４４】
ヒータ８２２の外側部分８３４は、所望の熱伝導性を有する材料を含む。外側部分８３４（および或いは任意にヒータ８２２の外側壁の残りの部分）は金属を含有することができる。加熱表面８２４は任意に、金属の外側表面上に形成された熱伝導性潤滑材料（たとえば、フルオロエラストマ）のコーティングを有し、ベルト８１０の内側表面８２６および加熱表面８２４間の摩擦を低減することができる。ある実施の形態では、外側部分８３４は熱を蓄えるのに十分高いサーマルマスまたは熱容量(thermal mass)（すなわち、十分高い比熱、体積および密度、および十分低い熱伝導性）を有し、加熱要素８３８が印刷ジョブにおいて、厚いおよび／またはコートされたコピーシート上にトナーを定着する前で低い出力レベルでアイドリングしているとき、加熱表面８２４は、たとえば薄いおよび／または非コーティングのシート上へのトナー定着温度以下の温度を保ちつづける。ヒータ８２２がアイドリングしていれば、ベルト８１０のある部分が加熱表面８２４と接触するとき（すなわち、ベルト８１０のポイントＬが加熱表面８２４の上流端部８３２に達する前に）、加熱要素８３８は即座に出力して厚いおよび／またはコーティングされたシートと接触するベルト８１０のこの部分を加熱することができる。
【００４５】
加熱表面８２４とベルト８１０の内側表面８２６との係合の制御は、様々な方法で達成されてもよい。たとえば、定着アセンブリ８００（図２〜４）では、ヒータ８２２を軸回転して、加熱表面８２４と接触するベルト８１０の内側表面８２６の長さをベルト８１０の移動の際に均一に加熱するようにすることができる。加熱表面８２４と内側表面８２６間の全接触長さは、この接触のタイミングによって、および、加熱表面８２４と内側表面８２６との係合の相対的量によって、制御することができ、部分係合から完全係合の範囲であってもよい。加熱表面８２４を軸回転係合させることによって、ベルト８１０の内側表面８２６と接触する加熱表面８２４の特定部分および全表面積の制御を可能にする。
【００４６】
図２は、シャフト８４０がモータ８５０によって回転可能であり、ヒータ８２２を反時計回りに軸回転させ、加熱表面８２４の長さの一部（たとえば、加熱表面８２４の長さの約２分の１）をベルト８１０の内側表面８２６と接触させることを示す。ベルト８１０のポイントＬが加熱表面８２４の上流端部８３２に達する前は、ヒータ８２２は図２に示す位置に軸回転することができる。
【００４７】
図３は、続いてシャフト８４０が回転可能であり、ヒータ８２２を時計回りに軸回転させ、加熱表面８２４の主要部分をベルト８１０の内側表面８２６と接触させることを示す。上流端部８３２と下流端部８３０に隣接する加熱表面８２４の部分は、内側表面８２６と接触しない。加熱表面８２４の曲率は図２〜４に示されるものから変更してもよく、全加熱表面８２４が内側表面８２６と接触してもよい。
【００４８】
図４は、続いてヒータ８２２を図３の位置から時計回りに軸回転させることができ、加熱表面８２４の長さの一部（たとえば、加熱表面８２４の長さの約２分の１）をベルト８１０の内側表面８２６と接触させることを示す。ベルト８１０のポイントＴがヒータ８２２の外側表面８２４のほぼ中央にあるとき、ヒータ８２２を図４の位置に軸回転させることができる。
【００４９】
図６に定着アセンブリ９００を示す。定着アセンブリ９００は、加熱表面９２４を有するヒータ９２２を含む。例示の定着アセンブリ９００は、ヒータ９２２を動かすのに異なるメカニズムを有する以外は、定着アセンブリ８００と同じ要素を有する。図示されるように、加熱表面９２４は、定着アセンブリ８００の加熱表面８２４と同じ形状を有することができる。ヒータ９２２を移動させ、内側表面９２６と接触させて定着ベルト９１０（ここでは「ベルト９１０」とだけいう）の選択された部分（たとえば、ニップ９０６で厚いおよび／またはコーティングされたコピーシートと接触する部分）を加熱し、ベルト９１０のこの部分が所望温度に加熱されたときに、続いて内側表面９２６から完全に離れることができる。
【００５０】
定着アセンブリ９００は、ヒータ９２２を並進させることによって、ヒータ９２２を回転させることなくベルト９１０に近づけたり遠ざけたりする（矢印Ｋ）メカニズムを含み、加熱表面９２４とベルト９１０の内側表面９２６との間に接触を生じたり接触を解消したりする。このメカニズムは、線形ソレノイド９５２を含み、これはヒータ９２２の一端に固定されたプランジャ９５４を有する。プランジャ９５４は、加熱表面９２４を内側表面９２６に近づけたり遠ざけたりする。プランジャ９５４は収縮位置で示されており、加熱表面９２４は内側表面９２６から離れている。厚いおよび／またはコーティングされたコピーシートがニップに来る場合には、このコピーシートが到着するまでに定着コントローラはヒータ９２２を係合させ、薄い（および非コーティング）コピーシートが到着するまでにヒータ９２２を解除する。加熱表面９２４をベルト９１０と係合させる場合には、ヒータ９２２を出力させて、加熱表面９２４と接触する内側表面９２６に十分な熱を供給し、ベルト９１０の選択された長さを所望温度にまで加熱することができる。ヒータ９２２をベルト９１０方向に移動させ、加熱表面９２４全体を直ちに内側表面９２６と接触させることができる。次いで、ソレノイド９５２を駆動し、プランジャ９５４を収縮してベルト９１０から加熱表面９２４を直ちに完全に離れさせ、ベルト９１０の加熱を止めることができる。
【００５１】
定着アセンブリの別の実施の形態では、定着ベルトに関してヒータを移動させるメカニズムは、定着ベルトを加熱するのに使用されるヒータに回転と並進の両方をさせてもよい。
【００５２】
図７は、図２〜４に示される定着アセンブリ８００の実施の形態について、ヒータ８２２でベルト８１０を加熱した後、すなわち、ベルト８１０のポイントＴが加熱表面８２４の下流端部８３０を回転通過した後の位置に対して評価される定着ベルトの外側表面温度の曲線を示す。曲線のセグメントＭは、ポイントＴの上流にあるベルト８１０のある部分の温度であって、ヒータ８２２によって加熱されていないことを示す。ベルト８１０のこの部分の温度は、薄いシートについての定着温度ＴTHINと等しい。
【００５３】
曲線のセグメントＮは、ベルト８１０のポイントＴの上流およびその付近のベルト８１０のある部分を示す。ベルト８１０のこの部分の温度は、ＴTHINから厚いシートについての定着温度ＴTHICKまで上昇する。
【００５４】
曲線のセグメントＯは、ポイントＬおよびＴの間（ＬSHEET）にあるベルト８１０のある部分であって、加熱表面８２４によって温度ＴTHICKまで加熱されたことを示す。
【００５５】
曲線のセグメントＰは、ベルト８１０のポイントＬの下流およびその付近のベルト８１０のある部分を示す。ベルト８１０のこの部分の温度は、ＴTHCKからＴTHINまで降下する。
【００５６】
曲線のセグメントＱは、ポイントＬの下流のベルト８１０のある部分の温度であって、ヒータ８２２によって加熱されていないことを示し、この温度はＴTHINに等しい。
【００５７】
定着アセンブリ９００（図６）では、加熱表面９２４全体とベルト９１０との一度の係合は、図７のプロファイルよりも小さい階段状の温度プロファイルを生じさせる。
【００５８】
この定着アセンブリは、全てが厚く且つ全てがコーティングされたコピーシート、または異なる厚さを有し任意にコーティングもされたコピーシート上にトナーを定着させる印刷ジョブに使用することができる。定着アセンブリ８００、９００を印刷ジョブ用画像形成装置に使用することができ、ここでは全てのコピーシートは同じ厚さを有し、いくつかのコピーシートは異なる厚さを有し、および／または、コピーシートはコーティングあり及びコーティングなしであってもよい。定着アセンブリ８００，９００は、補助熱源としてヒータ８２２，９２２を用いることによって、より均一にベルト８１０，９１０の設定温度を維持することができる。混合媒体印刷ジョブでは、トナーを薄いコピーシート８２０上に定着アセンブリ８００，９００を用いて定着させるために、それぞれ、ヒータ８２２（図２〜４）をオフにし、ヒータ９２２（図６）をベルト９１０との接触から離すように移動させて、ニップ８０６，９０６でコピーシートと接触するベルト８１０，９１０の部分がヒータ８２２，９２２によって加熱されないように、かつニップ８０６、９０６に達したときにほぼベルト８１０，９１０の設定温度となるようにすることができる。ベルト８１０，９１０の設定温度には、定着アセンブリ８００，９００の加熱ロールがベルト８１０，９１０を加熱することによって達する。ベルト８１０，９１０は、ニップ８０６，９０６において比較的薄いコピーシートに十分な熱を供給して、その上にトナーを定着させる。
【００５９】
定着アセンブリ８００または定着アセンブリ９００を用いて厚いコピーシートを印刷するために、それぞれ、ヒータ８２２，９２２の加熱表面８２４，９２４をベルト８１０，９１０と接触するように移動させて、ベルト８１０，９１０の一部を十分高温に加熱し、ニップ８０６，９０６でコピーシートに十分に追加の熱（すなわち、ベルト８１０，９１０が加熱ロールによってのみ加熱された場合に、ベルト８１０，９１０が薄いコピーシートに供給した熱に追加の熱）を供給して、厚いコピーシート上にトナーを定着させる。ヒータ８２２，９２２が加熱ロールより低いサーマルマスを有することによって、ベルト８１０，９１０を定着アセンブリ８００の加熱ロールの熱出力を増加させることにより所望温度と同じ比較的高い設定温度まで加熱する場合に比べて、ヒータ８２２，９２２を出力させてベルト８１０，９１０の選択された部分を厚いコピーシートを加熱するのに必要な温度にまでより早く加熱することができる。加熱表面８２４，９２４を、比較的高い設定温度より高温、たとえば、厚いコピーシート用設定温度より約３０℃〜約５０℃高い温度まで加熱する。ベルト８１０，９１０全体を比較的高い設定温度にまで加熱するためには比較的多量の出力が必要なために、特にベルト８１０，９１０が比較的長い長さ（たとえば、５００ｍｍ以上）を有する場合には、ベルト８１０，９１０のこの部分をヒータ８２２，９２２で加熱することは、ベルト８１０，９１０の設定温度を上げてベルト８１０，９１０の全長を加熱ロールを単独で用いて比較的高い設定温度にまで加熱する場合より、熱効率がよい。定着アセンブリ８００，９００を、薄いコピーシートと厚いコピーシート、およびコーティングされたコピーシートと非コーティングコピーシートとを印刷するのに使用する場合には、これらは時間効率およびエネルギー効率を改良することができる。
【００６０】
定着アセンブリ、たとえば、定着アセンブリ８００（図２〜５）および定着アセンブリ９００（図６）の実施の形態は、ヒータ８２２，９２２を補助加熱装置として使用し、定着ロール８０２，９０２およびベルト８１０，９１０を支持するいずれか別の加熱ロールによるベルト８１０，９１０の加熱を補助することができる。ヒータ８２２，９２２のそれぞれの加熱表面８２４，９２４を、薄い紙シートを処理する場合にはベルト８１０，９１０と接触しないように移動させることができ、中重量の紙シートまたはコーティングされた薄い紙シートを処理するためには、ヒータ８２２，９２２を中程度の加熱レベル（たとえば、加熱要素８３８，９３８を中程度の出力レベル）で出力させることができ、高重量の紙シート（コーティングあり又はコーティングなし）を処理するためには、ヒータ８２２，９２２を最大加熱レベル（たとえば、加熱要素８３８，９３８を高出力レベル）で出力させることができる。ベルト８１０，９１０が約１５０ページ／分で稼動する場合には、定着アセンブリ８００，９００は薄いシートを定着させるのに約２５００Ｗを消費し、厚いシートを定着させるのに約４０００Ｗを消費しうる。定着アセンブリ８００、９００の加熱ロールは２５００Ｗの出力を供給し、この間ヒータ８２２，９２２は、定常状態モード、または急速な必要に応じて１５００Ｗの追加出力を供給することができる。
【００６１】
厚いおよび／またはコーティングされたコピーシートを処理する場合には、定着アセンブリ８００，９００のヒータ８２２，９２２からベルト８１０，９１０へ熱供給する以外に、加熱ロールからベルト８１０，９１０に供給される出力レベルを、薄いコピーシート上にトナーを定着させるのに必要なレベル以上に増加させ、ヒータ８２２，９２２によって加熱されたベルト８１０、９１０の部分がニップ８０６，９０６に達する前に冷えるのを最小限にすることが望ましい場合もある。増加させた出力レベルは、厚いシートが印刷し終わるまで加熱ロールに供給されればよい。
【００６２】
たとえば、定着アセンブリ８００，９００の別の使用例は、定着設定温度を制御することによって媒体上の光沢を調整するものである。紙毎に基づいて光沢を変更する能力は、印刷ジョブについて顧客が制御する出力性能を向上させることになる。
【００６３】
たとえば、定着アセンブリ８００，９００の別の使用例は、ベルト８１０，９１０の温度をコピーシート上の画像内容の関数として制御するものである。本質的にまたは独占的に文字であり比較的簡単に定着されるトナー画像を有する紙シートは、このような文字よりも高い画像領域を占める少なくとも１つのトナー画像を有する紙シートよりも、低い定着温度で処理することができる。定着アセンブリ８００，９００のこの使用は、シート毎に応じて命令することができる。
【００６４】
たとえば、定着アセンブリ８００，９００の実施の形態は、オフセットを低減するのにオイルを用いる電子写真装置や、剥離オイルを使用する代わりに、剥離剤、たとえば、ワックスを含有するトナー粒子を用いる「オイルレス」装置において、トナーを定着するのに使用されうる。ベルト８１０，９１０の層構造および組成は、装置に剥離オイルが使用されているか否かに依存して変更することができる。
【実施例１】
【００６５】
図８Ａは、ロール上に支持され加熱ロールを含む定着ベルト（以後、本実施例では「ベルト」という）を含む例示の定着アセンブリを示す。ヒータは、ベルトの内側表面の一部と接触する。ヒータは、ベルトと接する平坦な加熱表面を有する。ベルトは、これがヒータに達した時の温度ＴBELT INとヒータによって加熱された後の温度ＴBELT OUTとを有する。
【００６６】
図８Ｂは、図８Ａに図示される定着アセンブリのヒータの平坦な加熱表面の出口端部でのベルトの外側表面の計算温度ＴBELT OUTを、加熱表面とベルトの内側表面間の接触長さＬに対して表した曲線を示す。曲線は、ベルトの内側表面と加熱表面間の接触抵抗値が０．００１ｍ2Ｋ／Ｗ、０．０００５ｍ2Ｋ／Ｗ、０．０００２５ｍ2Ｋ／Ｗについて、および全体接触（すなわち、「完全接触」）についてのものである。計算は以下の値を使用した。すなわち、ヒータの加熱表面の温度；２３２℃、加熱表面とベルト間の接触長さ；約３５ｍｍ、７０ｍｍ、１０５ｍｍ、１４０ｍｍ、１７５ｍｍおよび２２０ｍｍ、気温；２５℃、空気との接触抵抗；０．１ｍ2Ｋ／Ｗ、およびベルト速度；７０２ｍｍ／秒である。
【００６７】
図８Ｂは、ベルトの内側表面と加熱表面間の接触抵抗値がそれぞれ異なる場合について、ＴBELT OUTはＬが増加することによって増加することを示す。所定の値Ｌでは、接触抵抗を減らすとＴBELT OUTは増加する。
【００６８】
これらの計算は、ベルトの内側表面と加熱表面間の接触抵抗を最小限にすることは有益であり、より短い接触長さ（加熱表面が短いほど少ない表面積を有する）でも所望の定着ベルト温度を達成することができることを示す。
【００６９】
またこれらの計算は、定着アセンブリ、たとえば、定着アセンブリ８００および９００の実施の形態は、ベルトを（たとえば、薄い紙上にトナーを定着させる）約１７０℃の温度ＴBELT INから（たとえば、厚い紙上にトナーを定着させる）約１９０℃の温度ＴBELT OUTに、定着アセンブリのおおよそ典型的なヒータサイズの制約条件内で加熱することができることを示す。
【符号の説明】
【００７０】
４５２，８２０  コピーシート、４６０，８００，９００  定着アセンブリ、４６２，８０２  定着ロール、４６４，８０４  加圧ロール、８０６，９０６  ニップ、８１０，９１０  定着ベルト、８１２  ベルトロール、８１４，８１６  アイドラロール、８１８  引っ張りロール、８２２，９２２  ヒータ、８２４，９２４  加熱表面、８２６，９２６内側表面、８２８，９２８  外側表面、８３０  下流端部、８３２  上流端部。
【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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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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