(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
印刷機であって、
画像を記録する画像化装置と、
用紙上に前記画像を転写する転写装置と、
定着ベルトを備え、前記画像を前記用紙上に恒久的に定着させる定着器と、
前記定着器に接続されたコントローラと、
を備え、
前記定着器が、多層基材の異なる層に印刷された内部ヒータと内部温度センサとを含み、
前記内部ヒータが、
前記多層基材と、
前記多層基材上の導電性トレースと、
前記多層基材の第１のガラス層上に設けられ、前記導電性トレースに電気的に接続された抵抗性トレースと、を含み、
前記内部温度センサが、
前記多層基材の前記第１のガラス層とは異なる第２のガラス層上の第１の金属インクストリップと、
前記多層基材の前記第２のガラス層上の第２の金属インクストリップと、
前記多層基材の前記第１のガラス層と前記第２のガラス層との間にあり、前記抵抗性トレースを前記第１の金属インクストリップおよび前記第２の金属インクストリップから分離する、ガラス絶縁体と、を含み、
前記第１の金属インクストリップが前記第２の金属インクストリップとは異なる金属であり、
前記第１の金属インクストリップが、前記第２の金属インクストリップと接触して熱電対を形成し、
前記導電性トレースが前記コントローラに電気的に取り付けられ、
前記熱電対が前記コントローラに電気的に取り付けられ、
前記導電性トレースと前記熱電対がいずれも内部ヒータの内側にあり、
前記抵抗性トレースが前記内部ヒータの内側に熱を発生する要素を備え、
前記熱電対が前記内部ヒータの内側の温度を検出し、
前記コントローラが前記熱電対による前記温度の検出に応じて前記内部ヒータの動作を制御する、
印刷機。
【請求項２】
前記第１の金属インクストリップ及び前記第２の金属インクストリップが、シルクスクリーン印刷を使用して前記多層基材上に印刷されている、請求項１に記載の印刷機。
【請求項３】
前記抵抗性トレースが、シルクスクリーン印刷を使用して前記多層基材上に印刷されている、請求項１に記載の印刷機。
【請求項４】
さらに、前記多層基材上に印刷された複数の前記熱電対を有し、前記複数の熱電対は前記コントローラに動作可能に取り付けられている、請求項１に記載の印刷機。
【請求項５】
前記定着器は前記定着ベルトと加圧ロールとを備え、前記定着ベルトと前記加圧ロールは、前記用紙が搬送され、これらの間を通過するニップを形成し、前記定着ベルトは前記加圧ロールに隣接して配置され、前記定着ベルトと前記加圧ロールはこれらの間にニップを形成し、前記ニップは入口側と出口側を有し、前記抵抗性トレースは前記ニップに隣接して配置される、請求項１に記載の印刷機。
【請求項６】
プリンタであって、
画像を記録する画像化装置と、
用紙上に前記画像を転写する転写装置と、
定着ベルトを備え、前記画像を前記用紙上に恒久的に定着させる定着器と、
前記定着器に接続されたコントローラと、
を備え、
前記定着器が、導電性トレースと、第１の端部および第２の端部を有する抵抗性トレースとを備える内部ヒータを含み、前記抵抗性トレースが、前記第１の端部及び前記第２の端部のそれぞれにおいて前記導電性トレースに電気的に接続されて、前記導電性トレースと前記抵抗性トレースとの間の電気的接続を形成し、
前記内部ヒータが、多層基材を含み、前記抵抗性トレースが前記多層基材の第１のガラス層上にあり、
前記定着器が、前記多層基材の第２のガラス層上に形成された内部温度センサを含み、
前記内部温度センサが、
前記多層基材上の第１の金属インクストリップと、
前記多層基材上の第２の金属インクストリップと、
前記多層基材の前記第１のガラス層と前記第２のガラス層との間にあり、前記抵抗性トレースを前記第１の金属インクストリップおよび前記第２の金属インクストリップから分離する、ガラス絶縁体と、を含み、
前記第１の金属インクストリップが前記第２の金属インクストリップとは異なる金属であり、
前記第１の金属インクストリップ及び前記第２の金属インクストリップが熱電対を形成し、
前記第１の金属インクストリップと前記第２の金属インクストリップとが前記抵抗性トレースに平行であり、
前記熱電対が前記導電性トレースに電気的に取り付けられ、
前記導電性トレースが前記コントローラに電気的に取り付けられ、
前記熱電対が前記コントローラに電気的に取り付けられ、
前記抵抗性トレースと前記熱電対がいずれも内部ヒータの内側にあり、
前記抵抗性トレースが前記内部ヒータの内側に熱を発生する要素を備え、
前記熱電対が前記内部ヒータの内側の温度を検出し、
前記コントローラが前記熱電対による前記温度の検出に応じて前記内部ヒータの動作を制御する、
プリンタ。
【請求項７】
前記第１の金属インクストリップ及び前記第２の金属インクストリップが、シルクスクリーン印刷を使用して前記多層基材上に印刷されている、請求項６に記載のプリンタ。
【請求項８】
前記抵抗性トレースが、シルクスクリーン印刷を使用して前記多層基材上に印刷されている、請求項６に記載のプリンタ。
【請求項９】
プリンタ定着器であって、
加圧表面を有する定着ベルトと、
加圧表面を有する加圧ロールと、
対向する前記定着ベルトの加圧表面と前記加圧ロールの加圧表面の間に形成された給紙ニップと、
前記加圧表面の一方を加熱するように配置されたヒータと、
を備え、
前記ヒータが、内部加熱素子と内部温度センサとを、多層構造の異なるガラス層上に含み、
前記内部加熱素子が前記多層構造の第１のガラス層上に抵抗器を含み、
前記内部温度センサが、前記多層構造の第２のガラス層上の第１のタイプの金属ストリップと、前記第１のタイプの金属ストリップとは異なる金属である第２のタイプの金属ストリップとの接続により形成された熱電対を含み、
前記プリンタ定着器が、前記第１のガラス層と前記第２のガラス層との間にあり、前記抵抗器を前記第１のタイプの金属ストリップおよび前記第２のタイプの金属ストリップから分離する、ガラス絶縁体をさらに備える、
プリンタ定着器。
【請求項１０】
さらに、
前記内部加熱素子と前記内部温度センサとに電気的に接続されたコントローラを備える、請求項９に記載のプリンタ定着器。
【請求項１１】
前記コントローラは、前記内部加熱素子を制御して、前記ヒータを前記内部温度センサによって検出された温度範囲内に維持する、請求項１０に記載のプリンタ定着器。
【請求項１２】
前記内部温度センサは、前記多層構造に複数の前記熱電対を有する、請求項９に記載のプリンタ定着器。
【請求項１３】
前記加圧表面の前記一方は前記定着ベルトの加圧表面である、請求項９に記載のプリンタ定着器。
【請求項１４】
前記第１のタイプの金属ストリップと前記第２のタイプの金属ストリップは、スクリーン印刷に対応する物理的特性を有する、請求項９に記載のプリンタ定着器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願明細書における装置及び方法は、一般に、プリンタ及び／又は複写装置などの機械、より具体的には、装置におけるヒータ素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真や印刷や複写として一般に知られている静電印刷において、重要なプロセスステップは、「定着」として知られている。電子写真プロセスの定着ステップにおいて、用紙などの画像化基材上に像様に配置されたトナーなどの乾式マーキング材料は、基材上に恒久的にトナーを溶融するために又は定着するために熱及び／又は圧力に供される。このようにして、耐久性のある鮮明画像が基材上にレンダリングされる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
現在ソリッドヒータを利用した定着器は、サーミスタを使用して制御素子の温度を測定する。これらのサーミスタは、コストがかかり、スペースをとり、制御空間の周囲の狭い範囲で正確な温度を測定するのみである。
【０００４】
定着のためのソリッドヒータは、ガラス基材にスクリーン印刷抵抗性インクトレースを介して形成されている。さらなるトレースは、ヒータに直接熱電対を形成するためにそれらのトレースに置かれたマスク及び異種金属に追加されることができる。この熱電対接合部は、同一平面又は上／下の別平面のいずれかにおいて抵抗性トレースに近接して配置されることになる。そして、熱電対からの温度フィードバックは、抵抗性トレースにわたる電力、それゆえに定着温度を制御するために使用される。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
印刷装置内の定着器ヒータによれば、ヒータは、基材と、基材に取り付けられた導電性トレースとを備える。抵抗性トレースは、基材に取り付けられ、導電性トレースに接続されており、導電性トレースと抵抗性トレースとの間の電気的接続を形成する。第１のストリップは、第１の金属インクを使用して基材上に印刷される。第２のストリップは、第２の金属インクを使用して基材上に印刷される。第２のストリップは、第１のストリップと接触している。第１の金属インクは、第２の金属インクとは異なる。第１のストリップ及び第２のストリップは、熱電対を形成する。熱電対は、導電性トレースに動作可能に接続されている。コントローラは、熱電対に動作可能に取り付けられ、定着器ヒータの温度を制御する。
【０００６】
本願明細書における機械によれば、機械は、画像を記録する画像化装置と、コピー用紙上に画像を転写する転写装置と、定着器とを備える。定着器は、定着ベルトと、加圧ロールとを備える。定着ベルト及び加圧ロールは、コピー用紙が搬送されるニップをその間に形成し、コピー用紙上に画像を恒久的に定着する。定着器は、定着ベルトの内部にヒータを含む。ヒータは、導電性トレースと、導電性トレースに電気的に接続された抵抗性トレースと、基材と、第１の金属インクを使用して基材上に印刷された第１のストリップと、第２の金属インクを使用して基材上に印刷された第２のストリップとを備える。第１の金属インクは、第２の金属インクとは異なる。第１のストリップは、第２のストリップと接触して熱電対を形成する。コントローラは、定着ベルトの温度を制御する。導電性トレースは、コントローラに動作可能に接続されている。熱電対は、コントローラに動作可能に取り付けられている。
【０００７】
本願明細書におけるプリンタによれば、画像化装置が画像を記録する。転写装置は、コピー用紙上に画像を転写する。プリンタは、定着ベルト及び加圧ロールを備える定着器を含む。定着ベルト及び加圧ロールは、コピー用紙が搬送されるニップをその間に形成し、コピー用紙上に画像を恒久的に定着する。定着ベルトは、導電性トレースと、第１の端部及び第２の端部を有する抵抗性トレースとを備えるヒータを含む。抵抗性トレースは、第１の端部及び第２の端部のそれぞれにおいて導電性トレースに接続され、導電性トレースと抵抗性トレースとの間の電気的接続を形成している。ヒータは、さらに、基材を備える。第１のストリップは、第１の金属インクを使用して基材上に印刷され、第２のストリップは、第２の金属インクを使用して基材上に印刷される。第２のストリップは、第１のストリップと接触している。第１の金属インクは、第２の金属インクとは異なる。第１のストリップ及び第２のストリップは、熱電対を形成する。熱電対は、導電性トレースに動作可能に接続されている。コントローラは、熱電対に動作可能に取り付けられ、定着ベルトの温度を制御する。
【０００８】
これらの及び他の特徴は、以下の詳細な説明に記載されるか又はそれから明らかである。
【０００９】
装置及び方法の様々な例は、必ずしも縮尺どおりには描かれていない添付図面を参照しながら、以下に詳細に記載されている。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、本願明細書における装置及び方法にかかる印刷装置の側面概略図である。
【図２Ａ】図２Ａは、本願明細書における装置及び方法にかかる単一平面内の抵抗性トレース及び印刷された熱電対を図示する平面図である。
【図２Ｂ】図２Ｂは、図２Ａの抵抗性トレース及び印刷された熱電対の断面図である。
【図３Ａ】図３Ａは、本願明細書における装置及び方法にかかる複数平面内の抵抗性トレース及び印刷された熱電対を図示する平面図である。
【図３Ｂ】図３Ｂは、図３Ａの抵抗性トレース及び印刷された熱電対の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本開示は、ヒータ内に埋め込まれた熱電対装置を有する定着器ヒータを含む印刷装置を参照することによってここで記載される。本開示は、特定の装置及びその方法に関連して以下に記載されるが、そのような特定の装置及び方法の開示を限定することは意図されないことが理解されるであろう。それどころか、添付した特許請求の範囲によって定義される本開示の精神及び範囲内に含まれ得る全ての代替物、変更物及び均等物を網羅することが意図される。
【００１２】
本開示の特徴の一般的な理解のために、図面が参照される。図面において、同様の参照符号は、同一の要素を特定するために全体を通して使用されている。
【００１３】
本願明細書において使用される用語「プリンタ」、「印刷装置」又は「複製装置」は、請求項において定義されない限り、様々なプリンタ、複写機又は複合機若しくはシステム、電子写真又はその他を広く包含する。本願明細書における用語「シート」は、予め切断されているか又は最初にウェブ供給されるかどうかにかかわらず、その上に画像を印刷するための任意のフィルム状の物理的シート若しくは紙、プラスチック、又は、他の利用可能な物理的基材を指す。印刷された出力シートが回収されて並べられたセットは、代わりに、文書、パンフレットなどと称することができる。回収されたセットにカバー又は他の挿入物を追加するためにインターポーザ又はインサータを使用することも知られている。
【００１４】
図１を参照すると、印刷装置１０は、本願明細書における装置及び方法によって使用可能であり且つ例えば、プリンタ、複写機、複合機、多機能装置（ＭＦＤ）などを含むことができる旨が示される。印刷装置１０は、第１のトレイ１９から第２のトレイ２３へと供給される原稿１１を（走査ステーション２２において）走査するために使用することができる自動原稿搬送装置２０（ＡＤＦ）を含む。ユーザは、グラフィカルユーザインターフェース（ＧＵＩ）若しくはコントロールパネル１７を介して所望の印刷及び仕上げ命令を入力することができ、又は、作業票、遠隔ソースからの電子印刷ジョブ記述などを使用することができる。ＧＵＩ又はコントロールパネル１７は、少なくとも１つのプロセッサ６０、電源、並びに、本願明細書に記載された様々な機能を実行するためにプロセッサ６０によって読み取り可能な命令のプログラムを記憶する記憶装置６２を含むことができる。記憶装置６２は、例えば、磁気装置、光学装置、コンデンサベース装置などを含む不揮発性記憶媒体を備えることができる。
【００１５】
電子的又は光学的画像又は原稿の画像又は複製される文書のセットは、静電潜像を形成するために帯電表面１３又は感光体ベルト１８上に投影又は走査されることができる。感光体ベルト１８は、ローラ２６のセットに搭載されている。ローラ２６のうちの少なくとも１つは、帯電ステーション２８、（ラスタ走査レーザシステム２５についての）画像化ステーション２４、現像ステーション３０及び転写ステーション３２を含む様々な他の既知の静電処理ステーションを過ぎて矢印２１によって示される方向に感光体ベルト１８を移動させるように駆動される。
【００１６】
それゆえに、静電潜像は、潜像に対応するトナー像を形成するために現像剤によって現像される。具体的には、転写ステーション３２へと移動するためのシート搬送部３４への用紙の供給部を有する選択された媒体シートトレイ３３から印刷媒体１５のシートが供給される。そこで、トナー画像は、印刷媒体１５に静電的に転写され、定着装置１６によって恒久的に定着されることができる。シートは、感光体ベルト１８から剥離され、トナー像がシートに定着される定着装置１６を有する定着ステーション３６に搬送される。定着装置１６は、定着ロール２７及び加圧ロール２９を含む。通常、この設計において、定着部材（定着ロール２７）は、非常に細いチューブを備え、通常はその柔軟性に起因して定着ベルトと称される。ガイドは、定着ロール２７から離れるようにそれを導くために印刷媒体１５に適用することができる。定着ロール２７から分離した後に、印刷媒体１５は、多機能仕上げステーション５０における出力トレイへとシート出力搬送部３７によって搬送される。
【００１７】
印刷装置１０からの印刷されたシートは、入口ポート３８において受け入れられることができ、ステープル、孔あけ及びＣ又はＺ折りなどの異なる所望の動作に対応して、印刷されたシートについての複数の経路及び出力トレイ、上トレイ５４及びメイントレイ５５に導かれることができる。多機能仕上げステーション５０はまた、例えば、モジュール式製本機４０を任意に含むことができるが、当業者は、多機能仕上げステーション５０が任意の機能ユニットを備えることができる旨と、モジュール式製本機４０が単に一例として示されている旨を理解するであろう。完成した冊子は、スタッカ７０に回収される。当該技術分野において一般に周知の方法で、ＧＵＩ又はコントロールパネル１７又は他の場所のプロセッサ６０を含むものなどの制御システムに基づいて、多機能仕上げステーション５０内でシートに接触して処理する各種ローラや他の装置が各種モータ、ソレノイド及び他の電気機械装置（図示しない）によって駆動されることが理解されるべきである。プロセッサ６０は、マイクロプロセッサを備えていてもよい。
【００１８】
それゆえに、多機能仕上げステーション５０は、上トレイ５４及びメイントレイ５５と、ステープルされる及びステープルされない製本を追加する折り畳み及び製本ステーションと、単一シートＣ折り及びＺ折り機能部とを備える。上トレイ５４は、排出先としてのみならず、仕上げ及び回収スタッキングを何ら必要としない最も簡単なジョブの到達先として使用される。メイントレイ５５は、例えば、一対のパススルーステープラ５６を有することができ、スタッキング又はステープルを必要とするほとんどのジョブのために使用される。折り畳み先は、中綴じされるか否か及び３重折りされる署名冊子を生成するために使用される。完成した冊子は、スタッカ７０に回収される。Ｃ折りされる、Ｚ折りされる、又は、製本される若しくはステープルを必要としないシートは、上トレイ５４へと経路５１に沿って転送される。ステープルを必要とするシートは、経路５２に沿って転送され、ステープラ５６によってステープルされ、メイントレイ５５に堆積される。
【００１９】
当業者によって理解されるように、図１に示される印刷装置１０は一例に過ぎず、本願明細書における装置及び方法は、より少ない要素又はより多い要素を含むことができる他の種類の印刷装置にも等しく適用可能である。例えば、限定された数の印刷エンジン及び用紙経路が図１に示されているが、当業者は、より多くの用紙経路及び追加の印刷エンジンが本願明細書における装置及び方法とともに使用される任意の印刷装置内に含まれ得ることを理解するであろう。
【００２０】
現在、定着装置１６の一般的な設計は、シートの通過のためのニップをその間に形成するための通常は定着ロール２７及び加圧ロール２９と称される２つのロールを含む。ニップは、印刷媒体１５のシートが入る入口側を有する。印刷媒体１５のシートは、ニップの出口側から出た後、シート出力搬送部３７によって搬送される。通常、定着ロール２７は、さらに、流れる電流に応じて熱を生成する１つ以上のヒータ素子を含む。ヒータ素子からの熱は、熱及び圧力の組み合わせが首尾よく画像を定着するように、定着される画像を有するシート側に順次接触する定着ロール２７の表面を通過する。
【００２１】
そのような印刷装置１０において、コントロールパネル１７におけるプロセッサ６０は、特定サイズの用紙のシートがニップを通って供給されるという事実を考慮するようにヒータ素子又は複数の素子を制御する。以下にさらに詳細に記載されるように、プロセッサ６０は、熱電対装置から温度情報を受信する。
【００２２】
定着装置１６は、定着装置１６のプロセス方向に沿って略平行に配置されたヒータ及び温度センサを含むことができる。コントローラは、温度センサによって検知された温度に応じてヒータの動作を制御するために含まれる。
【００２３】
本願明細書における装置及び方法は、固体ヒータ素子に内蔵された、スクリーン印刷された熱電対を使用して瞬時オン定着器の温度の制御を可能とする。低エネルギのベルト定着アーキテクチャのほとんどにおいて、ヒータ素子は、セラミック基材上においてシリカの積層トレース及び導電性インクから形成される。本開示は、現在使用されているサーミスタを置換する熱電対を形成するためにセラミック基材上（又はその内部）におけるスクリーン印刷異種金属を記載する。（基材は、当該技術分野において知られているように、セラミック又は他の適切な材料から形成されることができることに留意されたい。）本願明細書に記載された装置及び方法は、プリンタのヒータ素子と同じ装置において熱電対を実装するための手段を提供する。埋め込まれた熱電対は、ヒータ素子の温度を制御するために使用されることができる。
【００２４】
定着ロール２７は、当該技術分野において知られているように、定着ベルトを備えることができる。固体ヒータ付きベルト定着器は、その短いウォームアップ時間及び低エネルギ使用量のためにオフィスプリンタにとってますます人気のある設計になっている。これらのベルト定着器のための固体ヒータは、微細シリカ、抵抗性インク及び導電性インクを混合したスクリーン印刷の層によって製造される。現在、ヒータの上に直接配置されたサーミスタが定着温度を制御するために使用される。サーミスタは、迅速に対応して正確な温度測定値を提供するが、スペースをとり、高価である。この観点で、本願明細書における方法は、スクリーン印刷プロセス中にヒータ素子において直接的に熱電対を形成する。当業者によって理解されるように、印刷回路基板上の導電性インクのスクリーン印刷は、大抵の場合、所定のパターンを有するスクリーン版を使用する。具体的には、そのようなプロセスにおいて、ステンシルは、印刷回路基板上に配置され、導電性インクは、ステンシル上に塗布された後、導電性インクが細かいメッシュ（例えば、シルクスクリーン）のステンシルの開口を介してスキージされるようにスキージがステンシルにわたってひかれる。スクリーン印刷を使用して、２つの異種金属インクのストリップは、ヒータ素子に印刷されて接触させることができ、関心のあるヒータトレースに近い場所（例えば、１ｍｍ、０．５ｍｍ、０．０１ｍｍ、０．００１ｍｍの範囲内など）において熱電対を形成する。そして、同様の金属のワイヤが金属インクの各ストリップのリードから延び、熱電対効果の電圧が測定されて温度に変換されるプリンタにおけるコントローラに戻る。
【００２５】
図２Ａは、基材２０５に配置された一般に２０２として示されるヒータ素子の平面図を示している。基材２０５は、上述のように、定着ロール２７、定着ベルト又は定着装置１６の他の要素の内部に組み込まれることができる。抵抗性トレース２０８は、抵抗性トレース２０８の各端部において導電性トレース２１１、２１２に接続されている。当業者によって理解されるように、「トレース」は、電気的経路又はワイヤであり、一般に印刷回路基板上に形成される。したがって、導電性トレースは、導体又は導電性ワイヤ若しくは電気的経路の任意の形態とすることができ、同様に、抵抗性トレースは、抵抗器又は抵抗性ワイヤ若しくは電気的経路の任意の形態とすることができる。導電性トレース及び抵抗性トレースは、双方とも、導電体であるが、導電性トレースは、大抵の場合、抵抗の程度によって抵抗性トレースとは区別され、抵抗性トレースは、例えば、１０倍、１００倍、１０００倍、１０，０００倍など、電流によってそれらを供給する導電性トレースよりも高い抵抗とすることができる。
【００２６】
本願明細書における装置及び方法によれば、抵抗性トレース２０８は、スクリーン印刷などの任意の適切な手段によって形成することができる。例えば、図２Ｂにおいて２１５で示されているものなどの抵抗性インクは、他の周知の形成プロセスのうち、抵抗性トレース２０８を形成するために基材２０５上にスクリーン印刷することができる。抵抗性トレース２０８は、電力が導電性トレース２１１、２１２を介して供給されたときに熱を発生させる。抵抗性トレース２０８は、印加電力に応じて熱を発生させることから、ヒータ素子２０２の発熱動作は、安定した動作状態に迅速に到達する。熱は、通常はＩ２Ｒ式にしたがってヒータ素子２０２において発生する。ここで、Ｉは、ヒータ素子２０２に流れる電流であり、Ｒは、抵抗性トレース２０８の抵抗値である。換言すれば、電流は、例えば、導電性トレース２１１と導電性トレース２１２との間を流れ、抵抗性トレース２０８からの熱を発生させる。熱は、導電性トレース２１１と導電性トレース２１２との間において抵抗性トレース２０８に沿って均等に分布する。図２Ａに示されるように、抵抗性トレース２０８は、単一の抵抗性トレースである。抵抗性トレース２０８は、分岐して独立したタップを有する複数のトレースを含むことができることが想定される。
【００２７】
ヒータ素子２０２は、抵抗性トレース２０８と同層の熱電対２１８を含む。熱電対２１８は、異種金属インクから形成された２つの金属ストリップ２２１、２２２の接続によって形成される。熱電対２１８は、他の周知の形成プロセスのうち、基材２０５上に２つの金属インク（又は他の熱電活性材料）をシルクスクリーン印刷によって作成することができる。例えば、第１の金属ストリップ２２１は、第１の金属インクを使用して基材２０５にシルクスクリーニングされることができる（又は埋め込まれることができる）。第１の金属インクは、第１の金属ストリップ２２１を形成する鉄などの材料を含むことができる。第２の金属ストリップ２２２は、第２の金属インクを使用して基材２０５にシルクスクリーニングされることができる（又は埋め込まれることができる）。第２の金属インクは、第２の金属ストリップ２２２を形成するニッケル及び銅の組み合わせとすることができる材料を含むことができる。第１の金属ストリップ２２１及び第２の金属ストリップ２２２が交差するように、同一面上に第１の金属ストリップ２２１及び第２の金属ストリップ２２２のシルクスクリーニングが行われる。そして、シルクスクリーニングされた組み合わせの各金属ストリップ２２１、２２２に電気コネクタを取り付けることにより、印刷された組み合わせによって発生した電圧を測定することによって温度変化を監視することができる。
【００２８】
金属インクは、結合剤を有する第１の粉末金属と、第１の粉末金属及び結合剤とは異なる第２の粉末金属とを含むことができることが想定される。第１の粉末金属のための結合剤は、第２の粉末金属の結合剤と同じであっても異なっていてもよい。すなわち、各金属インクは、鉄、ニッケル、銅、カドミウム、アルミニウム、白金、ロジウム、ニッケル・クロム、ニッケル・アルミニウム、鉛、銀、金などの粉末金属を含むことができ、それらの組み合わせ又は合金も含むことができる。当業者によって理解されるように、熱電対のために使用される異種金属は、任意の既知の金属を含むことができ、そのため、異種金属の接合部は、温度に関連する電位を生成する。温度の実際の測定のための熱電対は、温度と電圧との予測可能且つ反復可能な関係を有する特定の合金の接合部である。異なる温度範囲については異なる合金が使用され、熱電対において使用するための異種金属の種類を選択する際に、耐腐食性などの特性も有用である。一般的な熱電対は、ニッケル合金熱電対、白金／ロジウム合金熱電対、タングステン／レニウム合金熱電対、クロム・金／鉄合金熱電対、貴金属合金熱電対、白金／モリブデン合金の熱電対、イリジウム／ロジウム合金熱電対、純貴金属熱電対などを含む。当業者に知られているように、特定の金属が熱電対２１８のために使用する異種金属の非限定的な例として開示されているが、他の適切な金属の組み合わせを使用することができ、特定の金属は、熱電対の要素として使用される場合にはそれらの予測可能な出力電圧にとって好ましい。
【００２９】
金属ストリップ２２１、２２２の対は、熱電対２１８によって生成された電圧を測定してヒータ素子２０２の温度を示すプロセッサ６０の温度センサインターフェース回路と電気的に連通して配置される。プロセッサ６０は、熱電対２１８から温度情報を受信し、抵抗性トレース２０８に流れる電流を制御し、それにより、全体として定着装置１６及び印刷システムの過熱を防止するのを補助する。そして、熱電対２１８からの温度フィードバックは、抵抗性トレース２０８にわたる電力、それゆえに定着温度を制御するために使用される。
【００３０】
抵抗性トレース及び印刷された熱電対の断面図である図２Ｂを参照すると、基材２０５は、複数の層を含むことができる。例えば、図２Ｂに示されるように、基材２０５は、固体層２２５の表面上に配置されたガラス層２２８を有する固体層２２５を含むことができる。抵抗性インク２１５及び金属インク２３１は、他のガラス層２３４の同一平面に印刷することができる。抵抗性インク２１５及び金属インク２３１の印刷に続いて、保護層２３７を基材２０５上に配置させることができる。本願明細書に記載されているガラス層は、セラミック、磁器、シリカ及び同様の絶縁材料などの他の材料を含んでもよいことに留意されたい。
【００３１】
図３Ａは、マルチプレーン基材３０６において一般に３０３で示されるヒータ素子の平面図を示している。マルチプレーン基材３０６は、上述したように、定着装置１６の定着ロール２７や他の要素に組み込むことができる。抵抗性トレース２０８は、抵抗性トレース２０８の各端部において導電性トレース２１１、２１２に接続されている。本願明細書における装置及び方法によれば、抵抗性トレース２０８は、スクリーン印刷などの任意の適切な手段によって形成することができる。上述したように、抵抗性トレース２０８は、電力が導電性トレース２１１、２１２を介して供給されると熱を発生させる。抵抗性トレース２０８は、印加された電力に応じて熱を発生させることから、ヒータ素子３０３の発熱動作は、安定した動作状態に迅速に到達する。熱は、通常はＩ２Ｒ式にしたがってヒータ素子３０３において発生する。ここで、Ｉは、ヒータ素子３０３に流れる電流であり、Ｒは、抵抗性トレース２０８の抵抗値である。換言すれば、電流は、例えば、導電性トレース２１１と導電性トレース２１２との間を流れ、抵抗性トレース２０８からの熱を発生させる。熱は、導電性トレース２１１と導電性トレース２１２との間において抵抗性トレース２０８に沿って均等に分布する。同様に、図３Ａに示されるように、抵抗性トレース２０８は、単一の抵抗性トレースである。抵抗性トレース２０８は、分岐して独立したタップを有する複数のトレースを含むことができることが想定される。
【００３２】
この場合、ヒータ素子３０３は、抵抗性トレース２０８の上の異なる層に熱電対３２１を含む。熱電対３２１は、異種金属インクから形成された２つの金属ストリップ３２４、３２５の接続によって形成される。熱電対３２１は、マルチプレーン基材３０６の１つの層上に２つの金属インク（又は他の熱電活性材料）をシルクスクリーン印刷することによって作成することができる。例えば、第１の金属ストリップ３２４は、第１の金属インクを使用してマルチプレーン基材３０６の層上にシルクスクリーニングされることができる（又は埋め込まれることができる）。第１の金属インクは、第１の金属ストリップ３２４を形成する鉄などの材料を含むことができる。第２の金属ストリップ３２５は、第２の金属インクを使用してマルチプレーン基材３０６の同層上にシルクスクリーニングされることができる（又は埋め込まれることができる）。第２の金属インクは、第２の金属ストリップ３２５を形成するニッケル及び銅の組み合わせとすることができる材料を含むことができる。第１の金属ストリップ３２４及び第２の金属ストリップ３２５が交差するように、同一面上における第１の金属ストリップ３２４及び第２の金属ストリップ３２５のシルクスクリーニングが行われる。そして、シルクスクリーニングされた組み合わせの各金属ストリップ３２４、３２５に電気コネクタを取り付けることにより、印刷された組み合わせによって発生した電圧を測定することによって温度変化を監視することができる。鉄、ニッケル及び銅が熱電対３２１のために使用する異種金属の非限定的な例として開示されているが、当業者に知られているように、他の適切な金属の組み合わせを使用することができる。
【００３３】
金属ストリップ３２４、３２５の対は、熱電対３２１によって生成された電圧を測定してヒータ素子３０３の温度を判定するプロセッサ６０の温度センサインターフェース回路と電気的に連通して配置される。プロセッサ６０は、熱電対３２１から温度情報を受信し、抵抗性トレース２０８に流れる電流を制御し、それにより、全体として定着装置及び電子写真システムの過熱を防止するのを補助する。そして、熱電対３２１からの温度フィードバックは、抵抗性トレース２０８にわたる電力、それゆえに定着温度を制御するために使用される。
【００３４】
抵抗性トレース及び印刷された熱電対の断面図である図３Ｂを参照すると、マルチプレーン基材３０６は、複数の層を含むことができる。例えば、図３Ｂに示されるように、マルチプレーン基材３０６は、固体層３２８の表面上に配置された第１のガラス層３３１を有する固体層３２８を含むことができる。抵抗性トレース２０８についての抵抗性インク２１５は、第１のガラス層３３１の上の第２のガラス層３３４に印刷されることができる。多層構成において、第３のガラス層３３７は、熱電対３２１から抵抗性トレース２０８を分離するために、抵抗性インク２１５を被覆する第２のガラス層３３４の表面上に配置されることができる。熱電対３２１の金属ストリップ３２４、３２５のそれぞれについての金属インク３４０は、第３のガラス層３３７の上において第４のガラス層３４３に印刷されることができる。上述したように、熱電対３２１についての金属ストリップ３２４、３２５は、双方とも、同層に印刷される。抵抗性インク２１５及び金属インク３２０の印刷に続いて、保護層３４６をマルチプレーン基材３０６上に配置させることができる。
【００３５】
本願明細書に記載された装置及び方法は、定着ヒータにおいてスクリーン印刷された熱電対を有する印刷装置内の定着器ヒータを開示している。ヒータは、基材と、基材に取り付けられた導電性トレースとを備える。抵抗性トレースは、基材に取り付けられ、導電性トレースに接続されており、導電性トレースと抵抗性トレースとの間の電気的接続を形成する。本願明細書における装置及び方法によれば、第１のストリップは、第１の金属インクを使用して基材上に印刷される。第２のストリップは、第２の金属インクを使用して基材上に印刷される。第１の金属インクは、第２の金属インクとは異なる。第２のストリップは、第１のストリップと接触している。したがって、第１のストリップ及び第２のストリップは、定着器ヒータの温度を制御するために、導電性トレースに動作可能に取り付けられた熱電対を形成する。
【００３６】
本願明細書における機械によれば、機械は、画像を記録する画像化ステーション２４と、コピー用紙上に画像を転写する転写ステーション３２と、定着装置１６とを備える。定着装置１６は、定着ベルトを備えることができる定着ロール２７と、加圧ロール２９とを含む。定着ロール２７及び加圧ロール２９は、コピー用紙が搬送されるニップをその間に形成し、コピー用紙上に画像を恒久的に定着する。定着ロール２７は、定着ロール２７を加熱するヒータを含む。ヒータは、導電性トレース２１１、２１２と、基材上に印刷された導電性トレース２１１、２１２に電気的に接続された抵抗性トレース２０８とを備える。ヒータは、第１の金属インクを使用して基材上に印刷された第１のストリップ２２１と、第２の金属インクを使用して基材上に印刷された第２のストリップ２２２とを含む。第１の金属インクは、第２の金属インクとは異なる。第１のストリップ２２１は、熱電対２１８を形成する第２のストリップ２２２と接触している。プロセッサ６０を含むことができるコントローラは、定着ロール２７の温度を制御する。導電性トレース２１１、２１２は、コントローラに動作可能に取り付けられている。熱電対２１８は、コントローラに動作可能に取り付けられている。
【００３７】
印刷装置１０によれば、画像化ステーション２４は、画像を記録する。転写ステーション３２は、コピー用紙上に画像を転写する。印刷装置１０は、定着ベルトを含むことができる定着ロール２７と、加圧ロール２９とを備える定着装置１６を含む。定着ロール２７及び加圧ロール２９は、コピー用紙が搬送されるニップをその間に形成し、コピー用紙上に画像を恒久的に定着する。定着ロール２７は、定着ロール２７を加熱するヒータを含む。ヒータは、基材上に印刷された導電性トレース２１１、２１２及び抵抗性トレース２０８を備える。抵抗性トレース２０８は、第１の端部及び第２の端部のそれぞれにおいて導電性トレース２１１、２１２に接続されており、導電性トレース２１１、２１２と抵抗性トレース２０８との間の電気的接続を形成する。ヒータは、さらに、第１の金属インクを使用して基材上に印刷された第１のストリップ２２１と、第２の金属インクを使用して基材上に印刷された第２のストリップ２２２とを含む。第２のストリップ２２２は、第１のストリップ２２１と接触している。第１の金属インクは、第２の金属インクとは異なる。第１のストリップ２２１及び第２のストリップ２２２は、熱電対２１８を形成する。熱電対２１８は、導電性トレース２１１、２１２に動作可能に取り付けられている。
【００３８】
上記例は、抵抗性トレースと同層又は抵抗性トレースとは異なる層のいずれかに印刷された単一の熱電対を示しているが、様々な熱電対が同一平面上に、異なる平面上に又は同一及び異なる平面の組み合わせで印刷されて複数の熱電対が同じ装置に印刷されることができる。
【００３９】
ヒータ素子に熱電対を埋め込むことは、かなり多くの利益を提供する。各要素についての増大したサイクル時間がわずか２つのスクリーンの通過とすることができるため、ヒータ素子に熱電対を印刷するコストは大幅に低減される。サーミスタを削除することは、窮屈なベルト内部のスペースを節約し、より少ない部品による単純な定着器の組み立てプロセスを行うという利点を追加する。
【００４０】
以下の特許請求の範囲における全てのミーンズ又はステッププラスファンクション要素の対応する構造、材料、作用及び均等物は、具体的に特許請求の範囲に記載された他の特許請求された要素と組み合わせて機能を実行するための任意の構造、材料又は作用を含むものとする。本開示の様々な装置及び方法の説明は、例示の目的で提示されているが、開示された装置及び方法を網羅する又はそれに限定することを意図するものではない。記載された装置及び方法の範囲及び精神から逸脱することなく、多くの変更例及び変形例が当業者にとって明らかであろう。本願明細書において使用された用語は、装置及び方法の原理、実用的な用途又は市場においてみられる技術に対する技術的改善を最もよく説明するために、又は、当業者が本願明細書に開示された装置及び方法を理解するのを可能とするために選択された。
【００４１】
上述したように、本願明細書において使用された用語「プリンタ」又は「印刷装置」は、任意の目的のために印刷出力機能を実行するディジタル複写機、製本機、ファクシミリ装置、複合機などの任意の装置を包含する。本願明細書における装置及び方法は、カラー、モノクロで印刷する装置、又は、カラー若しくはモノクロ画像データを処理する装置を包含することができる。全ての上述した装置及び方法は、静電及び／又は電子写真機械及び／又はプロセスに特に適用可能である。
【００４２】
本願明細書において使用された用語は、特定の装置及び方法のみを説明する目的のためのものであり、本開示を限定することを意図するものではない。本願明細書において使用される場合、単数形「ａ」、「ａｎ」及び「ｔｈｅ」は、文脈が明らかに他を示さない限り、同様に複数形も含むことを意図している。本願明細書において使用される場合、用語「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」、「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」及び／又は「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」は、述べられた特徴、完全体、ステップ、動作、要素及び／又は構成要素の存在を特定するが、１つ以上の他の特徴、完全体、ステップ、動作、要素、構成要素及び／又はそれらのグループの存在又は追加を排除するものではないことがさらに理解されるであろう。さらに、用語「自動化された」又は「自動的に」は、プロセスが（機械又はユーザによって）開始されると、１つ以上の機械が任意のユーザからのさらなる入力なしで処理を実行することを意味する。
【００４３】
さらに、本願明細書において使用される「右」、「左」、「垂直」、「水平」、「上」、「下」、「上側」、「下側」、「下方」、「以下」、「下にある」、「上方」、「上にある」、「平行」、「垂直」などの用語は、（特に断らない限り）それらが図面において方向付けられて図示されるのにともない相対的位置であると理解される。「接触」、「上に」、「直接接触」、「当接」、「直接隣接する」などの用語は、少なくとも１つの要素が（記載された要素を分離する他の要素なしで）他の要素と物理的に接触するということを意味する。
【図１】
0006633977.tif 000002
【図２Ａ】
0006633977.tif 000003
【図２Ｂ】
0006633977.tif 000004
【図３Ａ】
0006633977.tif 000005
【図３Ｂ】
0006633977.tif 000006