(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
断熱材料でできた内部コアの上に熱吸収性の外層を有する定着ローラと、
前記定着ローラに対向するように配置され、前記定着ローラとともに媒体が通過するニップ領域を形成する圧力ローラと、
前記定着ローラの前記外層の外部で、この外層に隣接するように配置された放射加熱要素と、
前記媒体の通過する方向について前記ニップ領域の手前側と、前記媒体の通過する方向について前記ニップ領域の奥側とに設けられ、前記定着ローラの表面温度を検知するように構成された温度トランスデューサーと、
を含み、
前記媒体に所定量の熱エネルギーが加えられたときの前記温度トランスデューサー間の温度差に基づいて前記媒体の厚さを検知することを特徴とする定着器アセンブリ。
【請求項２】
前記定着ローラの温度に応答して前記加熱要素を操作するように構成された加熱要素コントローラをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の定着器アセンブリ。
【請求項３】
前記放射加熱要素は、
加熱アレイと、
前記加熱アレイが放射する熱のうちの少なくとも一部を前記定着ローラに向けるように配置された熱反射体と、を含むことを特徴とする請求項１に記載の定着器アセンブリ。
【請求項４】
前記熱反射体はさらに、前記加熱アレイが放射する熱のうちの少なくとも一部を前記媒体に向け、それによって前記定着ローラに係合される前に前記媒体を予熱することを特徴とする請求項３に記載の定着器アセンブリ。
【請求項５】
前記定着ローラは、均質な構成の選択された材料で構成され、
前記材料は、
前記外層を形成する無孔質の表面膜と、
前記内部コアを形成する多孔性内部構造と、を有するように形成されてい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。
【請求項６】
前記定着ローラが受け入れる前に前記媒体を放射加熱するように構成された媒体予熱要素をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の定着器アセンブリ。
【請求項７】
前記加熱要素は、前記定着ローラの外周に沿って円周方向に間隔を置かれて配置された、長手方向に延設する複数の加熱アレイを含むことを特徴とする請求項１に記載の定着器アセンブリ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は概して電子写真式の印刷装置において用いる定着器に関し、より詳細には、放射加熱定着ローラに関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子写真式の印刷装置においては、トナー粒子を用いて、通常何らかのタイプの紙である印刷媒体上に、所望の画像を形成する。トナーがいったん紙に塗布されると、その紙は紙経路に沿って定着器へと前進する。プリンタ、複写機、その他の電子写真式の印刷装置には、かみ合い対象の圧力ローラが係合した、加熱された定着ローラを定着器が含むものが多い。紙が両ローラの間を通るときに、熱および圧力の作用によって、トナーが紙に定着する。
【０００３】
定着ローラを加熱するさまざまな異なる技術が開発されている。定着ローラを加熱する技術のうちで最も一般的なもののひとつでは、ローラ内に配置した石英ランプを用いる。印刷中、ランプをつけて定着ローラを加熱する。この構成において、ローラは通常、アルミニウムまたは同様の金属や合金等、熱伝導率が高レベルの材料でできた中心コアでできている。この中心コアを、弾性のまたはゴムのコーティングで覆って、プラスチックのインク媒体（すなわち、トナー）を紙あるいはその他織物状の印刷下地（substrate）上に定着させるのを容易にしてもよい。本分野の最新技術の一例であるＨｏｂｅｒｏｃｋ他の２００１年５月２２日に発行された米国特許第６，２３６，８３０号には、ローラに埋め込まれた一連の加熱ワイヤを含む、加熱された定着ローラが記述されている。
【０００４】
ランプにより発生する熱は、装置の作動前にローラ全体を加熱しなければならない。ローラは、かなりの熱質量を構成しているので、ローラの温度を許容動作範囲まで上昇させるには、かなりの時間およびエネルギーが必要である。
【０００５】
ウォームアップタイムを短くし、待機電力（standby power）を不要にし、１ページまたは少量のプリントジョブにおける印刷品質を向上させるために、いわゆる「インスタント・オン（instant-on：瞬時オン）」の定着器が開発された。米国特許第５，６５９，８６７号、第５，０８７，９４６号、および第４，７２４，３０３号には、薄肉の加熱される定着ローラを利用する、インスタント・オンのタイプの定着器ヒータが記載されている。米国特許第５，６５９，８６７号において、加熱要素は、薄肉のセラミック管の表面上に配置された１群の抵抗線である。これらの導線は、ガラス質コーティング（glassy coating）で覆われていて、セラミック管の外面を滑らかにしている。米国特許第５，０８７，９４６号において、加熱要素は、ローラの壁を形成しているプラスチックの組成に付け加えられた、導電性繊維の充填材（ｆｉｌｌｅｒ  ｍａｔｅｒｉａｌ）である。米国特許第４，７２４，３０３号において、加熱要素は、ローラの薄い金属壁の内面に接着剤で張り付けられた、抵抗加熱を行う箔、またはプリント回路である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
このような、加熱要素を埋め込んだ「インスタント・オン」の定着器は、加熱要素がローラ表面近くにあるので有利な場合があるが、両方の技術を組み込むには、従来の定着ローラの設計をかなり変更しなければならない。したがって、より一般的な定着ローラの設計には、このような技術を容易に組み込むことができない。さらに、対照的に、従来の定着ローラの内部加熱では、かなりのウォームアップタイムがかかり、これに付随してかなりのエネルギーが必要となる。以上の問題点に鑑み、本願発明はウォームアップタイプが短く汎用性の高い定着器アセンブリを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の好ましい実施形態は、断熱材料でできた内部コアの上に熱吸収性の外層を有するローラと、ローラの前記外層の外部へと、該外層に隣接するように配置された放射加熱要素とを含む、定着器アセンブリを提供する。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明は、断熱性の内部コアで支持された熱質量（ｔｈｅｒｍａｌ  ｍａｓｓ）の小さい外部加熱層を有する、加熱定着ローラに関する。放射加熱要素は、定着を行う媒体との接触領域の近くへと、ローラに隣接するように配置されている。加熱要素は、定着ローラの外層を放射加熱する。定着ローラは、断熱材料でできたコアと、非常に薄い金属シートまたは金属コーティング等の熱質量の小さい外層を有する、細長い円柱を含む。加熱要素は石英ランプであってもよい。ローラに接触させるかまたはローラの近くに温度センサを配置して、ローラの温度を検知してもよい。動作（使用）温度は、加熱要素に供給される電力を制御することによって維持してもよい。コントローラは、温度の目標値の他に、加熱要素の電力の要求値（power requirement）を計算するのに用いるさらなるパラメータを受け取ってもよい。このようなパラメータには、たとえば、トナー固有の定着の要求値（たとえば、塗布するトナーの単位質量または体積当りに必要な熱エネルギー）、定着するトナーの平均密度または最大密度、媒体速度（たとえば、紙搬送速度）、ヒータ効率、周囲の状況（たとえば、気温、湿度）等、必要な熱エネルギー量に影響を及ぼすその他のパラメータが含まれる。
【０００９】
図１は、参照番号１０１で示す、本発明の一実施形態を組み込んだレーザープリンタを示す。概略的に説明すると、図１を参照すると理解されるように、コンピュータは、画像を表すデータを、プリンタ１０１の入力ポート１０２に伝送する。フォーマッタ１０３においてデータが分析される。フォーマッタ１０３は、マイクロプロセッサ、関連するプログラマブルメモリ、およびページバッファを含んでもよい。フォーマッタ１０３は、印刷するそれぞれのページの電子的表現（ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  ｒｅｐｒｅｓｅｎｔａｔｉｏｎ）を構築（作成）しかつ格納（保存）する。いったん１つのページをフォーマットすると、それぞれのページの電子的表現をページバッファに転送することができる。ページバッファは、この電子的ページを、幅１ドットの一連のラインに分割する。データのこのラインは、プリンタコントローラ１０４に送信される。好ましくはマイクロプロセッサおよびプログラマブルメモリを同様に含むコントローラ１０４は、レーザー１０５を駆動し、駆動モータ（複数可）、定着器の温度および圧力、ならびにその他のプリントエンジン構成要素および動作パラメータを制御する。
【００１０】
各データラインを用いて、レーザー１０５が生成する光線を変調する。光線は、多面回転鏡（multifaceted spinning mirror、ポリゴンミラー）１０６で反射される。鏡１０６のそれぞれの面は、光線内を通り抜けて回転すると光線を反射して、光導電性（感光）ドラム１０７の側面を横切るように「スキャン」する。光導電性ドラム１０７は、光線の連続スキャンのうちのそれぞれが前のスキャンの直後にドラム１０７上に記録されるのにちょうど充分なだけ回転する。このようにして、各データラインが光導電性ドラム１０７上に記録される。光導電性ドラム１０７上に前もって記録されているデータにしたがって、光導電性ドラム１０７上に、現像ローラ１０９からトナーが静電的に転写される。トナーはその後、媒体１１０（たとえば、紙）がドラム１０７と圧力ローラ１１１との間を通るときに、光導電性ドラム１０７から媒体１１０上に転写される。ドラム１０７は、クリーニングブレード１１３で余分なトナーを取り除かれる。ドラム１０７は、次のトナー転写に備えて帯電ローラ１０８によってドラム１０７を一様に帯電した状態に戻らせる前に、放電ランプ１１４で完全に放電させてもよい。
【００１１】
媒体１１０のそれぞれのシートは、ピック／フィード機構１１６によって光導電性ドラム１０７へと前進する。ピック／フィード機構１１６は、モータによって駆動される給紙ローラ１１７と位置合わせ（registration）ローラ１２２とを含む。供給トレイ１１９内には紙のスタック１１８が配置されており、媒体１１０の一番上のシートが、給紙ローラ１１７に促されて、ピック／フィード領域１１５内へと摺動することができるようにしている。稼動の際には、給紙ローラ１１７が回転すると、給紙ローラ１１７の摩擦によって付着する外面１２１が、媒体１１０の上面に接触してピック／フィード領域１１５内に媒体を引き込む。媒体１１０の前縁が、ピック／フィード領域１１５を通過して移動すると、１対の位置合わせローラ１２２の間に係合する。傾斜路１２３は、媒体１１０を位置合わせローラ１２２内に案内するのに役立つ。位置合わせローラ１２２は媒体移動経路１２０に沿って媒体１１０を前進させ、ついには媒体１１０はドラム１０７と圧力ローラ１１１との間に係合する。上述のように、ドラム１０７と圧力ローラ１１１との間で紙にトナーが塗布される。
【００１２】
媒体１１０は、いったんトナーが塗布されると、紙経路に沿って定着器１１２へと前進する。定着器１１２は、加熱定着ローラ１２４と圧力ローラ１２５とを含む。紙が両ローラの間を通るときに、熱および圧力の作用によって、トナーが紙に定着する。加熱定着ローラ１２４は、加熱要素１２６によって加熱される。好ましい実施形態によれば、加熱要素１２６は、コントローラ１０４の制御の下で好適な電源によって電力を供給される石英ランプであってもよい。たとえば、“１”で示すポイントにおいて結合されているように両者の間で図示されている、加熱定着ローラ１２４の外層を放射加熱するようにしている制御リンクを参照されたい。
【００１３】
次に図２を参照すると、好ましい実施形態の加熱定着ローラ１２４は、断熱材料でできた中心コア２０１を含む。この断熱材料は、ポリウレタン、ポリスチレン、グラスファイバー、ゴム、磁器、マイカ、アスベスト、コルク、またはカポック（kapock：パンヤ）等の、固体状、フォーム（泡）状、もしくは粒子状の材料によって構成されても良く、または、好適に封入されるかその他の方法で制御された空気によってすら構成されても良い。この中心コアは、ローラ１２４を図示の向きに回転させて媒体１１０を前進させる心棒すなわちシャフトを収容する中心穴を有する、固体材料であってもよい。したがって、定着ローラ１２４のシャフトは、定着ローラ１２４を圧力ローラ１２５に押しつけるようバイアスされた軸受（図示せず）上に搭載されていてもよい。定着ローラ１２４と圧力ローラ１２５とは対向しており、ニップ領域２０９を形成している。ニップ領域２０９において、トナーが媒体１１０に定着する。ローラ１２４および１２５のうちの一方または両方は、モータによって駆動されて、ニップ領域２０９を通過するように媒体１１０を前進させる。
【００１４】
図２に示すように、定着ローラ１２４は、断熱を行うコア２０１と、薄い加熱層２０２とから構成されていてもよい。加熱層２０２は、非常に薄いシートメタルや金属コーティング、またはそれにとどまらず、適した熱吸収特性を有する非金属表面までもといった、加熱要素に適合する好適な熱質量を有するものでできている。たとえば、加熱層２０２は、黒色（ｄａｒｋｅｎｅｄ）アルミニウム、ステンレス鋼、タングステン、加硫ゴム、好適なセラミック等の金属からできていてもよい。加熱層２０２は、好ましくは、好ましい動作温度において充分な熱エネルギーを提供して、媒体１１０に塗布されたすべてのトナー粉体を溶融（ｍｅｌｔ）または定着（ｆｕｓｅ）させるのに充分な熱質量でありながら、加熱要素によってそのような動作温度まで「瞬時」に加熱することを実現するために充分小さい熱質量を有する。たとえば、表面部が加熱要素の輻射熱にさらされている間に所望温度まで温まるようになっている。加熱層２０２はまた、好ましくは、加熱要素による効率的な加熱に鑑みた、好適な熱エネルギー吸収特性のものである。たとえば、好ましい実施形態によれば、加熱層２０２は、加熱要素を形成する石英ランプまたはハロゲンランプが放射する可視光および／または赤外光の形で放射される熱放射を吸収することができる、露出面を有するべきである。
【００１５】
定着ローラ加熱層２０２の表面は、好ましくは太陽熱収集器において用いられるような選択表面（select surface）を有する、すなわち、高い吸収率と低い放射率を有する、暗い色すなわち実用上は黒色の、吸収性が高い色であってもよい。すなわち、酸化銅が提供するような選択表面は、特定波長（たとえば、可視光）においては吸収性が高いが、赤外部では放射率が低い。特定の源からの熱エネルギーは、放射によって拡散してしまうことがほとんどない状態でこのような表面により容易に吸収することができ、したがって、媒体および／または定着するトナーに対する接触に備えて保たれる。
【００１６】
加熱層２０２は、加熱要素からの熱を容易に吸収し、媒体１１０と接触するまでその熱を保持するべきである。したがって、加熱層２０２は、このような熱特性を有しているために、加熱ゾーンからニップ領域２０９の接触領域まで回転中に、動作温度まで急速に加熱することができる。加熱層２０２の熱特性と露出した領域の幾何学的形状（たとえば、全表面積）とを適切に選択することによって、非常にクイック・オン（迅速な稼動）の定着が行われる。熱源から接触ゾーンまで運ぶ必要があるのは、実質的に定着を達成するのに必要な熱量のみなので、全エネルギー消費量は、従来の定着器で必要なものよりもはるかに少ない。
【００１７】
熱シールド２１１がローラを適切にシールドすることによって、エネルギー量をさらに保存することができる。熱シールド２１１は、断熱材料でできていて、好ましくは定着ローラ１２４に面した内部熱反射表面を有し、放射による熱損失を回避するようになっていてもよい。たとえば、熱シールド２１１は、高温に強く、好ましくは定着ローラ１２４に向かって熱を反射するように反射表面が設けられた、ポリウレタンフォーム等のフォーム材料からなっていてもよい。
【００１８】
加熱層２０２は、ＴＥＦＬＯＮ（登録商標）等の硬質の「開放（release）」材料でできている外層（図示せず）を含んでもよい。好ましくは、このような開放材料は使用の際には、残りの定着ローラ構造と連携して熱吸収性の外層を形成して本発明による加熱要素１２６による定着ローラ１２４の放射加熱に備えるように選択される。
【００１９】
コア２０１は、中実として示しているが、たとえば、図６に示すような心棒すなわち支持／駆動シャフト構造と係合する適切な支持物を有する空心を利用する等のように、中空であってもよい。図６を参照して、定着ローラ１２４は、内部が骨格構造になっていてローラ内部の熱質量を最小にしてもよい。この構造は、中央シャフト領域から外側円筒部６０２へと放射状に延びる、連続リブ６０１を含んでもよい。空隙６０３は、好ましくは空気で満たされて、ローラ内部の熱質量を小さくしている。ローラの両端をシールして、空隙６０３を通る空気流によって熱損失が引き起こされないようにしてもよい。または、空隙６０３を通る空気流を、定着前に媒体を予熱するような加熱空気源を提供するように誘導してもよい。他にとり得るものとして、ローラの長さに沿って間隔を置いて配置した、一連の放射状のポストすなわちスポークを、連続リブ６０１の代わりにしてもよい。
【００２０】
加熱層２０２は、その下にあるコア２０１とは別個のものとして示しているが、その代わりに、定着ローラ１２４を単一材料または複合材料で形成してもよい。この材料は、ローラの表面から内部への熱流（すなわち、熱損失）が最小になるように選択された熱伝導率を発揮する一方で、媒体との接触を通じて所望量のトナーを媒体上に定着させるのに充分な熱エネルギーを吸収し保持する充分な熱容量を提供すると、有利である。たとえばある種のセラミックは、必要な熱容量を提供する一方で、ローラ内部の伝導寄生加熱（conductive parasitic heating）によって生じる加熱の要求値を最小にすることができる。または、図７に示すように、定着ローラは、内部熱質量は小さいが表面熱質量は大きくなるように形成された単一材料を含む、均質の構成のものであってもよい。したがって、定着ローラ本体は、ローラ内部に多数の隙間気泡（interstitial gas bubble）を有し、かつ滑らかで固い外面すなわち「表面膜（ｓｋｉｎ）」７０２を有するフォーム材料７０１で全体を形成されていてもよい。このようなフォーム７０１は、そのような多孔質の内部構造と滑らかな無孔質の外層表面膜７０２とから形成される、ポリウレタンまたは同様の材料からできていてもよい。
【００２１】
再び図２を参照すると、加熱要素は、１つまたはそれ以上の加熱アレイ２１０によって実現してもよい。本発明の好ましい実施形態によれば、加熱要素は、定着ローラ１２４の外周に沿って間隔を置いて配置した多数の加熱アレイ２１０を含んでもよい。もちろん、所望であれば他の構成の加熱アレイを用いてもよい。たとえば、好ましい実施形態にしたがって、単一の加熱アレイを利用してもよい。さらに、加熱アレイの配置は、図示のようである必要はない。たとえば、１つまたはそれ以上の加熱アレイを、定着ローラ１２４に関して放射状にさまざまな位置に配置してもよい。
【００２２】
加熱アレイは、ランプ２０３から熱を得てもよい。ランプは、石英またはハロゲンタイプのランプであっても、赤外線放射源等その他の好適な加熱要素であってもよく、定着ローラ１２４に隣接しその長さに沿って配置された適切な熱反射板２０４で取り囲まれていてもよい。多数の加熱アレイを設けることによって、過度の動作温度やホットスポットを回避しながら発生熱を増加させることに備えることができる。この構成はまた、媒体やトナーのタイプ、媒体速度等によって決まる定着器の加熱のさまざまな要求値に応答する、定着器加熱の動的制御も支援する。たとえば、多数の加熱アレイを有しそれぞれのアレイを選択的に制御することによって、定着ローラ１２４を加熱するのに利用できる広範囲の熱励起エネルギーを提供する。さらに、多数のアレイを用いることによって、単一のアレイを用いて同等量の熱エネルギーを伝達するのに必要になるような過度に高い温度を用いることなく、より大きな熱エネルギーが提供される。したがって、定着ローラ１２４は熱質量が小さいので、その表面温度と保存する熱エネルギーとは、加熱アレイ２１０によって動的に制御することができる。加熱は、ローラの温度測定値と、既知のまたは予測した媒体定着の要求値に基づいた予想熱損失とに応答して制御してもよい。
【００２３】
熱反射板２０４は、ランプ２０３からの放射を加熱層２０２上に集中させることと、加熱層２０２に赤外線放射を反射し戻すことによって加熱層２０２からの放射損失を減らすこととの双方を行うように配置および／または延在させるようにしてもよい。加熱要素１２６は、好ましくはニップ領域２０９の近くで媒体１１０に接触して、媒体上に前もって塗布されているトナーを定着させる直前の位置へと、加熱層２０２に対して配置されている。
【００２４】
好ましくは定着ローラ１２４と連携してニップ領域２０９を画定するように配置されている圧力ローラ１２５は、通常、金属コア２０７としなやかな外層２０８とで構成されている。圧力ローラ１２５はまた、薄いＴＥＦＬＯＮ（商標）の開放層（図示せず）も含んでもよい。
【００２５】
ニップ領域２０９の両側には、それぞれがコントローラ１０４に適切な出力を提供して加熱層２０２を適切な動作温度に維持するようにする、１つまたはそれ以上の温度センサ２０５、２０６を配置してもよい。層２０２の動作温度は、トナーの要求値によって決まるが、典型的には摂氏１６０度〜２００度の範囲であり、より好ましくは摂氏１６５度〜１７５度の範囲であり、典型的な温度は摂氏１７０度である。温度センサ２０５、２０６は、好適な赤外線（ＩＲ）熱感知器か、加熱層２０２に近接または接触する熱電対タイプの装置か、または所望の温度範囲において使用でき必要な精度を有するその他の形式の温度トランスデューサ（変換器）であってもよい。
【００２６】
ニップ領域２０９の両側にセンサを設けることによって、加熱要素１２６による加熱直後と、トナー粉体を受け取る媒体１１０上に定着させることによって生じる熱損失の後との、加熱層２０２の温度を監視することができる。これに応答して、および確実にトナー粉体を媒体に適切に定着させるように、加熱要素１２６を調整する、すなわち、所望の加熱効果を実現するのに充分な熱が加えられるように動作させることができる。この調整はさらに、随時塗布されているトナー粉体の量（すなわち、所与の画像生成に対するトナー濃度によって決まる）、トナーのタイプ、媒体のタイプおよび／または大きさと厚さ、周囲の状況（たとえば、気温、湿度等）等の他の要因を考慮してもよい。この動的「閉ループ」システムによって、加熱層を急速に初期加熱し、かつ動作温度到達後は加熱および電力消費量を低減させることができる。定着動作によって生じる熱損失（および、もちろん、隣接する各構造への寄生的な熱損失）を補償するのに充分な熱のみが加えられるので、電力消費量が最小になる。制御はまた、充分な熱エネルギーを生成するために必要に応じて選択的に加熱アレイ２１０を活性化させる（稼動させる）ことを含んでもよい。センサ２０５と２０６との間の温度差を検知および利用して加熱アレイ２１０の活性化および加熱の強さを動的に調整することに加えて、この情報はまた、後の処理において用いる、媒体厚さ等の他の有用なパラメータを得るのにも用いてもよい。たとえば媒体厚さは、媒体の熱吸収特性に影響を及ぼし、用紙ストックが厚いほど、所与の熱エネルギーについての温度差が大きくなる。したがって、加える所定量の熱エネルギーについての結果として生じる温度差に基づいて、媒体厚さを検知することが可能である。層２０２に近接して熱シールド２１１が配置されて、放射による熱損失を最小にする。
【００２７】
図３は、熱質量の小さい層および熱放射源を用いて定着ローラ１２４および圧力ローラ１２５の両方が加熱される、本発明の他の実施形態の図である。両側から媒体１１０を加熱することによって、いくつかの定着動作が向上し、定着動作用のさらなる熱エネルギーが提供される。したがって、本実施形態の圧力ローラ１２５は、好ましくは、断熱材（金属ではなく）でできたコア２０７と、薄い金属あるいはその他の熱伝導性材料の、加熱アレイ３０１で加熱される外層２０８とを含む。外層２０８はまた、媒体１１０をニップ領域２０９に係合させニップ領域２０９を通して搬送するのに役立つ、弾性を有するかまたはゴム引きのされた露出層も含んでもよい。
【００２８】
加熱要素３０１は、加熱ランプ３０２と、ランプ３０２からの放射エネルギーを圧力ローラ１２５上に集中させる反射板３０３とを含んでもよい。図示していないが、上述のニップ領域２０９の両側等、圧力ローラ１２５に沿って適切な温度センサを配置してもよい。このような温度センサは、ローラ温度を表すフィードバック信号を供給してもよく、所望温度を維持する加熱要素３０１の活性化および操作に備えて用いてもよい。加熱要素により発生する熱量の動的制御は、構成要素である加熱アレイ２１０のうちの１つまたはそれよりも多くに供給される電流の従来のアナログ調整、その電流のパルス幅変調（たとえば、「チョッピング」）、アレイの選択的活性化等を用いて行ってもよい。
【００２９】
図４は、加熱要素４０１、４０３を変更して、ニップ領域２０９に入る前の、上方および下方からの直接的な媒体１１０の予熱を実現する、本発明の他の実施形態である。したがって、加熱要素４０１は、定着ローラ１２４に向いたメインのＩＲ透過開口部と、媒体１１０がニップ領域２０９に入るときにその最上層に直接熱エネルギーを伝える、少なくとも部分的にＩＲを透過する第２の開口部とを有する、熱反射板４０２を含む。好適な構成およびローラに面した開口部と媒体に面した開口部との間で適切な熱分配を実現することによって、予熱の量を制御することができる。たとえば、媒体に面した下のほうの開口部の大きさおよび／または形状は、赤外線放射の主要部が定着ローラ１２４に向けられ定着ローラ１２４を加熱するのに用いられ続ける一方で、赤外線の所望の部分を下方の媒体に向けることができるように構成されていてもよい。同様の構成を、圧力ローラ１２５を加熱するのに用いる加熱要素４０３に組み込んでもよい。加熱要素４０３は、赤外線放射をローラと媒体１１０の下側との両方に分配するよう構成されている、熱反射板４０４を含む。
【００３０】
加熱要素４０１、４０３からの熱エネルギーの一部の方向を変えることに加えて、またはその代わりに、媒体がニップ領域２０９に入る前に、経路に沿って、１つまたはそれ以上の媒体/トナー予熱補助ユニット４０５を配置してもよい。上にトナー粉体が塗布され定着を待っている媒体１１０の上面を予熱するよう示しているが、たとえば媒体１１０の下側を加熱するために加熱要素４０３に隣接して配置する等、他の場所に同様の予熱ユニットを配置してもよい。
【００３１】
図５は、加熱要素を操作する制御回路のブロック図である。コントローラは、ヒータ制御専用であっても、コントローラ１０４（図１）に組み込んだ一機能であってもよい。コントローラへの入力は、好ましくは、さまざまな温度センサ２０５、２０６等からの信号、定着器の対応する部分が定着させるトナー濃度の指示、用いているトナー粉体の設計使用温度等の固定パラメータ、かつ／または周囲気温や湿度等その他の要因（図示せず）を含む。このような量に応答して、さまざまなランプ制御信号を生成して、それぞれのランプが適切な熱エネルギーを供給して、定着器の温度を所望の作動範囲内に維持するようにする。
【００３２】
レーザープリンタの定着器における圧力ローラを参照して本発明を示し説明したが、本発明は、他の構成要素および印刷装置においても実現してもよい。たとえば、定着ローラ１２４の外面には依然としてＴＥＦＬＯＮ（登録商標）のコーティングがなされている場合があるが、外層２０２は硬質ゴムの化合物でできていてもよい、と考えられる。本発明の加熱定着ローラはまた、加熱されたローラの定着器を用いる、すべてのタイプのレーザープリンタ、複写機、ファクシミリ機、およびさまざまなその他電子写真式の印刷装置において用いるのに好適である。したがって、特許請求の範囲に規定する本発明の精神および範囲から逸脱することなく、他の形式および詳細において本発明を実現してもよい、ということが理解されなければならない。本発明は、例として以下のような実施の態様を有する。
【００３３】
［実施の態様１］    断熱材料でできた内部コア（２０１）の上に熱吸収性の外層（２０２）を有するローラ（１２４）と、
前記ローラの前記外層の外部へと、該外層に隣接するように配置された放射加熱要素（２１０、２１１）と
を含む定着器アセンブリ。
【００３４】
［実施の態様２］  前記ローラの表面温度を検知するように構成された温度トランスデューサ（２０５、２０６）をさらに含む、実施の態様１に記載の定着器アセンブリ。
【００３５】
［実施の態様３］  前記ローラの温度に応答して前記加熱要素を操作するように構成された加熱要素コントローラ（図５）をさらに含む、実施の態様１に記載の定着器アセンブリ。
【００３６】
［実施の態様４］  前記放射加熱要素は、
加熱アレイ（２０３）と、
前記加熱アレイが放射する熱のうちの少なくとも一部を前記ローラに向けるように配置された、熱反射体（２０４、４０２）と
を含む、実施の態様１に記載の定着器アセンブリ。
【００３７】
［実施の態様５］  前記熱反射体（４０２）はさらに、前記加熱アレイが放射する熱のうちの少なくとも一部を媒体に向けて、それによって前記ローラに噛まれる前に該媒体を予熱する、実施の態様４に記載の定着器アセンブリ。
【００３８】
［実施の態様６］  前記ローラは、均質な構成の選択された材料を含み、
前記材料は、前記外層を形成する無孔質の表面膜（７０２）と、前記内部コアを形成する多孔性内部構造（７０１）とを有するように形成されている、実施の態様１に記載の定着器アセンブリ。
【００３９】
［実施の態様７］  前記ローラが噛み込む前に前記媒体を放射加熱するように構成された媒体予熱要素（４０５）をさらに含む、実施の態様１に記載の定着器アセンブリ。
【００４０】
［実施の態様８］  前記加熱要素は、前記ローラの外周に沿って円周方向に間隔を置かれて配置された、長手方向に方向付けられた複数の加熱アレイ（２１０、２１１）を含む、実施の態様１に記載の定着器アセンブリ。
【００４１】
［実施の態様９］    断熱性のコア（２０１）を取り囲む熱質量の小さい外層（２０２）を含む定着ローラ（１２４）と、
エラストマーの外層（２０８）を含み、前記定着ローラに隣接するように配置された圧力ローラ（１２５）と、
前記定着ローラの外部に配置され、前記定着ローラの前記熱質量の小さい外層を所望の使用温度まで加熱するように構成された、放射加熱装置（２１０、２１１、４０１）と
を含む、加熱定着器。
【００４２】
［実施の態様１０］  前記放射加熱装置（４０１）はさらに、媒体が前記定着ローラに噛まれる前に該媒体を加熱するように構成されている、実施の態様９に記載の加熱定着器。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施形態による熱質量の小さい加熱定着ローラを含むレーザープリンタの概略図である。
【図２】  熱質量の小さい外層を有する加熱定着ローラを有する本発明の実施形態の側面図である。
【図３】  加熱される対向する圧力ローラによって補助される、熱質量の小さい外層を有する加熱定着ローラを有する本発明の実施形態の側面図である。
【図４】  ローラによって噛み込まれる前に媒体を予熱することを含む、熱質量の小さい外層を有する加熱定着ローラおよび加熱される圧力ローラを有する、本発明の実施形態の側面図である。
【図５】  定着ローラの加熱を調節するように構成されたコントローラのブロック図である。
【図６】  内部が骨格構造になっていてローラの内部熱質量を最小にする、機械加工された定着ローラの断面図である。
【図７】  フォーム構造を用いた定着ローラの断面図である。
【符号の説明】
１２４  ローラ
１２５  圧力ローラ
２０１  内部コア
２０２  外層
２０３、２１０、２１１  加熱アレイ
２０４、４０２  熱反射体
２０５、２０６  温度トランスデューサ
２１０、２１１、４０１  放射加熱要素、放射加熱装置
４０５  媒体予熱要素
７０１  多孔性内部構造
７０２  無孔質の表面膜
【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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