JP2010188728A - デジタル印刷機において被印刷物の温度に影響を及ぼすためのローラ - Google Patents

Abstract

【課題】デジタル印刷機において被印刷物の温度に影響を及ぼすためのローラにおいて、ローラ製造に際して従来の問題が生じないローラを提供する。
【解決手段】軸４に支承された中空ローラ１が設けられており、中空ローラに、熱搬送媒体のための通路２が配置されており、中空ローラのローラスリーブ６が、円弧状の複数のセグメント５から形成されており、セグメント５は、中空ローラの幅にわたって延在しており、セグメントは、側方で、脚部８で終了しており、脚部８は、隣接するセグメントの脚部と相互に結合されるように形成されており、通路２は、中空ローラの幅にわたって延在していて、かつローラスリーブのセグメントと、各セグメントの脚部の間に緊締されたカバープレートとから形成されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、デジタル印刷機において被印刷物の温度に影響を及ぼすためのローラ、ローラの使用ならびにローラを製造する方法に関する。

エレクトログラフィのデジタル印刷機は、公知であり、たとえば国際公開第９８／３９６９１号パンフレット（米国特許第６２４６８５６号明細書）を参照されたい。そのような印刷機器または複写機器では、潜像担持体、たとえば光導電ベルトに、印刷しようとする画像の潜像が形成される。次いで潜像担持体は、色ごとに現像ステーションを通過する。現像ステーションは、たとえばトナーとキャリアとから成る現像剤を潜像担持体に搬送する。潜像担持体上の潜像に応じて、トナーが、潜像担持体に引き渡され、着肉する。トナー像は、次のステップで、被印刷物に転写され、被印刷物上で定着する。印刷法の正確な経過は、国際公開第９８／３９６９１号パンフレットから看取され、その内容は、本発明の開示内容に援用するものとする。

被印刷物上のトナー像を定着させるために、通常、熱定着が用いられる。このためにたとえば定着ローラ（定着ローラのうち少なくとも１本は加熱される）が使用されるか、または赤外放射が熱源として利用される。被印刷物上のトナー像の熱定着に起因して、被印刷物は、定着ステーションから離間する際に、依然としてたとえば１２０度以上の温度を有しているので、被印刷物の後続加工が困難である。この欠点を解消するために、被印刷物を定着後に冷却することが公知である。

ドイツ連邦共和国特許第４２３５６６７号明細書（＝米国特許第５５５７３８８号明細書）によれば、被印刷物を冷却するために、冷却空気が被印刷物に吹き付けられる。このために使用される冷却装置は、開口を備えた冷却面を有している。冷却空気通路を介して冷気が開口に供給され、冷気は、開口から被印刷物の下方に流れ、そこで冷たいエアクッションを形成する。同時に、被印刷物の別の側で空気が吸い込まれ、それも被印刷物の走行方向とは逆向きに吸い込まれる。

別の冷却装置は、たとえばドイツ連邦共和国特許第３８３８０２１号明細書（＝米国特許第４９５９６９３号明細書）、欧州特許出願公開第０７５８７６６号明細書（＝米国特許第５８０５９６９号明細書）、ドイツ連邦共和国実用新案登録第２０１１９８５４号明細書、米国特許第６９０７２２０号明細書、米国特許第６５６７６２９号明細書から公知である。これらの文献において、たとえば被印刷物を冷却するためのファンまたは外側または内側から冷却されるローラが用いられる。

ローラは、押出成形法で、たとえばアルミニウムから製造することができる。この場合ローラ、たとえば冷却ローラは、望ましくは２５０ｍｍより大きな直径、たとえば４００ｍｍの直径を有している。そのようなローラを押出成形法で製造する際に、材料は、型（成形工具）によってプレスされ、この直径を有するローラの管が形成される場合、管は、型から離間したあとで、依然として高温であり、自重を支持する形状安定性を有していない。壁厚が増加すると、増厚は、熱伝達にとって不都合である。大きすぎる壁厚が熱伝達を損なうからである。そして薄いリブ、たとえば冷却リブを製作することは不可能である。なぜならば型の閉じた形状によって、リブを追加的に支持する構成が得られないからである。しかしながらリブは、押出成形時に力を吸収するために、自立し、かつ安定させる必要がある。したがって通常、比較的厚くて僅かな数のリブしか実現できない。熱搬送は、管のおよびリブの提供される表面に関係するので、記載した製造方法では、伝達される最大熱量が制限されている。その欠点の結果として、たとえばトナー像の定着後に被印刷物を冷却するために、実際に比較的小さな多数のローラまたは水冷式のローラが用いられる。したがってたとえば定着ステーションの出口で被印刷物を冷却するのに掛かるコストが高くなっている。

国際公開第９８／３９６９１号パンフレット（米国特許第６２４６８５６号明細書） ドイツ連邦共和国特許第４２３５６６７号明細書（＝米国特許第５５５７３８８号明細書） ドイツ連邦共和国特許第３８３８０２１号明細書（＝米国特許第４９５９６９３号明細書） 欧州特許出願公開第０７５８７６６号明細書（＝米国特許第５８０５９６９号明細書） ドイツ連邦共和国実用新案登録第２０１１９８５４号明細書 米国特許第６９０７２２０号明細書 米国特許第６５６７６２９号明細書

したがって本発明の課題は、ローラ製造に際して前述の問題が生じないローラを提供することである。ローラは、被印刷物の冷却または加熱に適切なものである。

この課題は、請求項１の特徴部に記載の構成によって解決される。

本発明によれば、デジタル印刷機において被印刷物の温度に影響を及ぼすためのローラにおいて、軸に支承された中空ローラが設けられており、該中空ローラに、熱搬送媒体のための通路が配置されており、中空ローラのローラスリーブが、円弧状の複数のセグメントから形成されており、セグメントは、中空ローラの幅にわたって延在しており、セグメントは、側方で、脚部で終了しており、該脚部は、隣接するセグメントの脚部と相互に結合されるように形成されており、通路は、中空ローラの幅にわたって延在していて、かつローラスリーブのセグメントと、各セグメントの脚部の間に緊締されたカバープレートとから形成されている。

有利には、セグメントの脚部は、該セグメントが隙間なく接合されて、ローラスリーブを形成するように、形成されている。

有利には、脚部、隣接するセグメントの脚部の結合が、キー溝に基づいて行われるように、形成されている。

有利には、中空ローラは、両側で、側方フランジによってそれぞれ閉じられている。

有利には、脚部は、ねじ用通路を備えており、側方フランジは、ねじ用通路にねじ込まれるねじによって、脚部とそれぞれ結合されている。

有利には、結合は、セルフロック式のねじによって行われる。

有利には、側方フランジは、溝を覆わないように、形成されている。

有利には、セグメントは、中空ローラに突入するリブを備えている。

有利には、各セグメントの脚部は、該セグメントの幅にわたってウェブを備えており、該ウェブに沿って、カバープレートが緊締されている。

有利には、セグメントは、押出成形法によって製作されている。

本発明によるローラは、エレクトログラフィのデジタル印刷機において定着ステーションの出口で被印刷物を冷却するために使用され、ローラに熱搬送媒体として冷却空気が提供される。

本発明によるローラは、インクジェット式デジタル印刷機において印刷プロセスでインキを塗布したあとで被印刷物を乾燥するために使用され、ローラに熱搬送媒体として冷却空気が提供される。

本発明によれば、ローラを製造する方法において、円弧状の複数のセグメントを押出成形法によって製作し、通路を形成するために、セグメントの下方にカバープレートを嵌め込み、セグメントを接合して、中空ローラのローラスリーブを形成し、側方フランジを、セグメントの脚部とねじ結合し、側方フランジが中空ローラを側方でカバーし、通路が露出したままにし、中空ローラを軸に被せ嵌める。

本発明によるローラは、軸に支承された中空ローラを備えており、中空ローラに通路が配置されており、通路を通って、中空ローラの温度に影響を及ぼす媒体が搬送される。以下この媒体は、熱搬送媒体と記載する。熱搬送媒体は、たとえば冷却空気または加熱された空気であってよい。

中空ローラのローラスリーブ（管）は、円弧状のセグメントから形成されており、セグメントは、ローラの幅にわたって延びている。セグメントは、側方で、脚部で終了しており、この場合脚部は、隣接するセグメントの脚部が隙間なく相互に結合できるように、形成されている。通路は、中空ローラの幅にわたって延びていて、かつローラスリーブのセグメントと、各セグメントの脚部の間に張設されたカバープレートとから形成されている。このような構造は有利であり、押出成形法でセグメントだけを製造すればよく、ローラスリーブ全体または管全体を製造する必要はない。

本発明の別の形態は、従属請求項から明らかである。

通路は、各セグメントの脚部がセグメントの幅にわたってそれぞれウェブを備えており、ウェブに沿ってカバープレートが取り付けられることによって、形成される。

脚部の側面は、隣接するセグメントの脚部の結合がキー溝の構造に基づいて行われるように、形成することができる。したがって中空ローラのローラスリーブを成すセグメントの結合は、簡単に行うことができる。

中空ローラは、両側の開いた端部で、軸に支承された側方フランジによって閉じることができる。側方フランジは、セグメントの脚部に簡単に取り付けることができ、それも、側方フランジに配置されたねじを脚部のねじ用通路にねじ込んで取り付けることができる。このためにセルフロック式のねじが用いられる。

ローラに熱搬送媒体（たとえば冷却空気）を内側から供給するために、側方フランジは、通路を覆わないように、形成することができる。

熱搬送効果は、セグメントが中空ローラに突入するリブを備えていることによって、高められる。

このように形成されたローラは、セグメントを個別に押出成形法で製作し、セグメントを、中空ローラのローラスリーブが形成されるまで、相互に取り付けることによって、製造することができる。次いでセグメントの脚部の間に、通路を形成するために、カバープレートが張設される。最終的に、中空ローラは、開いた端部で、ねじ結合によって側方フランジで閉じられる。このようにして製造されたローラは、簡単に移動して、使用箇所に取り付けることができる。ローラを製造する際に、セグメントの押出成形法を用いるだけでよい。

ローラの自重は、印刷過程後に問題が生じるほど大きくはない。したがってセグメントは、熱搬送時における要求に応じて形成することができる。

有利には、本発明によるローラは、たとえばエレクトログラフィのデジタル印刷機における冷却ローラとして、トナー像の定着後に被印刷物を冷却するために使用可能であり、この場合ローラは、定着ステーションの出口に配置されている。ここではローラに熱搬送媒体として冷却空気が供給される。

有利には、本発明によるローラは、インキの塗布後に被印刷物を乾燥する必要があるインクジェット−デジタル印刷機に使用可能である。ここでは熱搬送媒体として加熱された空気をローラに供給することができる。

したがって本発明によるローラは、以下の利点を有している。
−良好な熱伝達が得られる。なぜならばローラスリーブの、内側に位置する壁の表面温度を、同じ熱流量で、より高くすることができるからである。これによって熱搬送媒体としての空気の利用がより効果的になる。
−リブ構造は、網目模様を成すように、もしくは線条細工を施したように形成することができ、したがってより多数のリブをローラスリーブに取り付けることができ、これによって熱搬送に関する表面積が増加する。
−ローラスリーブの製造コストが僅かになる。なぜならばセグメントは、比較的薄く、したがってローラのために僅かな材料しか必要でないからである。同様に製造に関する型が比較的小さく、したがって経済的である。
−セグメントの成形輪郭が比較的小さく、それほど大きなプレス力を必要としないので、比較的小さな押出成形機で製造を行うことができる。
−通路は、比較的小さく形成することができる。これによって同じ流れ速度で比較的小さな体積流量が得られる。熱搬送媒体から成る流れを形成するために出力のより小さなファンを用いることができる。

壁を通る熱搬送を示す原理図である。 ローラの断面図である。 中空ローラを示す図である。 セグメントを示す図である。 通路を実現する２つのセグメントの結合を示す図である。 軸を省いたローラの構造を示す図である。

図示した発明の形態に基づいて、本発明を詳説する。

図１から、幅ｓの壁Ｗの原理図が看取される。壁Ｗを通って熱が搬送される。壁Ｗを通る熱搬送に関して、
Ｑ＝λ／ｓ* Ａ（δ１−δ２）
が成立し、ここでは
Ｑ＝熱流
λ＝壁Ｗの熱伝達率
ｓ＝壁厚
Ａ＝壁の面積
（δ１−δ２）＝温度差
である。

したがってここからどのように壁Ｗを通る熱搬送が幅ｓに関係するのか判る。壁Ｗが幅広に形成されるほど、壁Ｗを通る熱搬送は小さくなる。被印刷物を冷却または加熱しようとするローラ（ここではローラは内側から適切な熱搬送媒体が供給される）への伝達が意味するところによれば、壁Ｗの幅ｓはできるだけ小さく維持するよう所望される。しかしながら押出成形法で中空ローラ管を製造する際に、上述の問題が生じる。

図２には、本発明に従って形成されたローラを示しており、このローラは、背景技術の欠点を有していない。このローラＫＷは、
−中空ローラ１（図３）、
−通路２（図４）、
−側方フランジ３（図６）、
−軸４（軸４に中空ローラ１が支承されている）（図２）、
を備えている。

次に、図３〜図６に基づいて、ローラＫＷの個々の構成要素を説明する。

中空ローラ１の構造は、図３から看取することができる。

中空ローラ１は、
−セグメント５を備えており、セグメント５は、ローラスリーブ６を形成し、円弧状に形成されている。ローラスリーブ６は、セグメント５から組み立てられ、たとえばここでは４つのセグメント５から組み立てられている。セグメント５は、中空ローラ１の幅にわたって延びており、セグメント５は、隙間なしに相互に接合できるように形成されている。セグメント５は、本形態では、リブ７を備えている。セグメント５は、両側で、脚部８で終了しており、脚部８も同様に中空ローラ１の幅にわたって延びている。
−セグメント５の脚部８は、隣接するセグメント５の脚部８に隙間なく当接できるように形成されており、脚部８は、隣接するセグメント５の脚部８が相互に固く結合できるように、形成されている（図５）、
−さらにセグメント５の脚部８は、カバープレート９が各セグメント５の脚部８の間に締め付けられるように形成されている。これによって脚部８を備えたセグメント５とカバープレート９とから成る通路２が形成される。したがって図３に示した形態では、４つのセグメント５は、それぞれ通路２を備えており、この場合各通路２に、個別に熱搬送媒体を供給することができる。

セグメント５の構造は、図４に示した。セグメント５は、それぞれローラスリーブ６の１区分を形成している。セグメント５にリブ７を配置することができ、リブ７は、図４において、異なる長さを有している。セグメント５の両方の端部に脚部８が配置されており、一方の脚部８は、ほぞ１０を備えており、ほぞ１０は、隣接するセグメント５の溝１１と協働し、他方の脚部８は、溝１１を備えており、溝１１は、隣接するセグメント５のほぞ１０と協働する。さらに各脚部８は、ウェブ１２を備えており、ウェブ１２に沿って、カバープレート９を取り付けることができる。各脚部８は、ねじ用通路１３で終了している。ねじ用通路１３に、ねじをねじ込むことができ、これによってたとえばセグメント５を側方フランジ３にねじ固定することができる。

図５から、どのようにセグメント５．１と５．２とが相互に結合できるのか看取される。このために図５によれば、セグメント５の溝１１と隣接するセグメント５のほぞ１０とから成る、キー溝の構造が用いられる。相互結合のために、隣接するセグメント５．１と５．２とは、互いに入り込むように摺動させればよい。さらに通路２を形成するために、ウェブ１２にカバープレート９が緊締される。脚部８は、ねじ用通路１３で終了しており、ねじ用通路１３に、側方フランジ３を取り付けるためのねじをねじ込むことができる。

図６には、ローラＫＷの半部を組立状態で示した。セグメント５から成る中空ローラ１は、側方で、側方フランジ３によって閉じられており、側方フランジ３は、ねじ用通路１３にねじ込まれたねじ１４によって、セグメント５の脚部８とねじ固定されている。これによって、中空ローラ１とセグメント５とカバープレート９と側方フランジ３とから成るローラＫＷが形成される。側方フランジ３は、通路２が露出するように形成されている。したがって熱搬送媒体は、通路２を通ってガイドすることができる。熱搬送媒体として、たとえば周囲空気が用いられ、周囲空気は、たとえばファンによって、通路２に吹き込まれる。

組立の完成したローラＫＷは、図２に示した。ローラＫＷは、玉軸受１５を介して軸４に支承されている。ローラＫＷのその他の構造は、図６から看取される。

ローラＫＷの製造は、以下のステップで行われる。
−セグメント５を、押出成形法で製作し、
−セグメント５を接合して、ローラスリーブ６を形成し、
−カバープレート９をセグメント５の脚部８のウェブ１２に沿って緊締し、通路２を形成し、
−側方フランジ３を脚部８とねじ固定し、
−中空ローラ１を軸４に被せ嵌める。

したがって押出成形法によってセグメント５を製作するだけでよい。ここではセグメント５は、小さな寸法を有することができ、つまり小さな壁厚で製作することができる。さらにリブ７は、線条細工で、つまり線模様を成すように形成することができる。小さな寸法でも、型から離間したあとでセグメント５の変形が生じることはない。

Ｗ 壁、 Ｑ 熱搬送、 ｓ 壁の幅、 λ 壁Ｗの熱伝導率、 Ａ 壁Ｗの面積、 Δ 温度、 ＫＷ ローラ、 １ 中空ローラ、 ２ 通路、 ３ 側方フランジ、 ４ 軸、 ５ セグメント、 ６ ローラスリーブ、 ７ リブ、 ８ 脚部、 ９ カバープレート、 １０ ほぞ、 １１ 溝、 １２ ウェブ、 １３ ねじ用通路、 １４ ねじ、 １５ 玉軸受

Claims (13)

1. デジタル印刷機において被印刷物の温度に影響を及ぼすためのローラにおいて、
   −軸（４）に支承された中空ローラ（１）が設けられており、該中空ローラ（１）に、熱搬送媒体のための通路（２）が配置されており、
   −中空ローラ（１）のローラスリーブ（６）が、円弧状の複数のセグメント（５）から形成されており、セグメント（５）は、中空ローラ（１）の幅にわたって延在しており、
   −セグメント（５）は、側方で、脚部（８）で終了しており、該脚部（８）は、隣接するセグメント（５）の脚部（８）と相互に結合されるように形成されており、
   −通路（２）は、中空ローラ（１）の幅にわたって延在していて、かつローラスリーブ（６）のセグメント（５）と、各セグメント（５）の脚部（８）の間に緊締されたカバープレート（９）とから形成されている、
   ことを特徴とする、デジタル印刷機において被印刷物の温度に影響を及ぼすためのローラ。
2. セグメント（５）の脚部（８）は、該セグメント（５）が隙間なく接合されてローラスリーブ（６）を形成するように、形成されている、請求項１記載のローラ。
3. 脚部（８）は、隣接するセグメント（５）の脚部（８）の結合がキー溝に基づいて行われるように、形成されている、請求項２記載のローラ。
4. 中空ローラ（１）は、両側で、側方フランジ（３）によってそれぞれ閉じられている、請求項１から３までのいずれか１項記載のローラ。
5. 脚部（８）は、ねじ用通路（１３）を備えており、側方フランジ（３）は、ねじ用通路（１３）にねじ込まれるねじ（１４）によって、脚部（８）とそれぞれ結合されている、請求項４記載のローラ。
6. 前記結合は、セルフロック式のねじ（１４）によって行われる、請求項５記載のローラ。
7. 側方フランジ（３）は、溝（２）を覆わないように、形成されている、請求項４から６までのいずれか１項記載のローラ。
8. セグメント（５）は、中空ローラ（１）に突入するリブ（７）を備えている、請求項１から７までのいずれか１項記載のローラ。
9. 各セグメント（５）の脚部（８）は、該セグメント（５）の幅にわたってウェブ（１２）を備えており、該ウェブ（１２）に沿って、カバープレート（９）が緊締されている、請求項１から８までのいずれか１項記載のローラ。
10. セグメント（５）は、押出成形法によって製作されている、請求項１から９までのいずれか１項記載のローラ。
11. エレクトログラフィのデジタル印刷機において定着ステーションの出口で被印刷物を冷却するために使用し、ローラ（ＫＷ）に熱搬送媒体として冷却空気を提供する、請求項１から１０までのいずれか１項記載のローラの使用。
12. インクジェット式デジタル印刷機において印刷プロセスでインキを塗布したあとで被印刷物を乾燥するために使用し、ローラ（ＫＷ）に熱搬送媒体として冷却空気を提供する、請求項１から１０までのいずれか１項記載のローラの使用。
13. 請求項１から１０までのいずれか１項記載のローラ（ＫＷ）を製造する方法において、
    −円弧状の複数のセグメント（５）を押出成形法によって製作し、
    −通路（２）を形成するために、セグメント（５）の下方にカバープレート（９）を嵌め込み、
    −セグメント（５）を接合して、中空ローラ（１）のローラスリーブ（６）を形成し、
    −側方フランジ（３）を、セグメント（５）の脚部（８）とねじ結合し、側方フランジ（３）が中空ローラ（１）を側方でカバーし、通路（２）が露出したままにし、
    −中空ローラ（１）を軸（４）に被せ嵌める、
    ことを特徴とする、ローラを製造する方法。

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