JP2011158904A

JP2011158904A - 振動剥離装置を用い印刷媒体をベルトから分離させる装置及び方法

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Publication number: JP2011158904A
Application number: JP2011015020A
Authority: JP
Inventors: Brian J Mcnamee; ジェイマクナミーブライアン; David B Montfort; ビーモントフォートデイビッド; Brendan H Williamson; エイチウィリアムソンブレンダン
Original assignee: Xerox Corp
Current assignee: Xerox Corp
Priority date: 2010-02-01
Filing date: 2011-01-27
Publication date: 2011-08-18
Anticipated expiration: 2031-01-27
Also published as: US20110188903A1; JP5727803B2; DE102011003202A1; US8073372B2

Abstract

【課題】様々な種類の印刷媒体を定着ベルトから好適に分離させうる装置を提供する。
【解決手段】ローラ２０８等によって支持される定着ベルト２０２の外面２０６と、ローラ２４０の外面２４２との間に、媒体２５０を受け入れうるニップ２４４を形成する。ベルト２０２の内面２０４とローラ２０８の間に振動剥離装置２６０を設ける。その振動剥離装置２６０は、剥離部材によって形成される剥離面とベルト２０２とを振動させる。ベルト２０２の振動が支援となり、ニップ２４４を通過した媒体２５０は、剥離面近傍にてベルト２０２の外面２０６から好適に分離していく。
【選択図】図２

Description

本発明は印刷装置に関する。

印刷装置のなかには、ベルトとローラの接触部（ニップ）に印刷媒体を送り込み、そのニップ内でベルトに接触させることで、その媒体にマーキング材を定着させるものがある。こうした装置では、ニップから出てきた媒体をベルトから分離させる必要がある。

米国特許出願公開第２００８／００３７０６９号明細書米国特許第６１５７８０４号明細書米国特許第５０１０３６９号明細書米国特許第７５２９５１２号明細書

Wikipedia; Piezoelectricity; [online] Internet URL: http://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Piezoelectricity&printable=yes; pgs.1-13;

そのため、様々な種類の印刷媒体をベルトから好適に分離させることができ媒体への印刷に役立つ装置及び方法を提供することが望まれている。

本願では、媒体への印刷に当たりその媒体をベルトから好適に分離させうる装置及び方法を提供する。即ち、本発明の一実施形態は、媒体への印刷に際し使用される装置であって、定着ベルトと、媒体を受け入れうるニップがその表面と定着ベルト外面との間に形成されるよう設けられた第１部材と、定着ベルトを支持する第２部材と、定着ベルト内面と第２部材の間に位置する振動剥離装置と、を備え、その振動剥離装置が、剥離面を提供する剥離部材と、剥離面及び定着ベルトを振動させる駆動機構と、を有し、ニップを通過した媒体が剥離面近傍にて定着ベルト外面から分離していくよう定着ベルトの振動でその分離を支援するものである。

本発明を適用できる印刷装置の一例を示す図である。本発明の一実施形態に係り定着ベルト及び振動剥離装置を備える定着装置を示す図である。図２に示した定着装置の一部を拡大して示す図である。本実施形態で定着装置内に設けられる振動剥離装置を示す図である。他の実施形態で定着装置内に設けられる振動剥離装置を示す図である。更に他の実施形態に係り定着ベルト及び振動剥離装置を備える定着装置を示す図である。

本発明は様々な形態で実施することができる。その一つは、媒体への印刷に際し使用される装置であり、定着ベルトと、媒体を受け入れうるニップがその表面と定着ベルト外面との間に形成されるよう設けられた第１部材と、定着ベルトを支持する第２部材と、定着ベルト内面と第２部材の間に位置する振動剥離装置と、を備える。本実施形態では、その振動剥離装置として、剥離面を提供する剥離部材と、剥離面及び定着ベルトを振動させる駆動機構と、を有する装置を使用することで、ニップを通過した媒体が剥離面近傍にて定着ベルト外面から分離していくよう、定着ベルトの振動でその分離を支援する。

他の一つは、媒体への印刷に際し使用される装置であり、加熱式の定着ベルトと、定着ベルト外面と接触する面を有する第１ローラと、定着ベルト内面と接触する面を有する第２ローラと、第１進入端から第１退出端に亘るよう且つその第１退出端にて定着ベルトが第２ローラ表面から離れることとなるよう第１ローラ表面・定着ベルト外面間の接触及び第２ローラ表面・定着ベルト内面間の接触によって形成される第１ニップと、第１退出端から第２退出端に亘るよう且つその第２退出端にて定着ベルトが第１ローラ表面から離れることとなるよう第１ローラ表面・定着ベルト外面間の接触によって形成される第２ニップと、定着ベルト内面と第２部材の間に位置する振動剥離装置と、を備える。本実施形態では、その振動剥離装置として、剥離面を提供する剥離部材と、剥離面及び定着ベルトを振動させる駆動機構と、を有する装置を使用することで、第１及び第２ニップを通過した媒体が剥離面近傍にて定着ベルト外面から分離していくよう、定着ベルトの振動でその分離を支援する。

更に他の一つは、媒体への印刷に際し使用される装置内で面から媒体を剥離させるために実行される方法であり、定着ベルトと、媒体を受け入れうるニップがその表面と定着ベルト外面との間に形成されるよう設けられた第１部材と、定着ベルトを支持する面を有する第２部材と、定着ベルト内面と第２部材の間に位置する振動剥離装置と、その振動剥離装置にて剥離面を提供する剥離部材と、振動剥離装置に備わる駆動機構と、を備える装置を使用する。本実施形態では、駆動機構を動作させることで剥離面及び定着ベルトを振動させるステップと、マーキング材を担持している媒体をニップ内に送り込むことでそのマーキング材を定着ベルト外面に接触させるステップと、ニップを通過した媒体を定着ベルト外面から剥離させるステップと、を実行することで、剥離面近傍にて定着ベルト外面から分離していくよう定着ベルトの振動でその分離を支援する。

これらの実施形態はいずれも印刷装置に関連している。本願では、プリンタ、コピー機、ファクシミリ機、製本機、多機能機等、印刷出力機能を有する装置のことを、その使途を問わず一括して「印刷装置」と称している。

そうした印刷装置のうちベルト式の定着装置を備えるものでは、マーキング材を加熱して媒体に定着させた後、その媒体を定着ベルト外面から剥離させる必要がある。しかし、媒体のなかには軽量媒体等のような剥離困難媒体もある。そのため、定着ベルト内面に接するように固定式の剥離装置を設け、その装置から剥離力を及ぼすことで、剥離困難媒体を定着ベルト外面から剥離させる仕組みを採ることがある。

ただ、剥離装置によって印加される剥離力でも十分ではなく、定着ベルトからうまく剥離させることができない媒体もある。例えば、その基本重量下限値が所定限度を超える媒体である。これに対処するのにほかの剥離力増進手段、例えばエアナイフを用いることも可能ではある。しかしながら、エアナイフを装置内に導入するとまた新たな問題が発生する。まず、エアナイフを使用すると、同じ画像内でその除熱具合ひいては光沢にばらつきが生じる。また、エアナイフのような圧縮空気を使用すると、定着ベルトから印刷装置内の他の場所、例えば媒体輸送部やバッフルへと熱が逃げ、別の種類の画質欠陥を招くこととなりかねない。そのため、軽量媒体を含め様々な種類の媒体を定着ベルトから好適に剥離させうるベルト式の定着装置を、エアナイフを使用せずに実現することが望まれている。

この点を含め幾つかの点を踏まえ、本願では、媒体への印刷に際し使用される装置及び面から媒体を剥離させる方法に関し改良を提案している。例えば、加熱式の定着ベルトを備える定着装置では、その定着ベルトとそれに対向する部材との間に形成されるニップに、その定着装置よりも上流にてマーキングが施された媒体が送り込まれてくる。そのニップでは、定着ベルト等の部材に熱、圧力等を加えることでマーキング材を媒体に定着させる。本発明の一実施形態では、そのニップから出てきた媒体を定着ベルト外面から剥離、即ち機械的に分離させる手段として、定着ベルトに比較的高周波な振動を及ぼす振動剥離装置を使用する。即ち、振動を加えることで、媒体及びマーキング材と定着ベルトの分離を促し剥離性能を向上させる。従って、当該実施形態に係る定着装置では、媒体を剥離させるのにエアナイフを使用する必要がない。

図１に、本発明を適用できる印刷装置の一例構成１００を示す。この印刷装置１００は、特許文献１（この参照を以てその内容を本願に繰り入れることとする）に記載の通り、様々なサイズ、様々な重量の媒体から印刷物を作成できるよう、２個の媒体供給モジュール１０２、印刷モジュール１０６、反転モジュール１１４及び２個の媒体回収モジュール１１６をこの順に縦続接続した構成を有している。

それらのうち印刷モジュール１０６では、現像ステーション１１０から供給されるマーキング材（トナー）をフォトレセプタベルト１０８の帯電部分に付着させ、輸送経路沿いにやってくる媒体１０４の片面にそのトナー像を転写させ、定着装置２００を介しその媒体１０４を反転モジュール１１４へと送り出す。反転モジュール１１４では印刷モジュール１０６から出てきた媒体１０４を操作し、一部は媒体回収モジュール１１６に、他の一部は表裏反転させて印刷モジュール１０６に供給する。媒体回収モジュール１１６では、こうして作成される印刷物が回収カート１１８上に積み上がりスタック１２０を形成する。

図２に、本発明の一実施形態に係る定着装置２００の構成を示す。この装置２００は、エンドレスで切れ目のない定着ベルト２０２や、そのベルト２０２を支持する定着ローラ２０８、外部ローラ２１０、並びに内部ローラ２１２、２１４及び２１６を備えている。これは一例構成であり、ベルト２０２を支持するローラや外部ローラ（加熱ローラ等）の個数、構成等が異なる形態でも本発明を実施することができる。

定着ベルト２０２は内面２０４及び外面２０６を有するベルトであり、定着ローラ２０８の外面２１８、外部ローラ２１０の外面２２０、内部ローラ２１２の外面２２２及び内部ローラ２１４の外面２２４と接触している。本実施形態ではそれらのローラ２０８、２１０、２１２及び２１４の内部に１個又は複数個の加熱素子２２６、２２８、２３０及び２３２、例えば軸方向に延びるランプがあり、それらによるローラ内部からの加熱でベルト２０２が能動的に加熱されている。素子２２６〜２３２はコントローラ２３６に接続された電源２３４から電力供給を受けているので、そのコントローラ２３６でベルト２０２への加熱を制御することができる。

定着装置２００は更に外部加圧ローラ２４０を備えており、そのローラ２４０の外面２４２と定着ベルト２０２との間にはニップ２４４が形成されている。ローラ外面２４２は弾性変形可能な素材、例えばシリコーンラバー、ＰＦＡ（パーフルオロアルコキシ）コポリマ樹脂等で形成するのが望ましい。

定着ベルト２０２としては多層構成のもの、例えば基層、中間層及び外層がこの順に層をなすものを使用するのが望ましい。この場合、内面２０４は基層、外面２０６は外層で形成される。その基層はポリイミド等のポリマ素材、中間層はシリコーン等の素材、外層はフルオロエラストマ（例えばＤｕＰｏｎｔＰｅｒｆｏｒｍａｎｃｅＥｌａｓｔｏｍｅｒｓ，ＬＬＣ．が販売しているＶｉｔｏｎ（登録商標））、ポリテトラフルオロエチレン（同じくＴｅｆｌｏｎ（登録商標））等のポリマ素材で形成するのが望ましい。

定着ベルト２０２の厚みは約２ｍｍと薄めにすることができる。ベルト２０２の幅は少なくとも約２００ｍｍ、長さは少なくとも約２００ｍｍとするのが望ましい。

媒体２５０は、図中のプロセス方向Ｐに沿い進みニップ２４４に進入してくる。その媒体２５０の表面にはマーキング材２５２例えばトナーが付着しており、ニップ２４４に入るとそのマーキング材２５２が定着ベルト２０２の外面２０６に接触する。定着ローラ２０８が反時計回り、加圧ローラ２４０が時計回りに回転しているので、ベルト２０２は時計回りに循環し、ニップ２４４内の媒体２５０はプロセス方向Ｐに沿い運ばれていく。

媒体２５０として使用されるのはシート状の紙、透明フィルム、包装材等である。紙は一般にその重量で分類される。約７５ｇｓｍ以下の重量なら軽量紙、約７５〜１６０ｇｓｍの重量なら中量紙、１６０ｇｓｍ以上の重量なら重量紙、といった具合である（１ｇｓｍ＝１ｇ／ｍ²）。

そして、この図の定着装置２００は振動剥離装置２６０を備えている。この装置２６０は、ニップ２４４を通過した後プロセス方向Ｐに沿い進んでいく媒体２５０を、定着ベルト２０２の外面２０６から好適に剥離させるための装置である。

図３に、図２に示した定着装置２００の一部を拡大して示す。図示の通り、この装置２００では振動剥離装置２６０が定着ベルト２０２と定着ローラ２０８の間に位置しており、またニップ２４４が第１ニップＮ₁と第２ニップＮ₂とに分かれている。第１ニップＮ₁は、媒体２５０が進入する進入端ＩＥから、プロセス方向Ｐに沿い、媒体２５０が退出する退出端ＯＥ₁まで延びている。第１ニップＮ₁はベルト２０２と定着ローラ外面２１８及び加圧ローラ外面２４２との接触で生じたニップであり、ここに送り込まれた媒体２５０に対しベルト２０２及び加圧ローラ２４０から十分に大きな熱エネルギ及び圧力を印加することで、その上のマーキング材２５２を媒体２５０に定着させることができる。

第２ニップＮ₂は、図示の通り定着ベルト２０２が第１ニップ退出端ＯＥ₁にて定着ローラ外面２１８から離れた後の区間に、その退出端ＯＥ₁にて第１ニップＮ₁に連なるよう定着ベルト外面２０６・加圧ローラ外面２４２間に形成されており、第１ニップ退出端ＯＥ₁からその退出端ＯＥ₂まで延びている。第２ニップＮ₂は媒体２５０を定着ベルト外面２０６から剥がれやすくするためのニップであり、そこで定着ベルト外面２０６から加圧ローラ外面２４２に作用する圧力は弱めである。

本実施形態では、その第２ニップ退出端ＯＥ₂より下流に、定着ベルト内面２０４に接触するよう振動剥離装置２６０が設けられている。図示の通り、この装置２６０の縁によって剥離面２７６が形成されており、定着ベルト２０２の進む向きがその面２７６との接触によってある角度α（剥離角）に亘り曲げられている。

振動剥離装置２６０は、剥離部材２６２及びそれを所要周波数で振動させる駆動機構を備えている。本実施形態における駆動機構は、剥離部材２６２と協働して音響トランスデューサを形成する１個又は複数個（図では１個）の圧電素子２６４と、剥離部材２６２と協働して素子２６４を挟持する支持部材２６６とを備えている。素子２６４は、例えば、装置２６０の長手方向に沿って列をなすよう複数個配列されている。

それらのうち支持部材２６６は、定着装置２００の一部、例えば振動剥離装置２６０が配設されるサブフレームに対し堅固に固定するのが望ましい。図１に示した印刷装置１００でいえば、支持部材２６６が固定的（即ち不可動的）に配設されるのは例えば印刷モジュール１０６のサブフレーム部分である。

剥離部材２６２は、金属、ポリマ等、様々な素材で形成することができる。その素材を適宜選定することによって、剥離部材表面と定着ベルト内面２０４との間の摩擦を抑えることができる。剥離部材２６２は、図示の通り、剥離面２７６にて定着ベルト内面２０４と接触するよう、その形状が概ね方形の剥離シューとして形成することができる。剥離面２７６を外に向かい凸の曲面にすることで、定着ベルト内面２０４の摩耗をより抑えることができる。その面の曲率半径は例えば約０．５〜５ｍｍとすればよい。その曲率半径を大きめにすることで、定着ベルト２０２に作用する機械的応力を更に抑えることができる。剥離部材２６２は定着ローラ２０８の軸にほぼ沿うように設けられており、その長さは定着ベルト２０２の全幅と接触させうる長さとなっている。定着装置２００内に、その剥離部材２６２に向かいベルト２０２を付勢する引張機構を設けることもできる。

本実施形態における圧電素子２６４は、それら剥離部材２６２及び支持部材２６６に対し接着等の手段で固定されている。圧電素子２６４は図示の通り平板状にすることができる。そのサイズは様々な要素を踏まえ設計するのが望ましい。具体的には、その圧電素子２６４の組成のほか、振動剥離装置２６０の共振周波数にて定着ベルト２０２を介し剥離エネルギが最適に輸送されるようにするには装置２６０の慣性及び負荷をどの程度にすればよいか、といった要素を踏まえ設計するのが望ましい。

圧電素子２６４は逆圧電効果を呈する素材で形成されている。即ち、電流を流すと歪み定着ベルト２０２に剥離力を及ぼすような素材で形成されている。所要の剥離力が得られる限りどのような素材でもかまわない。電流を流すと素材が歪むため圧電素子２６４の形状、体積又はその双方が変化する。その変化が十分な程度になるよう圧電素子２６４に通電させることで、媒体２５０及びマーキング材２５２と定着ベルト外面２０６との間の吸着度が弱まるよう定着ベルト２０２に対し剥離部材２６２を相対移動させ、ひいては定着ベルト２０２からの媒体２５０及びマーキング材２５２の剥離を促すことができる。

本実施形態の場合、駆動機構によって圧電素子２６４に電流が供給されると、図４に示す如く圧電素子２６４の体積が双方向矢印Ｂに沿い反復的に変化し、定着ベルト２０２に対する接近及び離隔を反復する。即ち、圧電素子２６４が膨張して剥離部材２６２が双方向矢印Ａに沿いベルト２０２に接近する動きと、圧電素子２６４が収縮して剥離部材２６２がその矢印Ａに沿いベルト２０２から離隔する動きとが、反復的に発生する。矢印Ａ及びＢは例えば定着ベルト内面２０４に対し直交する方向を示している。この反復運動によって剥離面２７６に振動が生じ、その振動がベルト２０２のうち剥離部材２６２との接触部位に伝わる結果、媒体２５０が定着ベルト外面２０６から剥がれやすくなる。

圧電素子２６４を形成する素材としては、例えば水晶、オルト燐酸ガリウム（ＧａＰＯ₄）、ランガサイト（Ｌａ₃Ｇａ₅ＳｉＯ₁₄）等の結晶や、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ₃）、チタン酸鉛（ＰｂＴｉＯ₃）、ジルコン酸チタン酸鉛（Ｐｂ［Ｚｒ_xＴｉ_1-x］Ｏ₃，０＜ｘ＜１；いわゆるＰＺＴ）、ニオブ酸カリウム（ＫＮｂＯ₃）、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ₃）、タングステン酸ナトリウム（Ｎａ₂ＷＯ₃）、ニオブ酸カリウムナトリウム（ＮａＫＮｂ）、ビスマスフェライト（ＢｉＦｅＯ₃）、ニオブ酸ナトリウム（ＮａＮｂＯ₃）等のセラミクスや、ポリ弗化ビニリデン（ＰＶＤＦ）等のポリマを使用することができる。

振動剥離装置２６０の特定の構成要素、例えば温度に敏感な圧電素子を、定着装置２００内で除熱するようにしてもよい。

振動剥離装置２６０内の圧電素子２６４を電気的に駆動しているのは駆動機構を構成するドライバ２８０である。このドライバ２８０から素子２６４へと十分な電流が供給されると、圧電素子２６４の形状、体積又はその双方が変化して定着ベルト２０２が十分に高い周波数で振動し、その振動によって媒体２５０及びマーキング材２５２と定着ベルト外面２０６の分離が促されるので、剥離性能が高まることになる。これは、素子２６４の形状、体積又はその双方が高い周波数で変化することで剥離面２７６に動きが生じると、剥離部材２６２に向かい付勢されているベルト２０２が剥離面２７６に追従して動き、プロセス方向Ｐに対しほぼ直交する方向にベルト２０２が強く加速されるからである。高周波振動が剥離面２７６に集中することで生じる大きな慣性分離エネルギは、剥離面２７６の輪郭例えばその曲率半径の小ささと相俟って剥離機能を増進する。このように、慣性分離エネルギと表面歪を併用し、定着ベルト外面２０６に対する媒体２５０及びマーキング材２５２の吸着力を弱めているため、剥離面２７６にてより確実に剥離が生じることとなる。即ち、表面歪が生じるのに加え、定着ベルト外面２０６と媒体２５０及びマーキング材２５２の間に慣性分離力が作用するので、軽量媒体等の剥離困難媒体を含め様々な種類の媒体２５０を機械的に剥離させることができる。

剥離力を制御するには、ドライバ２８０を用い剥離面２７６の加速度を制御すればよい。剥離面２７６の移動振幅が同じであれば、周波数が高いほど剥離面２７６の加速度が増して剥離力が強まる。弱い剥離力でも剥離させることができ往々にして自然剥離も生じる重量媒体と違い、軽量媒体を剥離させるにはそうした強い剥離力を発生させるのが有益である。

ドライバ２８０は電力駆動回路等を備えており、振動剥離装置２６０内の剥離部材２６２、圧電素子２６４及び（その素子２６４が堅固に固定されている場合は）支持部材２６６を高周波で駆動するよう構成されている。ドライバ２８０の動作周波数ｆは約５〜２００ｋＨｚの範囲内、例えば約５〜５０ｋＨｚ、約５０〜１００ｋＨｚ、或いは約１００〜２００ｋＨｚとするのが望ましい。装置２６０は固有の共振周波数、即ちその装置２６０の全構成部品の質量、負荷及び形状の関数で与えられる共振周波数を持っているので、定着ベルト２０２が装置２６０に接触している状態では、それらベルト２０２及び装置２６０を含めたシステムも固有の共振周波数を持つことになる。装置２６０又はそれを含むシステムの共振周波数は温度や負荷が変化すると変化するので、ドライバ２８０を用い装置２６０又はそれを含むシステムを駆動しその共振周波数で振動させるには、温度条件や負荷条件の変化による共振周波数の変化を踏まえるのが望ましい。それには、例えば特許文献２（発明者：Richmond et al.）に記載の位相ロックループ電源をドライバ２８０に組み込み、装置２６０又はそれを含むシステムの共振周波数に生じる変化に追従するようその電源でドライバ２８０の動作を調整すればよい。

また、発生する振動エネルギはドライバ２８０から圧電素子２６４に印加される電圧の値に相当する量となるので、定着装置２００で使用される媒体２５０の種類に応じ、その電圧値を調整するのが望ましい。例えば、媒体２５０の基本重量に基づき電圧値を調整し、剥離させたい媒体２５０の重量に応じ電圧値を上下させるようにするとよい。この電圧調整は、例えば、ドライバ２８０に何らかのコントローラを接続し、そのコントローラでソフトウェア制御を実行することで実現することができる。

図５に、本発明の他の実施形態に係る定着装置の一部として使用される振動剥離装置５６０の構成を示す。この装置５６０は例えば図１に示した定着装置２００内で使用できる装置であり、剥離部材５６２及びそれを所要周波数で振動させる駆動機構を備えている。本実施形態における駆動機構は１個又は複数個の第１圧電素子５６４（図では１個）と１個又は複数個の第２圧電素子５６５（図では１個）を備えており、それらの素子５６４及び５６５と剥離部材５６２の協働で音響トランスデューサが形成されている。素子５６４及び５６５の位置は剥離部材５６２と支持部材５６６の間であり、本実施形態では装置２６０の長手方向に沿い素子５６４が第１の列を、また素子５６５が第２の列をなして並んでいる。素子５６４により形成される第１の列と、素子５６５により形成される第２の列は、例えば、素子５６４及び５６５が互いに対をなして並ぶよう互いに平行に延びている。

支持部材５６６は定着装置の一部、例えば振動剥離装置５６０が配設されるサブフレームに対し堅固に固定するのが望ましい。

剥離部材５６２は例えば剥離部材２６２と同様の構成にすることができる。

圧電素子５６４及び５６５は互いに同じ構成及び組成にすることができ、また例えば圧電素子２６４のそれと同じ素材で形成することができる。

この振動剥離装置５６０では、駆動機構によって圧電素子５６４及び５６５に電流が供給されると、図５に示す如く、素子５６４が矢印Ｄに沿い膨張して定着ベルト５０２に接近するのと同時に素子５６５が矢印Ｅに沿い収縮してベルト５０２から離隔する、という動きと、素子５６４が矢印Ｄとは逆の方向に沿い収縮してベルト５０２から離隔するのと同時に素子５６５が矢印Ｅとは逆の方向に沿い膨張してベルト５０２に接近する、という動きとが反復的に発生する。矢印Ｄ及びＥは例えば定着ベルト内面５０４に対し直交する方向を示している。素子５６４及び５６５が互いに同期して膨張及び収縮するので、剥離部材５６２は、双方向矢印Ｃで示される方向、例えば定着ベルト内面５０４に対し直交する方向に沿い反復的に、ベルト５０２に接近及び離隔することとなる。こうした剥離部材５６２の動きによって剥離面５７６に振動が生じ、その振動がベルト５０２のうち剥離部材５６２との接触部位に伝わる結果、媒体がベルト５０２の外面から剥がれやすくなる。

振動剥離装置５６０内の第１圧電素子５６４に電流を供給しているのは駆動機構を構成している第１ドライバ５８０、第２圧電素子５６５に電流を供給しているのも同じく駆動機構を構成している第２ドライバ５８２である。その電流供給を受けると素子５６４及び５６５の形状、体積又はその双方が変化して定着ベルト５０２に高周波振動が加わる。これは、素子５６４及び５６５の形状、体積又はその双方が高い周波数で変化することで剥離面５７６に動きが生じると、剥離部材５６２に向かい付勢されているベルト５０２が剥離面５７６に追従して動き、プロセス方向Ｐに対しほぼ直交する方向にベルト５０２がかなり強く加速されるからである。その高周波振動は剥離面５７６に集中しベルト５０２の外面に対する媒体及びマーキング材の吸着力を弱めるため、剥離面５７６にて様々な種類の媒体をより確実に剥離させることができる。剥離面５７６の加速は媒体重量毎に剥離力を調整することで制御することができる。

ドライバ５８０及び５８２は、それぞれ、特許文献２に記載の電力駆動回路等を備えており、振動剥離装置５６０内の剥離部材５６２、圧電素子５６４及び５６５、並びに（その素子５６４及び５６５が堅固に固定されている場合は）支持部材５６６を高周波で駆動するよう構成されている。ドライバ５８０及び５８２の動作周波数ｆは約５〜２００ｋＨｚの範囲内、例えば約５〜５０ｋＨｚ、約５０〜１００ｋＨｚ、或いは約１００〜２００ｋＨｚとするのが望ましい。

振動剥離装置５６０や、それと定着ベルト５０２を併せたシステムは、ドライバ５８０及び５８２を用いその共振周波数で振動させることができる。共振周波数は温度条件や負荷条件で変化するので、例えば特許文献２に記載の位相ロックループ電源をドライバ５８０及び５８２に組み込み、装置５６０又はそれを含むシステムの共振周波数に生じる変化に追従するよう、その電源でドライバ５８０及び５８２の動作を調整するのが望ましい。

図６に、本発明の更に他の実施形態に係る定着装置のうち振動剥離装置６６０を含む部分の構成を示す。この定着装置は、図示の通りその定着ベルト６０２が加熱素子６２６付の定着ローラ６０８の外周に架かっている点等、図２に示した定着装置２００等と共通する構成部分を有している。装置６６０は、ベルト６０２の内面６０４と接する面６７３を備えた任意形状の支持部材６７０と、剥離部材として機能する導波路６７４との間に、駆動機構を構成する圧電素子６７２を１個又は複数個（図では１個）配した構成である。駆動機構はその素子６７２で導波路６７４を振動させる構成であり、素子６７２及び導波路６７４によって一種のホーン状トランスデューサが形成されている。導波路６７４は素子６７２の動きを増幅する形状を有しており、例えば複数個の導波路セグメントを装置６６０の長手方向沿いに列をなして並べることで構成されている。素子６７２も装置６６０の長手方向沿いに列をなすよう複数個並べることができる。

支持部材６７０は、定着装置の一部、例えば振動剥離装置６６０が配設されるサブフレームに対し堅固に固定するのが望ましい。

圧電素子６７２は例えば圧電素子２６４のそれと同じ素材で形成することができる。

この振動剥離装置６６０を構成する駆動機構によって圧電素子６７２に電流が供給されると、素子６７２が矢印Ｆで示される方向に沿い膨張して定着ベルト６０２に接近する、という動きと、それとは逆の方向に沿い収縮してベルト６０２から離隔する、という動きとが反復的に発生する。矢印Ｆは例えば定着ベルト内面６０４に対し直交する方向を示している。この振動によって、導波路６７４の先端部にある剥離面６７６に振動が発生し、その振動が導波路６７４との接触部分を介しベルト６０２に伝わるため、媒体が定着ベルト外面６０６から剥がれやすくなる。剥離面６７６には湾曲を付け、例えば約０．５〜５ｍｍの曲率半径とするのが望ましい。

振動剥離装置６６０内の圧電素子６７２に電流を供給しているのはドライバ６８０である。その電流供給を受けると素子６７２の形状、体積又はその双方が変化して定着ベルト６０２に高周波振動が加わる。これは、素子６７２の形状、体積又はその双方が高い周波数で変化することで剥離面６７６に動きが生じると、導波路６７４に向かい付勢されているベルト６０２が剥離面６７６に追従して動き、プロセス方向Ｐに対しほぼ直交する方向にベルト６０２がかなり強く加速されるからである。その高周波振動は剥離面６７６に集中し定着ベルト外面６０６に対する媒体及びマーキング材の吸着力を弱めるため、剥離面６７６にて様々な種類の媒体をより確実に剥離させることができる。剥離面６７６の加速は媒体重量毎に剥離力を調整することで制御することができる。

ドライバ６８０は特許文献２に記載の電力駆動回路等を備えており、振動剥離装置６６０内の導波路６７４、圧電素子６７２及び（その素子６７２が堅固に固定されている場合は）支持部材６７０を高周波で駆動するよう構成されている。ドライバ６８０の動作周波数ｆは約５〜２００ｋＨｚの範囲内、例えば約５〜５０ｋＨｚ、約５０〜１００ｋＨｚ、或いは約１００〜２００ｋＨｚとするのが望ましい。

振動剥離装置６６０や、それと定着ベルト６０２を併せたシステムは、ドライバ６８０を用いその共振周波数で振動させることができる。共振周波数は温度条件や負荷条件で変化するので、例えば特許文献２に記載の位相ロックループ電源をドライバ６８０に組み込み、装置６６０又は又はそれを含むシステムの共振周波数に生じる変化に追従するよう、その電源でドライバ６８０の動作を調整するのが望ましい。

以上説明した実施形態によれば、その定着装置内に振動剥離装置２６０、５６０又は６６０が設けられているため、媒体に対し剥離エネルギをより均等に分散させることができ、媒体を剥離させるのにエアナイフを使用した場合に比べ加熱の不均一さ、対流性エネルギ損失、近隣輸送部への熱の逃げ、並びに画像内での除熱の不均一さを抑えることができ、また剥離装置・定着ベルト間接触面での摩擦を抑えてベルト摩耗及び定着装置内必須駆動トルクを抑えることができる。

以上説明した実施形態によれば、更に、その定着装置内に振動剥離装置２６０、５６０又は６６０が設けられているため、その振動により媒体及びマーキング材にエネルギが供給される結果、マーキング材が媒体により好適に定着することとなる。

振動剥離装置内の駆動機構は、定着ベルトに接触している剥離部材に所望の振動を及ぼすこと、例えば約５〜２００ｋＨｚの周波数で振動させることが可能な構成であればよいので、圧電素子及びそれに対応するドライバを備えた構成でなくてもかまわない。従って、振動剥離装置内の駆動機構として、１個又は複数個のモータ、電磁石、マイクロアクチュエータ、それらの組合せ等といった部材や、その部材にエネルギ又は信号を供給し剥離部材を所望周波数で振動させる駆動回路を設け、その機構を用い剥離部材を振動させるようにしてもよい。

そして、ご理解頂けるように、本願記載の発明及びその諸実施形態は、媒体及びマーキング材の種類及び処理の如何を問わず適用することができる。例えば、マーキング材の種類がトナー、液体インク、ゲルインク、熱硬化インク、輻射効果インク等のいずれであっても、また印刷の際に媒体に適用される温度、圧力等の処理条件がどのような条件であってもかまわない。本発明の諸実施形態に係る定着装置では、使用する媒体の種類、マーキング材の種類に応じ、使用する処理条件を適宜定めることができる。

１００印刷装置、１０２媒体供給モジュール、１０４，２５０媒体、１０６印刷モジュール、１０８フォトレセプタベルト、１１０現像ステーション、１１４反転モジュール、１１６媒体回収モジュール、１１８回収カート、１２０スタック、２００定着装置、２０２，５０２，６０２定着ベルト、２０４，５０４，６０４定着ベルト内面、２０６，６０６定着ベルト外面、２０８，６０８定着ローラ、２１０外部ローラ、２１２〜２１６内部ローラ、２１８〜２２４，２４２ローラ外面、２２６〜２３２，６２６加熱素子、２３４電源、２３６コントローラ、２４０外部加圧ローラ、２４４ニップ、２５２マーキング材、２６０，５６０，６６０振動剥離装置、２６２，５６２剥離部材、２６４，５６４，５６５，６７２圧電素子、２６６，５６６，６７６支持部材、２７６，５７６，６７６剥離面、２８０，５８０，５８２，６８０ドライバ、６７３接触面、６７４導波路、Ａ〜Ｆ方向を示す矢印、ＩＥ第１ニップ進入端、Ｎ₁ 第１ニップ、Ｎ₂ 第２ニップ、ＯＥ₁ 第１ニップ退出端、ＯＥ₂ 第２ニップ退出端、Ｐプロセス方向、α 剥離角。

Claims

媒体への印刷に際し使用される装置であって、
定着ベルトと、媒体を受け入れうるニップがその表面と定着ベルト外面との間に形成されるよう設けられた第１部材と、定着ベルトを支持する第２部材と、定着ベルト内面と第２部材の間に位置する振動剥離装置と、を備え、
その振動剥離装置が、剥離面を提供する剥離部材と、剥離面及び定着ベルトを振動させる駆動機構と、を有し、
ニップを通過した媒体が剥離面近傍にて定着ベルト外面から分離していくよう定着ベルトの振動でその分離を支援する装置。
請求項１記載の装置であって、その駆動機構が、剥離部材に接触するよう設けられた１個又は複数個の圧電素子と、接続先の圧電素子に電流を供給する１個又は複数個のドライバと、を有し、ドライバからの電流供給に応じ圧電素子が剥離面及び定着ベルトを振動させる装置。
請求項２記載の装置であって、
その振動剥離装置が、本装置に対し固定配設された支持部材を有し、
その圧電素子が、支持部材と剥離部材の間に位置するよう支持部材及び剥離部材に対し複数個固定配設されており、
そのドライバが、振動剥離装置をその共振周波数で振動させる電力駆動回路を有する装置。
請求項２記載の装置であって、
その圧電素子として、第１の列をなすよう振動剥離装置長手方向に沿い配置された複数個の第１圧電素子、並びに第２の列をなすよう振動剥離装置長手方向に沿い配置された複数個の第２圧電素子を備え、
そのドライバとして、接続先の第１圧電素子に電流を供給する第１ドライバ、並びに接続先の第２圧電素子に電流を供給する第２ドライバを備え、
その第１及び第２ドライバが、（ｉ）第１圧電素子が第１方向に沿い膨張するのと同時に第２圧電素子がそれとは逆の第２方向に沿い収縮し、（ｉｉ）第１圧電素子が第１方向に沿い収縮するのと同時に第２圧電素子が第２方向に沿い膨張するよう、第１及び第２圧電素子を稼働させることで、剥離面及び定着ベルトを振動させる装置。