JP2020019259A - ラミネート装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ラミネート装置の故障や、ラミネート品位の低下を防止する。【解決手段】ラミネート処理対象物を熱圧着することによりラミネート処理するラミネート装置において、ラミネート処理対象物を挿入するための挿入口と、前記挿入口より挿入されたラミネート処理対象物を挟持搬送しながら熱圧着する一対のローラとを備え、前記一対のローラの少なくても一方は表面が弾性層で構成され、前記ローラの軸方向に、前記挿入口から挿入可能なラミネート処理対象物の最大厚み以上の深さのスリットを設けると共に、前記スリットが前記ローラの軸方向に広がらないようにするための押圧部材を設ける。【選択図】 図７

Description

本発明は、媒体をフィルムによってラミネートするラミネート装置、特に熱反応性のラミネートフィルムによりシート状媒体をラミネートするラミネート装置に関するものである。

従来、シートを搬送しながら熱圧着する定着装置においては、その基本構成として熱源を有する定着ローラと、定着ローラに圧接される加圧ローラとで構成されているのが通常である。近年、その定着ローラと加圧ローラの表面近傍に、ローラ軸と直交する方向に溝と柔突起とを交互に設け、搬送されるシートのしわを防止するという技術が特許文献１で提案されている。

特開２０１２−１８９７０４号公報

このような加圧ローラと定着ローラのローラ表面近傍に溝と柔突起が交互に設けられたローラをラミネート装置に用いた場合、ラミネート処理対象物の厚みがローラ表面の柔突起の高さより厚くなると、処理対象物の両端外側のニップ領域が浮いてしまい、この浮いた領域では、定着ローラ表面の熱は空気にしか奪われなくなるため、熱が放熱されずにその部分の温度が高くなり過ぎ、場合によっては定着ローラが溶けてしまうといった故障を引き起こすことがあった。

特に発熱体に熱容量が少なく、短時間で加熱するセラミックヒータを熱源として用いた場合、高温になり易い傾向があった。

また、柔突起の隣に溝があると、溝と対向するラミネート処理対象物部分にある熱溶融性接着剤に熱が伝わりにくく、また圧力もかかりにくい為、その部分の熱溶融性接着剤が溶けきれず、ラミネート品位が悪化してしまうことになる。

本発明は、以上の事情に鑑みてなされたもので、装置の故障や、ラミネート品位の低下を防止することが可能なラミネート装置を提供しようとするものである。

上記目的を達成するために本発明は、ラミネート処理対象物を熱圧着することによりラミネート処理するラミネート装置において、ラミネート処理対象物を挿入するための挿入口と、前記挿入口より挿入されたラミネート処理対象物を挟持搬送しながら熱圧着する一対のローラとを備え、前記一対のローラの少なくても一方は表面が弾性層で構成され、前記弾性層にはラミネート処理対象物の搬送方向と交差する方向に、前記挿入口から挿入可能なラミネート処理対象物の最大厚み以上の深さのスリットが設けられているラミネート装置とするものである。

また、本発明は、ラミネート処理対象物を熱圧着することによりラミネート処理するラミネート装置において、ラミネート処理対象物を挟持搬送しながら熱圧着する一対のローラと、前記一対のローラの少なくても一方の表面に設けられる弾性層と、前記弾性層のラミネート処理対象物の搬送方向と交差する方向に設けられるスリットと、前記スリットが前記ローラの軸方向に広がらないようにするための押圧部材とを有するラミネート装置とするものである。

本発明によれば、ラミネート装置の故障や、ラミネート品位の低下を防止できるものである。

本発明の実施形態に係わるラミネート装置の概略断面図である。 本発明の実施形態に係わる定着ローラ対の外観斜視図である。 本発明の実施形態に係わる定着ローラ対の概略断面図である。 本発明の実施形態に係わるセラミックヒータの概略平面図である。 本発明の実施形態に係わるセラミックヒータの概略断面図である。 本発明の実施形態に係わる加圧ローラの浮き幅を説明する説明図である。 本発明の実施形態に係わるスリットを設けた加圧ローラの外観斜視図である。 本発明の実施形態に係わるスリットを設けた加圧ローラの断面図である。 本発明の実施形態に係わるスリットを設けた加圧ローラの浮き幅を説明する説明図である。 本発明の実施形態に係わるスリットを設けた加圧ローラのフランジによる固定を説明する説明図である。

以下、添付図面を参照して本発明の好適な実施形態を詳細に説明する。尚、以下の実施形態は特許請求の範囲に係る本発明を限定するものでなく、また、以下の実施形態で説明されている特徴の組み合わせの全てが本発明の解決手段に必須のものとは限らない。

図１は本発明の実施形態に係わるラミネート装置の構成について示す概略断面図で、ラミネート装置は、熱溶融性接着剤が塗布されたラミネートフィルムとシートとを重ねて熱圧着により貼り合せるものである。

図１において、ラミネート装置１は、挿入口２と排出口３が形成されている。挿入口２から排出口３に至る搬送路は、直線的に形成されている。挿入口２は、下側の方が上側より長く、且つ互いに離間した上下一対の挿入ガイド４ａ、４ｂで形成されている。挿入ガイド４ａ、４ｂの搬送路下流側には、ラミネートフィルムを熱圧着しながら搬送する定着装置１００が配置されている。定着装置１００の搬送路下流側には、加熱されたラミネートフィルムをシートに圧着しながら搬送する圧着ローラ対１３０が配置されている。圧着ローラ対１３０の搬送路下流側には、排出口３を形成する上下一対の排出ガイド５ａ、５ｂが形成されている。尚、６は電源スイッチである。

図２は、図１に示される定着装置１００を構成する定着ローラ対の外観斜視図で、定着ローラ対１０１は、加熱ユニット１１０と、加圧ローラ１２０とで構成され、これらによりシートを挟持搬送しながら加熱及び加圧する。

図３は、図２に示される定着ローラ対１０１の概略断面図で、図３において、加熱ユニット１１０は、断面樋状に形成されて、耐熱性、剛性を備えたヒータ保持部材１１１と、ヒータ保持部材１１１における加圧ローラ１２０と対向する面に形成された凹溝に固定された薄肉低熱容量のセラミックヒータ１１２と、サーミスタ（温度検出手段）１１３とを備えている。また、加熱ユニット１１０は、ヒータ保持部材１１１の内側に設けられた断面Ｕ字状の定着ステイ１１４と、ヒータ保持部材１１１の外周に緩く装着された円筒状の定着フィルム１１５とを備えている。定着ステイ１１４は、Ｕ字状の開口部がヒータ側を向いている。

加圧ローラ１２０は、金属製の軸１２１と、この軸１２１の外周に同心状に一体に設けられた円筒状の耐熱性弾性材料からなる弾性筒１２２とを備えている。弾性筒１２２の外周には、離型性に優れたＰＦＡ，ＰＴＦＥ，ＦＥＰなどのフッ素樹脂製の離形被膜が形成されている。加圧ローラ１２０は、軸１２１の両端部が定着装置１００のフレームに設けられた不図示の軸受に支持されることによって、フレームに回転自在に支持されている。そして、加圧ローラ１２０は、軸１２１が図１に示される駆動モータＭの駆動力よって回転するようになっている。

加熱ユニット１１０と加圧ローラ１２０は平行に配置されている。加熱ユニット１１０は、定着ステイ１１４の両端部を不図示の加圧付勢機構によって、加圧ローラ１２０の側に付勢されて、セラミックヒータ１１２を、定着フィルム１１５を介して加圧ローラ１２０に圧接させている。この結果、加熱ユニット１１０と加圧ローラ１２０との間に、ニップが形成されている。

加圧ローラ１２０が駆動モータＭによって回転すると、加圧ローラ１２０に圧接している定着フィルム１１５が、ヒータ保持部材１１１の外側を追従回転する。このとき、ニップにラミネートフィルムが挟まれている場合、セラミックヒータ１１２の加熱と、加熱ユニット１１０と加圧ローラ１２０との圧接力によって、ラミネートフィルムの熱溶融性接着剤が溶け、ラミネートフィルムとシートが圧着される。

図４は、図３に示すセラミックヒータ１１２の概略平面図で、セラミックヒータ１１２は、短冊状の薄板状（厚さ１ｍｍ前後）の発熱パターン１１２ａが印刷されている。

なお、発熱パターン１１２ａの長手方向はラミネートフィルムの幅よりも長く形成されている。発熱パターン１１２ａの始端と終端には、端子部が形成されている。

図５は、図３に示すセラミックヒータ１１２の図面と直交する方向（シートの搬送方向と直交する方向）の断面図で、セラミックヒータ１１２のセラミック基板１１６の加圧ローラ１２０と対向する面には、発熱体である発熱パターン１１２ａが印刷されている。発熱パターン１１２ａは、主に銀とパラジウムとで形成されている。また、発熱パターン１１２ａは絶縁および耐熱性のある保護材（例えばガラス等）１１７によってコーティング保護されている。

図５に示すように、セラミックヒータ１１２の裏面にはサーミスタ１１３が設けられ、制御回路１１８が接続されている。サーミスタ１１３はセラミックヒータ１１２の長手方向の必ずしも中央に配置する必要はないが、使用するラミネートフィルムが搬送通過する範囲に対応する位置に設置する必要がある。また、サーミスタ１１３は複数個配置してもよい。

次に、以上の構成によるラミネート処理動作について説明する。

ラミネート処理対象物の厚みによって、適切な温度設定、速度設定があるので、適切なモードを選択し、ラミネート装置１の本体に電源を投入すると、セラミックヒータ１１２に電力が供給され、駆動モータＭの回転により定着ローラ対１０１がラミネートシートを搬送する方向に所定の速さで回転し始める。セラミックヒータ１１２は電力の供給とともに極めて短時間で目標の温度に到達する。このため、ラミネート装置１は、すぐにラミネート処理可能な状態になる。また、セラミックヒータ１１２の温度は、サーミスタ１１３によって検出され、制御回路１１８によってセラミックヒータ１１２への電力供給をＯＮ−ＯＦＦする等により常時一定温度に保つことができるようになっている。セラミックヒータ１１２は薄板状に形成されているので表裏での温度差が少なく、精度の良い温度調節がされるようになっている。

このように、ラミネート装置１の本体に電源を投入すると、セラミックヒータ１１２が極めて短時間に目標の約１３０〜１６０℃のラミネート処理温度に達するため、使用者は、電源を投入すると同時に、ラミネートフィルムを挿入口２より挿入して、ラミネート処理を施すことができる。

使用者がシートを挟んだラミネートフィルムを挿入口２より挿入すると、挿入ガイド４ａ、４ｂの案内により、ラミネートフィルムの先端が定着ローラ対１０１のニップに到達する。シートを挟んだラミネートフィルムは、定着ローラ対１０１によって搬送される。この際の搬送速度は加熱設定温度との兼ね合い等によっても変化するが、概ね５〜１５ｍｍ／ｓ程度が望ましい。定着ローラ対１０１においては、ラミネートシートを搬送しながら所望の温度に加熱され、ラミネートフィルムの熱溶融性接着剤が溶融状態になる。

ラミネートフィルムは、定着ローラ対１０１により搬送され、ラミネートフィルムの先端が圧着ローラ対１３０のニップに到達する。ラミネートフィルムは、圧着ローラ対１４０によって上下より加圧され、且つ熱が奪われると同時にラミネートフィルムの溶融していた接着剤が硬化し、ラミネートフィルムは密封される。

密封されたラミネートフィルムは、圧着ローラ対１３０の搬送力によって排出口３に搬送され、ラミネート処理が完了する。

この際の圧着ローラ対１３０の搬送速度は、圧着ローラ対１３０と定着ローラ対１０１でラミネートフィルムが撓まないように、定着ローラ対１０１よりも５％程度早い速度で、また、ローラの加圧力の定着ローラ対１０１よりも圧着ローラ対１３０の方が小さくなるように設定されている。

ラミネート処理動作において、ラミネートフィルムが定着ローラ対１０１を搬送通過する際、セラミックヒータ１１２の長手方向の範囲のうち、ラミネートフィルムの幅に相当する範囲における熱量が、ラミネートフィルムへの熱伝達によって急速に奪われるため、相応する範囲でセラミックヒータ１１２の温度が低下する。

サーミスタ１１３はセラミックヒータ１１２の温度低下を検知し、その情報を基に制御回路１１８がセラミックヒータ１１２への通電を制御して、サーミスタ１１３の検出温度が再び目標の温度に達するまで、セラミックヒータ１１２に電力を供給する。この電力供給によってセラミックヒータ１１２の発熱パターン１１２ａ全体が一様に発熱するが、図６に示されるように、セラミックヒータ１１２の長手方向の範囲のうち、ラミネート処理対象物Ｓの幅に相当する範囲の外側の部分に、ラミネート処理対象物Ｓの厚みの影響で加圧ローラ１２０と加熱ユニット１１０に圧着されないニップ部分の浮きＬ１が発生し、この浮きＬ１ではラミネート処理対象物にも加圧ローラ１２０にも熱が奪われない為、ラミネート処理対象物が接触している個所と比較して、セラミックヒータ２１の表面温度が数十℃上昇してしまう。

そこで本実施形態では、定着ローラ対１０１の外観斜視図である図７及び加圧ローラ１２０の断面図である図８に示されるように、加圧ローラ１２０の弾性筒１２２にスリット１２３を設けている。このスリット１２３の深さは、シートを挟んだラミネートフィルムの最大厚さ以上に設定している。ここで、最大厚さは挿入口２の上下のガイド４ａ、４ｂで形成されているパス間の高さと同一である。また、スリット１２３の軸方向の間隔は、このような、スリットが無い場合に挿入口２を通過可能な最大厚さのラミネート処理対象物Ｓを定着ローラ対１０１にニップさせた場合の浮きＬ１の幅よりも狭い間隔で、加圧ローラ１２０の軸と直交する方向に弾性筒１２２の全域に亘って設けている。これにより、挿入口２を通過可能な最大厚さのラミネート処理対象物Ｓを定着ローラ対１０１にニップさせた場合でも、図９に示されるように、加熱ユニット１１０と加圧ローラ１２０とのニップの浮きがＬ２に減少される。

よって、ラミネート処理動作時において、セラミックヒータ１１２の発熱した熱がラミネート処理対象物Ｓにも、加圧ローラ１２０にも放出されない領域が狭くなり、セラミックヒータ１１２が部分的に加熱してしまうことを防止することができる。

また、加圧ローラ１２０に設けたスリット１２３に一定以上の隙間の溝が生じると、その溝と接するラミネート処理対象物Ｓの熱溶融性接着剤への熱が伝わりにくく、圧力もかかりにくいため、熱溶融性接着剤が溶けきれず、その部分のラミネート品位が低下してしまうことがある。そこで本実施形態では、スリット１２３の幅を極力小さくするため、加圧ローラ１２０の両端にスリット１２３の幅が広がらないように、図１０に示すようなローラのセンタ方向（Ｐの方向）に向かって圧を加えた状態でフランジ１２４ａ、１２４ｂを加圧ローラ軸１２１に固定することで、ラミネート処理対象物Ｓに均一に熱と圧が伝わりラミネート品位を低下することなく定着できるようにしている。

以上説明したように、本実施形態のラミネート装置によれば、加圧ローラ１２０の弾性筒１２２に、搬送可能な最大厚さのラミネート処理対象物の厚さより深さの深いスリット１１２をローラ軸１２１と直交する方向に複数個所設けることで、厚みのあるラミネート処理対象物が挿入されても、加熱ユニット１１０と加圧ローラ１２０のニップ部に生じる浮きが減少されるので、セラミックヒータ１１２の温度が部分的に高くなってしまい加圧ローラ１２０が破損してしまうといったことを防止することができる。

また、スリット１２３が広がってしまうのを防止する押さえフランジ１２４ａ、１２４ｂを加圧ローラ１２０の両サイドに取付けることで、スリット１２３が密着しあい、ラミネート処理対象物Ｓに熱や圧を均一にかけることを可能にしているので、ラミネート品位の低下を防止することができる。

なお、以上の実施形態のおけるスリット１２３は、加圧ローラ１２０の軸１２１と直交する方向に設けることに限定されず、ラミネート処理対象物の搬送方向と交差する他の方向に設けるようにすることも可能である。

また、以上の説明における定着ローラ対１０１は、定着フィルムを有する加熱ユニットと加圧ローラとで構成されている。しかし、加熱ユニットの代わりに、内部にヒータを有する円筒状のローラを使用してもよい。内部にヒータを有する円筒状のローラを使用した場合、そのローラの弾性部にローラと直交する方向にスリットを設け、その両端にスリットが広がらないようにフランジ部材が固定されてもよい。したがって、熱圧着搬送部に設けるスリットは、加熱ユニット、加圧ローラどちらか一方に設けても良いし、両方に設けても良い。そして、スリットを加熱ユニット、加圧ローラの両方に設けた場合、上記溝の深さは、これら両方の合計で設定するようにしても良い。

また、本発明は、ラミネート装置に限らず、トナーを用いた画像形成装置の定着装置等、他の定着装置であっても適用できるものである。

１…ラミネート装置
２…挿入口
３…排出口
４ａ…挿入ガイド
４ｂ…挿入ガイド
５ａ…排出ガイド
５ｂ…排出ガイド
６…電源スイッチ
１００…定着装置
１０１…定着ローラ対
１１０…加熱ユニット
１２０…加圧ローラ
１２１…加圧ローラ軸
１２２…弾性筒
１２３…スリット
１２４ａ…フランジ
１２４ｂ…フランジ
１３０…圧着ローラ対
Ｌ１…ニップの浮き幅
Ｌ２…ニップの浮き幅
Ｍ…駆動モータ
Ｓ…ラミネート処理対象物

Claims (4)

1. ラミネート処理対象物を熱圧着することによりラミネート処理するラミネート装置において、
   ラミネート処理対象物を挿入するための挿入口と、
   前記挿入口より挿入されたラミネート処理対象物を挟持搬送しながら熱圧着する一対のローラと、を備え、
   前記一対のローラの少なくても一方は表面が弾性層で構成され、前記弾性層には前記ローラの軸方向に、前記挿入口から挿入可能なラミネート処理対象物の最大厚み以上の深さのスリットが複数設けられていることを特徴とするラミネート装置。
2. 前記弾性層のスリットは、前記挿入口から挿入可能な最大厚みのラミネート処理対象物が前記ローラ対に挟持された際に前記スリットが無い場合に生じるローラ軸方向のローラ対間の間隙より狭い間隔で形成されることを特徴とする請求項１に記載のラミネート装置。
3. 前記弾性層のスリットが前記ローラの軸方向に広がらないようにするための押圧部材を更に有することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のラミネート装置。
4. ラミネート処理対象物を熱圧着することによりラミネート処理するラミネート装置において、
   ラミネート処理対象物を挟持搬送しながら熱圧着する一対のローラと、
   前記一対のローラの少なくても一方の表面に設けられる弾性層と、
   前記弾性層のラミネート処理対象物の搬送方向と交差する方向に設けられるスリットと、
   前記スリットが前記ローラの軸方向に広がらないようにするための押圧部材と、
   を有することを特徴とするラミネート装置。

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