JP3567714B2 - 画像形成材料除去装置 - Google Patents

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    • Y10T156/1705Lamina transferred to base from adhered flexible web or sheet type carrier

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真方式あるいは熱転写方式などにより熱溶融製樹脂を含む画像形成材料により画像形成された記録媒体から画像形成材料を剥離し、それを再利用を可能とする画像形成材料除去装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、環境問題への関心から、複写機、プリンタ等で使用される大量の用紙を再利用しようという試みがなされてきている。一度利用した用紙を古紙として回収して、製紙工場でいったん繊維に叩解しトナーやインクを除去した後、再び用紙として抄紙する方法が現在では一般的である。しかしながらこの方法では、新たに紙を製造するのと同等のエネルギーが必要になる上、輸送に伴うエネルギーやコストが上乗せされるため、環境にとって必ずしも負荷が低いものであるとは言い難い。
【0003】
このような問題を解決する装置として、いったん画像形成材料が溶融固着した記録用紙から画像を剥離する画像形成材料除去装置が従来から知られている。たとえは特開平4−64472号公報、特開平7−36329号公報に記載されたものなどがそれである。
【0004】
これらの装置では、あらかじめトナーとの接着力を低下させるように処理された用紙を用いたり、あるいは画像形成材料除去装置の内部にトナーの剥離性を促進させる溶液を塗布することで記録用紙とトナーとの付着力を小さくし、トナーとの付着力が大きな画像剥離媒体を接触させてトナーを記録用紙から剥離している。
【0005】
上記の画像形成材料剥離装置では、画像剥離部材として基材上にトナーと同じく熱溶融性樹脂を層形成したものを用いる場合が多い。これによれば、剥離したトナーはそのまま次のサイクルで画像剥離媒体として用いることができ、連続して剥離工程を行うことが可能であるという利点を有する。
【0006】
このような画像形成材料除去装置においては、例えば特開平7−36329号公報示された様なロール式の画像剥離部材においては、その画像剥離ロール内部に、特開平4−64472号公報で示された様なベルト式の画像剥離部材においては、記録用紙と画像剥離層を押しつける押圧ロールに対向した熱ロールの内部に1カ所加熱部材を設けている。この加熱部材により画像剥離層を、記録用紙と押しつけられる部分での画像剥離層の温度が所望の温度になるように制御している。
【0007】
画像剥離層を構成している熱溶融性樹脂は、温度とともに性質が変化する。すなわち、そのガラス転移点以下の温度では固化状態、ガラス転移点以上溶融温度以下ではゴム状で弾性を持った軟化状態、溶融温度以上では液体の性質を持つ溶融状態である。そのため、記録用紙上のトナーに接触させる際の画像剥離層の温度は、低すぎて画像剥離層が固化状態では記録用紙上のトナーとの間に接着力が生じず、高すぎると、記録用紙上のトナーも含めて低粘度状態となり、記録媒体の内部に浸透してしまうため、適当な温度範囲にする必要がある。通常、画像剥離層を軟化状態で接触させると剥離性が高い。
【0008】
このような画像剥離層を連続して使用すると、画像剥離層の上に剥離したトナーが累積していき、層の厚さが全体的に増していくとともに、画像の形成状態によって、トナーが多く累積するところと、少ないところが形成され、表面の凹凸が大きくなっていくという問題が生じる。
【0009】
層の厚さが厚くなると、剥離層の厚さ方向の温度分布が大きくなり、表面が軟化状態であっても内部が溶融状態になり、剥離層が記録媒体に移行してしまうなどの不良が発生する。そのため、ある厚さ以上になった画像剥離層は新しい物と交換するか、特開平4−116000に開示されるように、シートを画像剥離層より高い温度で接触させて画像剥離層をシートに転移させてその一部を取り除いていた。
【0010】
また、剥離層表面に凹凸が発生すると、記録用紙との接触が不均一になり、剥離不良の原因となる。このような現象に対しては、特開平7−36329号公報で示されたように、画像剥離層の表面に圧力部材を押し当て、トナーの凹凸を平滑化するようにしていた。
【0011】
しかしながら、このような画像除去装置においては、画像剥離層に剥離されたトナ一の回収を、剥離動作の途中でシートを高温で接触させて画像剥離層の一部をシートに転移させて取り除いているため、シートヘの転移の前後で剥離層の厚さが大幅に変化してしまい、剥離性能を維持することが困難であった。また、回収シートからトナーを分離することが難しく、回収シートが再利用できないため、用紙の再利用の反面、大量のシ一トを廃棄することになり、環境への負荷は低減されるとは言い難い。また、回収シートの送りのタイミングも画像剥離層の厚さを検知して行う必要があり、回収シートの収納トレイや、剥離層厚測定装置など、装置の複雑化を招くことになる。
【0012】
さらに、画像剥離部材の表面性状について検討するに、記録用紙から剥離されたトナーは、画像剥離部材上では紙と付着していた側が表面に露出する。そのため、剥離トナーの付着部分は画像(付着トナー)の厚み分の凹凸が存在すると同時に、さらにその凸部の表面には、付着していた記録材料(例えば、用紙の繊維)の凹凸もレプリカとして存在する。従来の、加熱部材を1カ所にしか持たない画像除去装置においては、剥離条件を満足するためには画像剥離層の樹脂の1サイクルでの最高温度を、記録用紙に押しつける時点での軟化状態までにしか高められないため、画像剥離層の表面に圧力部材を押し当てたとしても、平滑化できるのは画像レベルの大きなうねり程度で、紙の表面の凹凸に見られるような微少な凹凸までは完全には平滑化することができなかった。そのため、一旦トナーを剥離した部分の画像剥離層は次のサイクルまでに表面平滑性が完全に回復できず、十分な付着力が発生しないため剥離不良をおこすことがあった。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、以上のことを鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、簡易な構成で連続的に高品質に記録媒体からトナーを剥離することができる画像形成材料除去装置を提供することである。
【0014】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、鋭意検討の結果、画像剥離層の加熱条件を制御してその表面を常に好適な状態に保持することにより前記課題を解決しうることを見いだし、本発明を完成した。
【0015】
すなわち、本発明の画像形成材料除去装置は、(1)熱溶融性樹脂を含有する画像形成材料が溶融固着した記録媒体から該画像形成材料を除去する画像形成材料除去装置であって、耐熱性基材の表面に熱溶融性樹脂を含む画像剥離層を設けた画像剥離部材と、該画像剥離層を軟化乃至溶融状態に加熱する第1加熱部材と、該第1加熱部材により加熱され軟化乃至溶融状態となった画像剥離層を表面に画像形成材料が固着した記録媒体と接触させる接触手段と、該固着した画像形成材料を画像剥離層表面に移動した状態で、記録媒体を画像剥離層から分離する分離手段と、該記録媒体から分離された画像剥離層を溶融状態に加熱する第2加熱部材と、該第2加熱部材の加熱域に、画像剥離部材の耐熱性ベルト状基体の表面に形成された熱溶融性樹脂からなる画像剥離層の厚さを規制する層厚規制ブレードと、を具備することを特徴とする。
【0016】
この構成によれば、画像剥離部材上に設けられた熱溶融性樹脂からなる画像剥離層を第1加熱部材で画像剥離層を溶融状態あるいは溶融状態より粘度の高い軟化状態にし、記録を行った記録媒体と加圧接触させているので、加圧接触部で画像剥離層と画像を形成しているトナーとは強固に接着し、記録媒体を分離することで画像形成材料を完全に剥離することが可能である。
【0017】
同時に、画像剥離部材上の記録媒体上の画像形成材料の表面が粗である場合にも、第2加熱部材による加熱域に進んだ画像形成材料は画像剥離部材とともに溶融状態となるため、熱溶融性樹脂の表面張力により表面が光沢面となり、平滑化部材やクリーナ等による装置の複雑化を招くことなく連続して、画像自体の凹凸の影響を受けにくく品質の高い画像形成材料の剥離が可能となる。
【0018】
ここで、(2)熱溶融性樹脂を含む画像形成材料が溶融固着した記録媒体が、繊維質あるいは多孔質からなる記録媒体である場合には、前記第1加熱部材の加熱条件は、画像剥離層を軟化状態にする温度範囲であることが、好ましい。
【0019】
この構成によれば、第1加熱部材による加熱域では画像剥離層が溶融状態より粘度の高い軟化状態であるため、多孔質あるいは繊維質の記録媒体と加圧接触させた場合、画像剥離層と画像形成材料との強固な接着は達成されるが、記録媒体の微細な小孔や繊維間の内部へと画像形成材料が浸透してしてしまうことがなく、記録媒体から高品質に画像形成材料を剥離することが可能である。
【0020】
なお、本発明において、「画像剥離層を溶融状態に加熱する」とは、具体的には、画像剥離層を構成する熱溶融性樹脂の表面温度(M)を、該熱溶融性樹脂の融点をmp、ガラス転移点をTgとしたとき、mp+10≦Mの範囲に制御することで達成することができることが確認されており、同様に、「画像剥離層を軟化乃至溶融状態に加熱する」とは、表面温度(M)が、Tg≦Mの範囲とすることをにより達成でき、「画像剥離層を軟化状態に加熱する」とは、熱溶融性樹脂の表面温度(M)が、Tg≦M≦mp+10の範囲とすることをにより達成できる。
【0021】
本発明に係る画像剥離部材は、(3)耐熱性ベルト基体の表面に熱溶融性樹脂を含有する画像剥離層を設けた画像剥離ベルトであることが好ましい態様として挙げられる。画像剥離部材をこのような態様とすれば、ベルトの面方向への伝熱量が少ないので、第1の加熱部材と第2の加熱部材によって設定される温度差を有効に設けることができると同時に、熱の蓄積が少ないので、ベルト1周のサイクル中で、画像剥離層の樹脂を溶融および軟化状態とする制御された所望の温度範囲を長期にわたって安定に維持することができる。
【0022】
また、前記(3)の態様において、(4)前記第1加熱部材の加熱域の下流側に、画像剥離ベルトの搬送方向を屈曲させるガイド部材を具備し、該第1加熱部材の加熱域において画像剥離層を記録媒体と接触させた後、前記ガイド部材による画像剥離ベルトの屈曲領域で記録媒体を画像剥離層から分離することが好ましい。
【0023】
この構成によれば、記録媒体との分離部で画像剥離ベルトの搬送方向を高曲率で曲げることができるので、記録媒体のこしを利用することで、剥離部材や剥離爪等を設けることなく、画像剥離層から簡易に記録媒体を分離することができる。
【0024】
(5)前記画像剥離ベルトは、前記第1加熱部材及び第2加熱部材をいずれも加熱ロールとし、該2つの加熱ロール間に張架されることが好ましい態様である。
【0025】
加熱部材を加熱ロールにしたことで、ベルトの張力を用いて加熱部材とベルトを接触させ効率よく画像剥離ベルトへ熱を伝えることができ、熱効率を向上させることができると同時に、少なくとも一方の加熱ロールを駆動ロールと兼ねることで装置の簡略化も可能となる。
【0026】
また、本発明の画像形成材料除去装置には、前記第2加熱部材の加熱域に、画像剥離部材の耐熱性ベルト状基体の表面に形成された熱溶融性樹脂からなる画像剥離層の厚さを規制する層厚規制ブレードを具備する。この層厚規制ブレードは、第2加熱部材に対向して設けられ、画像剥離層及び剥離されたトナーが溶融状態になった部分で層厚を物理的に除去することにより規制しうるため、機械的力で層厚を規制する方法に比べて画像剥離部材にかかる駆動トルクが大幅に低減できると同時に、規制後の剥離層の厚さを高精度に規制することが可能となり、長期にわたって剥離性を維持することが可能となる。
【0027】
本発明の層厚規制ブレードの態様としては、(6)画像剥離部材の基材と一定の間隔をおいて配置されることが挙げられる。層厚規制部材をブレードとすることで、画像剥離層が層厚規制部を通過する際に受ける粘性抵抗が大幅に低減でき、画像剥離ベルトの駆動トルクの減少につながり装置の小型化、効率化が可能となる。
【0028】
(6)に記載の層厚規制ブレードの好ましい態様としては、(7)その層厚を規制する側の端面が対向する他端より鉛直上方に向かうように設置されており、前記記録媒体から除去された画像剥離部材に移行した溶融状態の画像形成材料を層厚を規制する側の端面で剥離し、層厚規制ブレードの下方に配置された回収容器内に滴下させて回収する態様が挙げられる。ブレードの層厚を規制する側面を上方に向けることで、層厚規制されてブレード上流に溜まる画像形成材料を溶融状態のままブレードの多端へと流動させ、さらに重力により回収部へと滴下させることができるので、簡易な方法で連続的に画像形成材料を回収できるとともに、回収までの工程を溶融状態で行うため、除去された画像剥離層表面の樹脂材料が粉末となって機内へ飛散する虞もなく、周囲の環境に影響を及ぼすことがなく効率のよい回収を行うことができる。
【0029】
本発明の画像形成材料除去装置において、(8)画像剥離部材表面に形成された画像剥離層は、剥離される画像形成材料に含まれる熱溶融性樹脂と同じ熱溶融性樹脂材料を含有することが好ましい。この熱溶融性樹脂を例えば、トナー等の画像形成材料に含まれる熱溶融性樹脂と同じものにすることで、画像形成材料の剥離を連続して行い、画像剥離部材上の熱溶融性樹脂と画像形成材料とが混合した場合でも、画像剥離層の温度に対する特性は変化することがなく、連続して安定な剥離性を維持することができる。
【0030】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図面に基づいて説明する。
【0031】
図1は、本発明による下記実施例1で用いる画像形成材料除去装置を示す概略構成図である。本態様で画像剥離媒体として用いられる画像剥離ベルト1は、基体であるポリイミド製ベルト基体の表面に熱溶融性樹脂を含有する画像剥離層が形成されたものである。この基体としては強度と耐久性、熱に対する寸法安定性等を考慮して適切な材料や厚みを適宜選択できる。即ち、ポリイミドベルトの他、樹脂系材料としてはポリアミド、ポリアミドイミド等、あるいは金属ベルトとしてステンレス、ニッケル等から選択することができる。
【0032】
また、基体上に形成される画像剥離用の熱溶融性樹脂層の厚さとしては、20〜200μm、望ましくは50〜100μmである。
【0033】
この画像剥離ベルト1は、加熱ロール2、加熱ロール3、および用紙分離プレート4の間に張架されていおり、図示しない加圧機構により加熱ロール2を介して張力が付与されている。加熱ロール2は鋼製ロールで、内部に加熱源が軸芯内に配置されており、またベルト1と接触していない表面には温度センサー22が接触している。この加熱源は、温度制御が容易であれば、接触型でも、非接触型でもよく、例えば、ヒーターの如き発熱体、ハロゲンランプ、赤外線ランプの如きランプでもよい。
【0034】
加熱ロール3は鋼製ロールの外側をシリコーンゴム層で被覆されたものであり、内部に加熱源が軸芯に配置されており、またベルト1と接触していない表面には温度センサー32が接触している。加熱ロール3の軸方向片側にはギアが取り付けられており、図示しない駆動装置より駆動力が伝達されベルト1を駆動する。
【0035】
加熱ロール2及び3の温度は、図示しない温度コントローラと温度センサ22、32の計測信号によりハロゲンランプ21、31がそれぞれ独立にフィードバック制御され、画像剥離層を形成する熱可塑性樹脂の所望の物性に応じた所定の温度に制御される。
【0036】
加熱ロール3に対向して、表面にシリコーンゴム層を設けた加圧ロール34が図示しない加圧機構により図の方向Aに圧接されている。用紙分離プレート4は曲率半径3mmの曲面を持った表面にテフロン処理を施した鋼性プレートであり、曲面に沿ってなめらかに画像剥離ベルトが摺動するようになっている。35は用紙搬送経路に沿って設けられた用紙シュートである。
【0037】
次に本発明の画像成材料除去装置による画像形成材料剥離プロセスについて説明する。
【0038】
この実施例において画像形成材料除去装置の画像形成材料剥離の対象となるのは、普通紙上にシリコーン樹脂を紙の凹凸を損なわない程度(約1μm)の厚さで形成した専用紙を用いて画像形成した記録済み用紙である。画像形成は、この専用紙に、一般のカラー電子写真方式画像形成装置により、カラートナーを転写し、さらに加熱定着することで行われる。カラートナーは、ポリエステル樹脂を主成分とするトナー樹脂に少なくともイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの顔料をそれぞれ含有させたもので、使用されているポリエステル樹脂の熱的特性は、ガラス転移点が約60〜70℃、溶融温度が約110〜120℃のものである。図2は、代表的なポリエステルの温度と粘度の関係を示すグラフである。このようにこのポリエステルは、ガラス転移点を越える温度領域において、温度の上昇にともなって急激に粘度が減少する、シャープメルトな樹脂である。
【0039】
この表面にトナー等の画像形成材料で画像形成された記録済み用紙6が、トレイ61に収容されている。ここから送り出しロール62により、用紙が1枚ずつ所定の間隔でトレイ61から送り出され、搬送ロール対64で画像形成材料剥離部へと送られる。
【0040】
画像剥離ベルト1の表面に使用されている熱溶融性樹脂は画像形成に使用されているトナーに含まれるポリエステル樹脂と同じものである。画像剥離ベルト1は加熱ロール3により回転駆動されており、加熱ロール2(第2加熱部材)はポリエステル樹脂の溶融温度より十分高い150℃(mp+35℃)、加熱ロール3(第1加熱部材)はポリエステル樹脂の溶融湿度とほぼ等しい115℃(mp±0℃)に温度制御されている。画像剥離ベルト1と加熱ロール2及び3は十分な時間、接触するため、互いに分離する直前の剥離ベルト1上の熱溶融性樹脂の温度は、加熱ロール2及び3の設定温度とほぼ等しくなっている。画像剥離ベルト1上のポリエステル樹脂は加熱ロール2上では溶融温度より十分高い温度まで加熱され、溶融状態にある。その後、第2の加熱ロールまで搬送される間に空気へ放熱して徐冷された後、加熱ロール3上では溶融温度近傍まで加熱され、軟化状態となる。
【0041】
記録済み用紙6は用紙トレイより加熱ロール3と加圧ロール34との圧接部へと搬送され、画像剥離ベルト1と接触する。画像剥離ベルト1上のポリエステル樹脂は、加熱ロール3上でほぼ設定温度になっている。このときの温度はポリエステル樹脂のほぼ溶融温度であり、画像剥離用の樹脂層はゴム状の弾性を維持しつつも用紙6上のトナー像7aとは接着力を持った状態であり、圧力を加えられることで用紙の凹凸にならってトナー像7aと接着する。この時、画像剥離ベルト1上のポリエステル樹脂やトナーは上記の温度条件に制御されているため、流動状態となり用紙の内部にしみこむような現象は発生しない。
【0042】
画像剥離ベルト1は圧接部を通過した後、用紙6と接触状態を維持したまま搬送されていく。この間に画像剥離ベルト1の熱が用紙6へと伝わるとともに周囲の空気への放熱が起こり、画像剥離ベルト1及び用紙6の温度がほぼ同じ温度になって分離部へと進む。
【0043】
分離部での画像剥離ベルト1の温度は、この画像形成材料除去装置の場合、画像剥離層の樹脂のガラス転移点よりやや高い80〜90℃(Tg+10℃〜Tg+20℃)になっており、画像剥離層とトナーは粘度が上がって凝集力が大きくなっているが、依然ゴム状の弾性を持った状態である。そのため、用紙あるいはトナーに歪みが発生すると紙とトナーの界面が容易に分離しやすい状態になっている。画像剥離ベルト1が大曲率で曲がる際、用紙上のトナー7は画像剥離ベルト1表面の樹脂層に接着しているためトナー層に歪みが発生し、かつ紙6自体のこしも手伝って記録済み用紙6からトナー7が剥離した状態で画像剥離ベルト1と用紙6とは分離される。
【0044】
トナーが剥離された用紙6は図示されない排紙トレイヘと排出される。
画像剥離ベルト1に付着したトナー7bは画像剥離層のポリエステル樹脂(熱可塑性樹脂)とともに加熱ロール2で溶融温度より十分高い温度(mp+30〜mp+50℃程度)まで加熱され、粘度が低下して表面張力により一体化し、画像剥離層表面は平滑な光沢面となる。
【0045】
ここで、加熱ロールの好適な温度条件について検討する。表1は、圧接部の加熱ロール(図1中符号3で示す)の設定温度を変化させたときの、画像剥離層温度と用紙からの画像形成材料の剥離性との関係を評価した結果を示したものである。この評価に用いた画像剥離層用熱可塑性樹脂は、ポリエステル樹脂(Tg=70℃、mp=115℃)である。
【0046】
評価は、以下の基準に従って行った。
〇:記録媒体上にトナーが全く見られない。
【0047】
△:記録媒体上に薄いトナー像の残留が見られる。
×:記録媒体上に残存したトナー像が確認できる。
【0048】
画像剥離層温度が樹脂のガラス転移点温度より低い場合(M<Tg)には全く剥離する事はできない。これは画像剥離ベルトの温度が低すぎるため接着力が発生しないためと考えられる。
【0049】
【表1】
【0050】
表1の結果より樹脂層表面温度がガラス転移点(Tg)を過ぎ、溶融温度(ここでは115℃即ち、mp±0℃)に近づくに従って徐々に剥離が可能となり、溶融点の近傍すなわち100〜120℃(mp−15℃<M<mp+5℃)の範囲では良好な剥離性を示した。
【0051】
一方、溶融温度を越えてさらに高温になるに従って、記録画像の大部分は剥離が可能であるが、画像濃度にして5%程度剥離できず残存するようになってくる。これは、圧接部で用紙上のトナーの温度が上がりすぎ、樹脂層の粘度が下がるため、流動状態のトナー樹脂が用紙の内部へと浸透してしまい、剥離できなくなるためと考えられる。この傾向は温度が高くなるにつれて大きくなる。
【0052】
従って、圧接部での画像剥離ベルトの温度を樹脂の溶融温度近傍に制御する必要があることがわかる。
【0053】
次に、前記圧接部の温度を115℃(mp±0℃)に固定し、加熱ロール2の設定温度を変化させて、それぞれの温度における紙からの画像形成材料の剥離性を評価した、結果を表2に示す。なお、評価基準は前記と同様である。
【0054】
【表2】
【0055】
表2の結果より明らかなように、画像剥離層温度が樹脂の溶融温度より低い場合には、連続して剥離を行うと、画像剥離層の上に堆積していくトナーの表面が紙の凹凸のレプリカとなっており、平滑性に欠けている。このため、画像剥離層において、直前のサイクルで画像を剥離した部分(即ち、トナー像が表面に付着した部分)でので剥離性能は大幅に悪化する。
【0056】
この傾向は加熱ロール3の設定温度を溶融温度から上げていくに従い徐々に低減され、mp+30℃程度とすれば、連続して剥離してもほぼ問題ないレベルになることが確認された。これは、温度が上がって樹脂層の粘度が下がるにつれ、1サイクル中の加熱によって、樹脂自らの表面張力で画像剥離層表面が凹凸がならされるためで有り、30℃上げた状態での表面はほぼ平滑な光沢面であり、剥離前の状態と同等であった。
【0057】
前記態様では、加熱部材として2本の加熱ロールを用いた装置で説明してきたが、画像剥離層の粘度が所望の状態になるように画像剥離層を加熱するものであればこの構成に限られる物ではないことは言うまでもなく、表面に発熱層を形成し、曲率を持った加熱板の上を画像剥離ベルトが摺動するような構造であってもかまわない。この場合には、画像剥離ベルトを駆動する駆動ロールを別途設ける必要がある。あるいは、画像剥離層側からの輻射熱により加熱する方法をとっても良い。また、加熱ロールの熱源についても、ハロゲンランプのようなランプ、やロール自体に発熱体を持たせた発熱ロールなどを任意に用いることができる。
【0058】
また、用紙を画像剥離ベルトから剥離する方法としては、上記実施例のように分離プレートによりベルトを屈曲させて用紙を分離させても、小径の分離ロールでベルトを張架し、その曲率部で分離するようにしても良い。あるいは、分離爪や分離部材を用いて加熱ロール間や、第1加熱ロール通過直後に分離するようにすることも可能である。
【0059】
また、ベルトの駆動方法についてにも、本実施例では圧接部側の加熱ロールを駆動ロールとしているが、もう一方の加熱ロールを駆動ロールとする事も可能である。
【0060】
画像剥離層の樹脂は画像形成材料であるトナーに含まれる熱溶融性樹脂を同一の材料を用いているが、前記作用を満足するものであれば、同系統で熱特性がほぼ同じ材料を用いればよい。この場合にはトナーを剥離するにつれて当初画像剥離層を形成していた樹脂とトナー樹脂とが混合し、この混合したものが画像剥離層となるためである。
【0061】
本実施例で示した記録媒体は、普通紙上に非常に薄い離型性膜を形成した専用紙であり、普通紙と同様パルプ繊維の間に微小な穴や溝が存在しており、画像記録材料は定着工程においてその穴や溝に浸透し、いわゆるアンカー効果により記録媒体との結着力を得ている。本発明に用いられる記録媒体としては、このように画像記録材料がアンカー効果を発揮できるものであれば上記構造に限られることはなく、多孔質のプラスチックシート等でもよい。また、離型性膜処理については、使用するトナーが普通紙に対しての接着性が高すぎるために剥離性を上げるための手段であり、画像記録に際し普通紙との接着性が低いトナー樹脂を用いていれば、それと同系の樹脂を画像剥離層に用いることで、普通紙を用いて画像剥離を行うことも可能である。
【0062】
繊維質および多孔質以外の記録媒体、すなわちOHPやプラスチックシートからの画像剥離を上記画像形成材料除去装置にて行う場合においては、表1で示したような、第1加熱部材の設定温度を上げることで剥離性が低下するような現象は見られない。これは接触での記録媒体内部へのトナーの浸透が発生しないためである。従って、このような記録媒体の画像剥離を行うに際しては、第1加熱部材は画像剥離部材を軟化温度以上に加熱するだけでよく、高精度な温度制御の必要がなくなる。
【0063】
【実施例】
以下に、実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらに制限されるものではない。
【0064】
<実施例1>
図1は、本実施例の画像形成材料除去装置の概略構成図である。
【0065】
画像剥離媒体として、長さ300mm、幅340mm、厚さ75μmのポリイミド製ベルト基体の表面に、熱溶融性樹脂(テレフタル酸/ビスフェノールAエチレンオキサイド付加物/シクロヘキサンジメタノールから得たポリエステル樹脂、Tg=70℃、mp=115℃、Mn=4000、Mw=35000、酸価=12、水酸価=25)が厚さ75μmで被覆されたものを用いている。この画像剥離ベルト1は、加熱ロール2、加熱ロール3、および用紙分離プレート4の間で張架されていおり、図示しない加圧機構により加熱ロール2を介して張力が付与されている。加熱ロール2は外径25mm、厚さ0.3mmの鋼製ロールで、内部に加熱源としてハロゲンランプ21が軸芯に配置されており、またベルト1と接触していない表面には温度センサー22が接触している。加熱ロール3は外径25mm、厚さ0.3mmの鋼製ロールの外側にシリコーンゴムが0.1mm厚で被覆されており、内部に加熱源としてハロゲンランプ31が軸芯に配置されており、またベルト1と接触していない表面には温度センサー32が接触している。加熱ロール3の軸方向片側にはギアが取り付けられており、図示しない駆動装置より駆動力が伝達されベルト1を駆動する。
【0066】
加熱ロール2及び3表面は、図示しない温度コントローラと温度センサ22及び32の計測信号によりハロゲンランプ21及び31がフィードバック制御され、所定の温度に制御される。
【0067】
加熱ロール3に対向して、表面にシリコーンゴム層を設けた加圧ロール34が図示しない加圧機構により図の方向Aに圧接されている。用紙分離プレート4は曲率半径3mmの曲面を持った表面にテフロン処理を施した鋼性プレートであり、曲面に沿ってなめらかに画像剥離ベルト1が摺動するようになっている。35は用紙搬送経路に沿って設けられた用紙シュートである。
【0068】
本実施例において画像形成材料除去装置の画像形成材料剥離の対象となるのは、普通紙上にシリコーン樹脂を紙の凹凸を損なわない程度(約1μm)の厚さで形成した専用紙を用いて画像形成した記録済み用紙である。画像形成は、この表面層を形成した専用紙にカラー電子写真方式画像形成装置により、カラートナーを転写し、さらに加熱定着することで行われる。カラートナーは、ポリエステル樹脂に少なくともイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの顔料をそれぞれ含有させたもので、使用されているポリエステル樹脂の熱的特性は、ガラス転移点が約70℃、溶融温度が約115℃のものである。先に、図2で説明したようにこのポリエステルは、ガラス転移点を越える温度領域で温度ともに急激に粘度が減少する、シャープメルトな樹脂である。
【0069】
この記録済み用紙6が、トレイ61に収容されている。ここから送り出しロール62により、用紙6が1枚ずつ所定の間隔でトレイから送り出され、搬送ロール対64で画像形成材料剥離部へと送られる。
【0070】
画像剥離ベルト1の表面に使用されている熱溶融性樹脂は画像形成に使用されているトナーに含まれるポリエステル樹脂と同じものである。画像剥離ベルト1は加熱ロール3により、速度80mm/sで回転駆動されており、加熱ロール2はポリエステル樹脂の溶融温度より十分高い150℃(mp+35℃)、加熱ロール3はポリエステル樹脂の溶融湿度とほぼ等しい115℃(mp±0℃)に温度制御されている。画像剥離ベルト1表面に形成された画像剥離層を構成するポリエステル樹脂は加熱ロール(第2加熱部材)2上では溶融温度より十分高い温度まで加熱され、溶融状態にある。その後、加熱ロール(第1加熱部材)3まで搬送される間に空気へ放熱して徐冷された後、加熱ロール3上では溶融温度近傍まで加熱され、軟化状態となる。
【0071】
記録済み用紙6は用紙トレイより加熱ロール3と加圧ロール34との圧接部へと搬送され、画像剥離ベルト1と接触する。画像剥離ベルト1上のポリエステル樹脂の表面温度は略溶融温度近傍に保持され、ゴム状の弾性を有し、且つ、用紙6上のトナー像との接着力を持った状態(溶融乃至軟化状態)であり、加圧により用紙6の凹凸にならってトナー像7aと接着する。
【0072】
画像剥離ベルト1は圧接部を通過した後、用紙6と接触状態を維持したまま搬送されていく。この間に画像剥離ベルト1の熱が用紙6へと伝わるとともに周囲の空気への放熱が起こり、画像剥離ベルト1及び用紙6の温度がほぼ同じ温度になって分離部へと進む。
【0073】
分離部での画像剥離ベルト1の温度は、この画像形成材料除去装置の場合、画像剥離層の樹脂のガラス転移点よりやや高い80〜90℃になっており、画像剥離層とトナーは粘度が上がって凝集力が大きくなっているが、依然ゴム状の弾性を持った状態である。画像剥離ベルト1が大曲率で曲がる際、用紙6上のトナーは画像剥離ベルト1表面の画像剥離層に接着しているためトナー層に歪みが発生し、かつ記録媒体自体のこしも手伝って記録済み用紙6からトナーが剥離した状態で画像剥離ベルト1と用紙6が分離され、トナー(画像形成材料)は用紙6から画像剥離層表面へと移動する。
【0074】
ここで、トナーが剥離され、再生された用紙6は図示されない排紙トレイヘと排出される。
【0075】
画像剥離ベルト1に付着したトナー7bは画像剥離層のポリエステル樹脂とともに加熱ロール(第2加熱部材)2で再び溶融温度より十分高い温度まで加熱され、粘度が低下して表面張力により一体化し、画像剥離層表面は平滑な光沢面となる。このため、次のサイクルにおいても画像剥離性が低下せず、繰り返し使用が可能である。
【0076】
<実施例2>
図3は本実施例の画像形成材料剥離装置を示した概略構成図である。ほとんどの部分は実施例1に示した装置と同じであるが、加熱ロール2に巻きかけられた画像剥離ベルト1の回転方向下流側に加熱ロール2に対向して層規制部材である層規制ブレード5が加熱ロール2と平行に、軸方向に一定間隔を保持して支持されている。層規制ブレード5は厚さ0.5mmのステンレス製で、セラミックヒータ51が背面に取り付けられている。セラミックヒータ51には温度センサ52が接触しており、図示していない温度コントローラにより層規制ブレード5の温度が一定になるようにフィードバック制御されている。
【0077】
なお、図3に示す画像形成材料剥離装置では第一加熱部材(加熱ロール)3と用紙分離プレート4とは所定距離、離間している。この場合、第一加熱部材3で加熱されたトナー7aと画像剥離ベルト1は用紙分離プレート4の位置まで搬送される間に十分冷却されてトナー7aの内部凝集力が増加して剥離しやすくなる。しかしながら、この第一加熱部材3と用紙分離プレート4とは、例えば、50mm以下程度に限りなく接近させても十分に剥離を行うことができる。なぜならば、第一加熱部材3と接触したトナー7aは画像剥離ベルト1を介して加熱されて、第一加熱部材3と接触する時間の間に画像剥離ベルト1上の熱溶融性樹脂と一体化する。この接触時にはすでにトナー7aはトナー7a背面の用紙6からの放熱により若干その表面温度が低くなっており、用紙6から画像剥離ベルト1上へのトナー7aの移転は終了していると考えられるからである。従って、第一加熱部材3の直後に用紙分離プレート4を設けても、用紙6からのトナー7aの剥離は十分可能であり、この場合、用紙分離プレート4の主たる機能は用紙6と画像剥離ベルト1とを物理的に剥離する用紙剥離機能であると考えられる。
【0078】
これらのことから、第一加熱部材3と接触する領域において、画像剥離ベルト1と用紙6とが自然に剥離するに十分な曲率を備えるよう構成することにより、第一加熱部材3と用紙分離プレート4とは一体化させることができる。即ち、第一加熱部材3の形状、サイズを制御することにより用紙分離プレート4は省略することができる。
【0079】
次に層規制ブレード5による画像剥離層の規制方法を説明する。層規制ブレード5は画像剥離ベルト1の基材との間隔が100μmになるように設定されており、温度は150℃に設定されている。剥離を連続的に行い、画像剥離層のトナーは徐々に厚くなってくる。そして厚さがギャップを越えるとブレード5の先端と画像剥離層が接触する。図4は画像剥離層の厚さがギャップ(100μmの間隔)より厚くなった状態の層規制部分の拡大図である。この領域での画像剥離層の温度は熱溶融製樹脂の溶融温度(mp)以上であるため、画像剥離層は流体の挙動を示し、ブレード5を通過したのちの画像剥離層の厚さはギャップのほぼ半分になり、ブレード上流側に掻き取られた樹脂が溜まる。通過した画像剥離層は、画像剥離ベルト1上にもともと存在していて熱溶融性樹脂と、用紙6から剥離したトナーとが混合した状態であるが、どちらの樹脂も同じ材料を用いているため相溶性が高く、剥離性能は剥離後も変化しない。
【0080】
これにより、連続的に用紙からトナーの剥離を続けていき、画像剥離層上にトナーが溜まりすぎても、層規制ブレードにより画像剥離層の厚さが一定以上になることを防止することができる。画像剥離層が厚くなりすぎると画像剥離ベルトの熱容量が大きくなるため、画像剥離層の温度を各部位で所望の温度に設定するのが困難になるという問題があるが、これを防止することもできるので連続的に良好な剥離が可能である。
【0081】
本実施例では層規制部材としてのブレード5を、ブレード先端を鉛直下方に向け、加熱ロールの断面の接線方向と垂直になるように配置し、それに併せて加熱ロールや紙送り系が配置されている画像形成材料除去装置を説明してきたが、ブレードや装置の位置関係はこれに限られないことはいうまでもない。
【0082】
ブレードの設定方向は図5のように先端を鉛直上方に向け、後端が下方になるようにし、それにあわせて画像剥離ベルト1を配置した画像形成材料除去装置においては、層厚規制され、画像剥離層から除去された画像形成材料は溶融状態で重力によりブレード後端へと流動していき、さらにブレード5から滴下していくので、ブレード5の鉛直下方に回収ボックス53を設けておけば、簡易な構成で剥離したトナーを回収することが可能である。
【0083】
以上、層規制部材をステンレスブレードにセラミックスヒータを設けたもので説明したが、加熱ロールに対向して溶融状態の画像剥離層を一定の厚さに規制する方法はこれに限られるものではなく、例えばブレードとしては鋼やアルミニウム、真鍮などの金属ブレードや、セラミックス板などを用いることも可能であり、あるいは金属製加熱ロールを用い、静止状態で一定の間隔で支持してもよく、あるいはベルトの進行方向とは逆に回転させるようにしてもよい。この際、層規制部材は一定温度に加熱しておくために、例えばハロゲンランプを内部に支持したり、抵抗発熱層をロール表面に設けてもよい。
【0084】
以上説明したように、本発明による画像形成材料除去装置によれば、剥離されたトナーが1サイクルの中で溶融状態となる温度に達するため、表面が平滑化され、連続して剥離を行っても初期の高い剥離性を維持することが可能である。さらに、溶融状態で画像剥離層の層規制を行うことで、簡易な構成で画像剥離層に堆積していく剥離トナーを規制、回収することができ、長期にわたって用紙から画像形成材料を安定に剥離することが可能となる。その結果、高い生産性で記録用紙を再利用することが可能となり、オフィスから廃棄される用紙を大幅に低減することができる。
【0085】
【発明の効果】
本発明の画像形成材料除去装置は、簡易な構成で連続的に高品質に記録媒体からトナー等の画像形成材料を剥離することができるという優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例1の画像形成材料除去装置の態様を示す概略構成図である。
【図2】本発明の画像形成材料除去装置に使用しうる画像剥離ベルトの表面に設けられる樹脂の温度と粘度の関係を示すグラフである。
【図3】実施例2の画像形成材料除去装置の態様を示す概略構成図である。
【図4】本発明の画像形成材料除去装置で使用される汎用の層規制ブレードの形態を示す概略構成図である。
【図5】本発明の画像形成材料除去装置で使用される規制端を上方に向けて設置した層規制ブレードの形態を示す概略構成図である。
【符号の説明】
1 画像剥離ベルト(画像剥離部材)
2 第2加熱部材(加熱ロール)
3 第1加熱部材(加熱ロール)
4 用紙分離プレート
5 層規制ブレード
6 用紙
7(7a、7b) トナー

Claims (8)

  1. 熱溶融性樹脂を含有する画像形成材料が溶融固着した記録媒体から該画像形成材料を除去する画像形成材料除去装置であって、
    耐熱性基材の表面に熱溶融性樹脂を含む画像剥離層を設けた画像剥離部材と、
    該画像剥離層を軟化乃至溶融状態に加熱する第1加熱部材と、
    該第1加熱部材により加熱され軟化乃至溶融状態となった画像剥離層を表面に画像形成材料が固着した記録媒体と接触させる接触手段と、
    該固着した画像形成材料を画像剥離層表面に移動した状態で、記録媒体を画像剥離層から分離する分離手段と、
    該記録媒体から分離された画像剥離層を溶融状態に加熱する第2加熱部材と、
    該第2加熱部材の加熱域に、画像剥離部材の耐熱性ベルト状基体の表面に形成された熱溶融性樹脂からなる画像剥離層の厚さを規制する層厚規制ブレードと、を具備することを特徴とする画像形成材料除去装置。
  2. 熱溶融性樹脂を含有する画像形成材料が溶融固着した、繊維質あるいは多孔質からなる記録媒体から該画像形成材料を除去する画像形成材料除去装置であって、
    耐熱性基材表面に熱溶融性樹脂を含有する画像剥離層を設けた画像剥離部材と、
    該画像剥離層を軟化状態に加熱する第1加熱部材と、
    該第1加熱部材により加熱され軟化状態となった画像剥離層を表面に画像形成材料が固着した記録媒体と接触させる接触手段と、
    該固着した画像形成材料を画像剥離層表面に移動した状態で、記録媒体を画像剥離層から分離する分離手段と、
    該記録媒体から分離された画像剥離層を溶融状態に加熱する第2加熱部材と、
    該第2加熱部材の加熱域に、画像剥離部材の耐熱性ベルト状基体の表面に形成された熱溶融性樹脂からなる画像剥離層の厚さを規制する層厚規制ブレードと、を具備することを特徴とする画像形成材料除去装置。
  3. 前記画像剥離部材が耐熱性ベルト状基体の表面に熱溶融性樹脂を含有する画像剥離層を設けた画像剥離ベルトであることを特徴とする請求項1又は2に記載の画像形成材料除去装置。
  4. 前記第1加熱部材の加熱域の下流側に、画像剥離ベルトの搬送方向を屈曲させるガイド部材を具備し、
    該第1加熱部材の加熱域において画像剥離層を記録媒体と接触させた後、前記ガイド部材による画像剥離ベルトの屈曲領域で記録媒体を画像剥離層から分離することを特徴とする請求項3に記載の画像形成材料除去装置。
  5. 前記第1加熱部材及び第2加熱部材がいずれも加熱ロールであり、該2つの加熱ロール間に前記画像剥離ベルトが張架されることを特徴とする請求項3又は4に記載の画像形成材料除去装置。
  6. 前記層厚規制ブレードが、画像剥離部材の基材と一定の間隔をおいて配置されていることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の画像形成材料除去装置。
  7. 前記層厚規制ブレードが、その層厚を規制する側の端面が対向する他端より鉛直上方に向かうように設置されており、前記記録媒体から除去された画像剥離部材に移行した溶融状態の画像形成材料を層厚を規制する側の端面で剥離し、層厚規制ブレードの下方に配置された回収容器内に滴下させて回収することを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の画像形成材料除去装置。
  8. 前記画像剥離部材表面に形成された画像剥離層が、剥離される画像形成材料に含まれる熱溶融性樹脂と同じ熱溶融性樹脂を含有することを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1項に記載の画像形成材料除去装置。
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