JP5681467B2

JP5681467B2 - 印刷に有用な装置、及び印刷に有用な装置において表面から媒体を剥離する方法

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Publication number: JP5681467B2
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Inventors: バートンオーガスト; アンソニー　エス　コンデロ; エスコンデロアンソニー; ジャンビン
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Description

本記述は、印刷に有用な装置、及び印刷に有用な装置において表面から媒体を剥離する方法に関する。

印刷装置の中には、ベルトと、ニップを形成するベルトのような他の部材とを含むものがある。そのような印刷装置では、媒体がニップに供給され、ベルトと接触する。媒体はニップを通過した後、ベルトから分離される。

米国特許出願公開第２００８／００３７０６９号明細書米国特許出願公開第２００７／０１７２２７２号明細書米国特許出願公開第２００７／０１６６０８４号明細書米国特許出願公開第２００７／００４８０４２号明細書米国特許出願公開第２００７／００４８０３５号明細書米国特許出願公開第２００６／０２１０３３１号明細書米国特許出願公開第２００７／００９２２７７号明細書

印刷に有用な装置と、ベルトから様々な種類の媒体をより効果的に分離するのに用いることができる関連する方法を提供することが望ましいであろう。

印刷に有用な装置と、印刷に有用な装置において表面から媒体を剥離する方法が開示される。典型的な実施形態の印刷に有用な装置は、
第１外面を含む第１部材と、
第２外面を含む第２部材と、
内面及び第３外面を含む定着ベルトと、
前記定着ベルトの前記内面及び前記第２外面の間の接触と前記定着ベルトの前記第３外面及び前記第１外面の間の接触とによって形成され、第１入口端部と、前記定着ベルトが前記第２外面から分離する第１出口端部とを含む第１ニップと、
前記定着ベルトの前記第３外面及び前記第１外面の間の接触によって形成され、前記第１出口端部から前記定着ベルトが前記第１外面から分離する第２出口端部へ延び、前記第１出口端部と第２出口端部との間が約８ｍｍ未満の長さである第２ニップと、
前記定着ベルトの前記内面に接触する湾曲した剥離端を含む剥離装置と、を備える。
前記剥離端は約１０ｍｍ未満の半径によって規定されるとともに、前記第１ニップの前記第１出口端部から約１０ｍｍ未満の距離だけ間隔を置いている。前記定着ベルトはこの剥離端において約２０°から少なくとも約３０°の剥離角で曲がる。媒体は、第１ニップの第１出口端部から出た後に、第３外面から剥離される。

印刷装置の例示的な実施形態を示す図である。媒体剥離装置を含む印刷に有用な装置の例示の実施形態を示す図である。図２に示す装置の一部の拡大部分図である。媒体剥離装置及びエアナイフを含む、印刷に有用な装置の他の例示の実施形態の一部を示す図である。図４に示す剥離装置の一部の拡大図である。エアナイフ無しの、６８ｇｓｍコーティング無ペーパ（６８ＵＣ）、７５ｇｓｍコーティング無ペーパ（７５ＵＣ）、及び６７ｇｓｍコーティング有ペーパ（６７Ｃ）に関する、剥離表面の剥離半径Ｒを関数とした第２ニップＮ₂の長さを示す図である。エアナイフが無く、剥離半径Ｒが１ｍｍ、３ｍｍ以上のリード端裁ち切りに関し、６８ｇｓｍコーティング無ペーパ（６８ＵＣ）、７５ｇｓｍコーティング無ペーパ（７５ＵＣ）、６７ｇｓｍコーティング有ペーパ（６７Ｃ）、９０ｇｓｍコーティング有ペーパ（９０Ｃ）、１２０ｇｓｍコーティング有ペーパ（１２０Ｃ）に関する第２ニップＮ₂長さと剥離角（α）とを関数とする工程能力指数Ｃ_pkを示す図である。水の状態図である。２ｍｍ及び７ｍｍの第２ニップＮ₂長さに関して、処理方向距離の関数としてのニップ圧を示す図である。つらら不良またはアイシクル不良(icicle defect)を防止するための、媒体重量の関数としての第２ニップＮ₂長さを示す図である。剥離半径１ｍｍにおける６７ｇｓｍコーティング有ペーパ（６７Ｃ）、剥離半径１ｍｍにおける６８ｇｓｍコーティング無ペーパ（６８ＵＣ）、及び剥離半径２ｍｍにおける６７ｇｓｍコーティング有ペーパ（６７Ｃ）に対する、剥離装置及びエアナイフを含む定着装置のナイフ入り口圧力の関数としての第２ニップＮ₂長さを示す図である。

本明細書において「印刷装置」なる語はあらゆる目的に対する印刷出力機能を実行するあらゆる装置を包含する。そのような装置には、例えばプリンタ、コピー機、ファクシミリ装置、製本装置、多機能装置などが含まれ得る。

図１は典型的な印刷装置１００を示す。印刷装置１００は、異なるサイズや重量の様々な種類の媒体から印刷物を生成するために使用することができる。この印刷装置１００は、連続して設けられた２つの媒体供給モジュール１０２と、媒体供給モジュール１０２に隣接するプリンタモジュール１０６と、プリンタモジュール１０６に隣接するインバータモジュール１１４と、インバータモジュール１１４に隣接し、連続して配置される２つのスタッカモジュール１１６と、を含む。

プリンタモジュール１０６では、マーキング材料（トナー）が連続した現像ステーション１１０から荷電した光レセプタベルト１０８へ搬送されることで、光レセプタベルト上にトナー像が形成され、カラー印刷が生成される。このトナー像は用紙搬送路を通って媒体１０４の片側に搬送される。媒体は進行させられて、定着ロール１１３と圧力ロール１１５を含む定着装置１１２を通る。インバータモジュール１１４は、プリンタモジュール１０６を出ようとする媒体を、スタッカモジュール１１６へと渡す、若しくは反転させてプリンタモジュール１０６へ返送するという操作を行う。スタッカモジュール１１６では、印刷された媒体はスタッカカート１１８へ積み込まれてスタック１２０を形成する。

定着ロール１１３及び圧力ロール１１５の両方でニップを形成する。ニップでは、マーキング材料が適用された媒体に熱と圧力が加えられて、マーキング材料が固定される。定着ロール１１３は、フューザーロール１１３と圧力ロール１１５とが互いに連動する際にひずみ、すなわち「クリープ」を受ける外側領域を有するエラストマー材料からなる外側層を含むことができる。定着装置１１２では、定着ロール１１３の外側領域のクリープは媒体がニップを通過した後にこのロールから媒体を剥離するのに用いられる。そのような定着装置では、剛性が低くて軽量な媒体を剥離するのには高クリープが典型的に用いられ、剛性がより高くて重量のある媒体を剥離するのにはより低いクリープが用いられる。

そのような定着装置では、高処理速度を実現し、１分あたりの印刷ページ数を高めるため、より高い所要出力が必要とされる。このようなより高い所要出力を満たすため、より大きな定着ロールが必要となる。しかし、定着ロールが大きくなるとクリープがより小さくなるため、剥離に制限がある。

これらのことや他の事項を考慮して、印刷に有用な装置および、印刷に有用な装置において表面から媒体を剥離する方法が提供される。実施形態においてこの装置は、加熱された定着ベルトを含む。実施形態において、このベルトと、例えば外圧ロールまたは第２ベルトのような他の部材がニップを形成する。ニップでは、定着ベルトと他の部材が熱及び／又は圧力を加え、それによってマーキング材料を媒体に固定する。次いで、定着ベルトを湾曲させて定着ベルトから媒体を剥離させるために充分に小さな半径を形成させる剥離装置を用いて、媒体は定着ベルトの外面から剥離（機械的に分離）される。

図２は、定着装置２００を含む印刷に有用な装置の例示的実施形態を示している。この定着装置２００の実施形態は、各種の印刷装置において用いることができる。例えば、定着装置２００は図１に示される印刷装置１００において、定着装置１１２の代わりに使用することができる。

図２に示されているように、定着装置２００は、定着ロール２０８、外側ロール２１０、内側ロール２１２、２１４、２１６によって支持されるエンドレス（連続）ベルト２０２を含む。定着装置２００の他の実施形態では、例えばベルト２０２を支持するロールの数が異なるといった、異なる構成を有することができる。

ベルト２０２は、内面２０４と外面２０６とを含む。定着ロール２０８、外側ロール２１０、内側ロール２１２、２１４はそれぞれ、ベルト２０２に接触する外面２１８、２２２、２２４を含む。図示された実施形態では、定着ロール２０８、外側ロール２１０、及び内側ロール２１２、２１４はそれぞれ、加熱要素２２６、２２８、２３０、２３２によって内部が加熱される。加熱要素２２６、２２８、２３０、２３２は１つ又は複数の軸方向に延伸するランプを含むことができる。この加熱要素は電源２３４に電気的に接続される。電源２３４は、加熱要素２２６、２２８、２３０、２３２への電力供給を制御し、ベルト２０２の加熱を制御するように構成された制御部２３６に電気的に接続される。

定着装置２００はさらに、外面２４２を含む外側圧力ロール２４０を含んでいる。本実施形態においては、この外面２４２は、シリコンゴム、パーフルオロアルコキシ（ＰＦＡ）共重合体樹脂などの弾性変形材料で構成することができる。

ベルト２０２の実施形態では、例えば、基層、基層上の中間層、中間層上の外側層を含む多層構造を有することができる。そのような実施形態では、基層がベルト２０２の内面２０４を形成し、外側層が外面２０６を形成する。ベルト２０２の典型的な実施形態では、基層はポリイミドなどのポリマー材料から成り、中間層はシリコンなどからなり、外側層はDuPont Performance Elastomers, L.L.C.社によってヴァイトンの登録商標のもとで販売されているフッ素エラストマや、ポリテトラフルオロエチレン（テフロン（登録商標））などのポリマー材料からなる。

実施形態においては、ベルト２０２は約０．１ｍｍから約０．６ｍｍの厚みを有し、「薄ベルト」という。ベルト２０２は典型的には厚みが約３５０ｍｍから約４５０ｍｍであり、長さが約５００ｍｍから少なくとも１０００ｍｍである。

図２は媒体２５０が、ベルト２０２と圧力ロール２４０によって形成されるニップ２４４に、処理方向Ａに供給されているところを描いている。媒体２５０はマーキング材料２５２（例えばトナー）を含む。マーキング材料２５２は、ニップ２４４においてベルト２０２の外面２０６に接触する。実施形態においては、定着ロール２０８は反時計回りに回転させられるとともに圧力ロール２４０は時計回りに回転させられ、それによって媒体２５０が処理方向Ａにニップ２４４を介して搬送され、ベルト２０２が反時計回りに回転する。

媒体２５０は例えばシート状の紙、透明シート、又は包装材料などがあり得る。紙は通常、重さによって次のように分類される。例えば、軽量：約７５ｇｓｍ以下、中間：約７５ｇｓｍから約１６０ｇｓｍ、重い：１６０ｇｓｍ以上である。

図２に示されるように、定着装置２００はさらに、処理方向Ａに向かって移動する媒体がニップ２４４から出た後にベルト２０２の外面２０６から媒体を剥離する剥離装置２６０を含んでいる。

図３は典型的な実施形態に係る定着装置３００の一部の拡大図である。この定着装置３００は例えば図２に示す定着装置２００と同様の構成を有することができる。定着装置３００は、定着ロール３０８、圧力ロール３４０、定着ロール３０８の外面３１８と圧力ロール３４０の外面３４２との間に延びた定着ベルト３０２、及び、剥離装置３６０を含んでいる。剥離装置３６０は定着ベルト３０２と定着ロール３０８との間に配置される。

定着ベルト３０２の外面３０６と圧力ロール３４０の外面３４２によってニップ３４４が形成される。ニップ３４４は、第１ニップＮ₁、第２ニップＮ₂の両方を含んでいる。第１ニップＮ₁は、媒体が第１ニップＮ₁に入る入口端ＩＥと、媒体が第１ニップＮ₁から出る出口端ＯＥ₁との間で、処理方向に延びている。典型的には、定着ロール３０８の直径が約７５ｍｍから約１００ｍｍである場合、第１ニップＮ₁の長さは約１５ｍｍから約２２ｍｍとすることができる。第１ニップＮ₁において、定着ベルト３０２は、定着ロール３０８の外面３１８と、圧力ロール３４０の外面３４２とに接触する。定着ベルト３０２および圧力ロール３４０は第１ニップＮ₁に供給される媒体へ十分な熱エネルギーと圧力を加え、媒体上にマーキング材料を固定する。第１ニップＮ₁における圧力は、典型的には約４５ｐｓｉ(ponds per square inch）から約１２０ｐｓｉとすることができる。

図３に示されているように、第１ニップＮ₁の出口端ＯＥ₁において、定着ベルト３０２は、定着ロール３０８の外面３１８から離れる。定着ベルト３０２の外面３０６と圧力ロール３４０の外面３４２との両方により、第１ニップＮ₁の出口端ＯＥ₁に隣接する第２ニップＮ₂が形成される。第２ニップＮ₂は、出口端ＯＥ₁から出口端ＯＥ₂に延びる。典型的には、定着ロール３０８の直径が約１００ｍｍである場合、第２ニップＮ₂のＯＥ₁からＯＥ₂の長さは約２ｍｍから約７ｍｍとすることができる（第２ニップＮ₂の最大長が約８ｍｍである場合）。実施形態においては、第２ニップＮ₂の最大長は、第１ニップＮ₁の出口端ＯＥ₁と、剥離装置３６０の湾曲した剥離端との距離によって制御される。実施形態においては、この距離は少なくとも約２０°の剥離角で延びる定着ベルト３０２によって、可能な限り小さく設定される（例えば約８ｍｍ以下）。第２ニップＮ₂の長さは定着装置３００で用いられる媒体の重量（例えば厚み）に基づいて決定することができる。

第２ニップＮ₂により、定着ベルト３０２の外面３０６から媒体を容易に剥離することができる。第２ニップＮ₂では、定着ベルト３０２の外面３０６が、圧力ロール３４０の外面３４２に小さな圧力をかける。第２ニップＮ₂における圧力は、第１ニップＮ₁における圧力よりも小さく、典型的には約６ｐｓｉから約１５ｐｓｉである。

剥離装置３６０は定着ベルト３０２の内面３０４に接触する。図示されているように、剥離装置３６０は剥離端３６２を含む。この剥離端３６２において、ベルト３０２は剥離角αで屈曲する。０°から約２０°の範囲で剥離角αが大きくなるにつれて、剥離装置３６０によって生成される剥離力が増大することがわかった。さらに、剥離角αが約２０°よりも小さいとき、剥離装置３６０によって生成される剥離力は定着ベルト３０２から媒体を剥離させるのに十分ではないことがわかった。最大剥離力は、通常、剥離角αが約１５°から約２０°であるときに生じるためである。剥離角αを約２０°よりも大きくしても、剥離装置３６０によって生成される剥離力は有意に増大しないことがわかった。これらの知見事項に基づき、定着装置３００において剥離角αは、少なくとも約２０°であることが望ましい。例えば、所望の剥離力を与えるために、剥離角αは約２０°から少なくとも約３０°とすることができる。

剥離角αを調節するために、剥離装置３６０を回転させることができる。例えば、αを減少させるために剥離装置３６０を時計回りに回転させることができる。剥離装置３００においてあらゆる種類の媒体を剥離するため、剥離角αは、例えば約２０°の固定角に設定することができる。

実施形態においては、剥離端３６２と第１ニップＮ₁の出口端ＯＥ₁との（直線に沿った）距離を調節するために、剥離装置３６０は圧力ロール３４０に近づく又は離れる方向に移動可能である。この距離は、定着ロール３０８の直径が１００ｍｍであるとき、典型的には約６ｍｍから約１０ｍｍとすることができる。この距離は、斑点などの画像品質欠陥を防止するために、約８ｍｍよりも小さくすることが望ましい。剥離装置３６０の動作は、出口端ＯＥ₁に向かう（矢印Ｃ）方向または遠ざかる（矢印Ｂ）方向にほぼ直線状とすることができる。剥離装置３６０の位置を調整できることにより、媒体が第２ニップＮ₂を通過する際に圧力ロール３４０の外面３４２及び定着ベルト３０２の外面３０６によって媒体に加えられる保持力を調整することができる。この保持力は使用される媒体の種類に基づいて調整可能である。例えば、より厚くて重い媒体は、より薄くて軽い媒体を剥離するのに必要な保持力よりも弱い保持力を用いて定着ベルト３０２から剥離することができる。

剥離装置の位置を調節可能にする、定着装置３００において剥離装置３６０として用いることができる典型的な剥離装置が、２００９年１月３１日に出願された米国特許出願１２／３６３，７２４号に記載されている。この内容の全体が参照されて本明細書中に援用される。

図５は剥離装置５６０及び定着ベルト５０２の部分拡大図である。剥離装置５６０は、図３に示される剥離装置３６０と同様の構成を有している。図示されているように、剥離装置５６０の剥離端５６２は屈曲（外側に凸状）している。剥離端５６２の曲率は剥離半径Ｒによって記述でき、例えば約４ｍｍ以下、約３ｍｍ以下、約２ｍｍ以下、又は約１ｍｍ以下のように、約５ｍｍ以下とすることができる。約５ｍｍより小さい剥離半径Ｒは、例えば約１００ｍｍ以上といった、定着装置３００の定着ロール３０８の様々なサイズ（直径）に適していることがわかった。剥離端５６２は、該剥離端５６２の上を通過する定着ベルト５０２の外面上に小さな半径を作る。剥離端５６２の剥離半径Ｒは、第２ニップＮ₂で定着ベルト５０２の外面５０６から異なる種類の（マーキング材料を運搬する）媒体を剥離するのに十分な強さの剥離力を生成するように選択することができる。この剥離の種類を本明細書では「幾何学的剥離」という。

定着ロール３０８の直径が大きく（例えば約１００ｍｍよりも大きく）なると、第１ニップＮ₁及び第２ニップＮ₂の長さと、剥離装置３６０の剥離半径Ｒから第１ニップＮ₁の出口端ＯＥ₁までの距離とは比例的に増加し得る。一方で、剥離半径Ｒは同一の値に保っておくことができる。

図４は、他の典型的実施形態に係る定着装置４００の部分拡大図である。この定着装置４００は定着ロール４０８と、圧力ロール４４０と、定着ロール４０８の外面４１８と圧力ロール４４０の外面４４２との間に延びる定着ベルト４０２と、剥離部材４６０とを含む。剥離部材４６０は定着ベルト４０２と定着ロール４０８との間に配置されている。図４に示されている定着装置４００の構成部材は、例えば図２に示されている定着装置２００の対応する構成部材と同様の構成を有することができる。定着装置４００はまた、図２に示されるような追加の構成部材を含むことができる。

図４に示されるように、定着ベルト４０２の外面４０６と圧力ロール４４０の外面４４２とによってニップ４４４が形成される。ニップ４４４は第１ニップＮ₁と第２ニップＮ₂の両方を含む。第１ニップＮ₁は入口端ＩＥと出口端ＯＥ₁との間の処理方向に延びる。定着ロール４０８の直径が約７５ｍｍから約１００ｍｍの場合に、第１ニップＮ₁の長さは典型的には約１５ｍｍから約２２ｍｍとすることができる。

定着ベルト４０２は第１ニップＮ₁において、定着ロール４０８の外面４１８と圧力ロール４４０の外面４４２とに接触する。定着ベルト４０２と圧力ロール４４０は第１ニップＮ₁において媒体に熱エネルギーと圧力を加えることにより、媒体上にマーキング材料を固定する。第１ニップＮ₁の圧力は典型的には約５０ｐｓｉから約１２０ｐｓｉとすることができる。

図４に示されているように、定着ベルト４０２は第１ニップＮ₁の出口端ＯＥ₁にて定着ロール４０８の外面から分離する。定着ベルト４０２の外面と圧力ロール４４０の外面４４２の両方により、第１ニップＮ₁の出口端ＯＥ₁の下流であって出口端ＯＥ₁に近接している第２ニップＮ₂を形成する。第２ニップＮ₂は、第１ニップＮ₁の出口端ＯＥ₁から出口端ＯＥ₂に延びる。

第２ニップＮ₂において、定着ベルト４０２の外面４０６は圧力ロール４４０の外面４４２に圧力を加える。第２ニップＮ₂における圧力は第１ニップＮ₁における圧力よりも小さい。第２ニップＮ₂の圧力は典型的には約６ｐｓｉから約１５ｐｓｉとすることができる。

剥離装置４６０は定着ベルト４０２の内面４０４と接している。第１ニップＮ₁の出口端ＯＥ₁に対する剥離装置４６０の位置は固定される。剥離装置４６０は剥離端４６２を含む。剥離装置４６０の剥離端４６２は屈曲（外側に凸）しており、この剥離端４６２の曲率は、例えば４ｍｍ以下、約３ｍｍ以下、約２ｍｍ以下、又は約１ｍｍ以下といった、約５ｍｍ以下の剥離半径によって記述される。剥離端４６２と出口端ＯＥ₁の間の距離は、定着ロール４０８の直径が１００ｍｍであるときに、典型的には約６ｍｍから約１０ｍｍで、望ましくは約８ｍｍよりも小さい値に設定することができる。

定着ロール４０８の直径が約１００ｍｍであるとき、第２ニップＮ₂は典型的には、ＯＥ₁からＯＥ₂まで、約２ｍｍから約７ｍｍの長さを有するように設定することができる。第２ニップＮ₂の長さは定着装置４００において用いられる媒体の重量（例えば厚み）によって決定することができる。

実施形態において、第２ニップＮ₂の長さは、定着ベルト４０２から選択された重さを上回る媒体（例えば重い媒体）に十分に大きな剥離力を与える値に設定することができる。第２ニップＮ₂の長さがこのように設定されると、剥離装置４６０によって生成される剥離力は剥離ベルト４０２から軽量の媒体を剥離するのには十分ではないかもしれない。

定着ベルト４０２は、剥離端４６２において角度αで曲がる。定着ベルト４０２からより厚くて重い媒体を剥離するのに十分に大きい剥離力を与えるために、剥離装置４６０は、剥離端４６２を第１ニップＮ₁の端部０Ｅ₁から選択された距離だけ離して配置することができる。定着装置４００において剥離角αは少なくとも約２０°とすることが望ましい。例えば、剥離角αは約２０°から少なくとも約３０°とすることができる。

定着装置４００はさらにエアナイフ４７０を含む。必要に応じて、エアナイフ４７０は定着ベルト４０２から媒体を剥離するための追加的な剥離力を与えるガスを噴出するように駆動させることができる。剥離装置４６０とエアナイフ４７０が合わさって、定着ベルト４０２の外面４０６から、例えばより薄くて軽い媒体のような、より難しい媒体を剥離するのに十分に大きな結合剥離力を生成することができる。剥離装置によって総剥離力の一部を与え、エアナイフ４７０によって全剥離力の別の一部を与えることが可能であることにより、剥離装置４６０によって全剥離力を与える場合とは対照的に、剥離装置４６０は固定位置に設けることができ、重い媒体に画像品質欠陥を生じることなく剥離することができ、重い媒体と同様に軽い媒体をも剥離できる。

図４に示されているエアナイフ４７０は、通常、断面形状が略三角形である。他の実施形態のエアナイフ４７０は、例えば円形断面といった、他の形状を有することができる。エアナイフ４７０は、エアナイフ４７０の長さ寸法に沿って配置される複数のノズル４７２（一つのノズル４７２のみが示されている）を含んでいる。エアナイフ４７０は典型的には定着ベルト４０２に略平行であって、ガスが剥離端４６２の近接位置に向けられる。ノズル４７０は例えば空気などのガスを、定着ベルト４０２の外面４０６に向けて噴出させる。このガスは、剥離装置４６０の剥離表面４６２の付近において外面４０６から媒体を剥離するのを補助する剥離力を生成する。実施形態においてエアナイフ４７０は、エアナイフ４７０の長さ寸法に垂直な小さな断面を有する。薄型であるために、エアナイフ４７０は、定着ベルト４０２の外面４０６の近くに配置することができる。加えて、エアナイフ４７０が薄型であってこのように配置できることで、様々な種類の媒体が、エアナイフ４７０と衝突することなく、第２ニップＮ₂から出て定着ベルトから剥離されることが可能となる。

生産性が増大される場合、定着ロール４０８の直径が増大すると（例えば１００ｍｍより大きく）第１ニップＮ₁及び第２ニップＮ₂の長さ、そして剥離装置４６０の剥離端４６２から第１ニップＮ₁の端部ＯＥ₁までの距離は比例的に増加させることができる。一方で、剥離半径Ｒは同じ値に保つことができる。

図３に示される、エアナイフを含まない定着装置３００は、剥離表面３６３の小さな剥離半径Ｒと、大きな（すなわち長い）第２ニップＮ₂によって媒体を剥離できることがわかった。図６は（圧力ロール３４０の外面３４２に沿ってＯＥ₁からＯＥ₂まで測定された）第２ニップＮ₂の長さを、剥離表面の剥離半径Ｒの関数として、６８ｇｓｍコーティング無ペーパ（６８ＵＣ）、７５ｇｓｍコーティング無ペーパ（７５ＵＣ）、６７ｇｓｍコーティング有ペーパ（６７Ｃ）に関して示したものである。これらの紙の上にトナーを固定するのに用いられる典型的な温度は、約３０から約３５ｍｓのドウェル時間を与える、生産性、定着装置速度、及び第１ニップＮ₁の所定の組み合わせに対して示される。

図６に示されているように、０．３５工程能力指数Ｃ_pk、及び３ｍｍ以上のリード端裁ち切り（ＬＥ＿Ｂｌｅｅｄ）が用いられた。工程能力指数Ｃ_pkは、中心からの外れを考慮に入れており、事実上は、３ｍｍ以上のリード端裁ち切りを有する媒体が剥離しない場合に不具合があると考える場合に、同程度の不具合を引き起こす中心となる工程に関するＣ_p値である。少なくとも約１．３３のＣ_pk値が、定着装置の実施形態において許容される。媒体のリード端裁ち切りとは、媒体のリード端から、その媒体上に形成された画像の開始点（リード端）までの距離のことである。

図６に示される結果より、１ｍｍよりも小さい剥離半径Ｒは、剥離性能に関してほんの少しのメリットしかもたらさないことがわかる。さらに、剥離半径Ｒが小さくなると、定着ベルトの内面の摩耗が大きくなる。

図７は、第２ニップＮ₂長さと剥離角（α）とを関数とする工程能力指数Ｃ_pkを示しており、エアナイフのない定着装置で３ｍｍ以上のリード端裁ち切りに関し、剥離半径Ｒが１ｍｍで、剥離端からＯＥ₁までの距離が約８ｍｍであって、６８ｇｓｍコーティング無ペーパ（６８ＵＣ）、７５ｇｓｍコーティング無ペーパ（７５ＵＣ）、６７ｇｓｍコーティング有ペーパ（６７Ｃ）、９０ｇｓｍコーティング有ペーパ（９０Ｃ）、１２０ｇｓｍコーティング有ペーパ（１２０Ｃ）に関する。

図７に示されているように、各媒体の種類に関して、Ｎ₂が大きくなると工程能力指数Ｃ_pkが大きくなる。より短い第２ニップＮ₂長さが、より重い媒体に対して少なくとも１．３５の工程能力指数Ｃ_pkを達成する。

図８は、様々な温度と圧力においてどの状態が存在するかを示した水の状態図である。紙の上にトナーを固定する定着ベルト／トナーインターフェースに加えられる典型的な温度は、約１２０℃である。この温度における水の飽和圧力は約４５ｐｓｉである。従って、この温度でトナーの固定の最中に水蒸気の生成を防ぐためには、第１ニップＮ₁における圧力を約４５ｐｓｉより上に保つことが望ましい。様々なトナー固定温度において、第１ニップＮ₁における圧力は、水蒸気の生成を防ぐために各温度において飽和圧力よりも上に保つことができる。例えば、図８によれば、水蒸気の生成を防ぐためには、１２０℃よりも低い定着ベルト／トナーインターフェース温度においてニップ圧力を４５ｐｓｉよりも小さくできることがわかる。

定着装置のニップの構成により、定着ベルトから媒体を剥離するのに、図９に示される圧力プロファイルが可能となる。例えば、図示された圧力プロファイルは、図３に示された（剥離装置３６０の位置が調節可能な）定着装置３００のニップ３４４において、また、図４に示された（剥離装置４６０の位置が固定されている）定着装置４００のニップ４４４において生成することができる。図９に示される圧力プロファイルは、第１ニップＮ₁内での水蒸気最小圧限界と、第１ニップＮ₁及び第２ニップＮ₂の両方に関する気泡最小圧限界とのいずれにも対応する。図９は２ｍｍ及び７ｍｍの第２ニップＮ₂長さについての処理方向距離を関数としたニップ圧力を示している。少なくとも４５ｐｓｉのニップ圧力が、約１９ｍｍから約３５ｍｍの範囲（これは第１ニップＮ₁を含んでいる）で処理方向に沿って生成される。約３６ｍｍから約３９ｍｍの範囲において（これは２ｍｍの第２ニップＮ₂長さを含んでいる）、また、約３６ｍｍから約４３ｍｍの範囲（これは７ｍｍの第２ニップＮ₂長さを含んでいる）においても、少なくとも５ｐｓｉのニップ圧力が生成される。

定着装置３００、４００において、第１ニップＮ₁は、マーキング材料の媒体への定着が実質的に第１ニップＮ₁において生じるように、十分に広い。定着装置３００、４００において、第２ニップＮ₂はそれぞれ定着ベルト３０２、４０２から媒体を剥離するように構成されており、媒体にマーキング材料を定着するように構成されていないために、第２ニップＮ₂は媒体へ小さな圧力を加えるだけで十分である。定着装置３００、４００において、それぞれ定着ベルト３０２、４０２を高い圧力荷重にさらすことなく媒体を剥離することができる。結果として、定着装置３００、４００は、定着ベルト３０２、４０２の内部摩耗を減らすことができる。

図１０は、剥離端から出口端ＯＥ₁の距離が約８ｍｍである場合に、媒体の重さを関数とした、第２ニップＮ₂の長さを示す。図１０は、重量が６０ｇｓｍから８０ｇｓｍ、８０ｇｓｍから１４０ｇｓｍ、及び１４０ｇｓｍより大きい（重い媒体）という範囲内の媒体に関する、定着装置３００、４００の温度設定点を示している。６０ｇｓｍから３２０ｇｓｍの間の所定の媒体重量に対し、第２ニップＮ₂の長さを図１０に示される曲線よりも下に保つことで、媒体上につらら不良が形成されるのを完全に防止することができる。図示されているように、媒体の重量が増すと、つらら不良を防止する第２ニップＮ₂の最大長さが短くなる。重量が６０ｇｓｍから１４０ｇｓｍの軽量媒体を、つらら不良を生成せずに剥離するためには、約６０ｇｓｍにおいて約８ｍｍ未満から１４０ｇｓｍにおいて約７．５ｍｍ未満の、大きな第２ニップＮ₂長さが望ましい。重い媒体を、つらら不良を生成せずに剥離するためには、１４０ｇｓｍにおいて約７．５ｍｍ未満から３２０ｇｓｍにおいて約２ｍｍ未満の、より小さな第２ニップＮ₂長さが望ましい。

重い媒体に対して、短い第２ニップＮ₂長さはつらら不良を防止し（図１０）、且つ、そのような媒体を定着ベルトから剥離するのに有効である。

軽量媒体に関して、図７及び図１０は、第２ニップＮ₂の長さはつらら不良を防ぐために十分に短くすべきであるが、定着ベルトからこれらの媒体を剥離できるようにするためには十分に長い必要があることを示している。これら２つの矛盾する要素は、図３及び４に示されているような定着装置３００、４００のいずれかを用いることにより、軽量媒体に関して、第２ニップＮ₂の長さについて、いずれも満たすことができることが確認された。定着装置３００において移動可能な剥離装置３６０は、軽量媒体（１４０ｇｓｍ未満）を剥離するのに十分な、大きな第２ニップＮ₂長さ、又は重い媒体（１４０ｇｓｍより大きい）を剥離するのに十分な、小さな第２ニップＮ₂長さを形成する性能を与える。例えば、剥離装置３６０は軽量媒体を剥離するために約７ｍｍの第２ニップＮ₂長さを、そして、重い媒体のために約２ｍｍの短い第２ニップＮ₂長さを形成するために移動可能である。剥離装置３６０のこの調整能力によって、定着装置３００において用いられるあらゆる媒体重量に対してつらら不良が生成することなく、工程能力指数Ｃ_pkの全範囲に関して、最初の約３ｍｍのリード端にマーキング材料がない媒体を剥離することができる。

図１１は、剥離半径１ｍｍにおける６７ｇｓｍコーティング有ペーパ（６７Ｃ）、剥離半径１ｍｍにおける６８ｇｓｍコーティング無ペーパ（６８ＵＣ）、及び剥離半径２ｍｍにおける６７ｇｓｍコーティング有ペーパ（６７Ｃ）に対する、剥離装置及びエアナイフを含む定着装置（例えば、剥離端４６２が出口端ＯＥ₁から約８ｍｍのところにある、図４に示された定着装置４００）のナイフ入り口圧力の関数としての第２ニップＮ₂長さを示している。図１１は、第２ニップＮ₂長さが８ｍｍ未満ではつらら不良が全く生じないことを示している。剥離半径１ｍｍにおける６７ｇｓｍコーティング有ペーパと６８ｇｓｍコーティング無ペーパに関しては、つらら不良が生成することなく、エアナイフをオフにすることができる。剥離半径２ｍｍにおける６７ｇｓｍコーティング有ペーパ及びより小さな剥離力に関して、５ｐｓｉのエア入り口圧は、つらら不良の形成を防ぐのに十分である。

定着装置３００の典型的な実施形態においては、直径が約１００ｍｍの定着ロール３０８に対して、様々な媒体の重量に関してつらら不良を防止するのに次の設定を用いることができる。例えば、約２ｍｍから約７ｍｍの第２ニップＮ₂長さ、約２０°から少なくとも約３０°の定着ベルト３０２の剥離角α、約１ｍｍから約５ｍｍの剥離装置３６０の剥離半径Ｒ、及び約６ｍｍから約１０ｍｍの剥離端３６２から第１ニップＮ₁の出口端ＯＥ₁への距離を用いることができる。生産性を上げるために定着ロール３０８の直径が１００ｍｍより大きくなると、第１ニップＮ₁と第２ニップＮ₂との長さ、及び剥離端３６２から第１ニップＮ₁の出口端ＯＥ₁への距離は、比例的に増大することができる。

定着装置４００の典型的な実施形態においては、直径が約１００ｍｍの定着ロール３０８に対して、様々な媒体の重量に関してつらら不良を防止するのに次の設定を用いることができる。例えば、約２ｍｍから約７ｍｍの第２ニップＮ₂長さ、約２０°から少なくとも約３０°の定着ベルト４０２の剥離角α、約１ｍｍから約１０ｍｍの剥離装置４６０の剥離半径Ｒ、及び約６ｍｍから約１０ｍｍの剥離端４６２から第１ニップＮ₁の出口端ＯＥ₁への距離を用いることができる。生産性を上げるために定着ロール４０８の直径が１００ｍｍより大きくなると、第１ニップＮ₁と第２ニップＮ₂との長さ、及び剥離端４６２から第１ニップＮ₁の出口端ＯＥ₁への距離は、比例的に増大することができる。

上記の説明は静電印刷に用いられる定着装置機器を対象としているが、本明細書中の教示及び請求項は、媒体上におけるマーキング材料のあらゆる処理に対して適用できることが理解されるであろう。例えば印刷を成功させるために、マーキング材料は、トナー、液体又はゲルインク、及び／又は熱又は放射線硬化インクから成ることができ、及び／又は、媒体は、例えば温度のようなある処理条件を用いることができる。所定の実施形態において媒体上でインクの処理を行うために望まれる熱、圧力などの処理条件は、ゼログラフィ融合に適した条件と異なっても構わない。

１００印刷装置、１０２媒体供給モジュール、１０４媒体、１０６プリンタモジュール、１０８光レセプタベルト、１１０現像ステーション、１１２定着装置、１１３定着ロール、１１４インバータモジュール、１１５圧力ロール、１１６スタッカモジュール、１１８スタッカカート、１２０スタック、２００定着装置、２０２エンドレスベルト、２０４内面、２０６、２１８、２２２、２２４外面、２０８定着ロール、２１０外側ロール、２１２、２１４、２１６内側ロール、２２６、２２８、２３０、２３２加熱要素、２３４電源、２３６制御部、２４０外側圧力ロール、２４２外面、２５２マーキング材料、２６０剥離装置、３００定着装置、３０２定着ベルト、３０８定着ロール、３１８、３４２外面、３４０圧力ロール、３４４ニップ、３６０剥離装置、３６２剥離端、４００定着装置、４０２定着ベルト、４０８定着ロール、４０４内面、４０６、４１８、４４２外面、４４４ニップ、４６０剥離部材、４６２剥離端、４７０エアナイフ、４７２ノズル。

Claims

印刷に有用な装置であって、
第１外面を含む第１部材と、
第２外面を含む第２部材と、
内面及び第３外面を含む定着ベルトと、
前記定着ベルトの前記内面及び前記第２外面の間の接触と前記定着ベルトの前記第３外面及び前記第１外面の間の接触とによって形成され、第１入口端部と、前記定着ベルトが前記第２外面から分離する第１出口端部とを含む第１ニップと、
前記定着ベルトの前記第３外面及び前記第１外面の間の接触によって形成され、前記第１出口端部から前記定着ベルトが前記第１外面から分離する第２出口端部へ延び、前記第１出口端部と第２出口端部との間が約８ｍｍ未満の長さである第２ニップと、
前記定着ベルトの前記内面に接触し、約１０ｍｍ未満の半径によって規定され、かつ、前記第１ニップの前記第１出口端部から約１０ｍｍ未満の距離だけ間隔が開けられた湾曲した剥離端を含み、前記定着ベルトが前記剥離端において約２０°から約３０°の剥離角αで曲がるような剥離装置と、を備え、
前記剥離装置は前記第１部材に近づく方向又は離れる方向にほぼ直線状に移動可能であり、
前記第２ニップは、前記定着ベルトの第３外面が前記第１部材の第１外面に接触するが前記定着ベルトの内面は前記第２部材の第２外面に接触せずに形成され、前記定着ベルトの内面は前記第２ニップを通過した後に前記剥離装置に接触するように構成されており、
媒体が、前記第１ニップの前記第１出口端部から出た後に、前記第３外面から剥離される
装置。
前記第２ニップが前記第１出口端部と前記第２出口端部との間に約２ｍｍから約７ｍｍの長さを有し、前記剥離端が約１ｍｍから約２ｍｍの半径によって規定されることを特徴とする請求項１に記載の装置。
印刷に有用な装置において表面から媒体を剥離する方法であって、該装置が、
第１外面を含む第１ロールと、
第２外面を含む第２ロールと、
内面と第３外面を含む加熱された定着ベルトと、
前記定着ベルトの前記内面及び前記第２外面の間の接触と前記定着ベルトの前記第３外面及び前記第１外面の間の接触とによって形成され、第１入口端部と、前記定着ベルトが前記第２外面から分離する第１出口端部とを含む第１ニップと、
前記定着ベルトの前記第３外面及び前記第１外面の間の接触によって形成され、前記第１出口端部から前記定着ベルトが前記第１外面から分離する第２出口端部へ延びる第２ニップと、
前記定着ベルトの内側に設けられ、前記定着ベルトの前記内面に接触する湾曲した剥離端を含み、該剥離端が約１０ｍｍ未満の半径によって規定されるような剥離装置と、を備え、ここで前記第２ニップは、前記定着ベルトの第３外面が前記第１ロールの第１外面に接触するが前記定着ベルトの内面は前記第２ロールの第２外面に接触せずに形成され、前記定着ベルトの内面は前記第２ニップを通過した後に前記剥離装置に接触するように構成され、前記剥離装置は前記第１ロールに近づく方向又は離れる方向にほぼ直線状に移動可能であり、
前記方法が、
前記剥離装置を、前記第１出口端部と前記第２出口端部の間の距離が約８ｍｍ未満となるように、また、前記定着ベルトが約２０°から約３０°の剥離角αで曲がる箇所である前記剥離端から前記第１出口端部までの距離が約８ｍｍ未満となるように配置し、
マーキング材料を搬送する媒体と前記第１ニップにおける前記定着ベルトの前記第３外面とを接触させ、
該媒体を、前記剥離装置によって、前記第１ニップから下流において、前記定着ベルトの前記第３外面から剥離する
方法。
前記第２ニップの長さが約２ｍｍから約７ｍｍであり、前記剥離端が約１ｍｍから約２ｍｍの半径によって規定されることを特徴とする請求項３に記載の方法。