(57)【要約】      （修正有）【課題】定着器の中を通る印刷された媒体のしわまたは滑りを抑制したり、または最小化したりするベルトロール定着器機構を利用する電子写真システムを提供する。【解決手段】装置は、ニップ内およびラップ部の周囲の内部圧力ロール２２０と、ベルト２１０の内側との間のせん断応力差を最小に保ちながら、ロールの幅を横切る方向のすべての場所において理想的な速度プロファイルでベルトを駆動する。他のロールに等しく張出しを付けて、ベルトのひずんだ円周にぴったり合うように内部圧力ロールに張出しを付けることで、ベルトをロール支持構造に取り付ける時に円周ベルトをひずませることにより、理想的な速度プロファイルを実現する。ベルトモジュール内のロールに小さい張出しを付ける方が、ベルトの滑りを低減するとともに、ラップ部の間の移行の負担またはストリッパシューの負担を少なくするであろう。【選択図】図４
2012194542.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内表面と外表面とを含むベルトと、
第１の外表面を含む第１の部材と、
第２の外表面を含む第２の部材であって、前記第２の外表面は中央主要部全体が実質的に円筒形であり、直径が増大する形で各端部が外方に張出している第２の部材と、
それに沿ってプロセス方向に前記ベルトを駆動する経路を規定するためにフレームに取り付けられた複数のローラであって、前記複数のローラは、それのまわりに回転するように駆動ローラが取り付けてある縦軸と、前記縦軸のまわりに略同軸に形成された駆動表面とを有する駆動ローラを含み、前記複数のローラのうちの少なくとも１つは、中央主要部全体が実質的に円筒形であり、直径が増大する形で各端部が外方に張出している駆動表面を有している複数のローラと、
前記ベルトの前記内表面と前記第２の外表面の間の接触により、および前記ベルトの前記外表面と前記第１の外表面の間の接触により、形成されるニップと、を含み、
前記第２の部材と複数のローラとは、前記ベルトの前記中央主要部の円周よりも、前記ベルトの前記端部の円周の方が大きくなるように前記ベルトに働きかけ、それによってベルト円周ひずみを誘発することにより、印刷媒体が前記ニップを通り抜けるときに前記ベルトの前記外表面上の前記印刷媒体のしわを抑制する速度プロファイルがもたらされる、印刷するのに役立つ装置。
【請求項２】
前記複数のローラのそれぞれが、中央主要部と端部の間で約０．００１ｍｍ〜０．４００ｍｍの間の直径差を有している、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記第２の部材が、中央主要部と端部の間で約０．００１ｍｍ〜０．２００ｍｍの間の直径差を有している、請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記ベルトが、耐熱性樹脂とポリイミドとのうちの１つでできた基板を有している、請求項３に記載の装置。
【請求項５】
前記第１の部材の少なくとも前記第１の外表面が、ニップを形成するときに変形するエラストマー材料でできており、前記エラストマー材料は、シリコーンエラストマーと、フルオロエラストマーと、エチレンプロピレンヘキサジエンと、ポリテトラフルオロエチレンと、過フルオロアルコキシ樹脂と、それらの混合と、からなる群から選択される、請求項１に記載の装置。
【請求項６】
各端部が張出しを有する内部圧力ロールを提供するステップであって、前記張出しの結果、前記ベルトの幅の２５〜７５％に実質的に対応する前記内部圧力ロールの中央主要部全体が実質的に円筒形になるとともに、直径が増加する形で前記内部圧力ロールの各端部が外方に張出すように前記内部圧力ロールが形成される提供するステップと、
それに沿ってプロセス方向に前記ベルトを駆動する経路を規定するために、張出している端部を有する複数の搬送ローラを提供するステップであって、この張出しの結果、前記ベルトの幅の２５〜７５％に実質的に対応する前記搬送ローラの中央主要部全体が実質的に円筒形になるとともに、直径が増加する形で前記搬送ローラの各端部が外方に張出すように前記複数の搬送ローラの各端部が形成される提供するステップと、
前記ベルトと前記内部圧力ロールの間の接触により、および前記ベルトと前記外部圧力ロールの間の接触により、ニップを形成するステップと、を含み、
前記第２の部材と複数のローラとは、前記ベルトの前記中央主要部の円周よりも、前記ベルトの前記端部の円周の方が大きくなるように前記ベルトに働きかけ、ベルト円周ひずみを誘発することにより、印刷媒体が前記ニップを通り抜けるときに前記ベルトの前記外表面上の前記印刷媒体のしわを抑制する速度プロファイルがもたらされる、
印刷媒体を搬送するベルトと、定着ロールと、内部圧力ロールと、ベルトをプロセス方向に駆動する搬送ローラと、を有するプリンタ内の印刷媒体のしわを減らす方法。
【請求項７】
前記複数のローラのそれぞれが、中央主要部と端部の間で約０．００１ｍｍ〜０．４００ｍｍの間の直径差を有している、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記第２の部材が、中央主要部と端部の間で約０．００１ｍｍ〜０．２００ｍｍの間の直径差を有している、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記ベルトが、耐熱性樹脂とポリイミドとのうちの１つでできた基板を有している、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記第１の部材の少なくとも前記第１の外表面が、ニップを形成するときに変形するエラストマー材料でできており、前記エラストマー材料は、シリコーンエラストマーと、フルオロエラストマーと、エチレンプロピレンヘキサジエンと、ポリテトラフルオロエチレンと、過フルオロアルコキシ樹脂と、それらの混合と、からなる群から選択される、請求項６に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、一般に、電子写真システムに関し、さらに詳細には、ベルトロール定着器内の印刷されたページのしわの制御に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、市販の静電グラフィック再生装置（コピー機／複写器、プリンタ、またはその種の他のもの）では、均一に帯電した光伝導性部材または誘電性部材上に潜像帯電パターンを形成する。着色されたマーキング粒子（トナー）を潜像帯電パターンに引き付けて、誘電性部材上のこのような画像を現像する。その後、紙などの受像部材を誘電性部材と接触させて、電場を印加して、マーキング粒子現像像を誘電性部材から受像部材に転写する。転写後に、転写された画像を支持する受像部材を誘電性部材から離れる方向に搬送し、熱および／または圧力により画像を受像部材に固定または定着させて、受像部材上に恒久的な複製を形成する。紙または受像部材にトナーを定着させる代表的な定着プロセスでは、トナー定着時にその中を通って紙が移動する２つのロールを使用する。一方の、通常、硬い方のロールは定着ロールであり、第２のロールは圧力ロールすなわち柔らかい方のロールである。
【０００３】
定着システムで使用される典型的な圧力ロール（「柔らかい方のロール」）は、シリコーンゴムなどのエラストマーコーティングを有しており、このエラストマーコーティングはロールの表面全体を覆う他の材料の薄膜層を有していても、有していなくてもよい。柔らかい方のロールを定着ロール（「硬い方のロール」）に押し込むとき、機能的ニップが形成される。定着ロールは、硬質被覆または薄いエラストマーを有する金属核を一般に含んでいる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
任意のシステムにおいて、硬いロール（定着ロール）が柔らかい方のロールに押し付けられて接触するとき、定着ロールと接触する圧力ロールの長さ全体にわたってニップが形成される。これらの圧力領域は、最終的には、柔らかい方の材料を支持板に接触させ、摩耗、およびロール寿命の短縮をもたらし、システム内にごみを生じさせる。また、いったん過度の摩耗が生じて不均等ニップが形成されると、トナーの不適切な定着が起こり、紙または受像部材上に不完全なコピーを生じさせる可能性がある。また、一様でないニップは紙との不均一な接触、トナーのむらのある定着、紙のしわ、および支持板との過度の摩擦を引き起こし、ロールを磨耗させ、システム内にごみを生じさせる。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
実施形態の態様によって、定着器の中を通る印刷された媒体のしわまたは滑りを抑制したり、または最小化したりするベルトロール定着器機構を利用する電子写真システムを開示する。この装置では、ニップ内およびラップ部の周囲の内部圧力ロールと、ベルトの内側との間のせん断応力差を最小に保ちながら、ロールの幅を横切る方向のすべての場所において理想的な速度プロファイルでベルトを駆動する。ロールに等しく張出しを付けて、ベルトのひずんだ円周にぴったり合うように内部圧力ロールに張出しを付けることで、ベルトをロール支持構造に取り付ける時にベルトをひずませることにより、理想的な速度プロファイルを実現する。１つのローラだけに張出しを付けるよりもベルトモジュール内のすべてのロールに小さい張出しを付ける方が、ベルトの滑りを低減するとともに、ラップ部の間の移行の負担またはストリッパシューの負担を少なくするであろう。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】実施形態による印刷装置の例示的実施形態を示す図である。
【図２】実施形態による印刷媒体のしわを最小化するために張出したロールを有するベルトロールモジュールの例示的実施形態を示す図である。
【図３】実施形態によるニップを形成するために内部圧力ロールと外部圧力ロールの間に挿入されたベルトの図である。
【図４】実施形態による張出した端部と実質的に円筒形の中央主要部とを有する内部圧力ロールの横断面図である。
【図５】実施形態による張出した端部と実質的に円筒形の中央主要部とを有する、フレーム（ガイドローラ）に取り付けられた複数のローラのうちの１つを示す横断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
本明細書で開示される実施形態の態様は、ベルトを誘導するシステム内のローラのすべてに張出しを付けることにより、ベルトロール定着器内のしわの制御を提供するための方法、および対応する装置に関する。ガイドローラ上の張出しはベルト内にひずみを誘発し、ベルトを引き伸ばして、それによって、ベルトがニップを通り抜けるときベルトの表面上に速度プロファイルを誘発するであろう。速度プロファイルは中心部から外縁部（媒体側端部）まで徐々に増加するようになっており、その結果、後縁部を強く引っ張ることにより媒体内にしわが寄る傾向を低減する。
【０００８】
開示される実施形態は、内表面と外表面とを含むベルトと、第１の外表面を含む第１の部材と、第２の外表面を含む第２の部材であって、第２の外表面は中央主要部全体が実質的に円筒形であり、直径が増大する形で各端部が外方に張出している第２の部材と、それに沿ってプロセス方向にベルトを駆動する経路を規定するためにフレームに取り付けられた複数のローラであって、複数のローラは、それのまわりに回転するように駆動ローラが取り付けてある縦軸と、縦軸のまわりに略同軸に形成された駆動表面とを有する駆動ローラを含み、駆動表面は中央主要部全体が実質的に円筒形であり、直径が増大する形で各端部が外方に張出している複数のローラと、ベルトの内表面と第２の外表面の間の接触により、およびベルトの外表面と第１の外表面の間の接触により、形成されるニップと、を含み、第２の部材と複数のローラとは、ベルトの中央主要部の円周よりも、ベルトの端部の円周の方が大きくなるようにベルトに働きかけ、その結果、ベルトの側端部付近のベルト円周はベルトの中央部の円周よりも大きくなり、誘発されたベルト円周ひずみにより、印刷媒体がニップを通り抜けるときにベルトの外表面上の印刷媒体のしわを抑制する速度プロファイルがもたらされる、印刷するのに役立つ装置を含んでいる。
【０００９】
開示される実施形態は、複数のローラのそれぞれが中央主要部と端部の間で約０．００１ｍｍ〜０．２００ｍｍの間の直径差を有する装置をさらに含んでいる。
【００１０】
開示される実施形態は、第２の部材が中央主要部と端部の間で約０．００１ｍｍ〜０．０９０ｍｍの間の直径差を有する装置をさらに含んでいる。
【００１１】
開示される実施形態は、印刷媒体を搬送するためのベルトと、圧力ロール（媒体の裏面に接触する）と、内部圧力ロールと、ベルトをプロセス方向に駆動するための搬送ローラと、を有するプリンタ内の印刷媒体のしわを減らすための方法を含み、方法は、各端部が張出しを有する内部圧力ロールを提供することを含み、この張出しの結果、ベルトの幅に実質的に対応する内部圧力ロールの中央主要部全体が実質的に円筒形になるとともに、直径が増大する形で内部圧力ロールの各端部が外方に張出すように内部圧力ロールが形成され、それに沿ってプロセス方向にベルトを駆動する経路を規定するために、張出している端部を有する複数の搬送ローラを提供することを含み、この張出しの結果、ベルトの幅に実質的に対応する搬送ローラの中央主要部全体が実質的に円筒形になるとともに、直径が増大する形で搬送ローラの各端部が外方に張出すように複数の搬送ローラの各端部が形成され、ベルトと内部圧力ロールの間の接触により、およびベルトと圧力ロールの間の接触により、ニップを形成することを含み、第２の部材（内部圧力ロール）と複数のローラとは、ベルトの中央主要部の円周よりも、ベルトの端部の円周の方が大きくなるようにベルトに働きかけ、第２の部材の端部に向かう方向のベルト上の場所において、誘発されたベルト円周ひずみにより、印刷媒体がニップを通り抜けるときにベルトの外表面上の印刷媒体のしわを抑制する速度プロファイルがもたらされる。
【００１２】
開示される実施形態は、印刷媒体のしわを減らすためのローラを有する接触ベルト定着装置をさらに含み、定着装置は、移動経路を規定する外部表面を有するエンドレス定着ベルトを含み、移動経路に沿ってエンドレス定着ベルトを支持して移動させるための複数の支持ローラを含み、エンドレス定着ベルトは、支持された状態で、第１の場所にある複数の支持ローラ上に軸の中心がある第１の定着位置と、エンドレス定着ベルト上の第１の場所から軸方向に間隔のあいた第２の場所にある複数の支持ローラ上に軸の中心がある少なくとも第２の定着位置と、を有しており、エンドレス定着ベルトの外部表面と一緒に定着ニップを形成して、定着ニップを通じて印刷媒体に接触して印刷媒体を移動させる圧力ローラを含み、印刷媒体が定着ニップを通り抜けるときに印刷媒体のしわを抑制する速度プロファイルをもたらすためにエンドレス定着ベルト上にひずみを誘発することにより、印刷媒体のしわを減らすために内部圧力ローラと複数の支持ローラとに張出しを誘発するベルトひずみを含んでいる。
【００１３】
用語「ローラ」または「駆動ローラ」は、ベルトと直接に係合するための、回転可能に支持された略円筒形の部材を示している。「ローラアセンブリ」は、ローラまたはステアリングローラのほかに、ローラが要望通りに作動できるようにする追加的支持構造を含んでいる。ローラは、軸受およびシャフト上に支持された回転シリンダおよび被駆動要素を含んでいる。
【００１４】
用語「印刷媒体」は、プレカットされているか、またはウェブ供給かにかかわらず、画像用の紙、プラスチック、または他の好適な物理的印刷媒体基材であり、通常、柔軟で、場合によってはちぢれた物理的シートを一般に示している。
【００１５】
用語「印刷装置」、「プリンタ」、または「印刷システム」は、「プリントアウト」、または目的に応じた「印刷媒体」上の情報の複製を示す「印刷媒体」上の印刷出力機能を生成するのに使用される１つ以上の装置を示している。「印刷装置」、「プリンタ」、または「印刷システム」は、目的に応じて印刷出力機能を実行できるデジタルコピー機、製本機械、多機能機などの任意の装置を含んでいる。
【００１６】
用語「電子写真システム」は印刷装置であり、画像再生機、電子写真プリンタ、および電子写真受像要素上で現像される乾式トナーなどの電子写真プロセスを使用するコピー機を含むものとする。「静電写真システム」は、電気的に帯電した平板、ローラ、もしくはベルト上のトナーなどの樹脂粉末の使用を示し、情報を複製する静電写真プロセス、またはインク・ジェット・プロセス、液体インクプロセス、固体インクプロセスなどの、印刷媒体上にプリントアウトを生成するための他の好適なプロセスを使用する印刷装置である。また、このようなシステムは、白黒またはカラー画像データのどちらでも印刷および／または処理できる。
【００１７】
図１は、「ハイブリッド検出システムを用いる空間色補正法」に対するＭｅｓｔｈａ他による米国特許第７，６３３，６４７号に開示するような例示的印刷装置１００を示しており、当該米国特許は引用することにより全体として本明細書の一部となっている。印刷装置１００は、各種媒体から印刷物を高速で生産するために使用できる。媒体は、さまざまなサイズおよび重さを有することができる。印刷装置１００は、直列に配置された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に隣接する反転器モジュール１１４と、反転器モジュール１１４に隣接して直列に配置された２つのスタッカモジュール１１６と、を含んでいる。
【００１８】
印刷装置１００では、媒体供給モジュール１０２は、さまざまなサイズおよび重さを有するコーティングしてある、またはコーティングしていない媒体をプリンタモジュール１０６へ供給するようになされている。プリンタモジュール１０６では、一連の現像ステーション１１０から、帯電した感光体ベルト１０８へマーキング材料（トナー）を転写して、感光体ベルト上にトナー像を形成してカラー印刷を生成する。用紙搬送路の中を通って供給された媒体１０４の片面にトナー像を転写する。定着ロール１１３と圧力ロール１１５とを含む装置２００に関して図２で詳細に後述する定着器１１２の中を通って媒体を前進させる。反転器モジュール１１４は、媒体をスタッカモジュール１１６まで通すことにより、または媒体を反転させてプリンタモジュール１０６に戻すことにより、プリンタモジュール１０６を出る媒体を操作する。スタッカモジュール１１６では、印刷された媒体をスタッカカート１１８上に積んで、スタック１２０を形成する
【００１９】
図示の印刷装置１００では、定着ロール１１３と圧力ロール１１５とがニップを形成し、このニップにおいて、マーキング材料を運ぶ媒体に熱および圧力を加えてマーキング材料を処理する。定着ロール１１３は、定着ロール１１３と圧力ロール１１５とが互いに係合するとき、変形を経験する外表面領域を有するエラストマー材料製の外層を含むことができる。また、この変形のことを本明細書では「クリープ」とも呼ぶ。定着器１１２では、媒体がニップを通り抜けた後に媒体を定着ロール１１３から剥離するために定着ロール１１３の外層のクリープを使用する。このような定着器では、剛性が低くて軽量の媒体を剥離するには高いクリープが、通常、必要とされ、他方、剛性が高くて重量のある媒体を剥離するには低いクリープが必要とされる。クリープの調節は、修理サービス中以外は、通常、行われない。
【００２０】
他の種類の定着器は、圧力ロールと、媒体上のマーキング材料を処理するための厚肉ベルトと、を含んでいる。厚肉ベルトは約１ｍｍ〜約５ｍｍの厚さを、通常、有している。このような定着器では、媒体をベルトから剥離するのにベルト内で生じるクリープを使用する。
【００２１】
圧力ロールと厚肉ベルトとを含む装置においてすべての媒体重量に対してマーキング材料処理機能と媒体剥離機能の両方を同時に最適化するのは難しいことが分かっている。例えば、このような定着器を、それぞれの異なる媒体種類に対する最適条件を用いる代わりに、すべての媒体重量に対して同じクリープ条件およびニップ幅条件を用いて作動させるとき、軽量の媒体は過度に定着される可能性があり、他方、重量のある媒体は厚肉ベルトに過度のエッジ摩耗を発生させる可能性がある。
【００２２】
印刷するのに役立つ装置を提供する。装置の実施形態はベルトを含んでいる。実施形態では、ベルトと、外部圧力ロールまたは第２のベルトなどの他の部材とがニップを形成する。ベルトの温度を制御するために、ベルトを支持する１つ以上のロールを加熱できる。ニップでは、媒体上のマーキング材料を処理するために、ベルトと外部ロールとが熱および／または圧力を加える。その後、媒体をベルトから分離する（剥離する）。装置の実施形態は、ベルト寿命を延ばすためにマーキング材料処理機能（例えば、定着など）を媒体剥離機能から分離するように構成されている。
【００２３】
図２は、印刷するのに役立つ装置の例示的実施形態を示している。装置は定着器２００である。定着器２００は、定着器で使用されてもよいすべての媒体重量に対してマーキング材料処理機能（例えば、定着機能など）と、媒体剥離機能とを切り離すように構成されている。定着器２００の実施形態は、異なる種類の印刷装置で使用できる。例えば、定着器２００は、図１に示す印刷装置１００において定着器１１２の代わりに使用できる。
【００２４】
図２に示すように、定着器２００は、内部圧力ロール２２０と、外部ロール２２４と、内部ロール２２８および２３２と、により支持されたエンドレスの（連続した）ベルト２１０を含んでいる。定着器２００の他の実施形態は、ベルト２１０を支持する異なる個数のロールを含む異なるアーキテクチャを有することができる。内部ロール２３２は、内部ロール２３２の再配置と、ベルト２１０の張力調整とを可能にするためのステアリングおよび張力機構２３６を含んでいる。
【００２５】
ベルト２１０は、外表面２１２と内表面２１４とを含んでいる。内部圧力ロール２２０と、内部ロール２２８、２３２とは、ベルト２１０の内表面２１４に接触する各外表面２２２、２３０、および２３４を含んでいる。外部ロール２２４は、ベルト２１０の外表面２１２に接触する外表面２２６を含んでいる。実施形態では、少なくとも外部ロール２２４と内部ロール２２８とを加熱する。また、内部圧力ロール２２０および／または内部ロール２３２も必要に応じて加熱できる。実施形態では、外部ロール２２４および内部ロール２２８と、必要に応じて内部圧力ロール２２０および／または内部ロール２３２とは、軸方向に延びる１つ以上のランプなどの内部熱源（図示せず）を含んでいる。熱源は電源２４０に電気的に接続できる。実施形態では、電源２４０をコントローラ２４２に電気的に接続している。コントローラ２４２は、熱源の出力を制御して、ウォームアップ中、スタンバイ中、および印刷運転中にベルト２１０の温度を制御するために電源２４０を制御するようになされている。ベルト２１０は、異なる種類のコーティングしてある、またはコーティングしていない媒体上のマーキング材料を処理する（例えば、定着させる）のに効果的な温度まで加熱できる。
【００２６】
定着器２００は、外表面２４８を備えた外層２４６を有する外部圧力ロール２４４をさらに含んでいる。実施形態では、外層２４６はシリコーンゴムのような弾性的に変形可能な材料を含み、外表面２４８は過フルオロアルコキシ（ＰＦＡ）共重合体樹脂のような、じょうぶで耐摩耗性のある油を通さない材料を含んでいる。
【００２７】
ベルト２１０の実施形態は、例えば、基層、基層上の中間層、および中間層上の外層などを含む多層構造を有することができる。このような実施形態では、基層は、内部圧力ロール２２０および内部ロール２２８、２３２の外表面２２２、２３０、および２３４のそれぞれに接触するベルト２１０の内表面２１４を形成する。ベルト２１０の外層は、外部ロール２２４の外表面２２６と、外部圧力ロール２４４の外表面２４８とに接触する外表面２１２を形成する。ベルト２１０の例示的実施形態では、基層はポリイミドなどの高分子材料から構成されており、中間層はシリコーン、またはその種の他のものから構成されており、外層はデュポン・パフォーマンス・エラストマー社によりバイトン（登録商標）の商標で販売されているフルオロエラストマー、ポリテトラフルオロエチレン（テフロン（登録商標））などの高分子材料から構成されている。
【００２８】
実施形態では、ベルト２１０は約０．１ｍｍ〜約０．６ｍｍの厚さを有していてもよく、「薄肉ベルト」と呼ばれる。例えば、基層は約５０μｍ〜約１００μｍの厚さを有することができ、中間層は約１００．ｍｕ．ｍ〜約５００．ｍｕ．ｍの厚さを有することができ、外層は約２０．ｍｕ．ｍ〜約４０．ｍｕ．ｍの厚さを有することができる。ベルト２１０は約３５０ｍｍ〜約４５０ｍｍの幅を、通常、有することができ、約５００ｍｍ〜１０００ｍｍ、またはさらに長い長さを、通常、有することができる。
【００２９】
実施形態では、ベルト２１０の１つ以上の外部エラストマー層は十分薄く、内部圧力ロール２２０の外表面２２２は十分硬く、外部圧力ロール２４４の外表面２４８は十分柔らかいため、外表面２２２と、外部圧力ロール２４４の外表面２４８とがベルト２１０と係合するときに、エラストマー層は最小限のクリープだけを経験する。これらの特徴により、ニップ２０２における媒体と、ベルト２１０の外表面２１２との間の相対運動を最小化できる。薄肉ベルト２１０を使用することにより、ベルト２１０から媒体を剥離するのに定着器２００はクリープを当てにしない。
【００３０】
図２は、媒体２０６が図３に示すようにプロセス方向Ａでニップ２０２に供給されているところを示している。媒体２０６は、その上にマーキング材料２０９（例えば、トナーなど）が存在する表面２０７を含んでいる。表面２０７とマーキング材料２０９とは、ニップ２０２においてベルト２１０の外表面２１２に接触する。また、ニップ２０２のことを本明細書では「第１のニップ」とも呼ぶ。実施形態では、内部圧力ロール２２０を反時計回りに回転させ、外部圧力ロール２４４を時計回りに回転させて、第１のニップ２０２の中を通って媒体２０６をプロセス方向Ａに搬送するとともに、ベルト２１０を反時計回りに回転させる。
【００３１】
媒体２０６は、例えば、印刷媒体、紙のシート、トランスペアレンシー、または包装材料などである可能性がある。紙は重さにより、約９０ｇｓｍ（≧＝）以下を軽量、約９０ｇｓｍ〜約１６０ｇｓｍを中量、および１６０ｇｓｍ（≦＝）以上を重量と、通常、分類される。トナーについては、低質量とは、通常、約０．８ｇ／ｃｍ．ｓｕｐ．２ｃｍ２未満である。媒体２０６は、例えば、軽量紙である可能性があり、および／もしくはマーキング材料２０９は低質量を有する可能性があり、または媒体２０６は、例えば、重量紙もしくはトランスペアレンシーなどの重量タイプである可能性があり、および／もしくはマーキング材料２０９は高質量（例えば、少なくとも約０．８ｇ／ｃｍ．ｓｕｐ．２など）を有する可能性がある。コーティングしていない媒体上のマーキング材料よりもコーティングしてある媒体上のマーキング材料を処理する（例えば、トナーを定着させるなど）方が、大量のエネルギー（厚さあたりと、紙の坪量あたりの両方について）を使用する。
【００３２】
第１のニップ２０２は定着器２００の高圧ニップである。実施形態では、外表面２４８がベルト２１０と係合するとき、外部圧力ロール２４４の外層２４６は変形して、外表面２４８と外表面２１２の間に第１のニップ２０２を形成する。また、内部圧力ロール２２０の外表面２２２は、この接触により外表面２２２を形成する材料に応じて変形してもよい。定着器２００は、媒体が図３に示すようにプロセス方向Ａに移動して第１のニップ２０２から出た後にベルト２１０の外表面２１２から媒体を剥離するために、図３に示すように剥離機構３００（２５２は３００を動かすモータである）または２９６をさらに含んでいる。剥離コントローラ３５０には剥離機構２５０のモータ２５２が従来の方法で接続してある。また、剥離コントローラ３５０にはセンサ２７６が接続してある。図示の実施形態では、媒体センサ３５２が第１のニップ２０２の上流に位置しており、第１のニップ２０２に到達する前に媒体を検知する。
【００３３】
定着機構によくある問題は、印刷媒体が定着ニップを通り抜けるときに印刷媒体がしわになることである。定着器が媒体をそこなう傾向に対しては、環境、相対湿度、媒体種類、入り口条件、およびニップ構造を含むいくつかの要因が影響を与える可能性がある。原因にかかわらず、ページに折り目がついて、しわが寄ってしまうと、しわになっていない製品を入手するために印刷プロセスを、さらに繰り返さなければならないため、時間が無駄になり、紙の損失を招き、我慢もできなくなる。しわおよび折り目の問題は定着ロールとの関連では大々的に取り組まれてきたが、他方、ベルト定着器機構との関連では、構造が異なり多少複雑であるという理由から、このしわおよび折り目の問題に対して、これまで大した取り組みは行われてこなかった。しわ低減戦略は、凹または凸形断面などの異なる断面を有するロールを形作る内部圧力ロールとスリーブ付き圧力ロールとの大きな張出しを含んでおり、他のしわ低減戦略は、ロールの中央での応力を最小に抑えるためにロールの縁端部にのみ圧力をかけることを提案している。先行技術は、定着ベルトとの関連でベルトの速度プロファイリングの使用を提案しておらず、または印刷されたページのしわを最小化する問題へのいかなる対処法をも提示していない。ベルトがベルトの軸のまわりにねじれていない、いずれの場合でも、ベルト上のすべての軸方向の線が同じ時間内にベルトモジュールのまわりに１回転する。軸方向の線は、高圧定着ニップ内のような回転のいくつかの部分では真っすぐでなくてもよいが、平均すると、直線に沿ったすべての点が同じ時間間隔内に１回転する必要がある。エラストマーローラの場合、硬い方のローラが曲面である場合には、表面上の軸方向の線はニップを通り抜けるとき確実に曲げられる。軸方向の線のこの湾曲が、ロール定着器内に速度プロファイルを生成するための典型的な手段である。
【００３４】
支持ローラに張出しを付けることで、同様の変形がベルトに課せられる可能性があり、その結果、中央部よりも端部の経路長が長くなり、ベルトの円周が不均一になり、ベルト角速度が一定であることを前提として局所的表面速度が不均一になる。ベルトの角速度は、ベルトの幅のいたる所で一定でなければならず、さもないとベルトのねじれおよびしわが蓄積することになり、自然な結果としてベルトの破壊が生じる。中央よりも端部の方が高速である速度分布を取得することで、媒体にしわが寄らないことを確保する。張出したロールの個数を増やすことにより速度分布を増加的に改善する。例えば、ロール一式に張出しを付けた場合の速度分布の方が、ロールの一部に張出しを付けた場合の速度分布よりも優れている。したがって、幅を横切る方向のベルトの湾曲は、ほとんどのラップ部上ではベルトの外側に対して凸形であり、１つのラップ部の中では凹形であり、ラップ部の間では平坦である。ロールのすべての周囲のこれらのひずみの合計を管理することにより、ベルトのしわを最小に抑える均一な速度プロファイルがもたらされる。湾曲の方向がすべての場所で同じでなかったとしても、縦方向（円周）ひずみの方向はラップ部のすべてで同じになる。
【００３５】
ベルトのひずんだ形状に適合する張出しを内部圧力ロール２２０（ＩＰＲ）に付けて、ベルトの長さに沿ったすべての場所が、ひずんだベルト（小さい張出し）の速度に一致するようにすること、およびベルト・モジュール・ロールなどの他のロールにも等しく張出しを付けることで、ベルト経路長さを中央よりも縁端部で長くすることにより印刷媒体しわを低減または最小化する所望の速度プロファイルになるようにベルトをひずませるのに十分であり、ニップ２０２内における内部圧力ロール表面２２２との高圧接触時にもベルト内表面２１４の空転または相対運動を引き起こさない。
【００３６】
図３は、内部圧力ロール２２０と、外部圧力ロール２４４と、内部圧力ロール２２０の外表面２２２と、外部圧力ロール２４４の外表面２４８の間のベルト２１０と、剥離機構２５０の剥離部材２９６と、を含む図２に示す定着器２００の一部を示している。図示のように、第１のニップ２０２は、媒体が第１のニップに入る入口２０４と、媒体２０６が第１のニップ２０２から出る場所に示される出口との間にプロセス方向に延びている。
【００３７】
図３に示すように、ベルト２１０は、媒体２０６が第１のニップ２０２から出る出口で、内部圧力ロール２２０の外表面２２２から分離する。ベルト２１０の外表面２１２と、外部圧力ロール２４４の外表面２４８とは、媒体２０６が第１のニップ２０２から出る出口の下流に、出口に隣接して第２のニップ２０８を形成する。ベルト２１０の外表面２１２は、外部圧力ロール２４４の外表面２４８に圧力をかける。第２のニップ２０８での圧力は、第１のニップ２０２での圧力よりも低い。通常、第２のニップ２０８の圧力は約１０ｐｓｉ〜約１５ｐｓｉである。ベルト２１０の外表面２１２から媒体を剥離するのを容易にするために第２のニップ２０８を使用する。
【００３８】
図４は、実施形態の、張出した端部と実質的に円筒形の中央主要部とを有する内部圧力ロール２２０の横断面図である。内部圧力ロール２２０は、内部圧力ロール２２０の中央部４０５の平坦部分Ｘから延びる２つのテーパと、各端部５０７において直径が増大する（円周を増大させる）形で外方に張出す端部直径Ｚと、を有する、張出しの付いた形、または砂時計形をしていることが分かるであろう。目標は、ニップ内およびラップ部の周囲の内部圧力ロールと、ベルトの内側との間のせん断応力差を最小に保ちながら、ロールの幅を横切る方向のすべての場所において理想的な速度プロファイルでベルトを駆動するために、ベルトの円周張出し百分率と、内部圧力ロール２２０の同等の直径張出し百分率とを一致させることである。例えば、ベルトの円周が約１メートルのときには、０．１％の張出し（張出し率０．００１）では円周が１ミリメートル（１ｍｍ）増加する。その結果、対応するＩＰＲ２２０の直径の張出しは直径９０ｍｍのローラに対して９０ミクロンになる。ベルトを残り１ｍｍほどひずませるために、他の直径８３ｍｍのベルトロールを、図５に示すように、それぞれ２００ミクロン張出す。正曲率または直線的に増加する直径の同等の領域４１５および４２０と、実質的に零曲率の領域４１０と、を有する内部圧力ロール２２０を示している。中央主要部（Ｘ）と端部（Ｚ）の間の直径差は、約０．００１ｍｍ〜０．１８０ｍｍの間である。ロールの円筒形領域４１０は、定着ベルト２１０の幅の約２５〜７５％である。例として、エンドレスの（連続した）ベルト２１０が内部圧力ロール２２０を横切って移動して横方向シフトを経験するとき、ベルトは正曲率の領域４２０に入る。内部圧力ロール２２０の正曲率部分の上方へベルトがさらに移動するとき、勾配が大きくなり（ベルト直径を増大させ）、ベルトに働く復元力４３２を増加させる。この復元力４３２をベルトに働かせて、実質的に零曲率の領域４１０内の最適位置にベルトを戻す。復元力４３０は、内部圧力ロール２２０の零曲率領域にベルトを移動させる。ベルトが正曲率の領域４１０に入るときにベルトに働く復元力４３０および４３２は、ローラ内の曲率により増加したせん断応力と、ローラ上のベルトの全巻き角との両方によって発生し、ラップ部の間の円錐ラップ形状から平面形状への移行の負担またはストリッパシューの負担を少なくする。エンドレスの（連続した）ベルト２１０が内部圧力ロールの片端の方へ４２５移動するとき、誘発されたベルト円周ひずみにより、印刷媒体がニップを通り抜けるときにベルトの外表面上の印刷媒体のしわを抑制する速度プロファイルがもたらされる。
【００３９】
図５は、実施形態の、張出した端部と実質的に円筒形の中央主要部とを有する、フレーム（ガイドローラ）に取り付けられた複数のローラのうちの１つを示す横断面図である。ガイドローラについては、図２に関連して外部ロール２２４と、内部ロール２２８および２３２として上述した。ロールは内部圧力ロール２２０以外のすべての場所で共通しているため、ガイドローラには同じ量の張出しが付いている。各ローラは、シャフト５１７のまわりに回転する円筒形の中央主要部５１５と、張出した末端部５１０および５２０と、を含んでいる。中央の円筒形主要部５１５の長さＬが、内部圧力ロール２２０の円筒形主要部４１０と実質的に同じ幅である。末端部５１０および５２０は、所与の半径Ｒの滑らかな変化率で増加する直径まで曲線を描いて外方に張出している。半径（Ｒ）は非常に大きい可能性がある。図示のように、直径は半径の関数として増加する。複数のローラのそれぞれは、中央主要部５１５と端部の間で約０．００１ｍｍ〜０．４００ｍｍの間の直径差を有している。
【００４０】
しわの制御を提供する速度分布を開発するために、ロールのうちのＮ−１個に等しく張出しを付けて、ベルトのひずんだ円周にぴったり合うようにニップを形成する内部圧力ロールに張出しを付けることで、ベルトをロール支持構造（Ｎ個のロールモジュール）に取り付ける時にベルトをひずませる戦略について記載した。目標は、ベルトの中央の経路長よりも、ベルトの縁端部の経路長の方が大きくなるようにすることである。これにより、強制的にベルトの中央の円周よりも、ベルトの縁端部の円周の方が大きくなるようにさせることになる。ニップ内およびラップ部の周囲の内部圧力ロールと、ベルトの内側との間のせん断応力差を最小に保ちながら、ロールの幅を横切る方向のすべての場所において理想的な速度プロファイルでベルトを駆動するために、円周張出し百分率と、内部圧力ロールの同等の直径張出し百分率とを一致させるであろう。ベルトと他のローラとの接触面には、せん断応力差があるであろう。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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