(57)【要約】  本発明は、熱交換ユニット内の熱交換部材として使用するための熱交換ラミネートに関する。熱交換ラミネートは実質的に平面的に延びる基層を有し、その基層は両面を導電性の接触層で被覆されている。接触層は高分子量ポリエチレン及びカーボンブラックを有する。本発明は更に、熱交換ラミネートの使用並びに上記の熱交換ラミネートを有する熱交換ユニット及び印刷システムに関する。
2016517035.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱交換ユニット内の熱交換部材として使用するための熱交換ラミネートであって、
実質的に平面的に延びる基層を有し、前記基層は両面を導電性の接触層で被覆され、
前記導電性の接触層は、高分子量ポリエチレン及びカーボンブラックを有する、
熱交換ラミネート。
【請求項２】
前記カーボンブラックは、前記接触層の総重量に基づいて少なくとも３重量％の量で、より好ましくは前記接触層の総重量に基づいて少なくとも４重量％の量で提供され、
前記カーボンブラックは、ポリエチレンドメインを囲む、
請求項１に記載の熱交換ラミネート。
【請求項３】
前記ポリエチレンドメインは、最大で５０ミクロンの数平均ドメインサイズを有する、請求項２に記載の熱交換ラミネート。
【請求項４】
前記接触層の前記ポリエチレンドメインは、約６０ミクロン又はより小さな体積平均粒径を有するポリエチレン粉末によって提供されている、請求項２に記載の熱交換ラミネート。
【請求項５】
前記接触層内の前記ポリエチレンドメインは、約３０ミクロン又はより小さな体積平均粒径を有するポリエチレン粉末によって提供されている、
請求項２に記載の熱交換ラミネート。
【請求項６】
前記ポリエチレンは、少なくとも４×１０６ｇ／ｍｏｌ、より好ましくは少なくとも９×１０６ｇ／ｍｏｌの重量平均分子量を有する、請求項１に記載の熱交換ラミネート。
【請求項７】
前記の導電性の非金属接触層は、最大で２００ミクロンの厚さを有する、請求項１に記載の熱交換ラミネート。
【請求項８】
前記基層は金属シートである、請求項１乃至７のいずれか一項に記載の熱交換ラミネート。
【請求項９】
前記金属シートは鉄−ニッケル合金を有する、請求項３に記載の熱交換ラミネート。
【請求項１０】
前記基層は、２×１０−６ｍ／ｍ・Ｋよりも小さな線熱膨張係数を有する、請求項１乃至９のいずれか一項に記載の熱交換ラミネート。
【請求項１１】
エネルギーを供与する要素と前記熱交換ラミネートの第一の接触層との間の滑り接触を提供し、エネルギーを受ける要素と前記熱交換ラミネートの第二の接触層との間の滑り接触を提供するように構成されている、熱交換ユニットにおける、請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の熱交換ラミネートの使用。
【請求項１２】
前記熱交換ユニットは対向流熱交換ユニットである、請求項１１に記載の熱交換ラミネートの使用。
【請求項１３】
前記熱交換ユニットは、印刷機構からの印刷媒体を冷却し、印刷機構に向かう印刷媒体を加熱するために印刷システム内に設けられ、
前記印刷媒体のそれぞれは、前記熱交換ラミネートの前記第一の接触層及び前記第二の接触層のうちの一つと動きながら接触する、
請求項１１に記載の熱交換ラミネートの使用。
【請求項１４】
熱交換ユニットであって、
熱交換領域、
第一の印刷媒体運搬経路であり、動作中に、第一の印刷媒体を印刷媒体供給部から前記熱交換領域を通して印刷機構に運搬するように構成された、第一の印刷媒体運搬経路、及び
第二の印刷媒体運搬経路であり、動作中に、第二の印刷媒体を前記印刷機構から前記熱交換領域を通して運搬するように構成された、第二の印刷媒体運搬経路、
を有し、
当該熱交換ユニットは固定熱交換部材を更に有し、前記固定熱交換部材は、前記第一の印刷媒体運搬経路に面する第一の側及び前記第二の印刷媒体運搬経路に面する第二の反対の側を有し、
動作中に、前記第二の印刷媒体は前記第一の印刷媒体に対して高い温度であり、
前記第一の印刷媒体及び前記第二の印刷媒体は、前記熱交換領域内で熱交換接触をもち、
前記固定熱交換部材は、請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の熱交換ラミネートである、
熱交換ユニット。
【請求項１５】
印刷システムであって、
印刷媒体供給部、
印刷媒体にマーキング材料を塗布するための印刷機構、及び
請求項１４に記載の熱交換ユニット、
を有する、印刷システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱交換ユニット内の熱交換部材として使用するための熱交換ラミネートに関する。本発明は更に、熱交換ラミネートの使用並びに上記の熱交換ラミネートを有する熱交換ユニット及び印刷システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
印刷システムのための熱交換部材は、米国特許第７，８１９，５１６号明細書から知られる。この印刷システムは、熱交換ラミネートが使用される熱交換ユニットを有する。その熱交換ラミネートは、実質的に平面的に延びる基層を有し、その基層は両面をグラファイトフォイル（箔）で被覆されている。受ける媒体（receiving  medium）は、熱交換ラミネートに沿って熱交換ユニットを通して供給され、それによりグラファイトフォイルの外表面と動きながら接触する。グラファイトフォイルの外表面は、熱交換ユニットの使用の間に、動く受ける媒体によってゆっくりと摩耗させられることが、見出されている。結果として、熱交換ユニットの耐久性が制限される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許第７，８１９，５１６号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の一つの目的は、熱交換部材の耐久性を更に向上させることである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この目的を達成するために、実質的に平面的に延びる基層を有し、その基層は両面を導電性の接触層で被覆され、接触層は高分子量ポリエチレンポリマー及びカーボンブラックを有する、熱交換ユニット内の熱交換部材として使用するための熱交換ラミネートが提供されている。
【０００６】
熱交換ラミネートの一部としての平面的な基層は、熱エネルギーを供与する（donating）又は受ける媒体との効率の良い接触を結果としてもたらす。具体的には、印刷媒体のシートのような平らな媒体は、動作中に、一般に熱交換ラミネートに沿って平らな運搬経路内を運搬される。基層は、熱交換ユニット内で効率良く機能するために十分な強度及び望ましい剛性をそれが有するように、組み立てられる。これらの特性は、使用される熱エネルギーを供与する媒体及び受ける媒体に応じて選ばれてもよく、基層の平面内の特性とそしてまたその平面の外の特性との両方であってもよい。
【０００７】
エネルギーを供与する媒体及び受ける媒体の表面は、摩擦又は表面粗さによって傷付けられるべきではない。熱交換ラミネートの接触層によって基層の両面を覆うことは、エネルギーを受ける媒体及び供与する媒体が損傷を与えられないために、熱交換ラミネート表面の摩擦及び粗さが最小化されるように、選ばれる。熱エネルギーを交換するために媒体に対して及び媒体に沿って滑っている媒体は、比較的高い温度のマーキング材料を有し得る。これは、マーキング材料が熱交換ラミネートに沿って通過するときに、マーキング材料が損傷に関して極めて敏感であり得ることを意味する。したがって、非常に小さな摩擦をもつ熱交換ラミネートの滑らかな表面は、そのようなシステム内での適用のために重要な特徴である。
【０００８】
基層の両方の面上に接触層を有する基層の熱交換ラミネートは、導電性（electrical  conductive）である。これは、上記のラミネートが適用されるシステム内でのブロッキングの危険を低減する。ブロッキングは、エネルギーを受ける媒体又は供与する媒体による、熱交換ラミネートに沿った運搬経路内の障害の発生である。熱交換ラミネートの電気的に絶縁する上面は、熱エネルギーを受ける又は供与する媒体の静電気的な帯電及び接触層の静電気的な帯電に結果し得る。静的に帯電させられた媒体は、例えば熱交換ラミネートへ、運搬ローラへ又はその他のエネルギーを受ける又は供与する媒体へのくっつき（sticking）を示し得る。
【０００９】
基層の両面上の接触層のそれぞれは、高分子量ポリエチレンを有する。ポリエチレンは、比較的低い表面エネルギーを有する不活性な表面（inert  surface）を提供する。本明細書において使用される場合、高分子量ポリエチレンは、少なくとも５×１０５ｇ／ｍｏｌの重量平均分子量Ｍｗを有する。高分子量ポリエチレンは、接触層の外表面に存在し、それにより外表面の摩耗を低減する。
【００１０】
その上に、基層の両面上の接触層のそれぞれは、カーボンブラックを有する。カーボンブラックは、接触層に導電性の性質を提供するように適切に適用される。カーボンブラックは、接触層の外表面に存在する。結果として、接触層の外表面の摩擦電気による帯電は低減され及び／又は摩擦電気による帯電（tribo-electric  charge）は外表面から除去される。加えて、熱交換ユニット内の熱エネルギーを供与する又は受ける媒体の摩擦電気による帯電は低減され、及び／又は摩擦電気による帯電は熱エネルギーを供与する又は受ける媒体の接触層から除去される。好ましくは、カーボンブラックは、高伝導性カーボンブラックであり、少なくとも１００平方メートル毎グラムの比表面積を有する粒子を含む。
【００１１】
本発明による熱交換ラミネートの一つの実施形態において、カーボンブラックは、接触層の総重量に基づいて少なくとも３重量％の量で、より好ましくは接触層の総重量に基づいて少なくとも４重量％の量で提供され、カーボンブラックは、ポリエチレンドメインを囲む。少なくとも３重量％のカーボンブラックは、接触層の摩擦電気による帯電の低減において有効であることが、見出されている。少なくとも３重量％のカーボンブラックが使用される場合に、ポリエチレンドメインは、カーボンブラックによって囲まれて形成され得る。カーボンブラックは、接触層の外表面から摩擦電気による帯電を除去するための、伝導性の（conductive）経路を接触層内に形成する。
【００１２】
その上に、接触層内に少なくとも４重量％のカーボンブラックを使用する場合に、接触層の摩擦電気による帯電を低減する、接触層を製造することがより容易であることが、見出されている。
【００１３】
本発明による熱交換ラミネートの一つの実施形態において、ポリエチレンドメインは、最大で５０ミクロンの数平均ドメインサイズを有する。ポリエチレンドメインの数平均ドメインサイズは、少なくとも１ｍｍ２の接触層の外表面に基づいて統計学的に決定され、測定されたポリエチレンドメインの数について平均をとられる。最大で５０ミクロンの数平均ドメインサイズは、接触層の摩擦電気による帯電における低減を向上させることが、見出されている。
【００１４】
本発明による熱交換ラミネートの一つの実施形態において、接触層のポリエチレンドメインは、約６０ミクロン又はより小さな体積平均粒径を有するポリエチレン粉末によって提供されている。接触層を調製するために、ポリエチレン粉末及びカーボンブラック粉末で混合物が作られる。小さなポリエチレンドメインを有する（すなわち、最大で５０ミクロンの数平均ドメインサイズを有する）接触層は、約６０ミクロン又はより小さな体積平均粒径を有するポリエチレン粉末を使用して容易に形成され得ることが、見出されている。
【００１５】
本発明による熱交換ラミネートの一つの実施形態において、接触層内のポリエチレンドメインは、約３０ミクロン又はより小さな体積平均粒径を有するポリエチレン粉末によって提供されている。非常に小さなポリエチレンドメインを有する（すなわち、最大で３０ミクロンの数平均ドメインサイズを有する）接触層は、約３０ミクロン又はより小さな体積平均粒径を有するポリエチレン粉末を使用して容易に形成され得ることが、見出されている。
【００１６】
本発明による熱交換ラミネートの一つの実施形態において、ポリエチレンは、少なくとも４×１０６ｇ／ｍｏｌ、より好ましくは少なくとも９×１０６ｇ／ｍｏｌの重量平均分子量Ｍｗを有する。ポリエチレンが少なくとも４×１０６ｇ／ｍｏｌの重量平均分子量Ｍｗを有する場合、接触層の外表面の摩耗は有意に低減される。ポリエチレンが少なくとも９×１０６ｇ／ｍｏｌの重量平均分子量Ｍｗを有する場合、動く印刷媒体についての適用において、熱交換ラミネートの接触層から摩耗は実質的に全く観察されない。
【００１７】
本発明による熱交換ラミネートの一つの実施形態において、導電性の非金属接触層は、最大で２００ミクロンの厚さを有する。接触層は、高分子量ポリエチレンに起因して、比較的低い熱伝導性を有する。接触層の厚さを制限することによって、熱交換ラミネートの熱伝導性は向上する。より好ましくは、接触層の厚さは約１００ミクロンである。接触層の厚さを約１００ミクロンに制限することは、熱交換ラミネートの熱伝導効率の最小の損失をもたらす。
【００１８】
本発明による熱交換ラミネートの一つの実施形態において、基層は金属シートである。金属シートである基層は、比較的高い熱伝導性をもたらす。その上に、金属シートである基層は、接触層から摩擦電気による帯電を除去するための導電性の経路を提供する。
【００１９】
本発明による熱交換ラミネートの一つの実施形態において、金属シートは鉄−ニッケル合金を有する。好ましくは、金属シートは３５％のニッケルを含む。およそ３４−３７％のニッケル含有量、好ましくは３５−３６％のニッケルを含む鉄−ニッケル合金は、相当に低い熱膨張係数をもつ。これは、鉄−ニッケル合金の面心立方結晶構造に特に適合する。熱交換ラミネート内の基層としてのこの金属合金の使用は、熱的に安定な基礎構造（base  form）を結果的にもたらす。低いヤング係数及び／又は低い熱膨張係数を有する材料から構築された基層は、熱交換ラミネートに渡る高い温度勾配に起因するしわ（wrinkling）の危険性を低減する。特に対向流熱交換構想（コンセプト）を伴う適用において、ラミネートの一方の端、例えば印刷機構（print  engine）又は印刷機のヒューズ位置（fuse  station）に近い端部は、他方の端、例えば紙トレイ及び／又は配送位置（delivery  station）に近い端部よりも動作中に高い温度を有する。さらに、ラミネートの一方の側、具体的には熱エネルギーを受ける媒体の運搬経路の側は、ラミネートの反対側、具体的には熱エネルギーを供与部の運搬経路の側よりも冷たい。したがって、ラミネートの厚さの方向とそしてまたラミネートの平面内の方向の両方における比較的高い温度勾配が、ラミネートの熱膨張の大きな勾配を動作中に結果としてもたらし得る。ラミネートの熱膨張の大きな勾配は、ラミネートのしわを潜在的に結果としてもたらす。
【００２０】
本発明による熱交換ラミネートの一つの実施形態において、基層は、２×１０−６ｍ／ｍ・Ｋよりも小さな線熱膨張係数（率）αを有する。これは、大きな熱勾配に晒された場合にラミネートにしわを作る低い危険性を結果としてもたらし、従って熱交換ユニットの動作における、より高い確実性を結果としてもたらす。
【００２１】
本発明の他の態様において、本発明による熱交換ラミネートの熱交換ユニット内での使用が提供される。熱交換ユニットは、エネルギーを供与する要素と熱交換ラミネートの第一の接触層との間の滑り接触を提供し、エネルギーを受ける要素と熱交換ラミネートの第二の接触層との間の滑り接触を提供するように構成されている。本発明による熱交換ラミネートは、エネルギーを供与する要素又はエネルギーを受ける要素のいずれかとの滑り接触に起因して第一の接触層及び第二の接触層の摩擦電気による帯電が生じ得る場合に、特に有利である。エネルギーを供与する要素及びエネルギーを受ける要素は、シートであってもよく、巻き取り紙（ウェブ）であってもよく、印刷媒体又はその他の動く平面的な要素であってもよい。
【００２２】
本発明による熱交換ラミネートの使用の一つの実施形態において、熱交換ユニットは対向流熱交換ユニットである。本明細書において使用される場合、対向流熱交換ユニットにおいて、エネルギーを供与する要素と熱交換ラミネートの第一の接触層との間の滑り接触は、第一の方向を有し、第一の方向は、エネルギーを受ける要素と熱交換ラミネートの第二の接触層との間の滑り接触の第二の方向に対して反対向きである。
【００２３】
本発明による熱交換ラミネートの使用の一つの実施形態において、熱交換ユニットは、印刷機構からの印刷媒体を冷却し、印刷機構に向かう印刷媒体を加熱するために印刷システム内に設けられ、印刷媒体のそれぞれは、熱交換ラミネートの第一の接触層及び第二の接触層のうちの一つと動きながら接触（moving  contact）する。印刷媒体は、様々な組成を有してもよく、表面上に様々な被覆を有してもよい。特に印刷媒体の外表面は、印刷システムにおいて適切な印刷品質を達成するために、一般に変化に富む。印刷媒体の接触面の組成及び粗さは、熱交換ラミネートの接触層及び印刷媒体自体の摩擦電気による帯電に影響を及ぼす。本発明による熱交換ラミネートは、多種多様な被覆印刷媒体及び被覆の無い印刷媒体について、摩擦電気による帯電を低減することが、見出されている。
【００２４】
本発明の他の態様において、熱交換ユニットが提供される。その熱交換ユニットは、
熱交換領域、
第一の印刷媒体運搬経路であり、動作中に、第一の印刷媒体を印刷媒体供給部から熱交換領域を通して印刷機構に運搬するように構成された、第一の印刷媒体運搬経路、及び
第二の印刷媒体運搬経路であり、動作中に、第二の印刷媒体を印刷機構から熱交換領域を通して運搬するように構成された、第二の印刷媒体運搬経路、
を有し、
当該熱交換ユニットは固定（stationary）熱交換部材を更に有し、固定熱交換部材は、第一の印刷媒体運搬経路に面する第一の側及び第二の印刷媒体運搬経路に面する第二の反対の側を有し、
動作中に、第二の印刷媒体は第一の印刷媒体に対して高い温度であり、
第一の印刷媒体及び第二の印刷媒体は、熱交換領域内で熱交換接触をもち、
固定熱交換部材は、本発明による熱交換ラミネートである。
【００２５】
本発明の他の態様において、印刷システムが提供される。その印刷システムは、
印刷媒体供給部、
印刷媒体にマーキング材料を塗布するための印刷機構、及び
本発明による熱交換ユニット、
を有する。
【００２６】
本発明の適用可能性の更なる範囲は、以下に提供される詳細な説明から明らかになるであろう。しかしながら、詳細な説明及び特定の実施例は、本発明の複数の実施形態を示すが、この詳細な説明から本発明の範囲内で様々な変更及び修正が当業者にとって明らかになるであろうから、例示のみの目的で提供されていることが、理解されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
本発明は、本明細書において以下に提供される詳細な説明及び添付の概略的な図面から、より完全に理解されるであろう。それらの説明及び図面は、説明のみの目的で提供され、従って本発明について限定的なものではない。
【図１】本発明の一つの実施形態による、熱交換ラミネートを有する熱交換ユニットを有する印刷システムを示す概略図である。
【図２】本発明の一つの実施形態による、熱交換プロセスの概略図である。
【図３】本発明の一つの実施形態による、熱交換ラミネートを有する熱交換ユニットの概略図である。
【図４Ａ】本発明の一つの実施形態による、熱交換ラミネートを製造する方法の概略図である。
【図４Ｂ】熱交換ラミネートの概略分解図を示す。
【図４Ｃ】本発明の一つの実施形態による、印刷システム内の熱交換ラミネートの概略の動作を示す。
【図５】本発明の一つの実施形態による、本発明による、接触層の表面のポリエチレンドメインの例を示す。
【図６】接触層を調製するためのいくつかのポリエチレン粉末の粒径分布を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
これから、添付の図面を参照して本発明が説明される。いくつかの図面を通して、同じ参照番号が、同じ又は類似の要素を特定するために使用されている。
【００２９】
図１は、本発明の一つの実施形態による、熱交換ラミネートを有する熱交換ユニットを有する印刷システムを示す概略図を示す。印刷システム１は、機構（engine）２を有する。機構２内では、紙が供給部３から供給され、印刷処理部５０によってプレコンディション及び印刷され、そして取り出し領域へ給送される。操作者は、取り出し領域から印刷された媒体を取り出すことができる。印刷システム１は、マーキング材料を印刷媒体上に画像と同様の形状（image-wise  fashion）で供給する。この画像は、例えば、有線又は無線の接続（図示なし）を介するコンピュータによって、又はスキャナ７を手段として用いて供給されてもよい。スキャナ７は、自動原稿送り装置６内に給送された画像を走査（スキャン）し、デジタル化された画像を印刷制御部（図示なし）に供給する。この制御部は、デジタル画像情報を制御信号に変換する。その制御信号は、制御部がマーキングユニットを制御することを可能にする。マーキングユニットは、中間部材上にマーキング材料を供給する。予熱された印刷媒体は中間部材に沿って給送され、中間部材から画像と同様のマーキング材料画像が印刷媒体上に転写される。このマーキング材料画像は、溶融ステップにおいて高い圧力及び温度の下で印刷媒体上に溶かされる。画像を担っている印刷媒体はより低い温度まで冷却され、その後に印刷媒体は取り出し領域４に給送される。ユーザーインターフェイス５は、操作者が、例えば印刷媒体、印刷媒体方向及び仕上げオプションについての選択のような、印刷ジョブ特性及び選好を調整することを可能にする。印刷システム１は、例えば、積み重ね、中綴じ（saddle  stitching）及びステープル綴じのような、複数の仕上げオプションを有する。仕上げユニット８は、選択された場合に、これらの仕上げ動作を実行する。場合により一つ以上の中間部材、例えば電子写真、磁気写真、インクジェット及び直接画像化処理を介してマーキング材料の画像が印刷媒体上に転写される他の画像形成処理も適用可能であることが、当業者にとって明らかであろう。印刷処理部５０から給送された印刷媒体１１は、印刷処理部５０内での加熱及び溶融ステップにおける加熱のために、高い温度である。本発明による熱交換ユニットは、これらの外に出ていく印刷媒体の熱エネルギーを、印刷処理部５０に入る前に予め加熱されるべき低温の媒体の予熱のために使用する。外に出ていく印刷された媒体１１は、熱交換ユニット２０内の熱交換区域を通って運搬される。
【００３０】
図２は、この原理の概略図を示す。供給ユニット３から分けられた印刷媒体１０は、矢印Ｘによって標識された方向で印刷処理部５０に運搬される。印刷処理部及び溶融ステップに由来する印刷媒体１１の熱エネルギーは、熱を仲介する熱交換部材１３を通じて低温の印刷媒体１０に供与される（donated）。マーキング材料が硬化され、従って擦り付けることに対して敏感でなくなる、許容可能な温度への印刷された媒体１１の冷却の間、印刷媒体１１は、矢印Ｙで標識された方向で印刷システム１の取り出し領域４に向かって運搬される。
【００３１】
図３は、本発明の一つの実施形態による、熱交換ラミネートを有する熱交換ユニットの概略図である。印刷媒体は、供給ユニット３から分けられ、矢印Ｉの方向で熱交換ユニット２０内の第一の印刷媒体運搬経路２３内に給送される。熱交換ユニット内へのこの進入は、センサ２５によって登録される。印刷媒体は、ピンチ部２１内に動かされる。ピンチ部２１は、印刷媒体を第一の印刷媒体運搬経路２３を通してピンチ部２２に向かって押す。ピンチ部２２は、矢印ＩＩの方向で印刷媒体を領域２３から印刷処理部（図示なし）に向かって引く。印刷処理部の内側で、印刷媒体は、マーキング材料の画像と同様な塗布（application）を容易にするために、電気予熱器（図示なし）によって予熱される。マーキング材料は、高い圧力及び温度の下で印刷媒体に溶かし込まれる。印刷媒体上へのマーキング材料の塗布及びマーキング材料の溶融の両方が、印刷媒体の温度を上昇させる。高い温度の印刷媒体は、次いで印刷処理部から排出され、矢印ＩＩＩの方向で熱交換ユニットの第二の印刷媒体運搬経路３３内に給送される。ピンチ部３１は、印刷処理部からの印刷媒体をピンチ部３２に向かって押す。高い温度の印刷媒体が第二の印刷媒体運搬経路３３を通して運搬されると同時に、第二の印刷媒体が第一の印刷媒体運搬経路２３内に給送される。第一及び第二の印刷媒体運搬経路２３，３３は相互に熱を交換する接触をもっているので、第二の印刷媒体運搬経路内の高い温度の第一の印刷媒体は、その熱エネルギーを第一の印刷媒体運搬経路２３内の第二の印刷媒体に部分的に供与する。第二の印刷媒体は、その熱エネルギーを受けて温度が上がる。第一の印刷媒体が熱エネルギーを第二の印刷媒体に供与するので、印刷処理部の予熱器は、その熱消散を減じることができる。
【００３２】
高い温度の印刷媒体が無い場合、例えばシステム起動時又は印刷動作の中断後において、加熱要素２７は、高い温度の印刷媒体が利用可能でない間、追加の熱エネルギーの欠如を補正してもよい。
【００３３】
第二の印刷媒体運搬経路３３内の高い温度の印刷媒体と第一の印刷媒体運搬経路２３内の低温の媒体との間の熱エネルギーの交換を向上させるために、押圧部材３５は、熱交換効率が高まるように、高い温度の印刷媒体に圧力を加える。この圧力は、熱交換効率を高めるために十分に高く、印刷媒体の通路を過度に妨げないために十分に低い。
【００３４】
押圧部材３５は、発泡層であり、およそ２０−２００Ｐａの圧力を印刷媒体に加える。熱交換部材は、固定的であり、すなわちその部材は印刷媒体運搬経路内の印刷媒体に対して動かず、熱交換の効率を高める。
【００３５】
紙径路２３，３３を通して運搬される印刷媒体１１は、それぞれピンチ部２１及びピンチ部３１によって、印刷媒体が引張りピンチ部２２及び３２内に給送されるまで、最初に押される。これらの引張りピンチ部２２及び３２は、印刷媒体を印刷媒体運搬経路２３，３３から引き出す。印刷媒体を印刷媒体運搬経路２３，３３の内部の印刷媒体は、ある程度の摩擦によって影響を与えられるため、この印刷媒体１１の引き出しは、引き出されるときに印刷媒体に応力を与えることになる。一つの印刷媒体から他の印刷媒体上へのマーキング材料の擦り付け及び交差汚染の危険性を下げるため、上記の第一及び第二の印刷媒体運搬経路２３，３３の間に、薄く、柔軟な熱交換ラミネート２８が適用される。
【００３６】
この薄く、柔軟な熱交換ラミネート２８は、印刷媒体が印刷媒体運搬経路２３，３３を通って運搬される間に印刷媒体が妨害されないように、非常に滑らかである。
【００３７】
熱交換ラミネート２８は、好ましくは、摩耗に対して耐性を有し、低い摩擦抵抗を有する。本発明による熱交換ラミネート２８は、超高分子量ポリエチレン及びカーボンブラックで構成された外表面を有する。ポリエチレンの重量平均分子量は、好ましくは４×１０６ｇ／ｍｏｌより大きく、更により好ましくは少なくとも９×１０６ｇ／ｍｏｌである。ポリエチレンの分子量は、ポリエチレンの固有粘度［η］に基づいて決定され、固有粘度からマーゴリーズの方程式（Margolies  equation）［Ｍｗ＝５．３７ｘ１０４ｘ［η］１．４９］を使用して得られる。ポリエチレンの高い分子量は、ポリマーの高度な結晶度（すなわち、５０％以上）をもたらす。結果として、ポリエチレンは、摩耗に対して高度の耐性を示す。その上に、ポリエチレンは、低い表面粗さ及び低い摩擦係数を有する表面を提供する。
【００３８】
図４Ａは、本発明の一つの実施形態による、熱交換ラミネートを製造する方法の概略図を示す。第一に、基層（base  layer）７５が作られる。この目的を達成するために、実質的に３５％のニッケルを含む鉄−ニッケル合金のシートは、結果として生じるラミネート１００が印刷システム用の熱交換ユニット内に適合することができるように、適切な形状に切断される。その鉄−ニッケル合金は、高い熱伝導性（１４Ｗ／ｍ．Ｋ）及び比較的低い熱膨張係数（１．８ｘ１０−６ｍ／ｍ．Ｋ）を有する。線熱膨張係数（ＣＬＴＥ）は、ＩＳＯ  １１３５９−１，−２の方法に従って決定される。
【００３９】
熱交換ラミネート１００は、導電性ＵＨＭＷ  ＰＥフォイルの接触層１０１，１０２の、基層７５の両面への接合（bonding）によって形成される。適切な導電性ＵＨＭＷ  ＰＥフォイルの調製（preparation）は、調製の実施例において記述される。接合は、接着物質を使用して接合層を形成することによって実行される。接合層は、ほぼ１０ミクロンから５０ミクロン程度の厚さを有する。接合の間、例えばローラ８５及びローラ８６によって形成されるピンチ部によって、基層７５及び接触層１０１，１０２上に接合圧力が提供される。代替的に、接合圧力は、接触層１０１，１０２に接触する二つの平行な板によって提供されてもよい。
【００４０】
一つの実施形態において、接合層は、導電性の接着剤を使用することによって提供される。その接着剤は、低い体積抵抗率（すなわち、１００ｏｈｍ．ｃｍより低い）を有し、例えば、Henkel（登録商標）  Electronic  Materialsによって提供されるEccocoat（登録商標）CE  7512である。接合層の硬化は、およそ８０°Cで実行される。
【００４１】
一つの代替的な実施形態において、接合層は、例えば、無溶剤の二成分エポキシ樹脂である、UHU  Endfest  300のような、非導電性の接着剤製剤を使用することによって提供される。接合層の硬化は、およそ７０°Cで実行される。熱交換ラミネートの本実施形態において、銀粒子を含む接着剤を使用することにより追加的な接合スポットを設けることによって、ＵＨＭＷ  ＰＥフォイルの接触層１０１，１０２と基層７５との間に導電性のブリッジが形成される。
【００４２】
図４Ｂは、熱交換ラミネート１００の概略分解図を示す。基層７５は、両面を二つの導電性ＵＨＭＷ  ＰＥの接触層１０１，１０２で被覆され、その接触層１０１，１０２に接合されている。基層７５は３５％のニッケル−鉄合金の層である。この合金は、非常に低い熱膨張係数をもつ。したがって、例えば第一の端の高温の印刷媒体及び反対側の低温の印刷媒体の結果としての、基層７５又は熱交換ラミネート１００に渡る温度勾配は、大きな膨張の差を結果的に生じる。したがって、熱交換ラミネートは、その平面的な形状のままでいることができ、動作中のその表面に渡る熱的な差に起因してしわが生じることがない。
【００４３】
第一の印刷媒体と第二の印刷媒体との間の熱交換中の熱交換ラミネート２８の熱的な挙動を向上させるために、熱交換ラミネート２８は、熱交換ラミネート２８自体の加熱が印刷媒体の間の熱交換を阻害しないように、非常に薄く構成される。好ましくは、基層は約１００ミクロンの厚さを有し、接触層のそれぞれは、約１００ミクロン又はより小さい厚さを有する。したがって、熱交換ラミネートの熱容量及び熱伝導抵抗は、第一の印刷媒体と第二の印刷媒体との間で熱を交換するために適合されている。
【００４４】
摩擦電気による印刷媒体の静電気的な帯電を制限するために、熱交換ラミネート２８の導電性の特性は重要である。表１に、熱交換ラミネート内の接触層として使用される様々な試験されたＵＨＭＷ−ＰＥフォイルの特性が示される。
【００４５】
【表１】
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表１：ＵＨＭＷ−ＰＥフォイルの特性
(1)Flammruss  101  (Orion  engineered  carbons)，およそ２０ｍ２のＢＥＴ表面積を有する
(2)Printex  L6  (Orion  engineered  carbons)，およそ２５０ｍ２のＢＥＴ表面積を有する
【００４６】
ＵＨＭＷ−ＰＥフォイルPG5415B，PG5400BC，PG5422BC及びPG5426BCは、PerLaTech（登録商標）Gmbhによって全て提供される。ＵＨＭＷ−ＰＥフォイル番号440Bは、Nitto  Denko（登録商標）によって提供される。
【００４７】
粗さＲａ，Ｒｚ及びＰｔは、測定長さ１７．５ｍｍ及びカットオフ０．８ｍｍで、２μｍ半径のパーソメータ（perthometer）チップを用いて、ＩＳＯ  ４２８８に従って測定される。Ｐｔは、薄切り（slicing）工程（調製の実施例を参照）から結果として生じる最高点と溝との間の最大の差を表す。体積抵抗率は、ＩＳＯ  ３９１５に従って測定される。表面抵抗率は、ＤＩＮ  ＥＮ  ６１３４０−２−３に従って１０Ｖで測定される。ＵＨＭＷ−ＰＥフォイル内のカーボンブラック含有量は、熱重量分析（Thermo  Gravic  Analysis）を使用して、重量％（ｗｔ％）で決定される。
【００４８】
図４Ｃは、印刷システム内の熱交換ラミネートの概略の動作を示す。熱交換ラミネート１００は、媒体運搬経路に沿って、印刷媒体供給ユニットと印刷機構との間に置かれる。図示されるように、低温の印刷媒体５１は、一つの方向で供給ユニットから印刷機構に向かって給送され、熱交換ラミネートの反対側では、高温の印刷媒体５０が機構から配送位置に向かって給送される。高温の印刷媒体５０は、熱交換ラミネート１００を介して、その熱エネルギーの一部分を低温の印刷媒体５１に供与する。
【００４９】
代替的に、印刷媒体の流れは、熱交換ラミネートの両側で同じ方向に向けられてもよい。
【００５０】
接触層１００，１０１を有する熱交換ラミネートは、熱交換ラミネートユニットの支持フレームへの電気的接続を設けることによって電気的に接地されている。電気的接続は、炭素化合物を含む毛を有する導電性ブラシを、接触層１００，１０１及び／又は基層７５の外表面に接触させることによって作られてもよい。基層７５に直接的に接触するために、基層の一部分７７（図４Ａ参照）は、接触層１００，１０１のうちの少なくとも一つによって、被覆されていなくてもよい。
【００５１】
印刷媒体の表面と熱交換ラミネート２８の接触面との間の滑り接触の間に、摩擦電気による帯電が、印刷媒体及び熱交換ラミネート２８の両方に形成され得る。印刷媒体の接触面上に形成される帯電は、熱交換ラミネート２８の表面上に形成される帯電とは正反対である。結果として、妨げとなる電気的引力が印刷媒体と熱交換媒体との間に発生し、それにより熱交換ユニットを通した運搬中の印刷媒体の摩擦を増大させる。熱交換ユニットを通して印刷媒体を運搬するための引張り力は、印刷媒体の摩擦の直接的な測定を提供する。引張り力は、牽引ピンチ部２２又は牽引ピンチ部３２（図３）において、運搬ピンチ部３２又は運搬ピンチ部２２における運搬力を測定しながら、熱交換ユニット２０を通して一定の運搬速度で印刷媒体を引っ張ることによって測定される。熱交換ラミネートの表面上の発生した摩擦電気による帯電は、３−５ｍｍのスポット直径を有する顕在（apparent）表面電圧計を使用することによって測定される。
【００５２】
表２において、引張り力及び顕在表面電圧の増大が、熱交換ラミネートの接触層が変えられたいくつかの熱交換ラミネートについて示される。
【００５３】
【表２】
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表２：様々なＵＨＭＷ−ＰＥ接触層の顕在表面力及び引張り力
備考：PG5400BC-1は４重量％のカーボンブラックを含み、PG5400BC-2は３．２重量％のカーボンブラックを含む。
【００５４】
顕在表面電圧は、多数のOce（登録商標）Black  Label普通紙を毎分１２０枚の運搬速度で熱交換ユニットを通して運搬した後に測定される。顕在表面電圧は、各シートについて接触層上で増大する。顕在表面電圧についての最大値は、ゆっくりと放電する接触層について約１５０シートで達成され得る。各接触層について、最大の顕在表面電圧は、熱交換ユニットを通して２００シートのＡ４のBlack  Label普通紙を運搬した後の測定であった。摩擦電気による帯電は接触層上に実質的に永久的に残るため、測定は紙運搬の後に実行されてもよい。
【００５５】
引張り力の試験において、表面に対して垂直な熱交換ラミネート上の圧力は、約５０Ｐａである。測定される引張り力は、接触層が新しく使用され、摩擦電気的な帯電によって帯電させられていない場合、名目上約１．０Ｎ（０．９Ｎと１．２Ｎとの間）である。引張り力の増大は、熱交換ユニットを通して８０００シートのＡ４のBlack  label普通紙を毎分１２０枚の運搬速度で運搬した後に、決定される。熱交換ラミネートを放電させた後に、引張り力は、約１．０Ｎの最初の名目上の引張り力に実質的に戻る。これは、接触層上の摩擦電気による帯電の増大が、引張り力の上昇と関連することを示す。
【００５６】
顕在表面電圧及び引張り力の安定性の両方における接触層の性能の順序は、PG5426BC＞PG5400BC＞＞Nitto  Denko  (No.440B)である。PG5400BCに関して、二つの試験されたカーボンブラックの量（３．２重量％及び４．０重量％）について、顕在表面電圧に有意な差は観察されなかった。
【００５７】
PG5426BC接触層は、紙負荷の後に、最初の引張り力に対して引張り力の小さな減少さえ示し得る。それは、恐らく接触層の外表面の研磨に起因する。
【００５８】
表１及び表２から、熱交換ラミネート２８の摩擦電気による帯電又は印刷媒体の引張り力は、熱交換ラミネートに使用される接触層の体積抵抗率又は表面抵抗率と相関しないことが、理解されることができる。
【００５９】
熱交換ラミネート２８の性能における差を詳細に調べるために、走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）を使用することによって接触層の表面が検査された。ＳＥＭを使用することによって、複数のポリエチレンのドメイン２０２が（図５に示されるように）表面に観察されることができる。そのドメイン２０２は、カーボンブラックの被覆２０４によって囲まれている。ドメイン２０２のサイズは、ＳＥＭ及び得られた画像の統計学的分析を使用して決定されることができる。ＰＥのドメイン２０２のサイズは、平均ドメイン直径ｄで表現されることができる。接触層のＰＥドメイン特性は、表３に示される。
【００６０】
【表３】
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表３：ＰＥ接触層の表面におけるＰＥのドメイン
【００６１】
ＳＥＭ走査中に電子ビーム電圧を少なくとも５ｋＶまで上昇させることによって、ＰＥドメインの負の帯電が、ＰＥドメイン領域を明るくすることにより可視化されることができる。Nitto  Denko（No.440B）におけるＰＥのより大きなドメインは高度の負の帯電を有し、一方ではPG5400BCのドメインは中度の負の帯電を有し、PG5426BCのドメインは低度の負の帯電を有することが分かる。
【００６２】
実施例：伝導性ＵＨＭＷ−ＰＥフォイルの調製
【００６３】
伝導性のＵＨＭＷ−ＰＥフォイル１０１，１０２を調製するために、第一に、小さな粒径を有するポリエチレン粒子、及び小さな粒径及び高い比表面積を有する（すなわち、ＢＥＴ方程式を使用して１００平方メートル毎グラムよりも大きい）カーボンブラック粒子から混合物が作られる。
【００６４】
適切なポリエチレン粒子は、例えば、Ticona（登録商標）GmbHによって全て提供されるGUR  4120，GUR  4150-3，GUR  2122，GUR  2126，Mitsui（登録商標）Chemical  Americaによって提供されるMIPELON  XM-220，MIPELON  XM-221，Montellによって提供されるHB312CM，HB320CMである。ポリエチレン粉末は、以下の手順に従って様々な特性について分析された。
【００６５】
【表４】
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【００６６】
ポリエチレン粉末の平均粒径を決定するために、PSS-NICOMPによって提供されるアキュサイザー（登録商標）CW780が使用される。粒径測定は、粒子によるレーザー回折と粒子による吸光の組み合わせに基づいてもよい。本発明による実施例の粒径測定は、粒子による吸光を決定することによって実行される。試験サンプルは、０．５ｇのポリエチレン粉末を、約１．５重量％の溶剤を使用して２００ｍｌの水に分散させることによって調製される。約１ｍｌの試験サンプルが、アキュサイザー（登録商標）CW780で測定される。
【００６７】
適切なカーボンブラック粒子は、例えば、Orion  Engineered  Carbons  GmbHによって提供されるPRINTEX  L，PRINTEX  L6、Columbian  Chemicalsによって提供されるCONDUCTEX  SC，CONDUCTEX  975、及び、Cabot  Corporationによって提供されるVULCAN  XC-72である。
【００６８】
ポリエチレン粒子及びカーボンブラックは、ポリエチレンの小さなドメインがカーボンブラックによって取り囲まれて形成されるように、混合及び処理される。カーボンブラックは、フォイル１０１，１０２の表面に沿って、フォイル１０１，１０２の大部分に渡って電荷伝導経路を提供する。結果として、フォイル１０１，１０２の表面伝導性及び体積伝導性は、高められる。ポリエチレンの小さなドメインを得るために、如何なるポリエチレン粒子の塊も、ポリエチレン粒子の前処理の間又はポリエチレン粒子とカーボンブラック粒子の混合処理の間に、壊されてもよい。その上に、ポリエチレン粒子及びカーボンブラック粒子の混合物は、より大きな粒子の破片を除去するために、網（スクリーン）を通してふるいにかけられてもよい。好ましくは、スクリーンは、１００ミクロンよりも大きな粒径を有する粒子又は粒子の塊を除去するために使用される。
【００６９】
焼結ステップにおいて、ポリエチレン粒子及びカーボンブラック粒子の混合物は、型（モールド）の中で、最大で摂氏１５０度よりも高い温度で、より好ましくは最大で摂氏２１０度よりも高い温度で熱処理される。焼結ステップの間に、カーボンブラックによって囲まれたポリエチレンドメインを有するモールド部品が形成される。伝導性のＵＨＭＷ−ＰＥフォイルは、モールド部品から層を薄く切り、それによって適切な厚さを有する熱交換ラミネートのための接触層を提供することによって調製される。
【００７０】
いくつかのＰＥフォイルの調製のための配合表が表５に示される。
【００７１】
【表５】
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表５：調製された伝導性ＵＨＭＷＰＥフォイルの実施例
実施例１と実施例２とを比較することによって、３．２重量％から４．０重量％へのカーボンブラックの量の増加はポリエチレンドメインサイズを変えないことが見出される。GUR  4150-3及びGUR  2126の粒径分布（図６に示される）の比較において、GUR  4150-3の体積平均粒径分布（測定３１０）は、６０ミクロンの近くに最高点を有し、１００ミクロンよりも大きな、より大きな粒子の尾部を有することが分かる。GUR  2126の体積平均粒径分布（測定３２０）は、３０ミクロンの近くに最高点を有し、最大で約１００ミクロンの、より大きな粒子の尾部を有する。結果として生じるＰＥフォイルの表面におけるポリエチレンドメインのサイズは、表３及び図５に示されるドメインのサイズと類似する方法で決定される。表５において、GUR4150-3の実施例１及び２に対してより小さなポリエチレン粒子を有するGUR2126の実施例３は、ＰＥフォイル内のポリエチレンのより小さなドメインにつながることが、理解されることができる。
【００７２】
本発明の詳細な実施形態が、本明細書において開示された。しかしながら、開示された実施形態は本発明の例示に過ぎず、本発明は様々な形で具体化され得ることが、理解されるべきである。したがって、本明細書において開示された特定の構造上及び機能上の詳細は、限定的なものとして解釈されるべきではなく、単に特許請求の範囲の基礎として、及び、本発明を、事実上如何なる適切に詳細を提供された構造において様々に利用することを当業者に教示するための代表的な基礎として、解釈されるべきである。具体的には、別個の従属請求項において提示及び記述される複数の特徴は、組み合わせて適用されてもよく、そのような請求項の任意の有利な組み合わせが、本明細書に開示されている。
【００７３】
さらに、本明細書において使用される用語及び成句は、限定的であるように意図されておらず、むしろ、本発明の理解可能な記述を提供するように意図されている。本明細書において使用される場合、用語“一つ”又は“ある”は、一つ又は一つよりも多くとして定義される。本明細書において使用される場合、用語“複数”は、二つ又は二つよりも多くとして定義される。本明細書において使用される場合、用語“他の”は、少なくとも第二の又はそれ以上として定義される。本明細書において使用される場合、用語“含む”及び／又は“もつ”は、“有する”（すなわち、オープンな言語）として定義される。本明細書において使用される場合、用語“結合させられる”は、“接続される”、ただし必ずしも直接的ではないものとして定義される。
【００７４】
本発明は上述のように記述される。本発明は多くの方法で変えられてもよいことが、明らかであろう。上記の変化は本発明の精神及び範囲からの逸脱と見なされるべきではなく、当業者にとって明らかであり得るように、全ての上記の変更は、以下の請求項の範囲の中に含まれるように意図されている。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図５】
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【図６】
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【国際調査報告】
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