転写材冷却装置、及び画像形成装置
【課題】転写材から放熱部までの熱移送経路において低熱抵抗を実現できる転写材冷却装置および画像形成装置を提供する。
【解決手段】転写材冷却装置においては、定着装置８から搬送方向Ｄに並置したベルト冷却ローラ１３、１４に良好な熱伝導性を有する無端状ベルト部材１６を張架し、定着装置８で加熱された転写材をベルトローラ１３、１４間に張架された無端状ベルト部材１６に接触させて冷却し、さらに、転写材で加熱された無端状ベルト部材１６をベルト冷却ローラ１３、１４で冷却するようにしたので、転写材の温度を迅速かつ効果的に低減することが可能となっている。
【解決手段】転写材冷却装置においては、定着装置８から搬送方向Ｄに並置したベルト冷却ローラ１３、１４に良好な熱伝導性を有する無端状ベルト部材１６を張架し、定着装置８で加熱された転写材をベルトローラ１３、１４間に張架された無端状ベルト部材１６に接触させて冷却し、さらに、転写材で加熱された無端状ベルト部材１６をベルト冷却ローラ１３、１４で冷却するようにしたので、転写材の温度を迅速かつ効果的に低減することが可能となっている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、転写材上のトナー像を加熱して定着する定着手段を備える画像形成装置に使用する転写材冷却装置及びこれを備えた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
プリンター、ファクシミリ、複写装置等の電子写真式画像形成装置は、画像情報に基づいて、紙やＯＨＰシート等の転写材に文字、記号、写真画像等の画像を記録するものである。このような画像形成装置には種々の方式があるが、電子写真方式が普通紙に高精細な画像を高速で記録することができる点から広く使用されている。近年、画像形成装置の高速化・カラー化によって、高速出力機においては、転写材の移動速度が大きくなるため、冷却手段による冷却が不十分になる。また、カラー機においては、４個等複数の現像装置が必要になり、その結果として転写材上のトナー量が多くなるため、転写材上にトナー像を定着するためには定着装置においてより大きな熱量が必要となってしまう。このため、定着装置による定着処理後に転写材の冷却手段を設けたとしても、この冷却手段による冷却が追いつかない状態になってしまうという問題があった。
【０００３】
このように、定着装置を通過した直後の転写材が充分冷却されずに排紙されると、排紙トレー上で転写材同士が張り付いてしまう所謂ブロッキングが生じたり、また、転写材が熱を持ったまま両面ユニットに搬送されると、その経路において周囲の温度を上昇させてしまう問題を招く。特に、現像装置などトナーが存在する個所では、トナーの溶融・固着などが起こり、機器の信頼性・画質品質などに悪影響を及ぼす。従来、転写材を冷却する方法としては、転写材の搬送経路で気流により転写材を冷却するもの（例えば、特許文献１参照）や、ヒートパイプを組み込んだヒートパイプローラで直接転写材を冷却する方法（例えば、特許文献２参照）があった。しかし、特許文献１記載のものでは、充分な冷却性能を確保するために転写材と気流との熱抵抗を小さくしなければならない。そのためには、気流の速度を上げるか転写材と気流が接する面積を大きくする必要がある。また、空気の熱容量が小さいために流量も大きくしなければならない。このため、現実的なダクトスペースやファンで適切な空気の流量とすることは難しかった。
【０００４】
また、特許文献２記載のものでは、転写材とヒートパイプの接触面積および接触圧力が限られるためその部分で熱抵抗が大きくなってしまう。さらにヒートパイプローラと放熱フィンの接続部分（通常かしめ加工や溶接）で熱抵抗が大きいために充分な冷却性能が得られない。ところで、より効率の高い冷却方法として液冷方式が挙げられる。液冷方式は温度上昇箇所に流路を形成し、または流路を形成した受熱部を密着あるいは近接させて、流路に温度上昇箇所よりも低温の冷却液を供給することで温度上昇箇所から熱を奪うものである。一般に冷却液は水を主成分とし、凍結温度を下げるためにプロピレングリコールやエチレングリコールなどを添加したり、金属の構成部品の錆を防ぐために防錆剤（例えば、リン酸塩系物質：リン酸カリ塩、無機カリ塩等）を添加したりして使用する。
【０００５】
一般的な液冷装置の構成を図９に示す。液冷装置は、管路２４を介して温度上昇部２０Ａ、２０Ｂに密着している受熱部２０Ａａ、２０Ｂａ、リザーブタンク２１、放熱部２３、ポンプ２２が接続される構成を備え、管路２４内を冷却液がポンプ２２で循環して流れるようになっている。受熱部２０Ａａ、２０Ｂａにおいて温められた冷却液を放熱部２３で冷却することで所定量の冷却液を循環させて冷却を行うことが可能となる。放熱部２３は、良熱伝導部材に形成された流路と、この流路と接続される良熱伝導部材によるフィンからなり、流路及びフィンを冷却ファンを用いて強制対流熱伝達により冷却することで流路内を流れる冷却液の温度を低下させるようになっている。冷却液を水とすると、定積熱容量が空気の３０００倍以上であり、少ない流量で大きな熱量を移送できるので、強制空冷に比べ効率のよい冷却が可能である。また、ヒートパイプローラによる方法では放熱箇所の熱抵抗が大きくなってしまうのに対し、液冷では放熱部２３（ラジエータ）まで冷却液を満たすことができるから、放熱部２３における熱抵抗を小さくすることができる。従って、前述の特許文献１や特許文献２の強制空冷法やヒートパイプ法等に比べて優れた冷却能力を有する。上記の液冷システムを用いて定着装置を通過後の転写材を冷却する転写材冷却装置を使用する方法も提案されている。（例えば、特許文献３及び特許文献４参照）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１記載のものでは、中空ローラ内に冷却液を収納した冷却ローラを使用し、冷却液をポンプで放熱部及び冷却ローラ内でポンプによって循環させ、冷却ローラと対向ローラとの間に定着後の転写材を挟圧しながら転写材を搬送すると共に、転写材を冷却するようになっている。しかしながら、転写材と冷却ローラとの接触面積が小さいために熱抵抗が大きく、この液冷システムを用いたとしてもなお冷却性能が充分ではない。
また、特許文献２記載のものでは、ポンプで放熱部を通って循環される冷却液を内蔵する冷却部とローラとの間にフィルム状無端ベルトを張架させて冷却部と搬送ローラとを対向させ、この冷却部と搬送ローラとの間に転写材とフィルム状無端ベルトを挟持して転写材を所定方向に搬送すると共に、冷却部で転写材の熱を吸熱して転写材を冷却することが記載されている。この特許文献２記載のものでは、フィルム状無端ベルトと転写材との接触部分を大きくすることで転写材とフィルム状無端ベルトとの熱抵抗が小さくできる。しかし、フィルム状無端ベルトと冷却部とを摺動させるため、その部分の摺動抵抗を小さくする必要があり、フィルム状無端ベルトと冷却部との接触面積を小さくするか摺動抵抗の小さい材質とする必要があり、フィルム状無端ベルトと冷却部との熱抵抗を小さくすることが困難である。したがって全熱移送経路にわたって低熱抵抗にはならず充分は冷却性能が得られない。本発明の目的は、上記の問題点に鑑み、転写材から放熱部までの熱移送経路において低熱抵抗を実現できる転写材冷却装置および画像形成装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、転写材上のトナー像を加熱して定着する定着手段を通過した転写材を冷却する転写材冷却装置であって、前記定着手段を通過した前記転写材を搬送するベルト部材と、当該ベルト部材と外周で接触し、内部に冷却液の流路を有して当該冷却液に前記ベルト部材の熱を移動させるベルト冷却手段と、当該冷却液の熱を放熱する放熱部と、前記冷却液を循環させるポンプと、前記ベルト冷却手段、放熱部及びポンプを連結して前記冷却液を還流させる管路と、を備え、前記ベルト冷却手段は、転写材搬送方向に沿って前記流路を複数有し、前記流路内を流れる冷却液の方向が転写材搬送方向と交差する方向であって、隣り合う流路を流れる冷却液の方向が互いに異なることを特徴とする。
【０００８】
また、請求項２の発明は、請求項１記載の転写材冷却装置において、隣り合う前記流路間を連結する連結流路を有することを特徴とする。
【０００９】
また、請求項３の発明は、請求項２記載の転写材冷却装置において、前記連結流路は、前記ベルト部材の外側に配置されていることを特徴とする。
【００１０】
また、請求項４の発明は、請求項２または３記載の転写材冷却装置において、冷却液は、前記連結流路を介して転写材搬送方向下流側の流路から上流側の流路に流れることを特徴とする。
【００１１】
また、請求項５の発明は、転写材上にトナー像を形成する画像形成手段と、当該転写材上に形成されたトナー像を加熱して当該転写材上に定着させる定着手段と、当該定着手段から搬送された転写材を冷却する転写材冷却装置と、を備えた画像形成装置において、前記転写材冷却装置は、請求項１乃至４のいずれか１項記載の転写材冷却装置であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、転写材から放熱部までの熱移送経路において低熱抵抗を実現できる転写材冷却装置および画像形成装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明による一実施形態の画像形成装置の概略構成を示す断面図である。
【図２】本発明による実施例１の転写材冷却装置の概略構成を示す断面図である。
【図３】図２のＧ方向から見た加圧ローラと案内手段を省略した平面模式図である。
【図４】本発明による実施例１で使用される無端状ベルト部材の断面図である。
【図５】本発明による実施例１で使用される放熱部の斜視図である。
【図６】本発明による実施例２の転写材冷却装置の概略構成を示す断面図である。
【図７】本発明による参考例の転写材冷却装置の概略構成を示す断面図である。
【図８】本発明による実施例３の転写材冷却装置の概略構成を示す断面図である。
【図９】従来の冷却装置の概略構成を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る電子写真式画像形成装置としてのモノクロ複写機の概略構成を示す図である。本実施形態のモノクロ複写機においては、画像読取装置７で複写すべき原稿を光学的に読み込み、原稿の画像情報を電気信号に変換し、電気信号に変換された画像情報に応じて光書込み装置５から光を照射して画像形成ユニット１のドラム状感光体２上に静電潜像を書き込むようになっている。画像形成ユニット１では、感光体２の周辺に、帯電装置３、現像装置４、クリーニング装置６及び図示しない除電装置が配置されている。帯電装置３は、帯電ローラを採用した接触帯電方式であり、感光体２に接触して電圧を印加することにより、感光体２の表面を一様に帯電する。この帯電装置としては、非接触のスコロトロン帯電等を採用した非接触帯電方式の帯電装置を採用することもできる。現像装置４は、現像剤中のトナーを感光体２上の静電潜像に付着させ、トナー像を形成させる。クリーニング装置６は、感光体２上の不要なトナーを除去する。クリーニング装置６としては、先端が感光体２に押し当てられるように構成されたブレードを用いることができる。除電装置は、ランプで構成されており、光を照射して感光体２の表面電位を初期化する。
【００１５】
この画像形成ユニット１では、矢印Ａ方向に回転する感光体１の表面を帯電装置３で一様に帯電し、このようにして帯電された感光体１の表面に、上述のような画像情報に応じた光を光書込み装置から照射して静電潜像を形成する。続いて、このようにして形成された感光体１上の静電潜像に対して、現像装置４からトナーを供給してトナー像化して現像する。このようにして感光体１上に形成されたトナー像は、転写装置１１によってバイアス電圧を印加されて給紙ユニット１２から搬送経路Ｓ１を経由して搬送された紙、ＯＨＰ等の転写材Ｐに転写される。転写材Ｐ上にトナー像を転写した後に感光体１上に残存するトナーは、クリーニング装置６によって除去され、感光体１上に残存する電荷が除電装置で除去される。このように、感光体１が１回転する毎にトナー像が感光体１上に形成される。
【００１６】
トナー像が転写された転写材Ｐは、搬送経路Ｓ２で矢印方向に搬送され、定着装置８の定着ローラ８ａ及び加圧ローラ８ｂで加熱、加圧され、転写材Ｐ上のトナー像を定着させる。この後、転写材Ｐの片面のみに記録する場合は、搬送経路Ｓ３を経て排紙トレー１０に排出される。また、転写材Ｐの両面に記録する場合には、搬送経路Ｓ４を経由して両面ユニット２５において転写材Ｐの表裏を反転し再び搬送経路Ｓ１に搬送し、再度上記の工程を行う。なお、本実施形態においては、現像装置４として黒トナーを使用したモノクロ複写機について例示したが、現像装置として、イエロー、シアン、マゼンタ、黒等のカラートナーをそれぞれ収納した複数の現像装置を使用して、カラー画像を形成する画像形成装置であっても良い。この場合に、搬送経路Ｓ２に沿って、それぞれの色の画像を形成する複数の画像形成ユニット１を並置してカラー画像を形成するものであっても良い。
この実施形態においては、高速印刷出力を行うために、定着装置８によってトナー像が定着された転写材Ｐは、後述する定着装置８の下流に配設された転写材冷却装置９で冷却されて、搬送経路Ｓ３又はＳ４に搬送される。
【００１７】
本発明による転写材冷却装置９においては、後述するように、転写材Ｐから放熱部までの熱移送経路において低熱抵抗を実現できるようにしている。即ち、転写材Ｐの熱を伝熱する無端状ベルト部材と転写材Ｐとの接触面積を大きくするために、定着装置８から搬送経路Ｓ２の搬送方向に少なくとも２個のローラを配設し、当該少なくとも２個のローラに無端状ベルト部材を張架する。そして、少なくとも２個のローラ間に張架された無端状ベルト部材の部位で定着装置８を通過した転写材Ｐを接触させて当該転写材Ｐの熱を無端状ベルト部材で吸熱して冷却するようにしている。さらに、このようにして吸熱した無端状ベルト部材を前記搬送方向に移送させて転写材Ｐを当該搬送方向に搬送させると共に、転写材Ｐによって加熱された無端状ベルト部材をベルト冷却ローラに接触にさせて冷却するようにしている。さらに、冷却された無端状ベルト部材は、再び定着装置８を通過して加熱された転写材Ｐに接触して当該転写材Ｐを冷却するようにしている。
【００１８】
次に、本発明による転写材冷却装置９について、実施例に基づいて説明する。
【００１９】
［実施例１］図２は、本発明による実施例１の転写材冷却装置９の概略構成を示す断面図である。図３は、図２の上方Ｇ方向から見た場合の転写材冷却装置９の平面模式図である。本実施例の転写材冷却装置９においては、矢印Ｂ方向に回転する定着ローラ８ａと矢印Ｃ方向に回転する加圧ローラ８ｂとで転写材Ｐを加熱して搬送する定着装置８の下流側に、無端状ベルト部材１６がベルト冷却ローラ１３、１４及びテンションローラ１５に張架された状態で配置されている。また、ベルト冷却ローラ１３、１４は、図３に示すように、軸受部１３ａ１、１３ａ２及び１４ａ１、１４ａ２で回転自在に支持され、ベルト冷却ローラ１４の回転部１４ｂには、ギヤ１４ｃが取り付けられており、ギヤ１４ｃと噛合する駆動モータＭのギヤと連結されている。従って、ベルト冷却ローラ１４の回転部１４ｂは、駆動モータＭの回転駆動によって回転され、ベルト冷却ローラ１４の回転部１４ｂの回転駆動と共にこの回転部１４ｂの外周に張架された無端状ベルト部材１６が矢印Ｄ方向に移送される。この無端状ベルト部材１６の移送に伴いベルト冷却ローラ１３の回転部１３ｂが従動して回転する。
【００２０】
アルミニウム等の良熱伝導性金属で形成されたベルト冷却ローラ１３、１４の回転部１３ｂ、１４ｂは、円筒状に形成されており、これらの回転部１３ｂ、１４ｂの軸方向に延びた中空部分が冷却液の流れる流路１３ｄ、１４ｄを形成している。そして、図３に示すように、流路１３ｄの一端が軸受部１３ａ１を介して放熱部２３のラジエータ２３ａの排出口と管路となるチューブ２４ｅで接続され、流路１３ｄの他端は、軸受部１３ａ２を介してチューブ２４ａで軸受部１４ａ２を介して流路１４ｄの一端と接続されている。さらに、流路１４ｄの他端は、軸受部１４ａ１を介してチューブ２４ｂで冷却液を還流させるポンプ２２の流入口に接続されている。また、ポンプ２２の排出口には、チューブ２４ｃで冷却液を貯留するリザーブタンク２１の流入口に接続され、リザーブタンク２１の排出口とチューブ２４ｄでラジエータ２３ａの流入口と接続されている。従って、ベルト冷却ローラ１３、１４の流路１３ｄ、１４ｄを流れて転写材Ｐによって加熱された無端状ベルト部材１６から伝熱して加熱された冷却液は、ポンプ２２の作動によって、リザーブタンク２１を経由してラジエータ２３ａに流れ、ラジエータ２３ａが冷却ファン２３ｂで冷却されて再びベルト冷却ローラ１３、１４の流路１３ｄ、１４ｄに還流される。なお、ベルト冷却ローラ１３、１４の流路１３ｄ、１４ｄの両端面は、回転ジョイントと接続していて、ベルト冷却ローラ１３、１４の回転部１３ｂ、１４ｂが回転してもチューブ２４ａ、２４ｂ、２４ｅと接続することが可能となっている。
【００２１】
この場合、ベルト冷却ローラ１３、１４の流路１３ｄ、１４ｄ内を流れる冷却液の液流Ｆ２、Ｆ４は、チューブ２４ａで軸受部１３ａ２と軸受部１４ａ２と接続させて互いに逆方向となるようになっている。従って、冷却液の流れ方向による無端状ベルト部材１６の冷却作用が偏ることなくほぼ均一に冷却することが可能となる。なお、Ｆ１、Ｆ２は、チューブ２４ｃ及び２４ａ内の冷却液の液流方向を示す。また、駆動ベルト冷却ローラ１４の表面を弾性体とし、駆動ベルト冷却ローラ１４と無端状ベルト部材１６を介して対向する位置に加圧ローラ１７を配置して、無端状ベルト部材１６を介して駆動ベルト冷却ローラ１４を加圧することで駆動ベルト冷却ローラ１４表面が加圧ローラ１７の形状に倣うように変形させることもできる。ベルト冷却ローラ１３、１４及びテンションローラ１５等のローラ部材は、アルミニウムなどの熱伝導性に優れた材質が望ましい。アルミニウム製のローラ部材表面に熱伝導性に優れた弾性体層を形成することも可能である。
【００２２】
本実施例における無端状ベルト部材１６は、図４に示すように、カーボンブラック等の熱伝導性フィラーを分散させた耐熱性ポリイミド層１６ａ上にアルミニウム金属箔層１６ｂを形成した２層構造のベルトが使用され、アルミニウム金属箔層１６ｂは転写材Ｐと接触し、ポリイミド層１６ａはベルト冷却ローラ１３、１４の回転部１３ｂ、１４ｂの外周と接触して転写材Ｐの熱をベルト冷却ローラ１３、１４の回転部１３ｂ、１４ｂに伝熱可能となっている。従って、ポリイミド層１６ａの柔軟性によって、無端状ベルト部材１６がベルト冷却ローラ１３、１４の回転部１３ｂ、１４ｂの外周と密着して、無端状ベルト部材１６を冷却液によって効果的に冷却すると共に、無端状ベルト部材１６を適切に移送することが可能となる。本発明で使用される無端状ベルト部材１６は、本実施例の材質、構造のものに限らず、転写材Ｐの熱をベルト冷却ローラ１３、１４の回転部１３ｂ、１４ｂに伝熱可能な良好な熱伝導性を有するものであれば十分であり、銅等の他の金属や金属フィラー等の熱伝導性フィラーを混入した耐熱性樹脂からなる単層或いは複数層の無端状ベルトも使用可能である。例えば、耐熱性を改善するために、耐熱性樹脂層上にシリコーン樹脂層を付加したものも使用可能である。
【００２３】
本実施例においては、放熱部２３として、例えば図５に示す構造のものを使用することができる。放熱部２３は、冷却液を冷却するラジエータ２３ａとラジエータ２３ａを空気流で熱を奪う冷却ファン２３ｂを備えている。ラジエータ２３ａは扁平な流路２３ｃの周辺にコルゲートフィン２３ｄがロウ付けされたもので、ラジエータ２３ａの流入口２３ａ１から流入した冷却液は、コルゲートフィン２３ｄに冷却ファン２３ｂによる気流（矢印Ｅ）を作用させることによって排出口２３ａ２から排出される際に、気流で熱が奪われて効率の良い熱交換が行われて冷却される。
【００２４】
また、本実施例においては、転写材Ｐの搬送方向Ｄに沿った２個のベルト冷却ローラ１３、１４間の無端状ベルト部材１６と転写材Ｐとを接触させることで転写材Ｐの無端状ベルト部材１６の接触面積を大きくすることが容易になるから、熱抵抗を小さくすることが可能となる。転写材Ｐから無端状ベルト部材１６への熱移動が良好に行われるように、無端状ベルト部材１６に対して、ベルト冷却ローラ１３、１４の反対側から転写材Ｐを全幅（ベルト冷却ローラの軸方向）に亘って押圧する加圧ローラ１７及び転写材Ｐを搬送方向Ｄに沿って搬送案内する案内手段１８を設けている。この案内手段１８としては、転写材Ｐに静電気を印加したり、空気を無端状ベルト１６に向かって転写材Ｐに吹き付けたりして、転写材Ｐを無端状ベルト部材１６に対して転写材Ｐの全面が適切に押圧保持されるようにすることが望ましい。さらに、無端状ベルト部材１６とベルト冷却ローラ１３、１４とでニップを形成しながら回転可能かつ高効率な冷却が可能な冷却手段を構成している。ベルト冷却ローラ１３、１４と無端状ベルト部材１６とのニップとは、ベルト冷却ローラ１３、１４と無端状ベルト部材１６の接触開始点から剥離開始点までの間の部分のことを示す。無端状ベルト部材１６とベルト冷却ローラ１３、１４との間の熱抵抗はニップ幅およびニップ圧力が大きいほど小さくなる。ニップ幅を大きくするため、無端状ベルト部材１６をベルト冷却ローラ１３、１４に所定の角度だけ巻きつける方法がとられる。
【００２５】
定着装置８を通過した転写材Ｐは、加圧ローラ１７とベルト冷却ローラ１４の間を通過し、分離爪１９の位置まで案内部材１８により無端状ベルト部材１６と接触しながら移動し、分離爪１９により無端状ベルト部材１６から剥離される。この間、転写材Ｐは無端状ベルト部材１６により冷却される。本実施例では、定着装置８を通過した直後の転写材温度は１００〜１０５℃であったのに対し、無端状ベルト部材１６から剥離した直後の転写材温度は約４５℃まで低下している。以上のように、本実施例による転写材冷却装置においては、定着装置８から搬送方向Ｄに沿って並置したベルト冷却ローラ１３、１４に良好な熱伝導性を有する無端状ベルト部材１６を張架し、定着装置８で加熱された転写材Ｐをベルトローラ１３、１４間に張架された無端状ベルト部材１６に接触させて冷却し、さらに、転写材Ｐで加熱された無端状ベルト部材１６をベルト冷却ローラ１３、１４で冷却するようにしたので、転写材Ｐの温度を迅速かつ効果的に低減することが可能となっている。
【００２６】
また、本実施例による転写材冷却装置として、前記加圧ローラ１７及び案内装置１８に代えて、もう１組の無端状ベルト部材１６、放熱部２３、ポンプ２２、管路２４からなる転写材冷却装置を使用し、転写材冷却装置同士を対向して配置し、転写材Ｐの両面を冷却することもできる。なお、本実施例による転写材冷却装置においては、無端状ベルト部材１６を搬送方向で張架するローラとして、２個のベルト冷却ローラ１３、１４を使用したが、必ずしも２個のベルト冷却ローラを使用せず、１個のベルト冷却ローラ１３又は１４を使用し、残りのローラはベルト冷却ローラでない単なる張架ローラであっても良い。さらに、無端状ベルト部材１６を搬送方向で張架するローラとして上記実施例のように、２個の張架ローラに限らず、３個以上することもできる。この場合、これらの張架ローラは、全てベルト冷却ローラであっても良いし、単なる張架ローラであっても良い。なお、これらの張架ローラの全てが単なる張架ローラを使用する場合には、後述する実施例３で示すように、ベルト冷却ローラを無端状ベルト部材と接触する接触ローラとして使用することができる。
【００２７】
［実施例２］図６は、本発明による実施例２の転写材冷却装置の概略構成を示す図である。この実施例においては、前述の実施例１の転写材冷却装置とは、案内手段１８の構造を変えている。この実施例においては、案内手段１８として、転写材Ｐの搬送方向Ｄに沿って、ベルト冷却ローラ１３と１４の間に５個の加圧ローラを設置し、これらの加圧ローラ１８１〜１８５によって転写材Ｐを搬送方向Ｄに搬送、案内すると共に、転写材Ｐを無端状ベルト部材１６の表面に押圧して、効果的に転写材Ｐの熱を無端状ベルト部材１６に伝達可能としている。このように、複数の加圧ローラ１８１〜１８５によって転写材Ｐを案内搬送する場合には、転写材Ｐを無端状ベルト部材１６に対してより密着した状態で接触することが可能となるので、転写材Ｐの冷却をより効果的に行うことが可能となる。
【００２８】
［参考例］図７は、本発明による参考例の転写材冷却装置の概略構成を示す図である。この参考例においては、前述の実施例１の転写材冷却装置とは、ベルト冷却ローラ２６を１個のみを使用し、無端状ベルト部材１６の移送手段として、搬送方向Ｄに沿って金属製の駆動ローラ１５１、従動ローラ１５２を配設し、テンションローラ１５３で張力を付与して、無端状ベルト部材１６を張架している点で相違している。そして、テンションローラ１５３と駆動ローラ１５１との間にベルト冷却ローラ２６の回転部２６ｂの外周に掛けまわして無端状ベルト部材１６と接触するようにベルト冷却ローラ２６を配設している。
【００２９】
この場合、ベルト冷却ローラ２６は、無端状ベルト部材１６の移送と共に連れ回りしながら、回転部２６ｂの軸方向に形成された内部の中空流路２６ｄ内を冷却液が流れて無端状ベルト１６を冷却する。また、駆動ローラ１５１の表面を弾性体とし、ローラ部材と無端状ベルト部材１６を介して対向する位置に加圧ローラ１７を配置して、無端状ベルト部材１６を介して駆動ローラ１５１を加圧することで駆動ローラ１５１の表面が加圧ローラ１７の形状に倣うように変形させることもできる。駆動ローラ１５１、従動ローラ１５２、テンションローラ１５３、ベルト冷却ローラ２６等のローラ部材はアルミニウムなどの熱伝導性に優れた材質が望ましい。アルミニウム製のローラ部材表面に熱伝導性に優れた弾性体層を形成することも可能である。
【００３０】
［実施例３］図８は、本発明による実施例３の転写材冷却装置の概略構成を示す図である。この実施例においては、前述の実施例１の転写材冷却装置とは、案内手段１８の構造を変えている。本実施例においては、実施例１で使用された加圧ローラ１７と案内手段１８とに代えて大口径の加圧ローラ１８６を使用している。定着装置８を通過した転写材Ｐは、大口径ローラ１８６と無端状ベルト部材１６の間を通過し、分離爪１９の位置まで無端状ベルト部材１６と接触しながら移動し、分離爪１９により無端状ベルト部材１６から剥離される。このような大口径の加圧ローラ１８６を使用することによって、部品点数を削減できる利点がある。
【符号の説明】
【００３１】
１ 画像形成ユニット、２ 感光体、３ 帯電装置、４ 現像装置、５ 光書込み装置、６ クリーニング装置、７ 画像読取装置、８ 定着装置、８ａ 定着ローラ、８ｂ 加圧ローラ、９ 転写材冷却装置、１１ 転写装置、１３、１４、２６ ベルト冷却ローラ、１３ａ１、１３ａ２、１４ａ１、１４ａ２ 軸受部、１３ｂ、１４ｂ、２６ｂ 回転部、１３ｄ、１４ｄ、２６ｄ 流路、１５、１５３ テンションローラ、１６ 無端状ベルト部材、１７ 加圧ローラ、１８ 案内手段、１９ 分離爪、２１ リザーブタンク、２２ ポンプ、２３ 放熱部、２３ａ ラジエータ、２３ｂ 冷却ファン、２４ａ、２４ｂ、２４ｃ、２４ｄ、２４ｅ チューブ（管路）、１５１ 駆動ローラ、１５２ 従動ローラ、１８１〜１８５ 加圧ローラ、１８６ 大口径加圧ローラ、Ｄ 搬送方向
【先行技術文献】
【特許文献】
【００３２】
【特許文献１】特開２００５−２２７４５４公報
【特許文献２】特開２００３−２４１６２３公報
【特許文献３】特開２００５−２９８１０９公報
【特許文献４】特開２００５−３４９６２７公報
【技術分野】
【０００１】
本発明は、転写材上のトナー像を加熱して定着する定着手段を備える画像形成装置に使用する転写材冷却装置及びこれを備えた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
プリンター、ファクシミリ、複写装置等の電子写真式画像形成装置は、画像情報に基づいて、紙やＯＨＰシート等の転写材に文字、記号、写真画像等の画像を記録するものである。このような画像形成装置には種々の方式があるが、電子写真方式が普通紙に高精細な画像を高速で記録することができる点から広く使用されている。近年、画像形成装置の高速化・カラー化によって、高速出力機においては、転写材の移動速度が大きくなるため、冷却手段による冷却が不十分になる。また、カラー機においては、４個等複数の現像装置が必要になり、その結果として転写材上のトナー量が多くなるため、転写材上にトナー像を定着するためには定着装置においてより大きな熱量が必要となってしまう。このため、定着装置による定着処理後に転写材の冷却手段を設けたとしても、この冷却手段による冷却が追いつかない状態になってしまうという問題があった。
【０００３】
このように、定着装置を通過した直後の転写材が充分冷却されずに排紙されると、排紙トレー上で転写材同士が張り付いてしまう所謂ブロッキングが生じたり、また、転写材が熱を持ったまま両面ユニットに搬送されると、その経路において周囲の温度を上昇させてしまう問題を招く。特に、現像装置などトナーが存在する個所では、トナーの溶融・固着などが起こり、機器の信頼性・画質品質などに悪影響を及ぼす。従来、転写材を冷却する方法としては、転写材の搬送経路で気流により転写材を冷却するもの（例えば、特許文献１参照）や、ヒートパイプを組み込んだヒートパイプローラで直接転写材を冷却する方法（例えば、特許文献２参照）があった。しかし、特許文献１記載のものでは、充分な冷却性能を確保するために転写材と気流との熱抵抗を小さくしなければならない。そのためには、気流の速度を上げるか転写材と気流が接する面積を大きくする必要がある。また、空気の熱容量が小さいために流量も大きくしなければならない。このため、現実的なダクトスペースやファンで適切な空気の流量とすることは難しかった。
【０００４】
また、特許文献２記載のものでは、転写材とヒートパイプの接触面積および接触圧力が限られるためその部分で熱抵抗が大きくなってしまう。さらにヒートパイプローラと放熱フィンの接続部分（通常かしめ加工や溶接）で熱抵抗が大きいために充分な冷却性能が得られない。ところで、より効率の高い冷却方法として液冷方式が挙げられる。液冷方式は温度上昇箇所に流路を形成し、または流路を形成した受熱部を密着あるいは近接させて、流路に温度上昇箇所よりも低温の冷却液を供給することで温度上昇箇所から熱を奪うものである。一般に冷却液は水を主成分とし、凍結温度を下げるためにプロピレングリコールやエチレングリコールなどを添加したり、金属の構成部品の錆を防ぐために防錆剤（例えば、リン酸塩系物質：リン酸カリ塩、無機カリ塩等）を添加したりして使用する。
【０００５】
一般的な液冷装置の構成を図９に示す。液冷装置は、管路２４を介して温度上昇部２０Ａ、２０Ｂに密着している受熱部２０Ａａ、２０Ｂａ、リザーブタンク２１、放熱部２３、ポンプ２２が接続される構成を備え、管路２４内を冷却液がポンプ２２で循環して流れるようになっている。受熱部２０Ａａ、２０Ｂａにおいて温められた冷却液を放熱部２３で冷却することで所定量の冷却液を循環させて冷却を行うことが可能となる。放熱部２３は、良熱伝導部材に形成された流路と、この流路と接続される良熱伝導部材によるフィンからなり、流路及びフィンを冷却ファンを用いて強制対流熱伝達により冷却することで流路内を流れる冷却液の温度を低下させるようになっている。冷却液を水とすると、定積熱容量が空気の３０００倍以上であり、少ない流量で大きな熱量を移送できるので、強制空冷に比べ効率のよい冷却が可能である。また、ヒートパイプローラによる方法では放熱箇所の熱抵抗が大きくなってしまうのに対し、液冷では放熱部２３（ラジエータ）まで冷却液を満たすことができるから、放熱部２３における熱抵抗を小さくすることができる。従って、前述の特許文献１や特許文献２の強制空冷法やヒートパイプ法等に比べて優れた冷却能力を有する。上記の液冷システムを用いて定着装置を通過後の転写材を冷却する転写材冷却装置を使用する方法も提案されている。（例えば、特許文献３及び特許文献４参照）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１記載のものでは、中空ローラ内に冷却液を収納した冷却ローラを使用し、冷却液をポンプで放熱部及び冷却ローラ内でポンプによって循環させ、冷却ローラと対向ローラとの間に定着後の転写材を挟圧しながら転写材を搬送すると共に、転写材を冷却するようになっている。しかしながら、転写材と冷却ローラとの接触面積が小さいために熱抵抗が大きく、この液冷システムを用いたとしてもなお冷却性能が充分ではない。
また、特許文献２記載のものでは、ポンプで放熱部を通って循環される冷却液を内蔵する冷却部とローラとの間にフィルム状無端ベルトを張架させて冷却部と搬送ローラとを対向させ、この冷却部と搬送ローラとの間に転写材とフィルム状無端ベルトを挟持して転写材を所定方向に搬送すると共に、冷却部で転写材の熱を吸熱して転写材を冷却することが記載されている。この特許文献２記載のものでは、フィルム状無端ベルトと転写材との接触部分を大きくすることで転写材とフィルム状無端ベルトとの熱抵抗が小さくできる。しかし、フィルム状無端ベルトと冷却部とを摺動させるため、その部分の摺動抵抗を小さくする必要があり、フィルム状無端ベルトと冷却部との接触面積を小さくするか摺動抵抗の小さい材質とする必要があり、フィルム状無端ベルトと冷却部との熱抵抗を小さくすることが困難である。したがって全熱移送経路にわたって低熱抵抗にはならず充分は冷却性能が得られない。本発明の目的は、上記の問題点に鑑み、転写材から放熱部までの熱移送経路において低熱抵抗を実現できる転写材冷却装置および画像形成装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、転写材上のトナー像を加熱して定着する定着手段を通過した転写材を冷却する転写材冷却装置であって、前記定着手段を通過した前記転写材を搬送するベルト部材と、当該ベルト部材と外周で接触し、内部に冷却液の流路を有して当該冷却液に前記ベルト部材の熱を移動させるベルト冷却手段と、当該冷却液の熱を放熱する放熱部と、前記冷却液を循環させるポンプと、前記ベルト冷却手段、放熱部及びポンプを連結して前記冷却液を還流させる管路と、を備え、前記ベルト冷却手段は、転写材搬送方向に沿って前記流路を複数有し、前記流路内を流れる冷却液の方向が転写材搬送方向と交差する方向であって、隣り合う流路を流れる冷却液の方向が互いに異なることを特徴とする。
【０００８】
また、請求項２の発明は、請求項１記載の転写材冷却装置において、隣り合う前記流路間を連結する連結流路を有することを特徴とする。
【０００９】
また、請求項３の発明は、請求項２記載の転写材冷却装置において、前記連結流路は、前記ベルト部材の外側に配置されていることを特徴とする。
【００１０】
また、請求項４の発明は、請求項２または３記載の転写材冷却装置において、冷却液は、前記連結流路を介して転写材搬送方向下流側の流路から上流側の流路に流れることを特徴とする。
【００１１】
また、請求項５の発明は、転写材上にトナー像を形成する画像形成手段と、当該転写材上に形成されたトナー像を加熱して当該転写材上に定着させる定着手段と、当該定着手段から搬送された転写材を冷却する転写材冷却装置と、を備えた画像形成装置において、前記転写材冷却装置は、請求項１乃至４のいずれか１項記載の転写材冷却装置であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、転写材から放熱部までの熱移送経路において低熱抵抗を実現できる転写材冷却装置および画像形成装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明による一実施形態の画像形成装置の概略構成を示す断面図である。
【図２】本発明による実施例１の転写材冷却装置の概略構成を示す断面図である。
【図３】図２のＧ方向から見た加圧ローラと案内手段を省略した平面模式図である。
【図４】本発明による実施例１で使用される無端状ベルト部材の断面図である。
【図５】本発明による実施例１で使用される放熱部の斜視図である。
【図６】本発明による実施例２の転写材冷却装置の概略構成を示す断面図である。
【図７】本発明による参考例の転写材冷却装置の概略構成を示す断面図である。
【図８】本発明による実施例３の転写材冷却装置の概略構成を示す断面図である。
【図９】従来の冷却装置の概略構成を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る電子写真式画像形成装置としてのモノクロ複写機の概略構成を示す図である。本実施形態のモノクロ複写機においては、画像読取装置７で複写すべき原稿を光学的に読み込み、原稿の画像情報を電気信号に変換し、電気信号に変換された画像情報に応じて光書込み装置５から光を照射して画像形成ユニット１のドラム状感光体２上に静電潜像を書き込むようになっている。画像形成ユニット１では、感光体２の周辺に、帯電装置３、現像装置４、クリーニング装置６及び図示しない除電装置が配置されている。帯電装置３は、帯電ローラを採用した接触帯電方式であり、感光体２に接触して電圧を印加することにより、感光体２の表面を一様に帯電する。この帯電装置としては、非接触のスコロトロン帯電等を採用した非接触帯電方式の帯電装置を採用することもできる。現像装置４は、現像剤中のトナーを感光体２上の静電潜像に付着させ、トナー像を形成させる。クリーニング装置６は、感光体２上の不要なトナーを除去する。クリーニング装置６としては、先端が感光体２に押し当てられるように構成されたブレードを用いることができる。除電装置は、ランプで構成されており、光を照射して感光体２の表面電位を初期化する。
【００１５】
この画像形成ユニット１では、矢印Ａ方向に回転する感光体１の表面を帯電装置３で一様に帯電し、このようにして帯電された感光体１の表面に、上述のような画像情報に応じた光を光書込み装置から照射して静電潜像を形成する。続いて、このようにして形成された感光体１上の静電潜像に対して、現像装置４からトナーを供給してトナー像化して現像する。このようにして感光体１上に形成されたトナー像は、転写装置１１によってバイアス電圧を印加されて給紙ユニット１２から搬送経路Ｓ１を経由して搬送された紙、ＯＨＰ等の転写材Ｐに転写される。転写材Ｐ上にトナー像を転写した後に感光体１上に残存するトナーは、クリーニング装置６によって除去され、感光体１上に残存する電荷が除電装置で除去される。このように、感光体１が１回転する毎にトナー像が感光体１上に形成される。
【００１６】
トナー像が転写された転写材Ｐは、搬送経路Ｓ２で矢印方向に搬送され、定着装置８の定着ローラ８ａ及び加圧ローラ８ｂで加熱、加圧され、転写材Ｐ上のトナー像を定着させる。この後、転写材Ｐの片面のみに記録する場合は、搬送経路Ｓ３を経て排紙トレー１０に排出される。また、転写材Ｐの両面に記録する場合には、搬送経路Ｓ４を経由して両面ユニット２５において転写材Ｐの表裏を反転し再び搬送経路Ｓ１に搬送し、再度上記の工程を行う。なお、本実施形態においては、現像装置４として黒トナーを使用したモノクロ複写機について例示したが、現像装置として、イエロー、シアン、マゼンタ、黒等のカラートナーをそれぞれ収納した複数の現像装置を使用して、カラー画像を形成する画像形成装置であっても良い。この場合に、搬送経路Ｓ２に沿って、それぞれの色の画像を形成する複数の画像形成ユニット１を並置してカラー画像を形成するものであっても良い。
この実施形態においては、高速印刷出力を行うために、定着装置８によってトナー像が定着された転写材Ｐは、後述する定着装置８の下流に配設された転写材冷却装置９で冷却されて、搬送経路Ｓ３又はＳ４に搬送される。
【００１７】
本発明による転写材冷却装置９においては、後述するように、転写材Ｐから放熱部までの熱移送経路において低熱抵抗を実現できるようにしている。即ち、転写材Ｐの熱を伝熱する無端状ベルト部材と転写材Ｐとの接触面積を大きくするために、定着装置８から搬送経路Ｓ２の搬送方向に少なくとも２個のローラを配設し、当該少なくとも２個のローラに無端状ベルト部材を張架する。そして、少なくとも２個のローラ間に張架された無端状ベルト部材の部位で定着装置８を通過した転写材Ｐを接触させて当該転写材Ｐの熱を無端状ベルト部材で吸熱して冷却するようにしている。さらに、このようにして吸熱した無端状ベルト部材を前記搬送方向に移送させて転写材Ｐを当該搬送方向に搬送させると共に、転写材Ｐによって加熱された無端状ベルト部材をベルト冷却ローラに接触にさせて冷却するようにしている。さらに、冷却された無端状ベルト部材は、再び定着装置８を通過して加熱された転写材Ｐに接触して当該転写材Ｐを冷却するようにしている。
【００１８】
次に、本発明による転写材冷却装置９について、実施例に基づいて説明する。
【００１９】
［実施例１］図２は、本発明による実施例１の転写材冷却装置９の概略構成を示す断面図である。図３は、図２の上方Ｇ方向から見た場合の転写材冷却装置９の平面模式図である。本実施例の転写材冷却装置９においては、矢印Ｂ方向に回転する定着ローラ８ａと矢印Ｃ方向に回転する加圧ローラ８ｂとで転写材Ｐを加熱して搬送する定着装置８の下流側に、無端状ベルト部材１６がベルト冷却ローラ１３、１４及びテンションローラ１５に張架された状態で配置されている。また、ベルト冷却ローラ１３、１４は、図３に示すように、軸受部１３ａ１、１３ａ２及び１４ａ１、１４ａ２で回転自在に支持され、ベルト冷却ローラ１４の回転部１４ｂには、ギヤ１４ｃが取り付けられており、ギヤ１４ｃと噛合する駆動モータＭのギヤと連結されている。従って、ベルト冷却ローラ１４の回転部１４ｂは、駆動モータＭの回転駆動によって回転され、ベルト冷却ローラ１４の回転部１４ｂの回転駆動と共にこの回転部１４ｂの外周に張架された無端状ベルト部材１６が矢印Ｄ方向に移送される。この無端状ベルト部材１６の移送に伴いベルト冷却ローラ１３の回転部１３ｂが従動して回転する。
【００２０】
アルミニウム等の良熱伝導性金属で形成されたベルト冷却ローラ１３、１４の回転部１３ｂ、１４ｂは、円筒状に形成されており、これらの回転部１３ｂ、１４ｂの軸方向に延びた中空部分が冷却液の流れる流路１３ｄ、１４ｄを形成している。そして、図３に示すように、流路１３ｄの一端が軸受部１３ａ１を介して放熱部２３のラジエータ２３ａの排出口と管路となるチューブ２４ｅで接続され、流路１３ｄの他端は、軸受部１３ａ２を介してチューブ２４ａで軸受部１４ａ２を介して流路１４ｄの一端と接続されている。さらに、流路１４ｄの他端は、軸受部１４ａ１を介してチューブ２４ｂで冷却液を還流させるポンプ２２の流入口に接続されている。また、ポンプ２２の排出口には、チューブ２４ｃで冷却液を貯留するリザーブタンク２１の流入口に接続され、リザーブタンク２１の排出口とチューブ２４ｄでラジエータ２３ａの流入口と接続されている。従って、ベルト冷却ローラ１３、１４の流路１３ｄ、１４ｄを流れて転写材Ｐによって加熱された無端状ベルト部材１６から伝熱して加熱された冷却液は、ポンプ２２の作動によって、リザーブタンク２１を経由してラジエータ２３ａに流れ、ラジエータ２３ａが冷却ファン２３ｂで冷却されて再びベルト冷却ローラ１３、１４の流路１３ｄ、１４ｄに還流される。なお、ベルト冷却ローラ１３、１４の流路１３ｄ、１４ｄの両端面は、回転ジョイントと接続していて、ベルト冷却ローラ１３、１４の回転部１３ｂ、１４ｂが回転してもチューブ２４ａ、２４ｂ、２４ｅと接続することが可能となっている。
【００２１】
この場合、ベルト冷却ローラ１３、１４の流路１３ｄ、１４ｄ内を流れる冷却液の液流Ｆ２、Ｆ４は、チューブ２４ａで軸受部１３ａ２と軸受部１４ａ２と接続させて互いに逆方向となるようになっている。従って、冷却液の流れ方向による無端状ベルト部材１６の冷却作用が偏ることなくほぼ均一に冷却することが可能となる。なお、Ｆ１、Ｆ２は、チューブ２４ｃ及び２４ａ内の冷却液の液流方向を示す。また、駆動ベルト冷却ローラ１４の表面を弾性体とし、駆動ベルト冷却ローラ１４と無端状ベルト部材１６を介して対向する位置に加圧ローラ１７を配置して、無端状ベルト部材１６を介して駆動ベルト冷却ローラ１４を加圧することで駆動ベルト冷却ローラ１４表面が加圧ローラ１７の形状に倣うように変形させることもできる。ベルト冷却ローラ１３、１４及びテンションローラ１５等のローラ部材は、アルミニウムなどの熱伝導性に優れた材質が望ましい。アルミニウム製のローラ部材表面に熱伝導性に優れた弾性体層を形成することも可能である。
【００２２】
本実施例における無端状ベルト部材１６は、図４に示すように、カーボンブラック等の熱伝導性フィラーを分散させた耐熱性ポリイミド層１６ａ上にアルミニウム金属箔層１６ｂを形成した２層構造のベルトが使用され、アルミニウム金属箔層１６ｂは転写材Ｐと接触し、ポリイミド層１６ａはベルト冷却ローラ１３、１４の回転部１３ｂ、１４ｂの外周と接触して転写材Ｐの熱をベルト冷却ローラ１３、１４の回転部１３ｂ、１４ｂに伝熱可能となっている。従って、ポリイミド層１６ａの柔軟性によって、無端状ベルト部材１６がベルト冷却ローラ１３、１４の回転部１３ｂ、１４ｂの外周と密着して、無端状ベルト部材１６を冷却液によって効果的に冷却すると共に、無端状ベルト部材１６を適切に移送することが可能となる。本発明で使用される無端状ベルト部材１６は、本実施例の材質、構造のものに限らず、転写材Ｐの熱をベルト冷却ローラ１３、１４の回転部１３ｂ、１４ｂに伝熱可能な良好な熱伝導性を有するものであれば十分であり、銅等の他の金属や金属フィラー等の熱伝導性フィラーを混入した耐熱性樹脂からなる単層或いは複数層の無端状ベルトも使用可能である。例えば、耐熱性を改善するために、耐熱性樹脂層上にシリコーン樹脂層を付加したものも使用可能である。
【００２３】
本実施例においては、放熱部２３として、例えば図５に示す構造のものを使用することができる。放熱部２３は、冷却液を冷却するラジエータ２３ａとラジエータ２３ａを空気流で熱を奪う冷却ファン２３ｂを備えている。ラジエータ２３ａは扁平な流路２３ｃの周辺にコルゲートフィン２３ｄがロウ付けされたもので、ラジエータ２３ａの流入口２３ａ１から流入した冷却液は、コルゲートフィン２３ｄに冷却ファン２３ｂによる気流（矢印Ｅ）を作用させることによって排出口２３ａ２から排出される際に、気流で熱が奪われて効率の良い熱交換が行われて冷却される。
【００２４】
また、本実施例においては、転写材Ｐの搬送方向Ｄに沿った２個のベルト冷却ローラ１３、１４間の無端状ベルト部材１６と転写材Ｐとを接触させることで転写材Ｐの無端状ベルト部材１６の接触面積を大きくすることが容易になるから、熱抵抗を小さくすることが可能となる。転写材Ｐから無端状ベルト部材１６への熱移動が良好に行われるように、無端状ベルト部材１６に対して、ベルト冷却ローラ１３、１４の反対側から転写材Ｐを全幅（ベルト冷却ローラの軸方向）に亘って押圧する加圧ローラ１７及び転写材Ｐを搬送方向Ｄに沿って搬送案内する案内手段１８を設けている。この案内手段１８としては、転写材Ｐに静電気を印加したり、空気を無端状ベルト１６に向かって転写材Ｐに吹き付けたりして、転写材Ｐを無端状ベルト部材１６に対して転写材Ｐの全面が適切に押圧保持されるようにすることが望ましい。さらに、無端状ベルト部材１６とベルト冷却ローラ１３、１４とでニップを形成しながら回転可能かつ高効率な冷却が可能な冷却手段を構成している。ベルト冷却ローラ１３、１４と無端状ベルト部材１６とのニップとは、ベルト冷却ローラ１３、１４と無端状ベルト部材１６の接触開始点から剥離開始点までの間の部分のことを示す。無端状ベルト部材１６とベルト冷却ローラ１３、１４との間の熱抵抗はニップ幅およびニップ圧力が大きいほど小さくなる。ニップ幅を大きくするため、無端状ベルト部材１６をベルト冷却ローラ１３、１４に所定の角度だけ巻きつける方法がとられる。
【００２５】
定着装置８を通過した転写材Ｐは、加圧ローラ１７とベルト冷却ローラ１４の間を通過し、分離爪１９の位置まで案内部材１８により無端状ベルト部材１６と接触しながら移動し、分離爪１９により無端状ベルト部材１６から剥離される。この間、転写材Ｐは無端状ベルト部材１６により冷却される。本実施例では、定着装置８を通過した直後の転写材温度は１００〜１０５℃であったのに対し、無端状ベルト部材１６から剥離した直後の転写材温度は約４５℃まで低下している。以上のように、本実施例による転写材冷却装置においては、定着装置８から搬送方向Ｄに沿って並置したベルト冷却ローラ１３、１４に良好な熱伝導性を有する無端状ベルト部材１６を張架し、定着装置８で加熱された転写材Ｐをベルトローラ１３、１４間に張架された無端状ベルト部材１６に接触させて冷却し、さらに、転写材Ｐで加熱された無端状ベルト部材１６をベルト冷却ローラ１３、１４で冷却するようにしたので、転写材Ｐの温度を迅速かつ効果的に低減することが可能となっている。
【００２６】
また、本実施例による転写材冷却装置として、前記加圧ローラ１７及び案内装置１８に代えて、もう１組の無端状ベルト部材１６、放熱部２３、ポンプ２２、管路２４からなる転写材冷却装置を使用し、転写材冷却装置同士を対向して配置し、転写材Ｐの両面を冷却することもできる。なお、本実施例による転写材冷却装置においては、無端状ベルト部材１６を搬送方向で張架するローラとして、２個のベルト冷却ローラ１３、１４を使用したが、必ずしも２個のベルト冷却ローラを使用せず、１個のベルト冷却ローラ１３又は１４を使用し、残りのローラはベルト冷却ローラでない単なる張架ローラであっても良い。さらに、無端状ベルト部材１６を搬送方向で張架するローラとして上記実施例のように、２個の張架ローラに限らず、３個以上することもできる。この場合、これらの張架ローラは、全てベルト冷却ローラであっても良いし、単なる張架ローラであっても良い。なお、これらの張架ローラの全てが単なる張架ローラを使用する場合には、後述する実施例３で示すように、ベルト冷却ローラを無端状ベルト部材と接触する接触ローラとして使用することができる。
【００２７】
［実施例２］図６は、本発明による実施例２の転写材冷却装置の概略構成を示す図である。この実施例においては、前述の実施例１の転写材冷却装置とは、案内手段１８の構造を変えている。この実施例においては、案内手段１８として、転写材Ｐの搬送方向Ｄに沿って、ベルト冷却ローラ１３と１４の間に５個の加圧ローラを設置し、これらの加圧ローラ１８１〜１８５によって転写材Ｐを搬送方向Ｄに搬送、案内すると共に、転写材Ｐを無端状ベルト部材１６の表面に押圧して、効果的に転写材Ｐの熱を無端状ベルト部材１６に伝達可能としている。このように、複数の加圧ローラ１８１〜１８５によって転写材Ｐを案内搬送する場合には、転写材Ｐを無端状ベルト部材１６に対してより密着した状態で接触することが可能となるので、転写材Ｐの冷却をより効果的に行うことが可能となる。
【００２８】
［参考例］図７は、本発明による参考例の転写材冷却装置の概略構成を示す図である。この参考例においては、前述の実施例１の転写材冷却装置とは、ベルト冷却ローラ２６を１個のみを使用し、無端状ベルト部材１６の移送手段として、搬送方向Ｄに沿って金属製の駆動ローラ１５１、従動ローラ１５２を配設し、テンションローラ１５３で張力を付与して、無端状ベルト部材１６を張架している点で相違している。そして、テンションローラ１５３と駆動ローラ１５１との間にベルト冷却ローラ２６の回転部２６ｂの外周に掛けまわして無端状ベルト部材１６と接触するようにベルト冷却ローラ２６を配設している。
【００２９】
この場合、ベルト冷却ローラ２６は、無端状ベルト部材１６の移送と共に連れ回りしながら、回転部２６ｂの軸方向に形成された内部の中空流路２６ｄ内を冷却液が流れて無端状ベルト１６を冷却する。また、駆動ローラ１５１の表面を弾性体とし、ローラ部材と無端状ベルト部材１６を介して対向する位置に加圧ローラ１７を配置して、無端状ベルト部材１６を介して駆動ローラ１５１を加圧することで駆動ローラ１５１の表面が加圧ローラ１７の形状に倣うように変形させることもできる。駆動ローラ１５１、従動ローラ１５２、テンションローラ１５３、ベルト冷却ローラ２６等のローラ部材はアルミニウムなどの熱伝導性に優れた材質が望ましい。アルミニウム製のローラ部材表面に熱伝導性に優れた弾性体層を形成することも可能である。
【００３０】
［実施例３］図８は、本発明による実施例３の転写材冷却装置の概略構成を示す図である。この実施例においては、前述の実施例１の転写材冷却装置とは、案内手段１８の構造を変えている。本実施例においては、実施例１で使用された加圧ローラ１７と案内手段１８とに代えて大口径の加圧ローラ１８６を使用している。定着装置８を通過した転写材Ｐは、大口径ローラ１８６と無端状ベルト部材１６の間を通過し、分離爪１９の位置まで無端状ベルト部材１６と接触しながら移動し、分離爪１９により無端状ベルト部材１６から剥離される。このような大口径の加圧ローラ１８６を使用することによって、部品点数を削減できる利点がある。
【符号の説明】
【００３１】
１ 画像形成ユニット、２ 感光体、３ 帯電装置、４ 現像装置、５ 光書込み装置、６ クリーニング装置、７ 画像読取装置、８ 定着装置、８ａ 定着ローラ、８ｂ 加圧ローラ、９ 転写材冷却装置、１１ 転写装置、１３、１４、２６ ベルト冷却ローラ、１３ａ１、１３ａ２、１４ａ１、１４ａ２ 軸受部、１３ｂ、１４ｂ、２６ｂ 回転部、１３ｄ、１４ｄ、２６ｄ 流路、１５、１５３ テンションローラ、１６ 無端状ベルト部材、１７ 加圧ローラ、１８ 案内手段、１９ 分離爪、２１ リザーブタンク、２２ ポンプ、２３ 放熱部、２３ａ ラジエータ、２３ｂ 冷却ファン、２４ａ、２４ｂ、２４ｃ、２４ｄ、２４ｅ チューブ（管路）、１５１ 駆動ローラ、１５２ 従動ローラ、１８１〜１８５ 加圧ローラ、１８６ 大口径加圧ローラ、Ｄ 搬送方向
【先行技術文献】
【特許文献】
【００３２】
【特許文献１】特開２００５−２２７４５４公報
【特許文献２】特開２００３−２４１６２３公報
【特許文献３】特開２００５−２９８１０９公報
【特許文献４】特開２００５−３４９６２７公報
【特許請求の範囲】
【請求項１】
転写材上のトナー像を加熱して定着する定着手段を通過した転写材を冷却する転写材冷却装置であって、
前記定着手段を通過した前記転写材を搬送するベルト部材と、
当該ベルト部材と外周で接触し、内部に冷却液の流路を有して当該冷却液に前記ベルト部材の熱を移動させるベルト冷却手段と、
当該冷却液の熱を放熱する放熱部と、
前記冷却液を循環させるポンプと、
前記ベルト冷却手段、放熱部及びポンプを連結して前記冷却液を還流させる管路と、
を備え、
前記ベルト冷却手段は、転写材搬送方向に沿って前記流路を複数有し、
前記流路内を流れる冷却液の方向が転写材搬送方向と交差する方向であって、隣り合う流路を流れる冷却液の方向が互いに異なる
ことを特徴とする転写材冷却装置。
【請求項２】
請求項１記載の転写材冷却装置において、
隣り合う前記流路間を連結する連結流路を有することを特徴とする転写材冷却装置。
【請求項３】
請求項２記載の転写材冷却装置において、
前記連結流路は、前記ベルト部材の外側に配置されていることを特徴とする転写材冷却装置。
【請求項４】
請求項２または３記載の転写材冷却装置において、
冷却液は、前記連結流路を介して転写材搬送方向下流側の流路から上流側の流路に流れることを特徴とする転写材冷却装置。
【請求項５】
転写材上にトナー像を形成する画像形成手段と、当該転写材上に形成されたトナー像を加熱して当該転写材上に定着させる定着手段と、当該定着手段から搬送された転写材を冷却する転写材冷却装置と、を備えた画像形成装置において、前記転写材冷却装置は、請求項１乃至４のいずれか１項記載の転写材冷却装置であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１】
転写材上のトナー像を加熱して定着する定着手段を通過した転写材を冷却する転写材冷却装置であって、
前記定着手段を通過した前記転写材を搬送するベルト部材と、
当該ベルト部材と外周で接触し、内部に冷却液の流路を有して当該冷却液に前記ベルト部材の熱を移動させるベルト冷却手段と、
当該冷却液の熱を放熱する放熱部と、
前記冷却液を循環させるポンプと、
前記ベルト冷却手段、放熱部及びポンプを連結して前記冷却液を還流させる管路と、
を備え、
前記ベルト冷却手段は、転写材搬送方向に沿って前記流路を複数有し、
前記流路内を流れる冷却液の方向が転写材搬送方向と交差する方向であって、隣り合う流路を流れる冷却液の方向が互いに異なる
ことを特徴とする転写材冷却装置。
【請求項２】
請求項１記載の転写材冷却装置において、
隣り合う前記流路間を連結する連結流路を有することを特徴とする転写材冷却装置。
【請求項３】
請求項２記載の転写材冷却装置において、
前記連結流路は、前記ベルト部材の外側に配置されていることを特徴とする転写材冷却装置。
【請求項４】
請求項２または３記載の転写材冷却装置において、
冷却液は、前記連結流路を介して転写材搬送方向下流側の流路から上流側の流路に流れることを特徴とする転写材冷却装置。
【請求項５】
転写材上にトナー像を形成する画像形成手段と、当該転写材上に形成されたトナー像を加熱して当該転写材上に定着させる定着手段と、当該定着手段から搬送された転写材を冷却する転写材冷却装置と、を備えた画像形成装置において、前記転写材冷却装置は、請求項１乃至４のいずれか１項記載の転写材冷却装置であることを特徴とする画像形成装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１３−２９８４４（Ｐ２０１３−２９８４４Ａ）
【公開日】平成２５年２月７日（２０１３．２．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−１９５８２５（Ｐ２０１２−１９５８２５）
【出願日】平成２４年９月６日（２０１２．９．６）
【分割の表示】特願２００８−１１６９５（Ｐ２００８−１１６９５）の分割
【原出願日】平成２０年１月２２日（２００８．１．２２）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年２月７日（２０１３．２．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年９月６日（２０１２．９．６）
【分割の表示】特願２００８−１１６９５（Ｐ２００８−１１６９５）の分割
【原出願日】平成２０年１月２２日（２００８．１．２２）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
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