JP2020201368A - 冷却装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ヒートシンクと搬送ベルトとの摺動面にヒートシンク又は搬送ベルトの削れ粉が付着することに起因する冷却性能の低下を抑制する。【解決手段】シートＳを冷却する冷却装置３０であって、回転可能に設けられ、回転によりシートＳを搬送する上ベルト３１と、上ベルト３１との間でニップ部Ｎを形成しながら回転可能に設けられ、回転によりニップ部ＮでシートＳを挟持して搬送する下ベルト３２と、上ベルト３１の内周側に接触して設けられ、上ベルト３１を冷却するヒートシンク８１と、を備える。上ベルト３１は、フッ素系樹脂添加剤を含有する。【選択図】図３

Description

本発明は、電子写真方式や静電記録方式等の画像形成装置において記録材に転写したトナー画像を加熱により定着した後の記録材を冷却するための冷却装置及び画像形成装置に関する。

従来、電子写真方式を用いた画像形成装置では、像担持体としての感光ドラム上に形成された静電潜像を現像装置でトナーにより現像してトナー像を形成し、このトナー像を記録材に転写してから定着装置において記録材に定着している。定着装置は、例えば定着フィルムなどの加熱回転体と、例えば加圧ローラなどの加圧回転体とを有し、その間に定着ニップ部を形成し、定着ニップ部において記録材を加熱及び加圧して未定着のトナー画像を記録材に定着する。

このような画像形成装置では、定着装置においてシートに熱を加えてトナーを高温にして定着させるため、トナーが高温状態のままでシートが排出トレイに積載されると、シート同士がトナーによって貼り付いてしまう可能性がある。このような積載時のシートの貼り付きを防止するため、定着後の搬送経路においてシートを冷却するファンからなる冷却装置を有する画像形成装置が知られていた。しかしながら、画像形成装置の画像形成速度の高速化が進むにつれ、搬送速度が高速化すると、定着後の搬送経路でシートを冷やす時間が短縮されてしまい、ファンによる送風だけではシートを十分に冷却することができなかった。そこで、冷却効果を高めるために、定着後のシートを上下それぞれに設けた搬送ベルトにより挟持して搬送すると共に、上側の搬送ベルトの内周側にヒートシンクを配置した冷却装置が開発されている（特許文献１参照）。この冷却装置では、上側の搬送ベルトの内周面とヒートシンクとを当接させ、上側の搬送ベルトを冷却し、上下の搬送ベルトにて挟持して搬送することでシートを冷却している。

特開２００９−１８１０５５号公報

しかしながら、上述した特許文献１に記載の冷却装置では、搬送ベルトとヒートシンクとが当接した状態で搬送ベルトが回転するので、搬送ベルトとヒートシンクとが摺動して搬送ベルトの内周面又はヒートシンクの摺動面が摩耗により削れてしまう虞がある。そして、搬送ベルト又はヒートシンクの削れによって生じる削れ粉が搬送ベルトとヒートシンクとの摺動面に堆積すると、ヒートシンクとシートとの間の熱抵抗が増大し、それによって冷却性能が低下してしまう虞がある。

本発明は、ヒートシンクと搬送ベルトとの摺動面にヒートシンク又は搬送ベルトの削れ粉が付着することに起因する冷却性能の低下を抑制可能な冷却装置及び画像形成装置を提供することを目的とする。

本発明の冷却装置は、記録材を冷却する冷却装置であって、回転可能に設けられ、回転により記録材を搬送する搬送ベルトと、前記搬送ベルトとの間でニップ部を形成しながら回転可能に設けられ、回転により前記ニップ部で記録材を挟持して搬送する回転体と、前記ニップ部において前記搬送ベルトの内周面に接触して設けられ、前記搬送ベルトの熱を放熱するヒートシンクと、を備え、前記搬送ベルトは、フッ素系樹脂添加剤を含有していることを特徴とする。

本発明の画像形成装置は、シートに形成されたトナー像を加熱してシートに定着させる定着装置と、前記定着装置でトナー像が定着されたシートを冷却する上記の冷却装置と、前記冷却装置で冷却されたシートを積載する積載部と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、ヒートシンクと搬送ベルトとの摺動面にヒートシンク又は搬送ベルトの削れ粉が付着することに起因する冷却性能の低下を抑制することができる。

第１の実施形態に係る画像形成装置の概略構成を示す断面図である。 第１の実施形態に係る画像形成装置の制御ブロック図である。 第１の実施形態に係る冷却装置を示す側面図である。 比較例と実施例１との削れ粉の付着割合を示すグラフである。 第２の実施形態に係る冷却装置を示す側面図である。 比較例と実施例２との削れ粉の付着割合を示すグラフである。 第３の実施形態に係る冷却装置を示す側面図である。 第４の実施形態に係る冷却装置を示す側面図である。 第５の実施形態に係る冷却装置を示す側面図である。

＜第１の実施形態＞
以下、本発明の第１の実施形態を、図１〜図３を参照しながら詳細に説明する。本実施形態では、画像形成装置１の一例として、タンデム型のフルカラープリンタについて説明している。但し、本発明はタンデム型の画像形成装置１に搭載されることには限られず、他の方式の画像形成装置に搭載されるものであってもよく、また、フルカラーであることにも限られず、モノクロやモノカラーであってもよい。あるいは、プリンタ、各種印刷機、複写機、ＦＡＸ、複合機等、種々の用途で実施することができる。

図１に示すように、画像形成装置１は、装置本体１０と、不図示のシート給送部と、画像形成部４０と、定着装置２０と、シートＳを冷却する冷却装置３０と、制御部７０とを備えている。画像形成装置１は、不図示の原稿読取装置やパーソナルコンピュータ等のホスト機器、あるいはデジタルカメラやスマートフォン等の外部機器からの画像信号に応じて、４色フルカラー画像を記録材に形成することができる。尚、記録材であるシートＳは、トナー像が形成されるものであり、具体例として、普通紙、普通紙の代用品である合成樹脂製のシート、厚紙、オーバーヘッドプロジェクタ用シート等がある。

［画像形成部］
画像形成部４０は、シート給送部から給送されたシートＳに対して、画像情報に基づいて画像を未定着のトナー像として形成可能である。画像形成部４０は、画像形成ユニット５０ｙ，５０ｍ，５０ｃ，５０ｋと、トナーボトル４１ｙ，４１ｍ，４１ｃ，４１ｋと、露光装置４２ｙ，４２ｍ，４２ｃ，４２ｋと、中間転写ユニット４４と、二次転写部４５とを備えている。尚、本実施形態の画像形成装置１は、フルカラーに対応するものであり、画像形成ユニット５０ｙ，５０ｍ，５０ｃ，５０ｋは、イエロー（ｙ）、マゼンタ（ｍ）、シアン（ｃ）、ブラック（ｋ）の４色それぞれに同様の構成で別個に設けられている。このため、図１中では４色の各構成について同符号の後に色の識別子を付して示すが、明細書中では色の識別子を付さずに符号のみで説明する場合もある。

画像形成ユニット５０は、トナー像を担持して移動する感光ドラム５１と、帯電ローラ５２と、現像装置５３と、不図示のクリーニングブレードと、を有している。画像形成ユニット５０は、プロセスカートリッジとして一体にユニット化されて、装置本体１０に対して着脱可能に構成され、後述する中間転写ベルト４４ｂにトナー像を形成する。

感光ドラム５１は、回転可能であり、画像形成に用いられる静電潜像を担持する。感光ドラム５１は、本実施形態では、外径３０ｍｍの負帯電性の有機感光体（ＯＰＣ）であり、所定のプロセススピード（周速度）で矢印方向に、不図示のモータにより回転駆動される。帯電ローラ５２ｙ，５２ｍ，５２ｃ，５２ｋは、各感光ドラム５１の表面に接触し、従動して回転するゴムローラを用いており、感光ドラム５１の表面を均一に帯電する。露光装置４２は、レーザスキャナであり、制御部７０から出力される分解色の画像情報に従って、レーザ光を発する。画像形成動作が開始されると、感光ドラム５１が回転して表面が帯電ローラ５２により帯電される。そして、露光装置４２により画像情報に基づいてレーザ光が感光ドラム５１に対して発光され、感光ドラム５１の表面上に静電潜像が形成される。

現像装置５３ｙ，５３ｍ，５３ｃ，５３ｋは、現像スリーブ５４ｙ，５４ｍ，５４ｃ，５４ｋを有し、現像バイアスが印加されることにより感光ドラム５１に形成された静電潜像をトナーにより現像する。現像装置５３は、トナーボトル４１から供給された現像剤を収容すると共に、感光ドラム５１上に形成された静電潜像を現像して可視化する。現像スリーブ５４は、非磁性のトナー及び磁性のキャリアを有する現像剤を担持して、感光ドラム５１に対向する現像領域に搬送する。

感光ドラム５１の表面上に現像されたトナー像は、中間転写ユニット４４に対して一次転写される。一次転写後、中間転写ユニット４４に転写されずに感光ドラム５１上に残留したトナーは、感光ドラム５１に当接して設けられたクリーニングブレードによって除去され、次の作像工程に備える。

中間転写ユニット４４は、駆動ローラ４４ａや従動ローラ４４ｄ、一次転写ローラ４７ｙ，４７ｍ，４７ｃ，４７ｋ等の複数のローラと、これらのローラに巻き掛けられ、トナー像を担持して移動する中間転写ベルト４４ｂとを備えている。従動ローラ４４ｄは、中間転写ベルト４４ｂの張力を一定に制御するようにしたテンションローラである。一次転写ローラ４７ｙ，４７ｍ，４７ｃ，４７ｋは、感光ドラム５１ｙ，５１ｍ，５１ｃ，５１ｋにそれぞれ対向して配置され、中間転写ベルト４４ｂに当接し、感光ドラム５１のトナー像を中間転写ベルト４４ｂに一次転写する。

中間転写ベルト４４ｂは、感光ドラム５１に当接して感光ドラム５１との間で一次転写部を形成し、一次転写バイアスが印加されることにより、感光ドラム５１に形成されたトナー像を一次転写部で一次転写する。中間転写ベルト４４ｂに一次転写ローラ４７によって正極性の一次転写バイアスを印加することにより、感光ドラム５１上のそれぞれの負極性を持つトナー像が中間転写ベルト４４ｂに順次多重転写される。中間転写ベルト４４ｂには、中間転写ベルト４４ｂ上の転写残トナーを清掃するベルトクリーニング装置５６が設けられている。

二次転写部４５は、二次転写内ローラ４５ａと、二次転写外ローラ４５ｂと、を備えている。二次転写外ローラ４５ｂは、中間転写ベルト４４ｂに当接し、中間転写ベルト４４ｂとのニップ部においてトナーと逆極性の二次転写バイアスが印加される。トナー像の形成動作に並行してシートＳが供給され、中間転写ベルト４４ｂのトナー画像にタイミングを合わせて、搬送経路を介してシートＳが二次転写部４５に搬送される。これにより、二次転写外ローラ４５ｂは、中間転写ベルト４４ｂに担持されたトナー像を、ニップ部へ供給されたシートＳに一括して二次転写する。

定着装置２０は、定着ローラ２１及び加圧ローラ２２を備えており、シートＳに形成されたトナー像を加熱してシートＳに定着させる。ここで、定着ローラ２１はヒータ等の加熱源によって加熱される加熱ローラである。また、加圧ローラ２２は、所定の圧力で定着ローラ２１へシートＳを加圧する加圧ローラである。そして、シートＳは、定着ローラ２１と加圧ローラ２２とによって挟持された状態でシート搬送方向に搬送されることにより、画像形成部４０で形成されシートＳに転写されたトナー像は加熱及び加圧されてシートＳに定着される。定着装置２０で加熱されたシートＳは、定着装置２０から排出され、冷却装置３０に搬送される。

冷却装置３０は、定着装置２０の加熱によりトナー像が定着された後のシートＳを冷却する。つまり、冷却装置３０は、定着装置２０によって加熱された温度が高い状態のシートＳを冷却する。冷却装置３０により冷却されたシートＳは冷却装置３０から排出され、不図示のシート排出部により画像形成装置１の外部に排出され、積載トレイ（積載部）２へ積載される。例えば、冷却装置３０から排出されたシートＳは、画像形成装置１の外部に設けられる積載トレイ２に排出及び積載される。また、画像形成装置１に連結され、画像形成されたシートＳにステイプル処理などを施すシート処理装置に設けられる積載トレイへ排出及び積載される。

つまり、シートＳは、定着装置２０を通過後、冷却装置３０によって冷却された後に排出される。尚、シートＳの両面に画像形成する場合は、シートＳの第１面の画像形成及び定着が終了し冷却装置３０で冷却された後、シートＳは不図示の反転部で反転されて表裏が逆転されて、シートＳの第２面の画像形成及び定着が終了し冷却装置３０で冷却される。冷却装置３０は、装置本体１０に内蔵された駆動モータＭ１（図２参照）によって駆動される。尚、冷却装置３０による冷却とは、定着装置２０から排出されたシートＳの温度を低下させることである。

［制御部］
図２に示すように、制御部７０はコンピュータにより構成され、例えばＣＰＵ７１と、各部を制御するプログラムを記憶するＲＯＭ７２と、データを一時的に記憶するＲＡＭ７３と、外部と信号を入出力する入出力回路（Ｉ／Ｆ）７４とを備えている。ＣＰＵ７１は、画像形成装置１の制御全体を司るマイクロプロセッサであり、システムコントローラの主体である。ＣＰＵ７１は、入出力回路７４を介して、操作部やシート給送部や画像形成部４０等に接続され、各部と信号をやり取りすると共に動作を制御する。制御部７０には、冷却装置３０の駆動モータＭ１が接続されており、冷却装置３０の動作を制御可能である。ＲＯＭ７２には、シートＳに画像を形成するための画像形成制御シーケンス等が記憶される。

［冷却装置］
次に、冷却装置３０について、図３を用いて詳細に説明する。図３に示すように、冷却装置３０は、上ベルト（搬送ベルト）３１と、下ベルト（回転体）３２と、冷却部８０と、を有している。尚、本実施形態では、回転体として下ベルト３２を適用しているが、これには限られず、上ベルトと共にシートＳを挟持搬送できるものであれば回転体は回転するローラであってもよい。

［ベルト］
上ベルト３１及び下ベルト３２は、いずれも回転方向（搬送方向）において無端状で可撓性を有する回転可能なベルトからなり、強度を有するポリイミド製で、膜厚を１００μｍに設定し、周長は９４２ｍｍとしている。上ベルト３１及び下ベルト３２は、互いに接触し、定着装置２０を通って加熱された状態にあるシートＳを挟持及び搬送して冷却するニップ部Ｎを形成している。本実施形態では、ニップ部Ｎはシート搬送方向Ｄ１において適宜な長さを有して形成されている。即ち、上ベルト３１は、後述する構成により駆動モータＭ１から駆動力を伝達されることで回転可能に設けられている。また、下ベルト３２は、上ベルト３１との間でニップ部Ｎを形成し、上ベルト３１と共に回転可能に設けられ、回転によりニップ部ＮでシートＳを挟持して搬送する。また、本実施形態では、シートＳはトナー像が加熱により定着され、上ベルト３１はシートＳのトナー像が定着された側の面に接触する。つまり、搬送路を搬送されるシートＳの厚み方向において、定着ローラ２１と同じ側（本実施形態では上側）の内部に冷却部８０を有する上ベルト３１を有している。これにより、シートＳの温度が高い状態のトナー像が載った面は、冷却装置３０のうち冷却部８０による冷却効率がより高い上ベルト３１側によって冷却されるため、より効率よくシートＳ及びシートＳ上のトナーを冷却することができる。但し、これには限られず、下ベルト３２も上ベルト３１を介して冷却部８０によって冷却されるため、下ベルト３２によってシートＳのトナー像が定着された側の面に接触するようにしてもよい。

上ベルト３１は、上ベルト３１を駆動させるための駆動ローラ６０と、上ベルト３１の寄りを制御するためステアリングローラ６１と、アイドラローラ６５とにより張架されて回転可能に支持されている。下ベルト３２は、下ベルト３２を駆動させるための駆動ローラ６２と、下ベルト３２の寄りを制御するためステアリングローラ６３と、アイドラローラ６６とにより張架されて回転可能に支持されている。

駆動ローラ６０，６２はいずれも外径４０ｍｍであり、表層に厚み１ｍｍのゴム層を有する。駆動ローラ６０は、ラジアル方向には固定して設けられている。駆動ローラ６２は、不図示の付勢ばねにより、駆動ローラ６０に対して約４９Ｎ（約５ｋｇｆ）で加圧して設けられている。駆動ローラ６０，６２は、不図示の駆動ギアを介して駆動モータＭ１（図２参照）に接続され、駆動モータＭ１の回転によって各ベルト３１，３２を駆動させる。尚、駆動ローラ６０，６２の寸法や構成については、本実施形態のものには限られない。

ステアリングローラ６１，６３はいずれも外径４０ｍｍであり、表層に厚み１ｍｍのゴム層を有する。ステアリングローラ６１，６３は、それぞれ各ベルト３１，３２に対して不図示の付勢ばねにより付勢されており、各ベルト３１，３２の張力が約３９．２Ｎ（約４ｋｇｆ）になるように設けられている。ステアリングローラ６１，６３は、各ステアリングローラ６１，６３の長手方向の中央部を回動支点として、舵角を切ることによって、各ベルト３１，３２の蛇行を調整可能にしている。尚、ステアリングローラ６１，６３の寸法や構成については、本実施形態のものには限られない。

尚、下ベルト３２の内周側には、各ベルト３１，３２を後述するヒートシンク８１の受熱面８３ａに押圧するために、ニップ部Ｎのシート搬送方向Ｄ１の上流部と下流部とに加圧ローラ６４，６４が設けられている。各加圧ローラ６４，６４は、各ベルト３１，３２を約９．８Ｎ（約１ｋｇｆ）の力で付勢して、ヒートシンク８１に密着するよう押圧している。

［冷却部］
冷却部８０は、上ベルト３１の内周面３１ａに接触するヒートシンク８１に送風可能なファン８２を有している。ヒートシンク８１は、例えば金属製、ここではアルミ製で、ベース８３とフィン（放熱部）８４とを有している。ベース８３は、厚さ１０ｍｍの板状で、下面がニップ部Ｎにおいて上ベルト３１の内周面３１ａに接触して摺動する受熱面（摺動面）８３ａを有している。ベース８３の上面には、シート搬送方向Ｄ１に並んだ複数のフィン８４が、ファン８２によって送風される空気との接触面積を得るように、厚さ１ｍｍ、高さ１００ｍｍ、ピッチ５ｍｍでベース８３と一体的に設けられている。ニップ部Ｎに搬送されたシートＳから伝導される上ベルト３１の熱は、受熱面８３ａからベース８３に伝導し、ベース８３からフィン８４に伝導して、フィン８４から空気中に放熱される。これにより、ニップ部Ｎで挟持及び搬送されるシートＳは、上ベルト３１の内周側に配置されたヒートシンク８１によって上ベルト３１を介して冷却される。また、各ベルト３１，３２とヒートシンク８１とは、加圧ローラ６４，６４により押圧されて密着しているので、各ベルト３１，３２とヒートシンク８１との接触面積は十分に大きくなっている。これにより、各ベルト３１，３２にニップ部Ｎにおいて挟持されたシートＳの熱は、上ベルト３１を介してヒートシンク８１に効率よく伝導される。即ち、ヒートシンク８１は、上ベルト３１の内周側に設けられ、上ベルト３１に塗布される後述する固体潤滑剤３９を介して接触し、上ベルト３１を冷却する。

ファン８２は、フィン８４に送風してフィン８４を冷却するように設けられている。本実施形態では、ファン８２はシート搬送方向Ｄ１に並んで２つ設けられており、いずれもシート搬送方向Ｄ１に直交する幅方向に送風するように設けられている。ここで、シート搬送方向Ｄ１を画像形成装置１の幅方向（左右方向）としたとき、ファン８２は、画像形成装置１の前後方向において後ろ側であって、ヒートシンク８１よりも後ろ側に配置されている。そして、ファン８２は、ヒートシンク８１に対して空気を吸気するように回転する。この構成により、フィン８４の並び方向と鉛直方向とに直交する方向において、それぞれのフィン８４の間にエアフローを形成している。つまり、ファン８２は、各フィン８４の間に画像形成装置１の前方から後方に空気が流れるように回転することで、ヒートシンク８１を冷却する。また、１つのファン８２からフィン８４への送風量は、例えば２ｍ^３／ｍｉｎとしている。

例えば、定着装置２０によって加熱されたシートＳは、冷却装置３０に搬送される直前の温度が約９０℃程度であり、冷却装置３０を通過することによって、約６０℃程度にまで冷却される。シートＳには定着装置２０によって定着されたトナー画像が載っており、冷却装置３０に搬送される直前のシートＳのトナー温度もシートＳと同様に約９０℃であり、冷却装置３０を通過させることによって、約６０℃程度にまで冷却される。

ここで、シートＳ上に定着されたトナーのガラス転移点が、７０℃であるとする。この場合、冷却装置３０を備えない構成では、定着装置２０から排出された約９０℃のシートＳは、ガラス転移点以上の温度の状態で画像形成装置１に設けられる積載トレイ２に積載されることになる。このように、ガラス転移点以上の温度のトナーは非常に軟らかく、加熱や加圧をされるとシートＳ同士を貼り付けてしまう場合がある。より詳細には、ガラス転移点以上のトナーが載ったシートＳが積載トレイ２に積載されると、積載されることで加えられる圧力や積載されたシートＳに蓄えられる熱によってシートＳ同士が貼り付いてしまう場合がある。

そこで、本実施形態では、定着装置２０に対してシート搬送方向下流側に冷却装置３０を設けることで、定着装置２０から排出されたシートＳを冷却している。また、本実施形態では、定着装置２０から排出されたシートＳが画像形成装置１や更に下流に連結されるシート処理装置等の積載トレイ２に積載される際の温度が、ガラス転移点未満となるように、シートＳを冷却する構成としている。

ここで、ヒートシンク８１と上ベルト３１とは当接し、上ベルト３１が回転することで、ヒートシンク８１と上ベルト３１とは摺擦する。このため、上ベルト３１及びヒートシンク８１の少なくとも一方が削れてしまい、削れ粉が発生する可能性がある。その削れ粉が徐々にヒートシンク８１と上ベルト３１との摺動面に付着して堆積していくと、ヒートシンク８１とシートＳとの間の熱抵抗が増大し、それによって、上ベルト３１及びニップ部Ｎを通過するシートＳの冷却性能が低下してしまう虞がある。

［ベルトの添加剤］
そこで、本実施形態では、上ベルト３１のポリイミド製の基材に、フッ素系樹脂添加剤の一例としてＰＴＦＥフィラを含有させている。ここでは、基材であるポリイミド樹脂内にＰＴＦＥフィラを均一に分散させるように含有させている。ＰＴＦＥフィラの含有率としては、基材に対して０．５重量％以上、２０重量％以下であることが好ましく、２重量％以上、１０重量％以下であることがより好ましく、５重量％であることが最も好ましい。ＰＴＦＥフィラの平均粒径は、１μｍ〜１００μｍであることが好ましく、形状としては球状、粉砕状、板状、ウィスカ状などを適用可能であるが、表面平滑性及び分散性の観点から球状が好ましい。尚、本実施形態では、上ベルト３１のポリイミド製の基材に含有させるフッ素系樹脂添加剤としてＰＴＦＥフィラを含有させた場合について説明したが、フッ素系樹脂添加剤としてはこれには限られない。フッ素系樹脂添加剤としては、例えば、ＦＥＰやＰＦＡなどを適用してもよい。

上ベルト３１にＰＴＦＥフィラを含有させることで、ヒートシンク８１及び上ベルト３１の摩擦及び摩耗を低減している。また、上ベルト３１にＰＴＦＥフィラが含有していることで、上ベルト３１の削れ粉にもＰＴＦＥが含有されており、削れ粉がヒートシンク８１の受熱面８３ａや各張架ローラなどの各部材に付着することを抑制する働きもある。

上述したように、本実施形態の冷却装置３０によれば、上ベルト３１にＰＴＦＥフィラを含有させることで、ヒートシンク８１の受熱面８３ａ及び上ベルト３１の内周面３１ａでの摩擦及び摩耗が低減し、削れ粉の発生を低減することができる。また、上ベルト３１の内面表層が多少削れたとしても、上ベルト３１の削れ粉自体にＰＴＦＥのようなフッ素系樹脂が含有されているため、ヒートシンク８１の受熱面８３ａ及び上ベルト３１の内周面３１ａの摩擦及び摩耗の増大を抑制することができる。更に、削れ粉自体にＰＴＦＥのようなフッ素系樹脂が含有されているため、削れ粉自体が各部材に付着し難く、上ベルト３１の内周面３１ａの各ローラや、ヒートシンク８１の受熱面８３ａへの削れ粉の固着を抑制することができる。これにより、ヒートシンク８１と上ベルト３１との摺動面に、ヒートシンク８１又は上ベルト３１の削れ粉が堆積することを抑制することができる。従って、削れ粉が上ベルト３１とヒートシンク８１との摺動面に堆積することによるヒートシンク８１とシートＳとの間の熱抵抗の増大を抑制し、長期に亘って良好な冷却性能を安定して維持することができる。

［実施例１］
上述した第１の実施形態の冷却装置３０を使用して、削れ粉の付着状態を測定した。ここでは、ポリイミド製の基材に５重量％のＰＴＦＥフィラを含有した上ベルト３１を適用し、上ベルト３１及び下ベルト３２のベルト回転速度を５００ｍｍ／ｓで１００時間稼働し、その間にシートＳは通過させなかった。そして、ヒートシンク８１の受熱面８３ａの全面を１００％として、そのうちの５０μｍ以上の厚みの削れ粉が付着した割合を測定した。その結果を図４に示す。同図に示すように、本実施例の冷却装置３０を用いた場合は、削れ粉の付着は１．１％程度であった。

［比較例］
比較例として、ポリイミド製の基材にＰＴＦＥフィラを含有しない上ベルトと、上述した下ベルト３２及びヒートシンク８１とを利用して、削れ粉の付着状態を測定した。上記の実施例１と同様に上ベルト及び下ベルト３２のベルト回転速度を５００ｍｍ／ｓで１００時間稼働し、その間にシートＳは通過させず、上記の実施例１と同様に削れ粉が付着した割合を測定した。その結果を図４に示す。同図に示すように、全面に対して、８％の領域に削れ粉が５０μｍ以上付着していることが確認された。これにより、本実施形態の冷却装置３０により、削れ粉の付着が抑制されていることが確認され、長期に亘って良好な冷却性能を安定して維持可能であることが確認された。

＜第２の実施形態＞
次に、本発明の第２の実施形態を、図５を参照しながら詳細に説明する。第１の実施形態では、上ベルト３１にフッ素系樹脂添加剤を含有させているので、削れ粉の発生量を大幅に軽減できるが、それでも多少の削れ粉は発生してしまい、長期間の使用によって、削れ粉がヒートシンク８１の受熱面８３ａの全体に溜まる可能性がある。そこで、第２の実施形態では、冷却装置３０に清掃部（清掃手段）３３を設置する点で、第１の実施形態と構成を異にしている。但し、それ以外の構成については、第１の実施形態と同様であるので、符号を同じくして詳細な説明を省略する。

清掃部３３は、上ベルト３１の内周側の上部に設けられ、スクレーパ（清掃部材）３４と回収ボックス（回収手段）３５とを有している。スクレーパ３４は、上ベルト３１の内周面３１ａの削れ粉を掻き落とすために設けられており、先端を上ベルト３１の内周面３１ａの回転方向に対して向き合うカウンタ方向に向けて回収ボックス３５に両面テープや接着剤により固定されている。即ち、スクレーパ３４は、上ベルト３１の内周面３１ａに接触するよう固定して設けられている。スクレーパ３４としては、厚み０．１ｍｍのＰＥＴシートが適用されており、その柔軟性により、上ベルト３１への追従性を確保しつつ、上ベルト３１に対しカウンタ方向に角度を有して当接していることで、削れ粉のすり抜けを抑制している。

回収ボックス３５は、スクレーパ３４で掻き落とした削れ粉を、回収し溜めておくために設けられ、冷却装置３０の不図示の筐体に固定されている。回収ボックス３５は、スクレーパ３４により上ベルト３１の内周面３１ａから除去された異物である削れ粉を回収する。回収ボックス３５の開口部は、上側に開口し、スクレーパ３４及び上ベルト３１の当接位置よりも、上ベルト３１の回転方向上流側に広がるように設置されている。これにより、スクレーパ３４により掻き落とされた削れ粉が下方に落下した時に、回収ボックス３５によって効率よく回収されるようになる。

上述したように、本実施形態の冷却装置３０によれば、スクレーパ３４及び回収ボックス３５を有する清掃部３３を備えているので、削れ粉を掻き落として回収することができる。また、上ベルト３１の内面表層が多少削れたとしても、上ベルト３１の削れ粉にはＰＴＦＥフィラが含有されているため、各部材に削れ粉が固着し難く、スクレーパ３４による削れ粉の回収を効率的に実現することができる。これにより、ヒートシンク８１と上ベルト３１との摺動面に、ヒートシンク８１又は上ベルト３１の削れ粉が付着することを大幅に抑制することができる。従って、削れ粉が上ベルト３１とヒートシンク８１との摺動面に堆積することによるヒートシンク８１とシートＳとの間の熱抵抗の増大を大幅に抑制し、長期に亘って良好な冷却性能を安定して維持することができる。

また、本実施形態の冷却装置３０によれば、摩耗対策として潤滑剤を塗布する必要がないため、スクレーパ３４によって、潤滑剤を掻き落とされる懸念がなく、潤滑剤を塗布する構成と比較して、長期に亘って安定した冷却性能及び摺動性能を維持できる。

［実施例２］
上述した第２の実施形態の冷却装置３０を使用して、削れ粉の付着状態を測定した。ここでは、ポリイミド製の基材に５重量％のＰＴＦＥフィラを含有した上ベルト３１及びスクレーパ３４を適用し、上ベルト３１及び下ベルト３２のベルト回転速度を５００ｍｍ／ｓで１００時間稼働し、その間にシートＳは通過させなかった。そして、ヒートシンク８１の受熱面８３ａの全面を１００％として、そのうちの５０μｍ以上の厚みの削れ粉が付着した割合を測定した。その結果を図６に示す。同図に示すように、削れ粉の付着は０％であった。

［比較例］
比較例として、ポリイミド製の基材にＰＴＦＥフィラを含有しない上ベルトと、上述した下ベルト３２及びヒートシンク８１とを利用して、スクレーパを設けずに、削れ粉の付着状態を測定した。尚、本比較例は、第１の実施形態における比較例と同一である。上記の実施例２と同様に上ベルト３１及び下ベルト３２のベルト回転速度を５００ｍｍ／ｓで１００時間稼働し、その間にシートＳは通過させず、上記の実施例１と同様に削れ粉が付着した割合を測定した。その結果を図６に示す。同図に示すように、全面に対して、８％の領域に削れ粉が５０μｍ以上付着していることが確認された。これにより、本実施形態の冷却装置３０により、削れ粉の付着が著しく抑制されていることが確認され、長期に亘って良好な冷却性能を安定して維持可能であることが確認された。

＜第３の実施形態＞
次に、本発明の第３の実施形態を、図７を参照しながら詳細に説明する。第１の実施形態では、上ベルト３１にフッ素系樹脂添加剤を含有させているので、削れ粉の発生量を大幅に軽減できるが、それでも多少の削れ粉は発生してしまい、長期間の使用により、削れ粉がヒートシンク８１の受熱面８３ａの全体に溜まる可能性がある。そこで、第３の実施形態では、冷却装置３０に清掃部（清掃手段）３６を設置する点で、第１の実施形態と構成を異にしている。但し、それ以外の構成については、第１の実施形態と同様であるので、符号を同じくして詳細な説明を省略する。

清掃部３６は、上ベルト３１の内周側の上部に設けられ、フェルト（清掃部材）３７と回収ボックス（回収手段）３８とを有している。フェルト３７は、上ベルト３１の内周面３１ａの削れ粉を掻き落とすために設けられており、先端を上ベルト３１の内周面３１ａに対して略垂直方向に当接させて、回収ボックス３８に固定して設けられている。即ち、フェルト３７は、上ベルト３１の内周面３１ａに接触するよう固定して設けられている。

フェルト３７としては、厚み３ｍｍで、材質は摩耗などに強いアラミド繊維が適用されている。フェルト３７は柔軟性を有しているため、上ベルト３１に対して容易に追従し、削れ粉のすり抜けを抑制している。本実施形態では、フェルト３７は上ベルト３１に対して、垂直方向に当接させているが、これには限られず、上ベルト３１に対してベルトの回転方向に鋭角又は鈍角の角度を設けて設置してもよい。いずれの場合も、フェルト３７が上ベルト３１の内周面３１ａに良好に追従して、削れ粉のすり抜けを抑制することができる。

回収ボックス３８は、フェルト３７で掻き落とした削れ粉を回収して溜めておくために設けられ、冷却装置３０の不図示の筐体に固定されている。フェルト３７により削れ粉を掻き取る場合は、掻き取った削れ粉はフェルト３７から、上ベルト３１の回転方向上流側及び下流側の両方に飛散する可能性がある。そこで、回収ボックス３８の開口部は、フェルト３７及び上ベルト３１の当接位置に対して、上ベルト３１の回転方向上流側及び下流側に設置され、それぞれ上側に開口して設けられている。これにより、フェルト３７により掻き落とされた削れ粉が下方に落下した時に、回収ボックス３８によって効率よく回収されるようになる。

上述したように、本実施形態の冷却装置３０によれば、フェルト３７及び回収ボックス３８を有する清掃部３６を備えているので、削れ粉を掻き落として回収することができる。また、上ベルト３１の内面表層が多少削れたとしても、上ベルト３１の削れ粉にはＰＴＦＥフィラが含有されているため、各部材に削れ粉が固着し難く、フェルト３７による削れ粉の回収を効率的に実現することができる。これにより、ヒートシンク８１と上ベルト３１との摺動面に、ヒートシンク８１又は上ベルト３１の削れ粉が付着することを大幅に抑制することができる。従って、削れ粉が上ベルト３１とヒートシンク８１との摺動面に堆積することによるヒートシンク８１とシートＳとの間の熱抵抗の増大を大幅に抑制し、長期に亘って良好な冷却性能を安定して維持することができる。

＜第４の実施形態＞
次に、本発明の第４の実施形態を、図８を参照しながら詳細に説明する。第１の実施形態では、上ベルト３１にフッ素系樹脂添加剤を含有させているので、削れ粉の発生量を大幅に軽減できるが、それでも多少の削れ粉は発生してしまい、長時間耐久を行うと、削れ粉がヒートシンク８１の受熱面８３ａの全体に溜まってきてしまう。そこで、第４の実施形態では、冷却装置３０に清掃部（清掃手段）１１を設置する点で、第１の実施形態と構成を異にしている。但し、それ以外の構成については、第１の実施形態と同様であるので、符号を同じくして詳細な説明を省略する。

清掃部１１は、上ベルト３１の内周側の上部に設けられ、ブラシ（清掃部材）１２と回収ボックス（回収手段）１３とを有している。ブラシ１２は、上ベルト３１の内周面３１ａの削れ粉を掻き落とすために設けられており、上部を上ベルト３１の内周面３１ａに当接させて設けられている。ブラシ１２は、駆動ローラ６０，６２などの回転軸線方向に沿った方向を回転軸線として冷却装置３０の不図示の筐体に回転可能に設けられており、本実施形態では上ベルト３１に対して従動回転する。即ち、ブラシ１２は、上ベルト３１の内周面３１ａに接触するよう回転可能に設けられている。ブラシ１２は、ローラ状の芯材の周面に多数のブラシ毛を有して構成されている。ブラシ毛としては、例えば、長さは約３ｍｍ、直径は約０．１ｍｍで、材質は削れなどに強いアラミド繊維を適用している。このブラシ１２のブラシ毛は柔軟性を有しているため、上ベルト３１に対して容易に追従し、効率的に削れ粉を掻き取ることができる。

回収ボックス１３は、ブラシ１２で掻き落とした削れ粉を、回収し溜めておくために設けられ、冷却装置３０の不図示の筐体に固定されている。ブラシ１２により削れ粉を掻き取る場合は、掻き取った削れ粉はブラシ１２から、上ベルト３１の回転方向上流側及び下流側の両方に飛散する可能性がある。そこで、回収ボックス１３の開口部は、ブラシ１２及び上ベルト３１の当接位置に対して、上ベルト３１の回転方向上流側及び下流側に設置され、それぞれ上側に開口して設けられている。これにより、ブラシ１２により掻き落とされた削れ粉が下方に落下した時に、回収ボックス１３によって効率よく回収されるようになる。

尚、本実施形態では、ブラシ１２は上ベルト３１に対して従動回転させる場合について説明しているが、これには限られない。例えば、ブラシ１２が駆動源により回転するようにして、上ベルト３１に対して相対速度差をつけて回転させたり、あるいは、ブラシ１２の回転を停止した状態で上ベルト３１に当接させてもよい。

上述したように、本実施形態の冷却装置３０によれば、ブラシ１２及び回収ボックス１３を有する清掃部１１を備えているので、削れ粉を掻き落として回収することができる。また、上ベルト３１の内面表層が多少削れたとしても、上ベルト３１の削れ粉にはＰＴＦＥフィラが含有されているため、各部材に削れ粉が固着し難く、ブラシ１２による削れ粉の回収を効率的に実現することができる。これにより、ヒートシンク８１と上ベルト３１との摺動面に、ヒートシンク８１又は上ベルト３１の削れ粉が付着することを大幅に抑制することができる。従って、削れ粉が上ベルト３１とヒートシンク８１との摺動面に堆積することによるヒートシンク８１とシートＳとの間の熱抵抗の増大を大幅に抑制し、長期に亘って良好な冷却性能を安定して維持することができる。

＜第５の実施形態＞
次に、本発明の第５の実施形態を、図９を参照しながら詳細に説明する。第１の実施形態では、上ベルト３１にフッ素系樹脂添加剤を含有させているが、この上ベルト３１は、ＰＴＦＥフィラが内周面３１ａに析出していない構造をしており、内周面３１ａの表層には、厚さ約１μｍ〜５μｍ程度のポリイミドのスキン層が存在する。ポリイミドのスキン層は、ＰＴＦＥフィラを含有する層に比べて摩擦及び摩耗が発生しやすい。このため、上ベルト３１の使用開始後の初期には、多少の削れ粉が発生してしまい、初期のうちには削れ粉がヒートシンク８１の受熱面８３ａの全体に溜まってきてしまう虞がある。そこで、第５の実施形態では、上ベルト３１の使用の初期に、内周面３１ａに固体潤滑剤３９を塗布すると共に、冷却装置３０に清掃部（清掃手段）３３を設置する点で、第１の実施形態と構成を異にしている。但し、清掃部３３については第２の実施形態と同様の構成であり、それ以外の構成については第１の実施形態と同様であるので、符号を同じくして詳細な説明を省略する。

本実施形態では、上ベルト３１を最初に使用する前、あるいは使用開始後の初期に、上ベルト３１の内周面３１ａに固体潤滑剤３９を塗布している。固体潤滑剤３９としては、本実施形態では、オイル含有率が５％以下の速乾性フッ素パウダを使用している。但し、固体潤滑剤３９としては速乾性フッ素パウダには限られず、例えば、ドライ系の潤滑剤やその他の種類の固体潤滑剤３９であっても、同様の効果を得ることができる。耐久初期の上ベルト３１においてスキン層が存在する状態では、初期に塗布した固体潤滑剤３９がヒートシンク８１との摺動部での摩擦及び摩耗を低減する。耐久が進んだ後の上ベルト３１においてスキン層が削れた状態では、上ベルト３１に含有しているＰＴＦＥフィラが内周面３１ａの表層に析出することで、摺動部での摩擦及び摩耗を低減する。

固体潤滑剤３９を用いることで、ヒートシンク８１の受熱面８３ａ及び上ベルト３１の内周面３１ａでの摩耗を低減すると共に、上ベルト３１の内周面３１ａの各ローラや、ヒートシンク８１の受熱面８３ａへの削れ粉の固着を抑制することができる。しかしながら、固体潤滑剤３９を使用しても、特に使用初期において僅かに発生する削れ粉は上ベルト３１に乗って運ばれて、ヒートシンク８１の上流側に溜まってしまう可能性がある。そこで、本実施形態では、第２の実施形態と同様に、冷却装置３０に清掃部（清掃手段）３３を設置している。尚、ここでは、第２の実施形態と同様に冷却装置３０に清掃部３３を設置した場合について説明しているが、これには限られず、第３の実施形態と同様に清掃部３６を設けたり、第４の実施形態と同様に清掃部１１を設けるようにしてもよい。

上述したように、本実施形態の冷却装置３０によれば、上ベルト３１の内周面３１ａに固体潤滑剤３９を塗布しているので、耐久初期の上ベルト３１にスキン層が存在する状態では固体潤滑剤３９がヒートシンク８１との摺動部での摩擦及び摩耗を低減する。また、清掃部３３を備えているので、固体潤滑剤３９を使用しても発生する削れ粉を、上ベルト３１の内周面３１ａから掻き落として回収することができる。これにより、ヒートシンク８１と上ベルト３１との摺動面に、ヒートシンク８１又は上ベルト３１の削れ粉が付着することを大幅に抑制することができる。従って、削れ粉が上ベルト３１とヒートシンク８１との摺動面に堆積することによるヒートシンク８１とシートＳとの間の熱抵抗の増大を大幅に抑制し、長期に亘って良好な冷却性能を安定して維持することができる。

＜他の実施形態＞
上述した各実施形態の冷却装置３０では、ヒートシンク８１はニップ部Ｎにおいて上ベルト３１の内周面３１ａに接触する場合について説明したが、これには限られない。例えば、ヒートシンク８１はニップ部Ｎ以外の部位において上ベルト３１の内周面３１ａに接触するように設けられていてもよい。

また、上述した各実施形態では、冷却装置３０は画像形成装置１に内蔵されている場合について説明したが、これには限られず、例えば、画像形成装置とは別体で外付け用に設けられたものであってもよい。

２…積載トレイ（積載部）、１１……清掃部（清掃手段）、１２…ブラシ（清掃部材）、１３……回収ボックス（回収手段）、２０…定着装置、３０…冷却装置、３１…上ベルト（搬送ベルト）、３１ａ…内周面、３２…下ベルト（回転体）、３３…清掃部（清掃手段）、３４…スクレーパ（清掃部材）、３５…回収ボックス（回収手段）、３６…清掃部（清掃手段）、３７…フェルト（清掃部材）、３８…回収ボックス（回収手段）、３９…固体潤滑剤、８１…ヒートシンク、８２…ファン、８３ａ…受熱面（摺動面）、８４…フィン（放熱部）、Ｎ…ニップ部、Ｓ…シート（記録材）。

Claims (9)

1. 記録材を冷却する冷却装置であって、
   回転可能に設けられ、回転により記録材を搬送する搬送ベルトと、
   前記搬送ベルトとの間でニップ部を形成しながら回転可能に設けられ、回転により前記ニップ部で記録材を挟持して搬送する回転体と、
   前記ニップ部において前記搬送ベルトの内周面に接触して設けられ、前記搬送ベルトの熱を放熱するヒートシンクと、を備え、
   前記搬送ベルトは、フッ素系樹脂添加剤を含有している、
   ことを特徴とする冷却装置。
2. 前記搬送ベルトは、前記フッ素系樹脂添加剤の含有率が０．５重量％以上、かつ、２０重量％以下である、
   ことを特徴とする請求項１に記載の冷却装置。
3. 前記ヒートシンクの放熱部に送風して前記ヒートシンクを冷却するファンを備える、
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の冷却装置。
4. 前記搬送ベルトの内周側に設けられ、前記搬送ベルトの内周面に接触して清掃する清掃手段を備える、
   ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の冷却装置。
5. 前記清掃手段は、前記搬送ベルトの内周面に接触するよう固定して設けられた清掃部材を有する、
   ことを特徴とする請求項４に記載の冷却装置。
6. 前記清掃手段は、前記搬送ベルトの内周面に接触するよう回転可能に設けられた清掃部材を有する、
   ことを特徴とする請求項４に記載の冷却装置。
7. 前記清掃手段により前記搬送ベルトの内周面から除去された異物を回収する回収手段を備える、
   ことを特徴とする請求項４乃至６のいずれか１項に記載の冷却装置。
8. 記録材は、トナー像が加熱により定着され、
   前記搬送ベルトは、記録材のトナー像が定着された側の面に接触する、
   ことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の冷却装置。
9. シートに形成されたトナー像を加熱してシートに定着させる定着装置と、
   前記定着装置でトナー像が定着されたシートを冷却する請求項１乃至８のいずれか１項に記載の冷却装置と、
   前記冷却装置で冷却されたシートを積載する積載部と、を備える、
   ことを特徴とする画像形成装置。
   
   

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