JP4380559B2 - 記録材冷却装置および画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、記録材を冷却する記録材冷却装置等に関し、より詳しくは例えば電子写真方式を利用した画像形成装置に用いられる加熱定着装置の記録材搬送方向下流部に配設される記録材冷却装置等に関する。

電子写真方式を用いた複写機、プリンタ等の画像形成装置では、例えばドラム状に形成された感光体（感光体ドラム）を一様に帯電し、この感光体ドラムを画像情報に基づいて制御された光で露光して感光体ドラム上に静電潜像を形成する。そして、この静電潜像をトナーによって可視像（トナー像）とし、このトナー像を感光体ドラム上から記録材（例えば、用紙）に転写した後、定着装置によってトナー像を用紙に定着している。
かかる定着装置は、例えば、円筒状の芯金の内部に加熱源が配設された定着ロールと、この定着ロールに対して圧接配置された加圧ロールとで構成される。そして、定着ロールと加圧ロールとの間に、未定着トナー像を担持した用紙を通過させ、未定着トナー像に対して加熱と加圧とを行うことによって、用紙にトナー像を定着している。そして、このような定着装置により定着処理が行われた後の用紙は、回転するロール対が用紙の幅方向に複数配置された搬送部材によって挟持されながら、用紙載置トレイに向けて搬送される。

ところが、画像形成装置の高速化が進み、用紙が定着装置から高速で排出されてくる場合においては、未だ用紙上のトナー像が充分に冷えていない状態（充分に固化していない状態）で搬送部材に用紙が挟持されることとなる。そのために、用紙が搬送部材を通過する際にトナー像に対して搬送部材のロール対からの圧力が加わってロール痕が形成され、画像品質を低下させるという問題がある。その対策の一つとして、定着装置の用紙搬送方向下流部に用紙を冷却する記録材冷却装置を配設するという方法がある。すなわち、記録材冷却装置によって、搬送部材に用紙が挟持される前に用紙上のトナー像を充分に冷まして固化させることで、搬送部材のロール対に挟持されても、トナー像にロール痕が発生するのを抑制しようとするものである。

ここで、記録材冷却装置に関する従来技術として、芯金と、芯金の外周面に被覆されて形成された弾性層と、弾性層の外周面に被覆されて形成された高熱伝導層とからなる吸熱ロールと、かかる吸熱ロールに対して圧接して配置されたヒートパイプとで構成され、吸熱ロールとヒートパイプとの間に形成されるニップ部に用紙を通過させることで用紙の熱を吸収して冷却する記録材冷却装置に関する技術が存在する（例えば、特許文献１参照）。この技術では、ヒートパイプを吸熱ロールに対して熱を直接的若しくは間接的に伝導する熱伝導性部材として機能させることで、吸熱ロールに対する冷却効果を向上させている。
また、ヒートパイプを用いる構成において特許文献１に記載された技術と同様であるが、ヒートパイプに対して２本のロールに張架された搬送ベルトを圧接配置し、ヒートパイプと搬送ベルトとのニップ部を広く形成した記録材冷却装置に関する技術も存在する（例えば、特許文献２参照）。

特開２００３−２３３２２７号公報(第４−６頁) 特開平４−２６００６５号公報(第４頁)

ところで、用紙を通過させるニップ部を形成し、このニップ部において用紙から熱を吸収して冷却する記録材冷却装置においては、冷却効率を高めるために、ニップ部を広く形成して用紙との接触面積を広く設定することが望ましい。ところが、上記した特許文献１に記載されたような少なくとも一方に弾性層を備えた２本のロールを当接させる構成では、ニップ部を広く設定するには、ロールとロールとの間の荷重を大きく設定する方法や弾性体を厚く形成する方法、さらにはロール径を大きくする方法の少なくともいずれかを取り入れる必要がある。

しかしながら、荷重を大きくする方法や、弾性体を厚く形成する方法では、ロールの撓みに起因するニップ部の形状がロール軸に沿って不均一になることから、紙しわの発生を招く等といった弊害がある。また、ロール径を大きくする方法では、装置の大型化を招くという不都合も生じる。
またその一方で、特許文献２に記載されたようなロールに対して２本のロールに張架された搬送ベルトを用いる構成では、容易にニップ部を広く形成することは可能となるが、搬送ベルトに片寄りが生じ易い。そのため、搬送ベルトの片寄りを制御する機構が必要となり、装置の複雑化・大型化が不可避であり、さらには装置を安価に製造できないという新たな課題が生じることとなる。

そこで本発明は、以上のような技術的課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、小型化が容易であって、かつ簡略な構成の記録材冷却装置を提供することにある。
また、他の目的は、画像形成装置の高速化に対応して、定着画像を汚損することなく、定着後の記録材を効率良く冷却することにある。

かかる目的のもと、本発明の記録材冷却装置は、記録材の温度を低下させる記録材冷却装置であって、高熱伝導性を有する回転可能なロール部材と、ロール部材に接触しながら移動可能なベルト部材と、ベルト部材の内側に配置され、ベルト部材をロール部材に圧接させてロール部材とベルト部材との間に冷却すべき記録材が通過するニップ部を形成する圧力部材とを備えたことを特徴としている。

ここで、圧力部材は、ロール部材の回転方向に所定の幅を有するとともに、ロール部材側の面がロール部材の表面形状に倣って形成された弾性体であることを特徴とすることができる。また、ベルト部材は、基材とこの基材のロール部材側の面に弾性層が形成されたことを特徴とすることもできる。さらに、ベルト部材の両端部を支持する支持部材をさらに備え、支持部材は、ベルト部材の外径よりも大きな外径のフランジ部を有し、ベルト部材の幅方向への移動を規制することを特徴とすることもできる。また、ロール部材は、少なくとも一方の端部にフィンが配設された構成とすることもできる。

また、本発明を画像形成装置として捉え、本発明の画像形成装置は、トナー像を形成するトナー像形成手段と、トナー像形成手段によって形成されたトナー像を記録材上に転写する転写手段と、記録材上に転写されたトナー像を記録材に定着する定着手段と、定着手段の記録材搬送方向下流側に配設され、定着手段から排出された記録材の温度を低下させる記録材冷却手段とを含み、記録材冷却手段は、高熱伝導性を有する回転可能なロール部材と、ロール部材に接触しながら移動可能なベルト部材と、ベルト部材の内側に配置され、ベルト部材をロール部材に圧接させてロール部材とベルト部材との間に冷却すべき記録材が通過するニップ部を形成する圧力部材とを備えたことを特徴としている。
ここで、記録材冷却手段は、ベルト部材の両端部を支持する支持部材をさらに備えたことを特徴とすることができる。また、記録材冷却手段は、ロール部材がヒートパイプで構成されたことを特徴とすることもできる。

本発明によれば、記録材冷却装置を小型かつ簡略な構成で実現できるので、画像形成装置の小型化および製造コストの低廉化を図ることが可能となった。また、定着後の記録材を効率良く冷却することができるので、画像形成装置が高速化しても、搬送部材によるロール痕の発生等を抑制し、高品質な定着画像を形成することができる。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
図１は本実施の形態が適用される画像形成装置を示した概略構成図である。図１に示す画像形成装置は、矢印Ａ方向に回転するトナー像担持体の一例としての感光体ドラム１０の周囲に、感光体ドラム１０を帯電する帯電器１１、感光体ドラム１０上に静電潜像を書込むレーザ露光器１２（図中、露光ビームを符号Ｂｍで示す）、トナーが収容されて感光体ドラム１０上の静電潜像をトナーにより可視像化する現像器１３、転写部１５における静電転写に先立ち感光体ドラム１０上のトナー像を帯電する転写前帯電器１４、感光体ドラム１０上に形成されたトナー像を転写部１５において記録材である記録紙（用紙）Ｐに転写する転写ユニット２０、転写部１５の下流側において感光体ドラム１０に近接して配置された画像濃度の調整を行うための画像濃度センサ１８、静電転写後の残留トナーの帯電量を低減するクリーニング前帯電器１６、感光体ドラム１０上の残留トナーが除去されるドラムクリーナ１７等の電子写真用デバイスが配設されている。さらには、用紙Ｐに転写された未定着トナー像を定着する定着器６０、定着器６０から排出された用紙Ｐを冷却する記録材冷却装置の一例としての用紙冷却器７０、各装置（各部）の動作を制御する制御部３０を備えている。

ここで、転写ユニット２０は、駆動ロール２２とアイドルロール２３とによって張架された転写搬送ベルト２１と、転写搬送ベルト２１の内側に配設され、転写搬送ベルト２１を介して感光体ドラム１０に圧接される転写ロール２４とを備えている。そして、転写部１５に搬送されてくる用紙Ｐに感光体ドラム１０上のトナー像を転写する機能と、転写部１５においてトナー像が転写された用紙Ｐを定着器６０まで搬送する機能とを有している。
また、本実施の形態の画像形成装置は、用紙搬送系として、用紙Ｐを収容する用紙トレイ５０、この用紙トレイ５０に集積された用紙Ｐを所定のタイミングで取り出して搬送するピックアップロール５１、ピックアップロール５１により繰り出された用紙Ｐを搬送する搬送ロール５２、搬送された用紙Ｐを所定のタイミングで転写部１５に送り込むレジストロール５４、搬送ロール５２により搬送された用紙Ｐをレジストロール５４に導く搬送シュート５３、レジストロール５４から送り出された用紙Ｐを転写部１５に導くインレットシュート５５、転写ユニット２０によりトナー像が転写されて搬送されてくる用紙Ｐを定着器６０へ導く定着入口ガイド５６、定着器６０から排出された用紙Ｐを排紙載置部（不図示）に搬送する排紙ロール５７を備えている。

次に、本実施の形態に係る画像形成装置の基本的な作像プロセスについて説明する。図１に示すような画像形成装置では、図示しない画像読取装置（ＩＩＴ）や図示しないパーソナルコンピュータ（ＰＣ）等から出力される画像データは、図示しない画像処理装置により所定の画像処理が施される。画像処理装置では、入力された反射率データに対して、シェーディング補正、位置ズレ補正、ガンマ補正、枠消し編集、移動編集等の各種画像編集等の所定の画像処理が施される。そして、画像処理が施された画像データは、レーザ露光器１２に出力される。

レーザ露光器１２では、入力された画像データに応じて、例えば半導体レーザから出射された露光ビームＢｍを感光体ドラム１０に照射する。感光体ドラム１０では、帯電器１１によって表面が所定の帯電電位に帯電された後、このレーザ露光器１２によって表面が走査露光され、静電潜像が形成される。
形成された静電潜像は、現像器１３によってトナー像が現像される。すなわち、例えばトナーとキャリアからなる現像剤を担持した現像剤担持体（現像スリーブ）１３ａに、図示しない電源から直流電圧からなる現像バイアス、または交流電圧に直流電圧が重畳された現像バイアスが印加されて、感光体ドラム１０との間に現像電界が形成される。それによって、現像スリーブ１３ａ上のトナーが静電潜像の画像部に転移し、静電潜像が可視像化される。

ここで、本実施の形態の画像形成装置では、所定のサイクル毎にセットアップサイクルが実行される。すなわち、実際の画像形成動作に先立って、所定のパッチ領域が所定の条件で現像される。その際には、転写ユニット２０の転写搬送ベルト２１は感光体ドラム１０から離隔した状態に設定される。その状態で、現像されたパッチ領域は転写部１５をそのまま通過し、転写部１５の下流側に配設された画像濃度センサ１８によってパッチ領域のトナー像の濃度が計測される。画像濃度センサ１８によって計測されたトナー濃度信号は制御部３０に送られる。そして、画像濃度センサ１８からの信号に基づく制御部３０からの指示により、帯電器１１による感光体ドラム１０の帯電電位および／または現像器１３に印加される現像バイアス値が調整され、所定の画像濃度が維持されるように設定されることとなる。

次に、通常の画像形成動作時における感光体ドラム１０上に形成されたトナー像は、感光体ドラム１０と転写ユニット２０とが当接する転写部１５に搬送される。トナー像が転写部１５に搬送されると、用紙搬送系では、トナー像が転写部１５に搬送されるタイミングに合わせてピックアップロール５１が回転し、用紙トレイ５０から所定サイズの用紙Ｐが供給される。ピックアップロール５１により供給された用紙Ｐは、搬送ロール５２により搬送され、搬送シュート５３を経てレジストロール５４に到達する。このレジストロール５４においては、用紙Ｐは一旦停止され、トナー像が担持された感光体ドラム１０の移動タイミングに合わせてレジストロール５４が回転する。それによって、用紙Ｐの位置とトナー像の位置との位置合わせがなされ、用紙Ｐはインレットシュート５５から転写部１５に送り出される。

転写部１５では、タイミングを合わせて搬送された用紙Ｐは、転写ユニット２０の転写搬送ベルト２１を介して、感光体ドラム１０と転写ロール２４との間に挟み込まれる。その際に、転写ロール２４にはトナーの帯電極性（ここでは、マイナス極性とする。）と反対極性の電圧（転写バイアス）が印加されることで、転写ロール２４から転写搬送ベルト２１に感光体ドラム１０上のトナー帯電極性とは反対極性の電荷が付与される。それにより、感光体ドラム１０上に担持された未定着トナー像は、感光体ドラム１０と転写ロール２４とによって押圧される転写部１５において、用紙Ｐ上に静電転写される。

その後、トナー像が静電転写された用紙Ｐは、転写ユニット２０の転写搬送ベルト２１に静電吸着された状態で感光体ドラム１０から剥離されて搬送され、転写ユニット２０の用紙Ｐ搬送方向下流側に設けられた定着器６０まで送られる。なお、用紙Ｐが感光体ドラム１０から剥離されず、感光体ドラム１０に吸着されたままの状態となった場合には、転写部１５の下流側の感光体ドラム１０表面近傍に配設された分離爪（不図示）によって、用紙Ｐは感光体ドラム１０から分離され、転写搬送ベルト２１に静電吸着されるように構成されている。
転写搬送ベルト２１の定着器６０側の後端部では、転写搬送ベルト２１が駆動ロール２２に巻き付く際の曲率、および用紙Ｐのコシによって、用紙Ｐは転写搬送ベルト２１から剥離される。そして、用紙Ｐは、定着入口ガイド５６に導かれて定着器６０に搬送される。
定着器６０に搬送された用紙Ｐ上の未定着トナー像は、定着器６０において熱および圧力による定着処理を受けることによって用紙Ｐ上に定着される。定着画像が形成された用紙Ｐは、用紙冷却器７０を通過することによって冷却される。そして、用紙冷却器７０を通過した用紙Ｐは、排紙ロール５７によって画像形成装置の排出部に設けられた排紙載置部（不図示）に搬送され、一連の画像形成動作が完了する。

なお、本実施の形態の画像形成装置では、単色のトナー画像を形成する構成としたが、本発明は、例えばイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのトナー像を重ね合わせてカラー画像を形成するカラー画像形成装置に適用することも可能である。

続いて、本実施の形態の画像形成装置に配設される用紙冷却器７０について説明する。
図２は、用紙冷却器７０の構成を説明する側断面図である。図２に示すように、用紙冷却器７０は、ロール部材の一例としての吸熱ロール７１、ベルト部材の一例としてのエンドレスベルト７２、およびエンドレスベルト７２を介して吸熱ロール７１から押圧される圧力部材の一例としての圧力パッド７４により主要部が構成されている。

吸熱ロール７１は、金属製のコア（円筒状芯金）の外表面に離型層が被覆されて構成された円筒状ロールである。そして、回転自在に支持されて、画像形成装置のプロセススピード（例えば、１０４ｍｍ／ｓｅｃ）と略同一の表面速度で回転する。
エンドレスベルト７２は、継ぎ目がない無端状のベルトであり、エンドレスベルト７２の内部に配置された圧力パッド７４と、上流側ベルトガイド部材７３ａおよび下流側ベルトガイド部材７３ｂ、さらにはエンドレスベルト７２の両端部に配置されたベルト規制部材の一例としてのエッジガイド部材８０（後段の図３参照）によって回動自在に支持されている。そして、ニップ部Ｎにおいて吸熱ロール７１に対して圧接されるように配置され、吸熱ロール７１に従動して吸熱ロール７１の表面速度と同一の移動速度（１０４ｍｍ／ｓｅｃ）で回動する。

ここで、図３はエンドレスベルト７２が支持される構成を説明する図であり、用紙Ｐの搬送方向下流側から見た用紙冷却器７０の一方の端部領域を示している。
図３に示したように、エンドレスベルト７２の幅方向両端部は、エンドレスベルト７２の内部に配置されたホルダ７５の両端部に固設されたエッジガイド部材（支持部材）８０によって支持されている。エッジガイド部材８０は、ニップ部Ｎとその近傍に対応する部分に切り欠きが形成された円筒状、すなわち断面がＣ形状のベルト走行ガイド部８０１、このベルト走行ガイド部８０１の外側に設けられ、エンドレスベルト７２の外径よりも大きな外径で形成されたフランジ部８０２、さらにエッジガイド部材８０の外側面に設けられ、エッジガイド部材８０を用紙冷却器７０本体に位置決めして固定するための保持部８０３で構成されている。
そして、エンドレスベルト７２は、エンドレスベルト７２の幅方向両端部において、両端部の内周面がエッジガイド部材８０に支持されながら、吸熱ロール７１に従動して回動する。また、エンドレスベルト７２は、エンドレスベルト７２の外径よりも大きな外径で形成されたフランジ部８０２によって、エンドレスベルト７２の周長全域に亘ってエンドレスベルト７２の幅方向への移動（ベルトウォーク）が規制されるので、エンドレスベルト７２の片寄りが安定的に抑えられる。

一方、エンドレスベルト７２の幅方向両端部を除く領域では、エンドレスベルト７２は圧力パッド７４と、上流側ベルトガイド部材７３ａおよび下流側ベルトガイド部材７３ｂとに支持されている（図２も参照）。そして、エンドレスベルト７２の両端部を除く領域では、エンドレスベルト７２の内周面が、圧力パッド７４、さらには上流側ベルトガイド部材７３ａおよび下流側ベルトガイド部材７３ｂの表面を覆うように配置された低摩擦シート７８に摺擦しながら回動する。
ここで、上流側ベルトガイド部材７３ａおよび下流側ベルトガイド部材７３ｂは、エンドレスベルト７２の内部に配置されたホルダ７５に、長手方向に沿って取り付けられている。そして、エンドレスベルト７２から熱を奪い難いように熱伝導率が低い材質で形成されている。具体的にはテトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）やポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）等の耐熱性樹脂が用いられる。

次に、圧力パッド７４は、エンドレスベルト７２の内側において金属製のホルダ７５に支持されている。そして、エンドレスベルト７２を介して吸熱ロール７１に押圧される状態で配置され、吸熱ロール７１との間でニップ部Ｎを形成している。
また、圧力パッド７４には、上述したようにエンドレスベルト７２の内周面と圧力パッド７４との摺動抵抗を小さくするために、エンドレスベルト７２と接する面に低摩擦部材の一例としての低摩擦シート７８が設けられている。
低摩擦シート７８は、ニップ部Ｎの上流側端部がシート固定部材７６によってホルダ７５の底面に固定されている。そして、低摩擦シート７８は、圧力パッド７４、上流側ベルトガイド部材７３ａおよび下流側ベルトガイド部材７３ｂを覆うように構成されているので、ニップ部Ｎの全域においては、圧力パッド７４とエンドレスベルト７２内周面との間に挟持された状態で配設されている。なお、低摩擦シート７８の後端側は、低摩擦シート７８に歪みが生じないように、固定されず自由端（フリー）の状態に設定されている。そして、低摩擦シート７８は、ニップ部Ｎにおいて圧力パッド７４と吸熱ロール７１との間に押圧力が印加されている状態の下で、エンドレスベルト７２内周面と圧力パッド７４との摺動抵抗（摩擦抵抗）を低減している。

このような構成において、吸熱ロール７１は、図示しない駆動モータに連結されて矢印Ｃ方向に回転し、この回転に従動してエンドレスベルト７２も吸熱ロール７１と同じ方向に回動する。図１に示した画像形成装置の定着器６０においてトナー像が定着された用紙Ｐは、直ちに用紙冷却器７０のニップ部Ｎに搬送される。そして、用紙Ｐがニップ部Ｎを通過する際に、吸熱ロール７１が用紙Ｐから熱を吸収する。本実施の形態の用紙吸熱装置７０では、ほぼ吸熱ロール７１の外周面に倣う凹形状の圧力パッド７４によりニップ部Ｎを広く構成することができるため、用紙Ｐと吸熱ロール７１との接触面積を大きく設定することができるので、ニップ部Ｎを通過する間に効率良く用紙Ｐを冷却することが可能である。また、ニップ部Ｎにおいて用紙Ｐを吸熱ロール７１に圧接するため、用紙Ｐと吸熱ロール７１との密着性が高くなり、用紙Ｐから吸熱ロール７１への熱の移動効率を高く設定することもできる。

次に、用紙冷却器７０を構成する各部材について詳細に述べる。
まず、吸熱ロール７１では、金属製のコアの外表面に離型層が被覆されて構成された円筒状ロールであって、コアは、ステンレス、鉄、アルミニウム、ニッケル、銅、亜鉛、またはこれらを含む合金等の熱伝導率の高い金属、さらにはヒートパイプで形成された円筒体または円柱体である。
離型層には、例えばフッ素樹脂、シリコーン樹脂等のトナーに対する離型性や耐摩耗性に優れた樹脂が用いられる。特に吸熱ロール７１は高温になることから、耐熱性を備えているという観点も考慮する必要があり、フッ素樹脂としては、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）等、シリコーン樹脂としては、熱可塑性のシリコーンゴム等が適している。また、離型層は、スプレー等によるコーティング、チューブ状の樹脂を被膜すること等によって被覆することができる。

ここで、図４は、吸熱ロール７１の構成の一例を示した平面図である。図４は、コアとして熱伝導率の高い金属で形成された円筒体を用いた場合を示している。吸熱ロール７１では、用紙Ｐと接触して熱を吸収する吸熱部７１ａと、吸熱部７１ａの両端部（いずれか一方の端部でもよい。）に配設された熱を発散する放熱部７１ｂとで構成されている。そして、放熱部７１ｂには、放熱効率を高めるためのフィン７１ｃが配設されている。フィン７１ｃが配設されることにより、吸熱ロール７１の回転により、放熱部７１ｂに配置されたフィン７１ｃからは効率良く熱が放出される。また、この放熱部７１ｂに対しては、ファンおよびダクトを設けて空気流が送られるように構成することも可能であり、そのような構成により放熱効率をさらに向上することが可能となる。
なお、本実施の形態の用紙冷却器７０では、吸熱ロール７１は、ステンレスからなるコアに、厚さ３０μｍのＰＦＡチューブを被覆することによって形成した外径２６ｍｍ、長さ３６０ｍｍの円筒状ロールで構成されている。

また、図４に示した構成において、コアとしてヒートパイプを用いることもできる。ヒートパイプは、内側に多孔性物質であるウィック（金網または布）が貼り付けられ、水などの作動液が保持されている。用紙Ｐからの熱を受けてウィックに保持された作動液は蒸発し、両端部の放熱部７１ｂへ流れる。その際、吸熱部７１ａから蒸発熱を奪うことにより、吸熱部７１ａは冷却される。一方、放熱部７１ｂでは、蒸気が冷却されて凝集し、熱を放出する。その際、ヒートパイプは回転しているため、放熱部７１ｂに配置されたフィン７１ｃの回転によって効率良く熱を放出することができる。さらに、放熱部７１ｂで凝集した作動液は、ウィックの毛細管現象によって、放熱部７１ｂから吸熱部７１ａへと還流する。このような循環によって、吸熱部７１ａの熱は、吸熱部７１ａ両端部の放熱部７１ｂから放出されるとともに、吸熱部７１ａが冷却される。その結果、用紙Ｐから効果的に熱を吸収することが可能となり、用紙Ｐの冷却効果を向上することができる。

続いて、エンドレスベルト７２は、原形が円筒形状に形成された継ぎ目がない無端ベルトであり、ベース層と、このベース層の吸熱ロール７１側の面（外周面）に形成された弾性層とからなる構成が好適である。ベース層としては、熱硬化性ポリイミド樹脂、熱可塑性ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリベンゾイミダゾール樹脂等のポリマー、さらには金属薄膜が耐熱性、機械的強度等の観点から好ましい。また、弾性層としては、シリコーンゴムやフッ素ゴムのような従来公知の各種材料を用いることができるが、シリコーンゴムとフッ素ゴムとを複数層積層させた構成を用いることもできる。このように、ベース層の外周面に弾性層を形成した構成とすることによって、エンドレスベルト７２は用紙冷却器７０のニップ部Ｎを通過する用紙Ｐとソフトに接触するので、用紙Ｐ上のトナー像に摺擦傷等の損傷が生じるのを抑えることができる。さらには、吸熱ロール７１に対する用紙Ｐの吸着性を向上させ、熱の移動効率をさらに高めることも可能となる。
なお、弾性層の外周面にＰＦＡ、ＰＴＦＥ、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体（ＦＥＰ）等のフッ素樹脂からなる離型層を形成すれば、トナーのエンドレスベルト７２への付着を効果的に抑えることができるので、好ましい。
本実施の形態の用紙冷却器７０では、エンドレスベルト７２は、周長３０ｍｍ、厚さ７０μｍ、幅３４０ｍｍの熱硬化性ポリイミドからなるベース層に、厚さ１００μｍのシリコーンゴムからなる弾性層と、厚さ３０μｍのＰＦＡからなる離型層とを積層して構成されている。

エンドレスベルト７２の内部に配置された圧力パッド７４は、バネや弾性体によって吸熱ロール７１を押圧するようにホルダ７５に支持されている。圧力パッド７４には、シリコーンゴムやフッ素ゴム等の耐熱性の高い弾性体や板バネ等を用いることができ、吸熱ロール７１側の面は、ほぼ吸熱ロール７１の外周面に倣う凹状曲面で形成されている。本実施の形態の定着器６０では、圧力パッド７４は、幅１５ｍｍ、厚さ３ｍｍ、長さ３４０ｍｍであって、硬度２５°（ＪＩＳ−Ａ）のシリコーンゴムを用いている。
そして、本実施の形態の用紙冷却器７０では、エンドレスベルト７２は、この圧力パッド７４により吸熱ロール７１に約４０°の巻き付き角度でラッピングされ、約１５ｍｍ幅のニップ部Ｎを形成している。

低摩擦シート７８は、上述したように、圧力パッド７４、さらには上流側ベルトガイド部材７３ａおよび下流側ベルトガイド部材７３ｂの表面を覆うように配置され、主としてエンドレスベルト７２内周面と圧力パッド７４との摺動抵抗（摩擦抵抗）を低減している。そのため、低摩擦シート７８を形成する材質としては、摩擦係数が小さく、耐摩耗性・耐熱性に優れたものが適している。具体的には、シンタード成型したＰＴＦＥ樹脂シート、テフロン(登録商標)を含浸させたガラス繊維シート、またガラス繊維にフッ素樹脂からなるスカイブフィルムシートを加熱融着サンドした積層シート、フッ素樹脂シート、フッ素樹脂塗膜等を用いることができる。本実施の形態の用紙冷却器７０では、低摩擦シート７８としてガラス繊維にＰＴＦＥを加熱融着サンドした積層シートを用いている。
なお、低摩擦シート７８は、表面に孔部がなく潤滑剤に対する浸潤性、透過性のない材質で形成されることが望ましい。低摩擦シート７８を表面に孔部がなく潤滑剤に対する浸潤性、透過性のない材質で形成することで、潤滑剤が低摩擦シート７８に滲みこむことを抑制できるので、摺動部において潤滑剤が失われず、潤滑剤の安定的な維持を可能とする。また、潤滑剤が圧力パッド７４に浸み込んで膨潤し、ニップ圧が低下することを防ぐこともできる。
ここで、低摩擦シート７８は、少なくとも圧力パッド７４のエンドレスベルト７２内周面側に配置される構成であれば、低摩擦シート７８を圧力パッド７４と別体に構成して圧力パッド７４等の部材全体を覆うように設定する構成のほか、圧力パッド７４の表面に低摩擦シート７８を一体的に被覆した構成とすることもできる。

さらに、下流側ベルトガイド部材７３ｂの底面には、用紙冷却器７０の長手方向に亘って潤滑剤塗布部材７７が配設されている。潤滑剤塗布部材７７は、エンドレスベルト７２内周面に対して接触するように配置され、潤滑剤を適量供給する。これにより、エンドレスベルト７２と低摩擦シート７８との摺動部に潤滑剤を供給し、低摩擦シート７８を介したエンドレスベルト７２と圧力パッド７４との摺動抵抗をさらに低減して、エンドレスベルト７２の円滑な回動を図っている。また、エンドレスベルト７２の内周面や低摩擦シート７８表面の摩耗を抑制する効果も有している。

なお、潤滑剤としては、高温度下での長期使用に対する耐久性を有し、かつ、エンドレスベルト７２内周面との濡れ性を維持できるものが適している。例えば、シリコーンオイルやフッ素オイル等の液体状のオイルや、固形物質と液体とを混合させた合成潤滑油グリース等、さらにはこれらを組み合わせたものを用いることができる。シリコーンオイルとしては、ジメチルシリコーンオイル、カルボキシ変性シリコーンオイル、スルホン酸変性シリコーンオイル等を用いることもできる。また、フッ素オイルとしては、パーフルオロポリエーテルオイル、変性パーフルオロポリエーテルオイルを用いることもできる。本実施の形態の用紙冷却器７０では、粘度３００ｃｓのアミノ変性シリコーンオイルを用いている。

このように、本実施の形態の用紙冷却器７０では、吸熱部材としての吸熱ロール７１に対して、ほぼ吸熱ロール７１の外周面に倣う凹形状の圧力パッド７４によりエンドレスベルト７２が圧接されて構成されている。このような構成により、吸熱ロール７１とエンドレスベルト７２とで形成されるニップ部Ｎを広く構成することができるため、用紙Ｐと吸熱ロール７１との接触面積を大きく設定することができるので、用紙Ｐがニップ部Ｎを通過する間に効率良く用紙Ｐの冷却を行うことが可能である。
また、本実施の形態の用紙冷却器７０では、周長が比較的短く形成されたエンドレスベルト７２を用い、これを圧力パッド７４、さらには上流側ベルトガイド部材７３ａおよび下流側ベルトガイド部材７３ｂによってフリーに支持するとともに、両端部をエンドレスベルト７２の外径よりも大きな外径で形成されたフランジ部８０２によって、エンドレスベルト７２の周長全域に亘ってエンドレスベルト７２の幅方向への移動（ベルトウォーク）が規制されるように構成されている。そのため、複雑なベルトウォーク制御機構を用いることなく、簡易な構成によってエンドレスベルト７２の片寄りを安定的に抑えることが可能である。

次に、本実施の形態の用紙冷却器７０が配設された画像形成装置において、用紙Ｐの冷却効果を確認する実験を行なった。本実験では、上述したように、吸熱ロール７１は、ステンレスからなるコアに厚さ３０μｍのＰＦＡチューブを被覆することによって形成した外径２６ｍｍ、長さ３６０ｍｍの円筒状ロール、エンドレスベルト７２は、周長３０ｍｍ、厚さ７０μｍ、幅３４０ｍｍの熱硬化性ポリイミドからなるベース層に、厚さ１００μｍのシリコーンゴムからなる弾性層と、厚さ３０μｍのＰＦＡからなる離型層とを積層したもの、圧力パッド７４は、幅１５ｍｍ、厚さ３ｍｍ、長さ３４０ｍｍであって、硬度２５°（ＪＩＳ−Ａ）のシリコーンゴムを用いたものを使用した。さらに、画像形成装置のプロセススピードは、１０４ｍｍ／ｓｅｃである。
そして、用紙Ｐとして坪量１２７ｇ／ｍ^２の片面コート紙を用い、定着器６０により定着処理した後、用紙冷却器７０を通過する前後で用紙Ｐの表面温度を測定した。その結果、用紙冷却器７０を通過することにより、１５℃程度の温度低下効果を得ることができた。
また、同様の構成の用紙冷却器７０を用いて、画像形成装置に用紙Ｐを１０００枚通紙する実験を行なったところ、定着画像に排紙ロール５７によるロール痕等の画像不良や、エンドレスベルト７２のベルトウォークによる端部破損の発生は認められなかった。
このように、本実施の形態の用紙冷却器７０による用紙Ｐに対する冷却効果は高く、また、ベルトウォークも充分に抑えることが可能であることが確認できた。

以上説明したように、本実施の形態の用紙冷却器７０においては、吸熱部材としての吸熱ロール７１に対して、ほぼ吸熱ロール７１の外周面に倣う凹形状の圧力パッド７４によりエンドレスベルト７２を圧接して構成することにより、吸熱ロール７１とエンドレスベルト７２とで形成されるニップ部Ｎを広く構成することができる。そのため、用紙Ｐと吸熱ロール７１との接触面積を大きく設定することができるので、ニップ部Ｎを通過する間に用紙Ｐを効率良く冷却することが可能である。それによって、定着画像に排紙ロール５７によるロール痕等の画像不良の発生を抑制することができる。
また、本実施の形態の用紙冷却器７０では、周長が比較的短く形成されたエンドレスベルト７２を用い、これを圧力パッド７４、さらには上流側ベルトガイド部材７３ａおよび下流側ベルトガイド部材７３ｂによってフリーに支持するとともに、両端部をエンドレスベルト７２の外径よりも大きな外径で形成されたフランジ部８０２によって、エンドレスベルト７２の周長全域に亘ってエンドレスベルト７２の幅方向への移動（ベルトウォーク）が規制されるように構成している。そのため、複雑なベルトウォーク制御機構を用いることなく、簡易な構成によってエンドレスベルト７２の片寄りを安定的に抑えることが可能である。それによって、エンドレスベルト７２のベルトウォークによる端部破損の発生が抑制され、定着画像に紙しわや汚損が生じることを抑えることが可能となる。また、装置全体を安価に製造することができるという効果も有している。

本発明の活用例として、例えば電子写真方式を用いた複写機、プリンタ等の画像形成装置であって、記録材（用紙）上に担持された未定着トナー像を加熱して定着する定着装置が配設された画像形成装置等への適用がある。

本発明の画像形成装置を示した概略構成図である。 用紙冷却器の構成を説明する側断面図である。 エンドレスベルトが支持される構成を説明する図である。 吸熱ロールの構成の一例を示した平面図である。

符号の説明

１０…感光体ドラム、１１…帯電器、１２…レーザ露光器、１３…現像器、１５…転写部、１７…ドラムクリーナ、１８…画像濃度センサ、２０…転写ユニット、２１…転写搬送ベルト、２２…駆動ロール、２３…アイドルロール、２４…転写ロール、３０…制御部、５５…インレットシュート、５７…排紙ロール、６０…定着器、７０…用紙冷却器、７１…吸熱ロール、７１ａ…吸熱部、７１ｂ…放熱部、７１ｃ…フィン、７２…エンドレスベルト、７３ａ…上流側ベルトガイド部材、７３ｂ…下流側ベルトガイド部材、７４…圧力パッド、７５…ホルダ、７７…潤滑剤塗布部材、７８…低摩擦シート

Claims (8)

1. 記録材の温度を低下させる記録材冷却装置であって、
   高熱伝導性を有する回転可能なロール部材と、
   前記ロール部材に接触しながら移動可能なベルト部材と、
   前記ベルト部材の内側に配置され、当該ベルト部材を前記ロール部材に圧接させて当該ロール部材と当該ベルト部材との間に冷却すべき記録材が通過するニップ部を形成する圧力部材と
   を備えたことを特徴とする記録材冷却装置。
2. 前記圧力部材は、前記ロール部材の回転方向に所定の幅を有するとともに、当該ロール部材側の面が当該ロール部材の表面形状に倣って形成された弾性体であることを特徴とする請求項１記載の記録材冷却装置。
3. 前記ベルト部材は、基材と当該基材の前記ロール部材側の面に弾性層が形成されたことを特徴とする請求項１記載の記録材冷却装置。
4. 前記ベルト部材の両端部を支持する支持部材をさらに備え、
   前記支持部材は、前記ベルト部材の外径よりも大きな外径のフランジ部を有し、当該ベルト部材の幅方向への移動を規制することを特徴とする請求項１記載の記録材冷却装置。
5. 前記ロール部材は、少なくとも一方の端部にフィンが配設されたことを特徴とする請求項１記載の記録材冷却装置。
6. トナー像を形成するトナー像形成手段と、
   前記トナー像形成手段によって形成されたトナー像を記録材上に転写する転写手段と、
   記録材上に転写されたトナー像を当該記録材に定着する定着手段と、
   前記定着手段の記録材搬送方向下流側に配設され、当該定着手段から排出された記録材の温度を低下させる記録材冷却手段とを含み、
   前記記録材冷却手段は、
   高熱伝導性を有する回転可能なロール部材と、
   前記ロール部材に接触しながら移動可能なベルト部材と、
   前記ベルト部材の内側に配置され、当該ベルト部材を前記ロール部材に圧接させて当該ロール部材と当該ベルト部材との間に冷却すべき記録材が通過するニップ部を形成する圧力部材と
   を備えたことを特徴とする画像形成装置。
7. 前記記録材冷却手段は、前記ベルト部材の両端部を支持する支持部材をさらに備えたことを特徴とする請求項６記載の画像形成装置。
8. 前記記録材冷却手段は、前記ロール部材がヒートパイプで構成されたことを特徴とする請求項６記載の画像形成装置。

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