JP5831651B2 - Recording material cooling apparatus and image forming apparatus - Google Patents
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Description
本発明は、シート状記録材のための記録材冷却装置およびこれを備えた画像形成装置に関するものである。 The present invention relates to a recording material cooling device for a sheet-like recording material and an image forming apparatus including the same.
複写機、プリンタ、ファクシミリ、これらを備えた複合機等の電子写真方式の画像形成装置においては、定着装置によって加熱・加圧を行うことで記録材上に転写されたトナーを定着させる。このとき、記録材が熱を持ったまま排紙トレイにスタックされていくと、積み重なった記録材内にこもった熱によってトナーが軟化し、さらに記録材が重なることで自重による圧力が生じ、トナーによって記録材同士がブロック化して貼りついてしまう。この現象はブロッキング現象と呼ばれており、ブロッキング現象が生じた記録材同士を無理に剥がそうとするとトナー像が壊れてしまう。ブロッキング現象を抑制するためには、加熱定着後の記録材を十分に冷却する冷却装置が必要である。現在、記録材を搬送しながら冷却する冷却装置として、記録材を表面、裏面の順に冷却する装置が知られている。 In an electrophotographic image forming apparatus such as a copying machine, a printer, a facsimile machine, or a multifunction machine equipped with these, the toner transferred onto the recording material is fixed by heating and pressing with a fixing device. At this time, if the recording material is stacked on the paper discharge tray with heat, the toner is softened by the heat accumulated in the stacked recording materials, and the recording materials are further overlapped to generate pressure due to its own weight. As a result, the recording materials are blocked and stuck. This phenomenon is called a blocking phenomenon, and if a recording material in which the blocking phenomenon occurs is forcibly peeled off, the toner image will be broken. In order to suppress the blocking phenomenon, a cooling device that sufficiently cools the recording material after heat fixing is necessary. Currently, as a cooling device that cools a recording material while being conveyed, a device that cools the recording material in the order of the front surface and the back surface is known.
しかし、記録材表面を最初に冷却する従来の冷却装置では、両面印刷時に記録材の第1面に続き第2面に画像を定着し、冷却装置で冷却する際に、定着装置の加圧ローラの温度不均一に起因して記録材の第1面の光沢ムラが発生しやすかった。 However, in the conventional cooling device that cools the surface of the recording material first, the pressure roller of the fixing device is used when the image is fixed on the second surface following the first surface of the recording material during double-sided printing and cooled by the cooling device. Due to the uneven temperature, gloss unevenness on the first surface of the recording material was likely to occur.
特許文献1には、冷却効率を高めるために両面から記録材を冷却する構成が開示されている。しかし、両面印刷時において記録材の第1面に光沢ムラが生じる虞は残っている。
そこで、本発明は、両面印刷時に記録材が記録材冷却装置を通過する際の、記録材の第1面の光沢ムラの発生と、案内部へのトナー固着と画像キズの発生を防止することを課題とする。 Therefore, the present invention prevents the occurrence of uneven gloss on the first surface of the recording material, the toner fixing to the guide portion, and the generation of image scratches when the recording material passes through the recording material cooling device during double-sided printing. Is an issue.
この課題を解決するため、本発明では、熱源を有する定着部材と前記定着部材と接触して定着ニップを形成する加圧部材とによって記録材上の未定着画像を定着する定着装置の記録材搬送方向下流側に配置される記録材冷却装置であって、前記記録材冷却装置は、記録材搬送方向に、前記加圧部材側に配置され前記記録材から熱を受ける受熱面を有する加圧部材側冷却部、前記定着部材側に配置され前記記録材から熱を受ける受熱面を有する定着部材側冷却部を順次有し、前記加圧部材側冷却部により記録材から奪う熱量は、定着部材側冷却部により記録材から奪う熱量よりも高いことを特徴とする記録材冷却装置、を提案する。 In order to solve this problem, in the present invention, a recording material conveyance of a fixing device that fixes an unfixed image on a recording material by a fixing member having a heat source and a pressure member that contacts the fixing member to form a fixing nip. A recording material cooling device disposed on the downstream side in the direction, wherein the recording material cooling device is disposed on the pressure member side in the recording material conveyance direction and has a heat receiving surface that receives heat from the recording material A cooling member side cooling unit and a fixing member side cooling unit that is disposed on the fixing member side and has a heat receiving surface that receives heat from the recording material, and the amount of heat taken away from the recording material by the pressure member side cooling unit is Proposed is a recording material cooling device characterized in that the amount of heat taken from the recording material by the cooling unit is higher.
加圧部材の局所的な高温部と接触して生じる記録材裏面の高温部と他の低温部が、記録材冷却装置によって時間差なしにトナー固化温度まで冷却され、両面印刷時に生じ得る裏面画像の光沢ムラが回避される。また、記録材が案内部に接触しても、記録材はトナー固着回避温度以下になっているため、案内部へのトナー固着や案内部との摺擦による画像キズが発生することもない。 The high-temperature part and the other low-temperature part on the back side of the recording material that are generated by contact with the local high-temperature part of the pressure member are cooled to the toner solidification temperature without any time difference by the recording material cooling device. Uneven gloss is avoided. Further, even when the recording material comes into contact with the guide portion, the recording material is at a temperature lower than the toner fixing avoidance temperature, so that image flaws due to toner fixing to the guide portion and sliding friction with the guide portion do not occur.
図1は、実施形態に係るカラー画像形成装置の概略構成図である。図1に示す画像形成装置は、画像形成ユニットとしての4つのプロセスユニット1Y,1C,1M,1Bkを並べて配設したタンデム型の画像形成部を備える。各プロセスユニット1Y,1C,1M,1Bkは、画像形成装置本体200に着脱可能に構成されており、カラー画像の色分解成分に対応するイエロー(Y)、シアン(C)、マゼンタ(M)、ブラック(Bk)の異なる色のトナーを収容している以外は同様の構成となっている。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a color image forming apparatus according to an embodiment. The image forming apparatus shown in FIG. 1 includes a tandem type image forming unit in which four process units 1Y, 1C, 1M, and 1Bk as image forming units are arranged side by side. Each of the process units 1Y, 1C, 1M, and 1Bk is configured to be detachable from the image forming apparatus
具体的には、各プロセスユニット1Y,1C,1M,1Bkは、潜像担持体としてのドラム状の感光体2と、感光体2の表面を帯電させる帯電手段としての帯電ローラ3と、感光体2の表面にトナー像を形成する現像手段としての現像装置4と、感光体2の表面を清掃するクリーニング手段としてのクリーニングブレード5を備えている。なお、図1では、イエローのプロセスユニット1Yが備える感光体2、帯電ローラ3、現像装置4、クリーニングブレード5のみに符号を付しており、その他のプロセスユニット1C,1M,1Bkにおいては符号を省略している。
Specifically, each of the process units 1Y, 1C, 1M, and 1Bk includes a drum-shaped photosensitive member 2 as a latent image carrier, a
図1において、各プロセスユニット1Y,1C,1M,1Bkの上方には、感光体2の表面を露光する露光手段としての露光装置6が配設されている。露光装置6は、光源、ポリゴンミラー、f−θレンズ、反射ミラー等を有し、画像データに基づいて各感光体2の表面へレーザ光を照射するようになっている。 In FIG. 1, an exposure device 6 as an exposure means for exposing the surface of the photoreceptor 2 is disposed above each process unit 1Y, 1C, 1M, 1Bk. The exposure device 6 includes a light source, a polygon mirror, an f-θ lens, a reflection mirror, and the like, and irradiates the surface of each photoreceptor 2 with laser light based on image data.
また、各プロセスユニット1Y,1C,1M,1Bkの下方には、転写装置7が配設されている。転写装置7は、転写体としての無端状のベルトから構成される中間転写ベルト10を有する。中間転写ベルト10は、支持部材としての複数のローラ21〜24に張架されており、それらローラ21〜24のうちの1つが駆動ローラとして回転することによって、中間転写ベルト10は図の矢印に示す方向に周回走行(回転)するように構成されている。
A transfer device 7 is disposed below each process unit 1Y, 1C, 1M, 1Bk. The transfer device 7 has an
4つの感光体2に対向した位置に、一次転写手段としての4つの一次転写ローラ11が配設されている。各一次転写ローラ11はそれぞれの位置で中間転写ベルト10の内周面を押圧しており、中間転写ベルト10の押圧された部分と各感光体2とが接触する箇所に一次転写ニップが形成されている。各一次転写ローラ11は、図示しない電源に接続されており、所定の直流電圧(DC)および/または交流電圧(AC)が一次転写ローラ11に印加されるようになっている。
Four
また、中間転写ベルト10を張架する1つのローラ24に対向した位置に、二次転写手段としての二次転写ローラ12が配設されている。この二次転写ローラ12は中間転写ベルト10の外周面を押圧しており、二次転写ローラ12と中間転写ベルト10とが接触する箇所に二次転写ニップが形成されている。二次転写ローラ12は、一次転写ローラ11と同様に、図示しない電源に接続されており、所定の直流電圧(DC)および/または交流電圧(AC)が二次転写ローラ12に印加されるようになっている。
A secondary transfer roller 12 as a secondary transfer unit is disposed at a position facing one
画像形成装置本体200の下部には、紙やOHP等のシート状の記録材Pを収容した複数の給紙カセット13が配設されている。各給紙カセット13には、収容されている記録材Pを送り出す給紙ローラ14が設けてある。また、画像形成装置本体200の図の左側の外面には、機外に排出された記録材Pをストックする排紙部としての排紙トレイ20が設けてある。
A plurality of
画像形成装置本体200内には、記録材Pを給紙カセット13から二次転写ニップを通って排紙トレイ20へ搬送するための搬送路Rが配設されている。搬送路Rにおいて、二次転写ローラ12の位置よりも記録材搬送方向上流側にはレジストローラ15が配設されている。また、二次転写ローラ12の位置よりも記録材搬送方向下流側には、定着装置8、記録材冷却装置としての冷却装置9、一対の排出ローラ16が順次配設されている。定着装置8は、例えば、内部に図示しないヒータ(熱源)を有する定着部材としての定着ローラ17と、定着ローラ17を加圧する加圧部材としての加圧ローラ18を備える。定着ローラ17と加圧ローラ18とが接触した箇所には、定着ニップが形成されている。
In the image forming apparatus
以下、図1を参照して上記画像形成装置の基本的動作について説明する。作像動作が開始されると、各プロセスユニット1Y,1C,1M,1Bkの感光体2が図の反時計回りに回転駆動され、帯電ローラ3によって各感光体2の表面が所定の極性に一様に帯電される。図示しない読取装置によって読み取られた原稿の画像情報に基づいて、露光装置6から帯電された各感光体2の表面にレーザ光が照射されて、各感光体2の表面に静電潜像が形成される。このとき、各感光体2に露光する画像情報は所望のフルカラー画像をイエロー、シアン、マゼンタおよびブラックの色情報に分解した単色の画像情報である。このように感光体2上に形成された静電潜像に、各現像装置4によってトナーが供給されることにより、静電潜像はトナー画像として顕像化(可視像化)される。
The basic operation of the image forming apparatus will be described below with reference to FIG. When the image forming operation is started, the photoreceptors 2 of the process units 1Y, 1C, 1M, and 1Bk are rotated counterclockwise in the drawing, and the surface of each photoreceptor 2 is made to have a predetermined polarity by the charging
中間転写ベルト10を張架するローラの1つが回転駆動し、中間転写ベルト10を図の矢印の方向に周回走行させる。また、各一次転写ローラ11に、トナーの帯電極性と逆極性の定電圧または定電流制御された電圧が印加されることによって、各一次転写ローラ11と各感光体2との間の一次転写ニップにおいて転写電界が形成される。そして、各感光体2に形成された各色のトナー画像が、上記一次転写ニップにおいて形成された転写電界によって、中間転写ベルト10上に順次重ね合わせて転写される。かくして中間転写ベルト10はその表面にフルカラーのトナー画像を担持する。また、中間転写ベルト10に転写しきれなかった各感光体2上のトナーは、クリーニングブレード5によって除去される。
One of the rollers that stretches the
給紙ローラ14が回転することによって、給紙カセット13から記録材Pが搬出される。搬出された記録材Pは、レジストローラ15によってタイミングを計られて、二次転写ローラ12と中間転写ベルト10との間の二次転写ニップに送られる。このとき二次転写ローラ12には、中間転写ベルト10上のトナー画像のトナー帯電極性と逆極性の転写電圧が印加されており、これにより、二次転写ニップに転写電界が形成されている。そして、二次転写ニップに形成された転写電界によって、中間転写ベルト10上のトナー画像が記録材P上に一括して転写される。その後、記録材Pは定着装置8に送り込まれ、定着ローラ17と加圧ローラ18によって記録材Pが加圧および加熱されてトナー画像が記録材P上に定着される。そして、記録材Pは、冷却装置9によって冷却された後、一対の排出ローラ16によって排紙トレイ20に排出される。
As the paper feed roller 14 rotates, the recording material P is carried out of the
両面印刷の場合は、冷却後の記録材Pを切換爪25を切り換えることにより反転路26へ導き、切換爪27を切り換えてローラ28などを逆回転させることにより反転後の記録材Pを反転路29からレジストローラ15へと再給紙して用紙の表裏を反転させる。このとき、中間転写ベルト10上には裏面画像となるトナー画像を形成して担持させておき、記録材Pの裏面にトナー画像を転写して定着装置8による定着処理と冷却装置9による冷却処理を経て、排出ローラ16により排紙トレイ20上に排紙する。
In the case of duplex printing, the cooled recording material P is guided to the reversing
以上の説明は、記録材にフルカラー画像を形成するときの画像形成動作であるが、4つのプロセスユニット1Y,1C,1M,1Bkのいずれか1つを使用して単色画像を形成したり、2つまたは3つのプロセスユニットを使用して、2色または3色の画像を形成したりすることも可能である。 The above description is an image forming operation when a full-color image is formed on a recording material. A single color image is formed using any one of the four process units 1Y, 1C, 1M, and 1Bk, and 2 Two or three process units may be used to form a two or three color image.
図2は、冷却装置9を通過した記録材Pを反転路または排紙部へ案内する案内部を示す図である。
冷却装置9の下流側に、冷却装置9を通過した記録材Pを案内する案内部が設けられている。図2(a)に示す例では、案内部としての搬送ガイド板35と、切換爪25が設けられている。片面印刷時などに切換爪25が実線位置にあるときは、記録材Pは搬送ガイド板35に案内されて排出ローラ16により排紙トレイ20に排出される。両面印刷時には切換爪25は破線位置に切り換えられ、記録材Pは反転路26に導かれる。図2(b)に示す例では、案内部としてのローラ37および搬送ガイド板35と、切換爪25が設けられている。ローラ37により記録材Pは撓むことなく搬送ガイド板35および切換爪25側にガイドされ、切換爪25の位置に従って排出または反転される。
FIG. 2 is a diagram illustrating a guide unit that guides the recording material P that has passed through the cooling device 9 to the reverse path or the paper discharge unit.
A guide portion for guiding the recording material P that has passed through the cooling device 9 is provided on the downstream side of the cooling device 9. In the example shown in FIG. 2A, a
ところで、冷却装置は、図3に示すように、ベルト搬送手段30のベルトの走行によって搬送されるシート状記録材Pを冷却する冷却部材33を備えたものである。ベルト搬送手段30は、シート状記録材Pの一方の面(表面または上面)側に配置される第1の搬送機構31と、シート状記録材Pの他方の面(裏面または下面)側に配置される第2の搬送機構32を備える。また、各搬送機構に対してそれぞれ冷却部材33を備え、第1冷却部としての冷却部材(液冷プレート)33aがシート状記録材Pの他方の面(裏面または下面)側に配置され、第2冷却部としての冷却部材33bがシート状記録材Pの一方の面(表面または上面)側に配置され、第3冷却部としての冷却部材33cがシート状記録材Pの他方の面(裏面または下面)側に配置されている。
By the way, as shown in FIG. 3, the cooling device includes a cooling member 33 that cools the sheet-like recording material P conveyed by the belt traveling of the
冷却部材33a,33b,33cは、シート状記録材の走行方向に沿ってずれて配置されている。また、一方の冷却部材33bは、下面が僅かに膨出した扁平円弧面状の吸熱面34bとされ、他方の冷却部材33a,33cは、上面が僅かに膨出した扁平円弧面状の吸熱面34a,34cとされている。そして、各冷却部材33a,33b,33cの内部には、冷却液が流れる冷却液流路が形成されている。
The
この冷却装置は、図4に示すように、発熱部としての記録材Pからの熱を受ける受熱部45と、受熱部45の熱を放熱する放熱部46と、受熱部45と放熱部46とを冷却液が循環する循環路47とを有する冷却液循環回路44を備える。この循環回路47内には、冷却液を循環させるためのポンプ48と、冷却液を溜める液溜タンク49とが配置されている。そして、液冷プレートである冷却部材33a,33b,33cを受熱部45として機能させる。また、放熱部46としてラジエータ等からなる。冷却液には、例えば、水を主成分とし、凍結温度を下げるためのプロピレングリコール又はエチレングリコールや、金属製の部品の錆を防止するための防錆剤(例えば、リン酸塩系物質:リン酸カリ塩、無機カリ塩等)が添加されたもの等がある。
As shown in FIG. 4, the cooling device includes a
循環路47としては、冷却部材33aの一方の開口部と液溜タンク49とを連結する配管50と、冷却部材33aの他方の開口部と冷却部材33bの一方の開口部とを連結する配管60と、冷却部材33bの他方の開口部と冷却部材33cの一方の開口部を連結する配管51と、冷却部材33cの他方の開口部と放熱部46としてラジエータとを連結する配管52と、放熱部46としてラジエータとポンプ48とを連結する配管53と、ポンプ48と液溜タンク49とを連結する配管54とを備える。配管50,60,51,52,53,54を有する循環路47は一本の流路を形成しているが、冷却部材33a,33b,33c内では蛇行しており、冷却液が効果的に冷却部材を冷却するようになっている。
As the
第1の搬送機構31は、複数個(図例では4個)のローラ(従動ローラ)55と、このローラ55に掛け回されるベルト(搬送ベルト)56とを備え、第2の搬送機構32は、複数個(図例では4個)のローラ(従動ローラ)57c,57d,58と、駆動ローラ57aと、ローラ57、58に掛け回されるベルト(搬送ベルト)59とを備える。
The
このため、記録材Pを搬送する際には、第1の搬送機構31のベルト56と第2の搬送機構32のベルト59とで、記録材Pを挟持搬送することになる。すなわち、駆動ローラ57aが駆動することによって、図3に示すように、ベルト59が矢印A方向に走行し、ベルト56,59間に挟まれた記録材Pを介して、第2の搬送機構32のベルト59の走行に伴って、第1の搬送機構31のベルト56が矢印B方向に走行する。これによって、記録材Pは矢印C方向沿って、上流側から下流側へと搬送される。
For this reason, when the recording material P is conveyed, the recording material P is nipped and conveyed by the
次に、前記のように構成された冷却装置の動作について説明する。記録材Pの挟持搬送する場合、図3等に示すように、第1の搬送機構31と第2の搬送機構32とを近接させた状態とする。この図3に示す状態において、第2の搬送機構32の駆動ローラ57aを回転駆動させれば、前記したように、各ベルト56,59が矢印方向に走行して、記録材Pは矢印方向に走行する。この状態では、前記冷却液循環回路44において、冷却液を循環させる。すなわち、ポンプ48を駆動することによって、冷却部材33a,33b,33cの冷却液流路内に冷却液を流す。
Next, the operation of the cooling device configured as described above will be described. When nipping and conveying the recording material P, as shown in FIG. 3 and the like, the
この際、第1の搬送機構31のベルト56の内面が、冷却部材33bの吸熱面34bを摺動し、第2の搬送機構32のベルト59の内面が、冷却部材33aの吸熱面34aと冷却部材33cの吸熱面34cを摺動する。このため、記録材Pの表面(上面)側から、ベルト56を介して冷却部材33bは記録材Pの熱を吸収する。また、記録材Pの裏面(下面)側から、ベルト59を介して冷却部材33c,33aは記録材Pの熱を吸収する。この場合、冷却部材33a,33b,33cが吸収した熱量を冷却液が外部に輸送することで冷却部材33a,33b,33cは低温に保たれる。
At this time, the inner surface of the
すなわち、ポンプ48を駆動することによって、冷却液が冷却液循環回路44内を循環し、冷却部材33a,33b,33cの冷却液流路内を流れて吸熱して高温となった冷却液が、放熱部として機能するラジエータを通過することによって、外気へ放熱され、その温度が低下する。そして、低温となった冷却液が再度冷却液流路内を流れて、冷却部材33a,33b,33cが放熱部46と機能する。このため、このサイクルを繰り返すことによって、記録材Pは両面から冷却される。
That is, by driving the
本発明は、冷却液循環回路44を用いた冷却装置に限定されず、これに替えて、図5のように排熱促進形状部106を設けてもよい。排熱促進形状部106としては、多数のフィンを有する空冷ヒートシンクである。このときの吸熱面34a,34b,34cとベルト56,59との関係は、上記実施例を適用できる。
このように、空冷ヒートシンク構造を用いることによって、冷却液循環回路44を用いなくてすみ、装置のコンパクト化および低コスト化を図ることができる。
The present invention is not limited to the cooling device using the
Thus, by using the air-cooled heat sink structure, the
図6は、従来構成の冷却装置と定着装置の側面図を示す。
本例では、冷却装置9は、回転する冷却ローラ71a,71bと、これに対向して配置され小径ローラ72に掛け回されたベルト73を2組有している。定着の際、記録材Pは、定着装置8の定着ローラ17によって表面のトナー画像を加熱定着されて高温となる。その記録材Pは、図示のように冷却ローラ71およびベルト73に挟持搬送されながら、初めに画像形成面である表面、次いで裏面の順に冷却される。このように画像形成面である表面だけでなく裏面からも冷却を行うことで、記録材からの全吸熱量は、2本の冷却ローラ71を記録材Pの表側に設ける場合より多くなる。
FIG. 6 is a side view of a conventional cooling device and fixing device.
In this example, the cooling device 9 has two sets of cooling
一方、図7は本発明の基本構成を有する冷却装置と定着装置の側面図を示す。
本例では、冷却装置9は、回転する冷却ローラ71a,71bと、これに対向して配置され小径ローラ72に掛け回されたベルト73を2組有しているが、これらの配置は図6のものとは上下逆になっている。従って、記録材Pは、初めに裏面、次いで画像形成面である表面の順に冷却される。
On the other hand, FIG. 7 shows a side view of the cooling device and the fixing device having the basic configuration of the present invention.
In this example, the cooling device 9 has two sets of
次に、図8〜11を用いて従来構成と本発明の基本構成の効果の違いを説明する。
図8に示すように、定着装置8は、内部の図示しないヒータにより一定の温度に制御される定着ローラ17および加圧ローラ18を有しており、この定着装置8によって記録材Pの表面にトナー画像が定着される。このような装置で連続印刷を行う場合、ある記録材Pと後続の記録材Pの間には紙間が生じる。図示のように、加圧ローラ18はこの紙間に相当する部位Qにて定着ローラ17に直接接触する。よって、加圧ローラの部位Qは他の箇所に比べて高温になり、これが1回転して次の記録材Pと接触すると、この部位Qでは記録材Pの裏面が他の箇所よりも高温になる。
Next, the difference in effect between the conventional configuration and the basic configuration of the present invention will be described with reference to FIGS.
As shown in FIG. 8, the fixing
図9は、定着装置8通過後の記録材Pの温度分布の一例を示す図である。
記録材Pの温度は、定着装置8の直後に配置したセンサ(不図示)により測定したものである。横軸は、センサで感知されたときの記録材の先端から後端までの用紙幅、縦軸は用紙温度である。図示のように、加圧ローラ18の部位Qと接触していた裏面の箇所は他の箇所よりも高温になり、裏面に対応する表面の箇所も熱の影響を受けて他の箇所に比べて少し高温になる。
FIG. 9 is a diagram illustrating an example of the temperature distribution of the recording material P after passing through the fixing
The temperature of the recording material P is measured by a sensor (not shown) arranged immediately after the
図10は、このような温度分布を有する記録材Pを図6の従来の冷却装置に通紙した場合の記録材の温度変化を示す。図10(a),(b)に示す記録材Pの温度は、それぞれ冷却ローラ71a,71bの直後に配置したセンサ(不図示)により測定したものである。
まず片面印刷時において、1本目の冷却ローラ71aによって表面が冷却された直後の記録材表裏の温度は図10(a)に示すようになる。表面を冷却すると、表面の温度はトナー固化温度よりも低くなり、これに伴い裏面の温度も下がる。このとき、表面(第1面)に形成されたトナー画像は固化するが、裏面の一部はトナー固化温度以上の高温である。次いで、図10(b)に示すように、2本目の冷却ローラ71bによって裏面が冷却されたとき、裏面全体はトナー固化温度以下に冷却される。表面全体は、記録材内部の熱拡散による熱のぶり返しのため先ほどよりも高温となり、裏面より高温となるが、トナー固化温度より低温である。
FIG. 10 shows the temperature change of the recording material when the recording material P having such a temperature distribution is passed through the conventional cooling device of FIG. The temperatures of the recording material P shown in FIGS. 10A and 10B are measured by sensors (not shown) arranged immediately after the
First, at the time of single-sided printing, the temperatures of the front and back sides of the recording material immediately after the surface is cooled by the
しかし、両面印刷時には、記録材Pは、冷却装置9通過後に反転路29を通ってレジストローラ15へと再給紙され、二次転写ローラ12にて表面(第2面)に画像形成され、定着装置8通過後に再び図9に示す温度部分布を有する。よって、裏面(第1面)がトナー固化温度以上となるため、先ほど固化された裏面のトナー画像は半溶融状態となる。そして、記録材Pが再び1本目の冷却ローラ71aを通過して図10(a)の温度分布となるが、点線で囲んだ部位に示す裏面の高温部のみがトナー固化温度よりも高温となる。この高温部ではトナー画像が軟化した状態となり、その他の低温の部位のみのトナー画像が固化する。その後記録材Pは、裏面を冷却する2本目の冷却ローラ71bを通過することで、図10(b)のように全体がトナー固化温度以下まで冷却されるが、トナー固化に時間差が生まれたことでトナー画像には光沢ムラが生じてしまう。
However, during double-sided printing, the recording material P is fed again to the registration roller 15 through the
これに対し、図7に示す本実施形態の構成では、図9の温度分布を有する記録材Pの裏面を1本目の冷却ローラ71aで最初に冷却する。両面印刷時における裏面(第1面)の冷却直後の記録材の温度分布は図11(a)に示すようになる。図示のように、最上流部の冷却ローラ71aで裏面全体が直接冷却されるため、紙間に相当する加圧ローラの部位Qにより生じる裏面の高温部も他の低温部も、トナーが軟化する境界であるトナー固化温度以下の温度域まで略同時に冷却され、高温部と低温部の差が小さくなる。また、裏面を冷却された影響で表面の温度も少し下がる。次いで、記録材Pの表面を冷却する2本目の冷却ローラ71bを通過すると、記録材Pの温度分布は図11(b)のようになる。すなわち、表面温度が下がり、記録材P内部に残っている熱量が裏面に拡散するため裏面温度は少し上がるが、記録材全体の温度はトナー固化温度以下になる。よって、両面印刷時においても、裏面(第1面)のトナー固化に時間差は生じない。一方、表面(第2面)の温度は図11(a)ではトナー固化温度以上であり、トナーは半溶融状態であるが、図11(b)では表面(第2面)全体の温度はトナー固化温度以下になる。よって、表面(第2面)のトナー固化にも時間差は生じない。
In contrast, in the configuration of the present embodiment shown in FIG. 7, the back surface of the recording material P having the temperature distribution of FIG. 9 is first cooled by the
結局図7に示すように、用紙搬送方向において冷却ローラ71a,71bを加圧ローラ側、定着ローラ側の順に配置し、用紙を裏、表の順に冷却すれば、両面印刷時の裏面のトナー画像の光沢ムラの発生を回避することができる。
After all, as shown in FIG. 7, if the
以上のように、トナー固化温度以下まで記録材P上のトナー画像を冷却すれば光沢への影響は回避できる。しかし、より低温のトナー固着回避温度までトナー画像を冷却しなければ、記録材Pの裏面が重力によって下側の搬送ガイド板と摺擦し、裏面のトナー画像が剥がされて画像キズが生じる虞がある。また、剥がされたトナーが下側搬送ガイド板に固着することで、後続の記録材Pの汚染や搬送不具合が生じてしまう。 As described above, if the toner image on the recording material P is cooled to a temperature equal to or lower than the toner solidification temperature, the influence on the gloss can be avoided. However, if the toner image is not cooled to a lower toner fixing avoidance temperature, the back surface of the recording material P may be rubbed against the lower conveyance guide plate due to gravity, and the toner image on the back surface may be peeled off to cause image scratches. There is. Further, when the peeled toner adheres to the lower conveyance guide plate, contamination of the subsequent recording material P and conveyance failure occur.
そこで、本発明は、図12〜14に示すように、図7の冷却装置における用紙搬送方向の最後尾に第3冷却部を配置することで、記録材Pの表面の光沢ムラの発生の防止に加えて、下側搬送ガイド板へのトナー固着と画像キズの発生を防止するものである。
図12〜14は、本発明の実施形態について説明する図である。
図12は、本実施形態の冷却装置の構成を示す側面図である。本例では、冷却装置9は、加圧ローラ側に配置された第1冷却部としての冷却ローラ71a、定着ローラ側に配置された第2冷却部としての冷却ローラ71b、加圧ローラ側に配置された第3冷却部としての冷却ローラ71cと、これらに対向して配置され小径ローラ72に掛け回されたベルト73とを3組有している。これは、図7の冷却装置において用紙搬送方向の最後尾に、第3冷却部としての冷却ローラ71cと、小径ローラ72に掛け回されたベルト73とをもう一対追加したものである。冷却ローラ71cは記録材Pの裏面を冷却するものである。
Therefore, according to the present invention, as shown in FIGS. 12 to 14, the occurrence of uneven gloss on the surface of the recording material P is prevented by disposing the third cooling unit at the tail of the sheet conveyance direction in the cooling device of FIG. 7. In addition, toner adhesion to the lower conveyance guide plate and image scratches are prevented.
12-14 is a figure explaining embodiment of this invention.
FIG. 12 is a side view showing the configuration of the cooling device of the present embodiment. In this example, the cooling device 9 is disposed on the pressure roller side, the cooling
次に、本実施形態の冷却装置の作用・効果を説明する。
図13は、本冷却装置による記録材Pの温度変化を示す図である。図13(a)〜(c)は、それぞれ図9,11(a),11(b)と共通である。図13(d)は、冷却ローラ71cにより記録材Pの裏面を冷却したときの記録材の温度分布を示す。図13(c)に示すように、記録材Pが表面を冷却する2本目の冷却ローラ71bを通過した直後では、裏面の温度が、トナー固化温度よりも低くてブロッキング現象が生じないトナー固着回避温度よりも高い。よって、記録材Pがこのまま下側の搬送ガイド板35に向けて排出され、これに摺擦すると、裏面のトナー画像が剥がされて上記の不具合が発生する虞がある。そこで、冷却ローラ71cで記録材Pの裏面をもう一度冷却し、図13(d)に示すように、記録材Pの裏面をトナーのブロッキング現象が生じないトナー固着回避温度以下に低下させ、下側の搬送ガイド板35に送ることで上記の不具合を回避している。なお、図13(d)において、表面全体は、記録材内部の熱拡散による熱のぶり返しのため図13(c)よりも高温となり、裏面より高温となるが、トナー固着回避温度より低温である。
Next, the operation and effect of the cooling device of this embodiment will be described.
FIG. 13 is a diagram illustrating a temperature change of the recording material P by the present cooling device. 13 (a) to 13 (c) are the same as FIGS. 9, 11 (a), and 11 (b), respectively. FIG. 13D shows the temperature distribution of the recording material when the back surface of the recording material P is cooled by the cooling
図14は、本実施形態における冷却ローラの位置と定着装置通過後の記録材Pの表面の温度(実線)と裏面(破線)の温度との関係を示す図である。
図14(a)では、所定間隔内に2本の冷却ローラが記録材搬送方向に加圧ローラ側、定着ローラ側の順に設けられている。記録材Pが1本目の冷却ローラ71aを通過するとき、記録材Pが冷却ローラ71aに接触している間に裏面の温度は大きく下降し、その後記録材内部の熱拡散の影響のため緩やかに上昇する。そして、2本目の冷却ローラ71bを通過すると、表面からの冷却効果により裏面の温度は再び緩やかに下降する。一方、表面の温度は、1本目の冷却ローラ71aを通過後には裏面からの冷却効果により緩やかに低下し、2本目の冷却ローラ71bの通過時には大きく低下し、この時点で表面の温度は裏面よりも低くなる。その後、表面の温度は緩やかに上昇し、時間が経てば最終的に裏面と表面の温度は一致する。
FIG. 14 is a diagram illustrating the relationship between the position of the cooling roller, the temperature of the front surface (solid line) of the recording material P after passing through the fixing device, and the temperature of the back surface (broken line) in the present embodiment.
In FIG. 14A, two cooling rollers are provided within a predetermined interval in order of the pressure roller side and the fixing roller side in the recording material conveyance direction. When the recording material P passes through the
図14(b)では、所定間隔内に3本の冷却ローラが記録材搬送方向に加圧ローラ側、定着ローラ側、加圧ローラ側の順に設けられている。前述と同様にして、裏面と表面の温度は低下と上昇を繰り返すが、3本目の冷却ローラ71cにより低下と上昇が一回分増えている。つまり、裏面の温度は2回大きく低下している。一般に、熱いものに冷たいものが接触したときに冷却効率が高くなるため、2本目の冷却ローラ71b通過後により高温の裏面を、3本目の冷却ローラ71cで冷却することで、裏面の温度をより効率的に低下させることができる。言い換えれば、3本目の冷却ローラが定着ローラ側に設けられている場合、3本目の冷却ローラでより冷たい表面を再び冷却することになり、その冷却効率は、3本目の冷却ローラが加圧ローラ側に設けられている場合よりも低い。
In FIG. 14B, three cooling rollers are provided within a predetermined interval in order of the pressure roller side, the fixing roller side, and the pressure roller side in the recording material conveyance direction. In the same manner as described above, the temperature of the back surface and the front surface repeatedly decreases and increases, but the
最下流部の冷却ローラ71cは、冷却ローラ71bにより冷却された記録材の表面と裏面のうちのより高温側を冷却するものであり、本例では裏面を冷却するよう配置されている。しかしながら、2本目の冷却ローラ71bによる冷却後に表面がより高温になる場合もあり得るため、第4冷却部としての別な冷却ローラが、表面を再度冷却するように定着ローラ17側であって冷却ローラ71bと冷却ローラ71cの間に配置されてもよい。別な冷却ローラは、冷却ローラ71bにより冷却された記録材の表面と裏面のうちのより高温側を冷却するものである。よって、別な冷却ローラは、加圧ローラ18側であって冷却ローラ71bと冷却ローラ71cの間に配置されてもよい。以上の効果は、図3,4,16に示す液冷プレート、図5,15に示す空冷ヒートシンクにも当てはまる。
また、所定間隔内に3本(又は4本)の冷却ローラ71a,71b,71cが設けられているため、装置が大型化することもない。
The most
In addition, since the three (or four)
ここで、冷却部材としての冷却ローラは、前記実施形態におけるような空冷式であっても、液冷式であってもよい。空冷式の場合、冷却ローラ内部に冷却ファンから空気が送られる。液冷式の場合、冷却ローラは、例えば、冷却手段としてのアルミニウム製の円筒状のローラと、該ローラに対向して配置された対向ローラなどで構成され、ローラ内部には冷却液を流通させるための冷却液流路が形成される。液冷式の冷却ローラについては、例えば特許文献2に詳しいため、ここでは詳述ない。 Here, the cooling roller as the cooling member may be an air cooling type as in the above embodiment or a liquid cooling type. In the case of the air cooling type, air is sent from the cooling fan into the cooling roller. In the case of the liquid cooling type, the cooling roller is composed of, for example, an aluminum cylindrical roller as a cooling means and a counter roller arranged to face the roller, and the cooling liquid is circulated inside the roller. A coolant flow path is formed. The liquid cooling type cooling roller is detailed in, for example, Patent Document 2 and will not be described in detail here.
図15は、本発明の他の実施形態に係る冷却装置の側面図である。
本実施形態では、定着装置8によって表面にトナー画像を加熱定着されて高温となった記録材Pが、回転する複数のローラ55,57,58に掛け回されて回動するベルト56および59によって構成される第1の搬送機構31および第2の搬送機構32により挟持搬送される。この搬送の際に、ベルト内周面に接触する第1、第2および第3冷却部である空冷ヒートシンク33a,33b,33cによって、記録材Pの熱はベルト56および59を介して裏面と表面から交互に吸収され、記録材Pは低温になって排出される。冷却装置は、記録材搬送方向に、加圧ローラ側に配置された第1冷却部としての空冷ヒートシンク33a、定着ローラ側に配置された第2冷却部としての空冷ヒートシンク33b、加圧ローラ側に配置された第3冷却部としての空冷ヒートシンク33cを有している。また、本例では、図5に示す空冷ヒートシンクとは異なり、吸熱面(受熱面)は平坦に形成されている。
FIG. 15 is a side view of a cooling device according to another embodiment of the present invention.
In the present embodiment, the recording material P, which has been heated and fixed on the surface thereof by the fixing
本実施形態では、前述の冷却ローラを用いた冷却装置と比較して同様の装置サイズでより広い受熱面積が得られるため、省スペースで高い冷却効果が得られる。また、空冷ヒートシンクを記録材Pの裏面側と表面側に交互に設けることで、片面のみから冷却を行う場合よりも冷却効率が高まり、かつ両面から空冷ヒートシンクで記録材Pを挟むようにして冷却する場合に比べてベルト搬送抵抗が小さくなる。なお、冷却部材33bの下面は平坦な吸熱面34bとされ、冷却部材33a,33cの上面は平坦な吸熱面34a,34cとされている。他の構成は、前述の実施形態と同様である。このように、用紙搬送方向において空冷ヒートシンクを加圧ローラ側、定着ローラ側、加圧ローラ側の順に配置し、記録材Pを裏、表、裏の順で冷却することで、両面印刷時の裏面のトナー画像の光沢ムラの発生を確実に回避しつつ、下側の搬送ガイド板35へのトナー固着や画像キズの発生を防止することができる。
In the present embodiment, since a larger heat receiving area can be obtained with the same apparatus size as compared with the cooling apparatus using the above-described cooling roller, a high cooling effect can be obtained in a small space. In addition, when the air-cooled heat sink is alternately provided on the back side and the front side of the recording material P, the cooling efficiency is higher than when cooling from only one side, and the recording material P is cooled by sandwiching the recording material P from both sides with the air-cooled heat sink. The belt conveyance resistance is smaller than The lower surface of the cooling
図16は、本発明の他の実施形態に係る冷却装置の背面図である。
この冷却装置は、空冷ヒートシンクを用いた冷却装置よりも冷却性能の高い液冷式の冷却装置である。本実施形態では、図4の形態と異なり、放熱部46としてラジエータと、液溜タンク49の配置が逆になっている。つまり、配管50は冷却部材33aの一方の開口部と放熱部46としてラジエータとを連結し、配管52は冷却部材33cの他方の開口部と液溜タンク49とを連結している。他の構成は図4の形態と同様である。液溜タンク49に貯留された冷却液は、ポンプ48によって送られ、ラジエータを通過し、外気への放熱を行って温度が低下する。こうして低温になった冷却液は、冷却部材33a,33b,33cを順に通過し、熱伝達によって冷却部材33a,33b,33cから熱を吸収し、高温になって液溜タンク49に戻る。
FIG. 16 is a rear view of a cooling device according to another embodiment of the present invention.
This cooling device is a liquid cooling type cooling device having higher cooling performance than a cooling device using an air-cooled heat sink. In the present embodiment, unlike the configuration of FIG. 4, the radiator and the
このような冷却装置では、放熱部46から排出された最も低温の冷却液が最初に通過する冷却部材33aが、最も高い冷却性能を有する。よって、放熱部46から排出された冷却液は、冷却部材33a、冷却部材33b、冷却部材33cの順に通過するようになっている。これにより、記録材Pの入口側に配置された冷却部材33aで確実に記録材Pの裏面のトナー画像をトナー固化温度以下にすることができる。
In such a cooling device, the cooling
ところで、一般的に冷却装置では記録材Pを最後に冷却する記録材搬送方向の最下流部に配置された冷却部材33cの温度が低い方が記録材Pの温度をより低温で排出できることが知られている。そのため、図4に示す冷却装置では、放熱部46から排出された冷却液が、冷却部材33c、冷却部材33b、冷却部材33aの順に通過するようになっている。しかしながら、記録材Pの裏面の光沢ムラや、下側の搬送ガイド板35での画像キズ、トナー固着が生じない程度に記録材Pの裏面を冷却する性能が確保される限りどのような配管をしても構わない。
By the way, in general, in a cooling device, it is known that the temperature of the recording material P can be discharged at a lower temperature when the temperature of the cooling
前述のベルト方式の記録材冷却装置において、冷却部材33は空冷ヒートシンクや液冷プレートに限らず、ペルチェ素子を用いた冷却部材や、放熱端を有するヒートパイプの吸熱端が内部に埋め込まれた冷却プレートなどであってもよい。
また、排紙部は記録材Pをストックする排紙トレイ20に限られず、排出された記録材Pに所定の後処理を施す後処理装置を設けるものであってもよい。
In the above-described belt-type recording material cooling apparatus, the cooling member 33 is not limited to an air-cooled heat sink or a liquid-cooled plate, but is a cooling member using a Peltier element, or a cooling in which a heat absorption end of a heat pipe having a heat radiation end is embedded. It may be a plate or the like.
The paper discharge unit is not limited to the
また、図3に示す吸熱面34a,34b,34cは平坦に形成されていてもよい。
また、図3,5,12,15に示す冷却装置では、加圧ローラ側に配置された冷却部の数が定着ローラ側に配置された冷却部の数より多い。これは、加圧ローラ側の各冷却部により記録材から奪われる熱量の総和が、定着ローラ側に配置された冷却部により記録材から奪われる熱量よりも大きいことを意味する。
従って、この熱量の大小を満たす冷却部材であれば、加圧ローラ側の冷却部材の数と定着ローラ側の冷却部材の数は同じでもよい。この場合、図17に示すように、加圧ローラ側の第1冷却部としての冷却部材33aの吸熱面34aの広さ(記録材搬送方向の長さ)を、定着ローラ側の第2冷却部としての冷却部材33bの吸熱面34bの広さ(記録材搬送方向の長さ)より広くすればよい。一例として、吸熱面34aの広さを吸熱面34bの広さの3倍以上の広さとすることが好ましい。
Further, the
In the cooling devices shown in FIGS. 3, 5, 12, and 15, the number of cooling units arranged on the pressure roller side is larger than the number of cooling units arranged on the fixing roller side. This means that the total amount of heat taken from the recording material by each cooling unit on the pressure roller side is larger than the amount of heat taken from the recording material by the cooling unit arranged on the fixing roller side.
Accordingly, the number of cooling members on the pressure roller side and the number of cooling members on the fixing roller side may be the same as long as the cooling member satisfies the amount of heat. In this case, as shown in FIG. 17, the width (the length in the recording material conveyance direction) of the
これにより、記録材Pが裏面を冷却する1つ目の冷却部材33aを通過した直後では、裏面の温度をトナー固着回避温度よりも大幅に低くし、表面の温度を、トナー固化温度よりも低くてブロッキング現象が生じないトナー固着回避温度よりも高くできる。次いで、記録材Pが表面を冷却する2つ目の冷却部材33bを通過した後には、図13(d)のように表面および裏面の温度をトナー固着回避温度よりも確実に低くできる。このように、吸熱面34aをより広くすることにより、吸熱面34bで表面を吸熱するときに表側の熱が裏側に伝わったとしても表面と裏面がトナー固着回避温度より下回るように、吸熱面34aで予め裏面を冷やしておくことができる。
また、図17の構成に替えて、図17に示す冷却部材33aの長さ分だけ、複数の冷却部材33aを記録材搬送方向に沿って配置してもよい。
As a result, immediately after the recording material P passes through the
Further, instead of the configuration of FIG. 17, a plurality of cooling
8 定着装置
9 冷却装置(記録材冷却装置)
17 定着ローラ(定着部材)
18 加圧ローラ(加圧部材)
20 排紙トレイ(排紙部)
26,29 反転路
33a,71a 液冷プレート、空冷ヒートシンク、冷却ローラ(第1冷却部)
33b,71b 液冷プレート、空冷ヒートシンク、冷却ローラ(第2冷却部)
33c,71c 液冷プレート、空冷ヒートシンク、冷却ローラ(第3冷却部)
200 画像形成装置
P 記録材
8 Fixing device 9 Cooling device (Recording material cooling device)
17 Fixing roller (fixing member)
18 Pressure roller (Pressure member)
20 Paper output tray (paper output unit)
26, 29
33b, 71b Liquid cooling plate, air cooling heat sink, cooling roller (second cooling part)
33c, 71c Liquid cooling plate, air cooling heat sink, cooling roller (third cooling part)
200 Image forming apparatus P Recording material
Claims (7)
前記記録材冷却装置は、記録材搬送方向に、前記加圧部材側に配置され前記記録材から熱を受ける受熱面を有する加圧部材側冷却部、前記定着部材側に配置され前記記録材から熱を受ける受熱面を有する定着部材側冷却部を順次有し、
前記加圧部材側冷却部により記録材から奪う熱量は、定着部材側冷却部により記録材から奪う熱量よりも高いことを特徴とする記録材冷却装置。 A recording material cooling device disposed on the downstream side in the recording material conveyance direction of a fixing device that fixes an unfixed image on the recording material by a fixing member having a heat source and a pressure member that contacts the fixing member to form a fixing nip. Because
The recording material cooling device is disposed on the pressure member side in the recording material conveyance direction and has a heat receiving surface that receives heat from the recording material, and is disposed on the fixing member side from the recording material. The fixing member side cooling unit having a heat receiving surface that receives heat is sequentially provided,
The recording material cooling apparatus according to claim 1, wherein a heat quantity taken from the recording material by the pressure member side cooling section is higher than a heat quantity taken from the recording material by the fixing member side cooling section.
前記記録材冷却装置は、記録材搬送方向に、前記加圧部材側に配置され前記記録材を搬送するベルトに接触する加圧部材側冷却部、前記定着部材側に配置され前記記録材を搬送する他のベルトに接触する定着部材側冷却部を順次有し、
前記加圧部材側冷却部により記録材から奪う熱量は、定着部材側冷却部により記録材から奪う熱量よりも高いことを特徴とする記録材冷却装置。 A recording material cooling device disposed on the downstream side in the recording material conveyance direction of a fixing device that fixes an unfixed image on the recording material by a fixing member having a heat source and a pressure member that contacts the fixing member to form a fixing nip. Because
The recording material cooling device is disposed on the pressure member side in the recording material conveyance direction and contacts a belt that conveys the recording material, and is disposed on the fixing member side to convey the recording material. Have a fixing member side cooling section that comes into contact with other belts in order,
The recording material cooling apparatus according to claim 1, wherein a heat quantity taken from the recording material by the pressure member side cooling section is higher than a heat quantity taken from the recording material by the fixing member side cooling section.
前記記録材冷却装置は、記録材搬送方向に、前記加圧部材側に配置され前記記録材から熱を受ける受熱面を有する加圧部材側冷却部、前記定着部材側に配置され前記記録材から熱を受ける受熱面を有する定着部材側冷却部を順次有し、
前記加圧部材側冷却部における記録材搬送方向の長さは、前記定着部材側冷却部における記録材搬送方向の長さよりも長いことを特徴とする記録材冷却装置。 A recording material cooling device disposed on the downstream side in the recording material conveyance direction of a fixing device that fixes an unfixed image on the recording material by a fixing member having a heat source and a pressure member that contacts the fixing member to form a fixing nip. Because
The recording material cooling device is disposed on the pressure member side in the recording material conveyance direction and has a heat receiving surface that receives heat from the recording material, and is disposed on the fixing member side from the recording material. The fixing member side cooling unit having a heat receiving surface that receives heat is sequentially provided,
The recording material cooling apparatus according to claim 1, wherein a length in the recording material conveyance direction in the pressure member side cooling unit is longer than a length in the recording material conveyance direction in the fixing member side cooling unit.
請求項1〜6のいずれか一項に記載の記録材冷却装置と、
を備えることを特徴とする画像形成装置。
A fixing device that fixes an unfixed image on a recording material by a fixing member having a heat source and a pressure member that forms a fixing nip in contact with the fixing member;
The recording material cooling device according to any one of claims 1 to 6,
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