JPH0670722B2

JPH0670722B2 - シート脱熱・搬送装置

Info

Publication number: JPH0670722B2
Application number: JP62310800A
Authority: JP
Inventors: エムグーレイアーサー; ピーシーゲルロバート
Original assignee: ゼロックスコーポレーション
Priority date: 1986-12-19
Filing date: 1987-12-08
Publication date: 1994-09-07
Anticipated expiration: 2009-09-07
Also published as: US5032875A; JPS63165877A

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明は、一般には、加熱された像支持材を一定の通路
に沿って搬送し、冷却する装置、詳細には、加熱定着装
置から出てきた定着されたトナー像を支持しているコピ
ーシートを搬送し、冷却すると同時に、コピーシートの
表裏の水分を減じる装置に関するものである。

発明が解決しようとする問題点通常は、原稿種類を照明して、その光像を光導電性部材
の上に投影するか、または電子的手段によるかして、光
導電性部材表面に原稿書類に対応する静電潜像が形成さ
れる。その静電潜像を可溶性粒子で現像して可視トナー
像が形成され、そのトナー像が支持材たとえばコピーシ
ートへ転写される。未定着トナー像は、支持材を、少な
くとも一方が加熱された一対のローラーのニップに通す
ことにより、熱と圧力で支持材へ定着させることができ
る。ローラーのニップから出てきた支持材は、加熱ロー
ラーで加熱され、粘着状態である。また支持材は、定着
処理における乾燥とローラーのニップの湾曲とによっ
て、カールする傾向がある。このカールは、水分が再び
シートに入る速度に関連している。したがって、カール
をできるだけ少なくし、かつ支持材が出力トレーの中で
互いにくっつくのを防ぐには、支持材が定着装置を出た
後、冷却することが望ましい。また高温のシートは、低
温のシートより大きな速度で水分を吸収することがわか
っている。

主として定着装置によって発生する複写機内の熱レベル
を低くするために、いろいろな方法が試みられてきた。
たとえば、ゼロックス1075複写機の場合は、定着装置よ
り上の領域を、定着装置を冷却する高性能の軸流ファン
で冷却している。しかし、定着装置の上には、反転器が
配置されているので、ファンからの空気が薄葉紙をぱた
ぱたさせて、反転器の動作を妨げる可能性がある。ま
た、定着装置によってコピーシートに生じたカールを処
理するのに、カール除去装置が使用されている。米国特
許第3,914,097号および同第4,545,671号は、共に、平ら
な有孔伝熱表面を使用してシートを冷却することを目指
している。真空源は、孔を通じて吸引し冷却空気をシー
トへ提供し、かつシートを熱伝導性表面に吸い付け保持
する。米国特許第3,827,855号に記載されているトナー
定着用の有孔加熱ドラムは、一部の孔を通して空気を吸
い込み、シートをドラムの一部分に吸い付け保持する真
空源と、他の孔から空気を吹き出し、シートをドラムか
ら離す加圧空気源を備えている。真空と加圧空気は、共
に、中心コアを通してドラムへ供給される。米国特許第
4,191,465号には、有孔表面に真空が供給されるように
なっているシート送りローラーが記載されている。送り
ローラーの中心の大部分は、中心コアで満たされている
ようである。

問題点を解決するための手段本発明は、定着装置から出てきたコピーシートから熱を
放散させ、かつ次の処理のためコピーシートを搬送する
ために用いる多孔表面をもつ熱伝導性中空シリンダを提
供するものである。シートは、絶縁性反射バッフル部材
によってシリンダの周囲に案内される。空気は、真空送
風機によってシリンダに吸い込まれ、複写機の外へ排出
される。シリンダの外壁の近くに高速空気流を生じさせ
て、コピーシートから効率良く熱を奪うために、シリン
ダの内部に、横断面においてシリンダの中空部分の面積
を減じる部材が挿置されている。

次に、発明とその特徴および利点について説明するが、
添付図面を参照し、以下に述べる好ましい実施例の詳し
い説明を読まれれば、一層明らかになるはずである。

実施例以下、好ましい実施例について本発明を説明するが、発
明をそれらの実施例に限定するつもりのないことは理解
されるであろう。反対に、特許請求の範囲で明示した発
明の精神および範囲に含めることができるすべての代替
物、修正物、均等物に、保護の範囲が及ぶべきものと考
える。

本発明の諸特徴の一般的な理解のために、図面を参照し
て説明するが、全図を通じて、同じ部品は、同じ参照番
号を使用して表示してある。第１図は、本発明の脱熱・
搬送装置を組み入れた電子写真式複写機の各種構成要素
を略図で示す。

電子写真式複写技術は周知であるから、以下、第１図の
複写機に用いられているいろいろな処理ステーションを
略図で示し、それらの作用を簡単に説明する。

第１図に示すように、典型的な電子写真式複写機は、光
導電性表面を有するベルト10を用いている。光導電性表
面は、セレン合金から作られたものが好ましい。ベルト
10は、矢印12の方向に動いて光導電性表面の連続する部
分を進め、その移動通路の周囲に配置されたいろいろな
処理ステーションを順次通過させる。

最初に、ベルト10の一部分が帯電ステーションＡを通過
する。帯電ステーションＡでは、コロナ発生装置が光導
電性表面を比較的高い一様な電位に帯電させる。

次に、光導電性表面の帯電した部分は、露光ステーショ
ンＢを通過する。露光ステーションＢでは、原稿取扱装
置15が原稿書類16を表を下にして露光装置17の上に置
く。露光装置17のランプ20は、透明プラテン18の上に置
かれた原稿書類16を照明する。原稿書類16から反射した
光線は、レンズ22を透過する。レンズ22は、原稿書類16
の光像をベルト10の光導電性表面の帯電した部分の上に
結像させ、光導電性表面上の電荷を選択的に消去する。
これにより、原稿書類に含まれている情報領域に対応す
る静電潜像が光導電性表面の上に記録される。続いて、
ベルト10は、光導電性表面に記録された静電潜像を現像
ステーションＣへ進める。プラテン18は、移動可能に取
り付けられており、複写する原稿書類の倍率を調整する
ため、矢印24の方向に動くようになっている。レンズ22
は、原稿書類16の光像がベルト10の光導電性表面の帯電
した部分の上に結像するように、プラテン18と同期して
動く。

原稿取扱装置15は、オペレータが丁合された通常の正順
で、原稿保持トレー内に置いた原稿書類のスタックか
ら、原稿書類を順次給送する。原稿書類は、原稿保持ト
レーから連続的にプラテン18へ給送される。原稿取扱装
置は、原稿書類を再循環させてトレーに支持されたスタ
ックの上に戻す。原稿取扱装置は、複写する情報が記載
されいる各種サイズおよび秤量の紙またはプラスチック
の原稿書類を連続的に、順次、給送するように構成され
ている。原稿保持トレーに置かれた原稿書類およびコピ
ーシートは、サイズが測定される。

原稿取扱装置の場合を述べたが、原稿書類のサイズは、
原稿取扱装置内でなくプラテン上でも測定できることは
理解されるであろう。これは、原稿取扱装置を搭載して
いない複写機や印刷機の場合、あるいは原稿取扱装置を
プラテンから持ち上げなければならないようなA3（11″
×17″）サイズの原稿書類やプラテンの上に手差したオ
バーサイズの原稿書類のコピーを作成するときに必要で
ある。

第１図の説明を続けると、現像ステーションＣでは、一
対の磁気ブラシ現像ローラー26,28が現像剤を運んで静
電潜像に接触させる。静電潜像は、現像剤のキャリヤ粒
子からトナー粒子を引き付けて、ベルト10の光導電性表
面の上にトナー粉末像を形成する。

ベルト10の光導電性表面に記録された静電潜像が現像さ
れた後、ベルト10は、トナー粉末像を転写ステーション
Ｄへ進める。転写ステーションＤでは、運ばれてきたコ
ピーシート40がトナー粉末像に接触する。転写ステーシ
ョンＤには、コピーシートの裏面にイオンを散布するコ
ロナ発生装置30が設置されている。このイオン散布によ
りベルト10の光導電性表面からトナー粉末像がシートへ
引き付けられる。転写後、コンベヤ32がシートを定着ス
テーションＥへ運ぶ。

コピーシートは、給紙トレー34から転写ステーションＤ
へ給送される。トレー34は、コピーシートのサイズを検
知して、そのサイズを表す電気信号を制御器38内のマイ
クロプロセッサへ送る。同様に、原稿取扱装置15の原稿
保持トレーに設置されたスイッチが原稿書類のサイズを
検知して、そのサイズを表す電気信号を発生し、制御器
38のマイクロプロセッサへ送る。

定着ステーションＥには、転写されたトナー粉末像をコ
ピーシートへ永久的に固着させる定着装置40が設置され
ている。定着装置40は、加熱された定着ローラー42とバ
ックアップ・ローラー44から成るものが好ましい。シー
トが定着ローラー42とバックアップ・ローラー44の間を
通過するとき、トナー粉末像が定着ローラー42に接触す
る。このようにして、トナー粉末像が、シートに永久的
に固着される。

定着後、脱熱・搬送装置200が、反転選択器の作用をす
るゲート48へシートを搬送する。ゲート48の位置に従っ
て、コピーシートは、シート反転器50に偏向されるか、
反転器50をバイパスして直接第２の決定ゲート52へ送ら
れる。したがって、反転器50をバイパスするコピーシー
トは、ゲート52に達する前にシート通路内の90゜コーナ
をまわる。ゲート48は、シートを表を上向きにするの
で、転写され、定着された像面が上向きになる。反転器
50が選択された場合は、上記の反対になる、すなわち最
後に印刷された面が下向きになる。第２の決定ゲート52
は、シートを直接出力トレー54へ偏向するか、またはシ
ートを反転せずに第３の決定ゲート56へ運ぶ搬送通路へ
偏向する。決定ゲート56は、シートを直接反転せずに複
写機の出力通路へ送り込むか、シートを両面複写用反転
ロール搬送装置58へ偏向する。ゲート56がシートを反転
搬送装置58へ偏向すると、反転搬送装置58は、両面複写
するシートを反転し、両面複写用トレー60の中に積み重
ねる。両面複写用トレー60は、片面が印刷され、次にそ
の反対面に像が印刷されるシート、すなわち両面複写さ
れるコピーシートの中間すなわち緩衝保管場所になる。
シートは、ローラー58へ反転されるので、これらの中間
セットのシートは、両面複写用トレー60の中に上向きに
積み重ねられ、また複写される順序で、順次上に積み重
ねられる。

シートの反対面にトナー粉末像を転写し両面複写を完了
するために、トレー60内の片面複写されたシートは、底
面給送装置52によって連続的にコンベヤ59へ送り出さ
れ、コンベヤ59によって転写ステーションＤへ戻され
る。両面複写給送装置の故障率は、定着された片面複写
済シートのカールの度合い非常に敏感である。コンベヤ
100と66は、反転を生じさせる通路に沿ってシートを進
めるが、両面複写用トレー60からは一番下のシートが給
送されるので、転写ステーションＤでは、コピーシート
の正しい面すなわち白紙面がベルト10に接触し、トナー
粉末像がその白紙面に転写される。そのあと、両面複写
済シートは、片面複写済シートと同じ通路を通って、複
写機から取り出すためのトレー54に積み重ねられる。

ここで複写機の動作に戻ると、コピーシートがベルト10
の光導電性表面から分離された後、必ず、若干の残留粒
子がベルト10に付着して残っている。これらの残留粒子
は、清掃ステーションＦにおいて、光導電性表面12から
除去される。清掃ステーションＦには、ベルト10の光導
電性表面に接触して回転する繊維ブラシ68が取り付けら
れている。粒子は、接触して回転するブラシ68によって
光導電性表面から清掃される。清掃後、次の連続する像
形成サイクルの帯電処理の前に、放電ランプ（図示せ
ず）が、光導電性表面を投光照明し、表面に残っている
残留静電荷を消去する。

複写機における熱上昇の問題を引き起こす足着装置の要
因の大部分は、定着されたコピーシート内の顕著な熱と
して運ばれる熱エネルギーと、その随伴対流境界層であ
る。このエネルギーは、複写機内で放熱されるか、コピ
ーシートに水分消失に起因するカールを生じさせるの
で、そのあとシートからカールを除去しなければならな
い。この熱エネルギーをコピーシートから周囲環境へ有
効に伝達すれば、熱上昇の問題が緩和され、カールを除
去する必要が少なくなるか、または無くなる。第２図
に、これを実行する脱熱・搬送装置200を示す。装置200
は、適当な材料たとえばデルリン（Delrin）で作られた
絶縁反射性バッフル部材220と共に、搬送装置として使
用される熱伝導性中空シリンダ205を有する脱熱・搬送
ロールで構成されているシリンダの一端に結合された送
風機により、シリンダのコアおよびシリンダの表面を貫
通している多数の孔207を通して、空気が吸い込まれ
る。送風機の作用は、シリンダのエンドキャップおよび
シリンダ表面の孔を通して、冷却空気を吸い込み、定着
装置を離れた直後のコピーシートをシリンダの表面に引
き付けることである。エンドキャップにあるフィンは、
シリンダ内に吸引される空気の量を調整する。熱伝導性
シリンダと送風機によってコピーシートから吸い出され
た高温の空気は、シリンダの反対側のエンドキャップを
通して複写機の外へ排出される。シリンダを通過する空
気流量は、コピーシートからシリンダへの熱伝達が十分
であり、かつ生じた真空レベルが熱の放散およびコピー
シートの搬送を助けるように選ばれる。シリンダの直径
は、コピーシートに大きな接触領域を提供するように選
ばれる。また、シリンダの中空部分を通る空気流の抵抗
は、シリンダ内部の多数の孔が形成された部は、真空が
生じる程度に高く、しかし妥当なサイズの送風機でよい
程度に低い。

定着装置から出るとき、シートから除去された水分は、
シートの温度が高いほど急速に吸収される傾向があり、
これが、シートのカールの原因になる。すなわち、カー
ルの形成はシートの温度に大きく関係する。そこで、カ
ールを防止するには、急速に冷却することが不可欠であ
る。

シリンダ205の表面は、粗い高摩擦搬送表面として最大
限に利用され、またフィンとして働く隆起要素206によ
って有効表面が増加するので、熱伝導性が高められた表
面としても働く。また、この粗さは、コピーシートをシ
リンダ表面に吸着させるのに使われる低圧領域を広げる
ので、したがってコピーシートの取扱いを確実にする上
でかなり役立っている。

本脱熱・搬送装置200の性能は、第４図に示すように、
シリンダ205の内部に固体部材250を置いて環状断面を生
じさせることによって高められる。この環状断面によ
り、全流量を増さずに、対流熱伝達のため、外壁の近く
に高速度を得ることができる。この構造で、20cfm（0.5
6m³/分）以下の流量を使用して容易に得ることができる
3m/sの軸速度で、非常に高いヌッセルト（Nusselt）数
（対流熱伝達係数）が実証された。

固体部材250すなわち挿入体とシリンダ壁の間の環状領
域内の対流は、回転するシリンダ壁と固定された挿入体
との間の相対的接線運動で非常に高められる。強制対流
の環境を生み出すほかに、この相対的接線運動は、熱境
界層をじょう乱させ、壁の所で非常に有効な乱流による
熱伝達を生じさせる作用をする。周囲空気は、熱くなっ
た半径方向の流入空気と混合され、一様な壁温を維持し
て、熱伝導性を高める。

発明の効果本発明によれば、定着装置の下流に、熱伝導性の搬送手
段と熱絶縁性で且つ反射性のバッフル手段とが設けら
れ、熱伝導性搬送手段は、外面から内面に貫通して延び
る複数の孔を備えた中空のシリンダで構成され、該中空
シリンダの内部には、該シリンダの外面近くの空気流れ
を高速にしてシートからの熱の伝達を大きくするよう
に、横断面においてシリンダの中空部分の面積を減じる
部材が挿置されているので、シリンダの一端の側から送
風機等で空気を送ると、中空シリンダの内部の外面近く
の空気流れが高速になり、シリンダに形成された孔の部
分に真空圧（負圧）が生じて、シートをシリンダに吸引
する力が生じる。このため、定着装置を通って熱せられ
たシートは、バッフル手段でシートの熱が熱伝導性搬送
手段の側に向けられるとともに、熱伝導性搬送手段のシ
リンダ表面に、多数の孔からの真空吸引によって引きつ
けられて、シートの熱がシリンダに伝達されてシートの
熱が急速に冷却され、シートへの水分の吸引を防止し、
シートのカールを防止する。

以上の説明から、熱および圧力を加えて処理されたシー
トのカールを防止することが可能な脱熱・搬送ロール装
置が提供されたことは明らかである。本装置は、シート
搬送機能を行い、かつ環状通路内の軸方向流と接線方向
流の双方を使用することによって非常に高い対流熱伝達
を行う。また搬送ロールに粗い表面を用いることによっ
て、熱伝達およびシートの取扱いが改善される。発明の
好ましい実施例について詳細に説明したが、特許請求の
範囲に記載した発明の精神および範囲の中で、いろいろ
な修正、変更を行うことができることは理解されるであ
ろう。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の好ましい実施例を組み入れた複写機
の略正面図、第２図は、明確にするため回転して示した第１図の脱熱
・搬送ロールの拡大正面図、第3A図と第3B図は、それぞれ、熱伝導性中空シリンダの
正面図と側面図、第４図は、追加された挿入部材と、空気の流れを矢印で
示した第３図のシリンダの断面図である。符号の説明Ａ……帯電ステーション、Ｂ……露光ステーション、Ｃ……現像ステーション、Ｄ……転写ステーション、Ｅ……定着ステーション、Ｆ……清掃ステーション、 10……ベルト、12……移動方向、 15……原稿取扱装置、16……原稿書類、 17……露光装置、18……透明プラテン、 20……ランプ、22……レンズ、 24……移動方向、 26,28……磁気ブラシ現像ローラー、 30……コロナ発生装置、32……コンベヤ、 34……トレー、38……制御器、 40……定着装置、42……定着ローラー、 44……バックアップ・ローラー、 48……ゲート、50……シート反転器、 52……ゲート、54……出力トレー、 56……ゲート、 58……両面複写用反転ロール搬送装置、 59……コンベヤ、60……両面複写用トレー、 66……コンベヤ、68……繊維ブラシ、 100……コンベヤ、200……脱熱・搬送装置、 205……熱伝導性中空シリンダ、 206……隆起要素、207……孔、 220……絶縁反射性バッフル部材、 250……挿入部材。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】上流から送られてくる、現像した像を支持
するシートを受取り、熱と圧力を加えて前記像をシート
に定着させる定着装置を有するシート処理装置であっ
て、該定着装置によりシートに与えられた熱を放散させ
る装置において、前記定着装置の下流側に熱伝導性の搬送手段が配置さ
れ、該熱伝導性の搬送手段は、前記シートを次の処理の
ために前記定着装置から遠ざかるように移動させるとと
もに、シートの内部の熱を放散させており、前記熱伝導性搬送手段は、外面から内面に貫通して延び
る複数の孔を備えた中空のシリンダで構成され、該中空
シリンダの内部には、該シリンダの外面近くの空気流れ
を高速にしてシートからの熱の伝達を大きくするよう
に、横断面においてシリンダの中空部分の面積を減じる
部材が挿置されており、更に、前記熱伝導性搬送手段に隣接して配置され、前記
シートから熱を放散させるように該搬送手段と協働す
る、熱絶縁性で且つ反射性のバッフル手段が設けられて
いることを特徴とする装置。