(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
中空状の管状部材からなる冷却ローラと、
前記管状部材内に冷却媒体を搬送する冷却媒体搬送手段と、を備え、
前記冷却ローラにシート状部材を接触させてシート状部材を冷却する冷却装置において、
前記管状部材内に内包された内包部材を有し、前記管状部材の内壁面と前記内包部材の外周面との間に冷却媒体が流れる流路が形成されており、
冷却媒体に乱流を発生させる乱流発生手段を、前記内包部材の外周面の前記管状部材が接触することで冷却するシート状部材と略同幅の領域に設けたことを特徴とする冷却装置。
【請求項２】
請求項１記載の冷却装置であって、
上記乱流発生手段は、上記内包部材の外周面に設けた螺旋形状の突起または溝であることを特徴とする冷却装置。
【請求項３】
請求項１記載の冷却装置であって、
上記乱流発生手段は、上記内包部材の外周面に設けた穴であることを特徴とする冷却装置。
【請求項４】
請求項１記載の冷却装置であって、
上記乱流発生手段は、上記内包部材の外周面に設けた凹凸面または粗し面であることを特徴とする冷却装置。
【請求項５】
請求項１、２、３または４記載の冷却装置であって、
上記内包部材はコア部材であり、上記乱流発生手段を設けた前記コア部材の外周面と上記管状部材の内壁面とで形成される間隙に冷却媒体が流れる流路を有することを特徴とする冷却装置。
【請求項６】
請求項１、２、３または４記載の冷却装置であって、
上記内包部材は上記管状部材よりも細管構造の内管であり、
前記管状部材と前記内管との間を冷却媒体が流れる外側流路、及び、前記内管内を冷却媒体が流れる内側流路を有する二重管構造が、前記管状部材と前記内管とで形成されることを特徴とする冷却装置。
【請求項７】
請求項１、２、３または４記載の冷却装置であって、
上記内包部材は内部に冷却媒体が通過可能な中空を有するシリンダであり、上記乱流発生手段を設けた前記シリンダの外周面と上記管状部材の内壁面とで形成される間隙に冷却媒体が流れる流路を有することを特徴とする冷却装置。
【請求項８】
請求項１、２、３、４、５、６または７記載の冷却装置であって、
上記乱流発生手段は、上記内包部材とは別体の別体部材に形成されており、前記別体部材を前記内包部材の外周面に取り付けたことを特徴する冷却装置。
【請求項９】
シート状部材上にトナー像を形成するトナー像形成手段と、
前記シート状部材上に形成されたトナー像を少なくとも熱によってシート状部材に定着させる熱定着手段と、
前記熱定着手段によってトナー像が定着されたシート状部材を冷却する冷却手段とを備えた画像形成装置において、
前記冷却手段として、請求項１、２、３、４、５、６、７または８記載の冷却装置を用いることを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プリンタ、ファクシミリ、複写機などの画像形成装置に用いられる冷却装置、及び、その冷却装置を備えた画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
画像形成装置としては、電子写真技術を用いてシート状部材である用紙上にトナー画像を形成し、熱定着装置を通過させることでトナーを溶融し融着させるものが知られている。一般に熱定着装置の温度は、トナーや用紙の種類、用紙搬送スピードなどによって異なるが１８０［℃］〜２００［℃］程度の温度に設定され制御されて、トナーを瞬時に融着させる。熱定着装置を通過した直後の用紙の表面温度は、用紙の熱容量（比熱、密度など）に左右されるが例えば１００［℃］〜１３０［℃］程度の高い温度となっている。トナーの溶融温度はもっと低いので、熱定着装置通過直後の時点ではトナーは少し軟らかいままであり、用紙が冷えるまでは、しばらく粘着状態にある。そのため、連続的に画像出力動作が繰り返され熱定着装置通過後の用紙が排紙収容部に積載される場合、用紙上のトナーが十分に硬化できず軟化状態にあると、用紙上のトナーが別の用紙に貼り付く所謂ブロッキング現象が起こり、画像品質が著しく低下することがある。
【０００３】
特許文献１に記載の画像形成装置では、軸受を介して回転可能にブラケットに支持され、用紙に接触して用紙を搬送しつつ冷却する冷却ローラを備えた冷却装置が、熱定着装置よりも用紙搬送方向下流側に設けられている。熱定着装置通過後の用紙が冷却装置の冷却ローラによって冷却されることで、用紙上のトナーも冷やされ硬化し、上記ブロッキング現象が起こるのを抑えることができる。また、冷却ローラは管状構造であり、冷却ローラ軸方向一端側から他端側に向かって冷却ローラ内に冷却液が流され、用紙から熱を奪うことで温度が上昇した冷却ローラが冷却液により冷却される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
近年、電話料金の請求書や領収書等の高速プリントや、厚紙、コート紙等へのカラー光沢画像のプリントなど、軽印刷のニーズが多くなりつつある。このような軽印刷では、高速で大量プリントが行われるため、より短時間に高温のシート状部材を冷却する必要がある。また、オフィス向けとは異なり、カラープリントの頻度も多く、光沢画像も多いことから、熱定着装置によって用紙により高温で画像を定着させるため、高効率の冷却が求められるようになってきた。
【０００５】
しかしながら、冷却ローラ内に冷却液を単に流しただけでは、冷却ローラ内壁面近傍の冷却液の温度が高くなり過ぎて冷却液により冷却ローラを効果的に冷やすことができず、その結果、冷却ローラによって用紙の冷却を適切に行えないといった問題が生じ得る。
【０００６】
本発明は以上の問題点に鑑みなされたものであり、その目的は、冷却ローラによるシート状部材の冷却効率を向上させることができる冷却装置及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】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、中空状の管状部材からなる冷却ローラと、前記管状部材内に冷却媒体を搬送する冷却媒体搬送手段と、を備え、前記冷却ローラにシート状部材を接触させてシート状部材を冷却する冷却装置において、前記管状部材内に内包された内包部材を有し、前記管状部材の内壁面と前記内包部材の外周面との間に冷却媒体が流れる流路が形成されており、冷却媒体に乱流を発生させる乱流発生手段を、前記内包部材の外周面の前記管状部材が接触することで冷却するシート状部材と略同幅の領域に設けたことを特徴とするものである。
また、請求項２の発明は、請求項１記載の冷却装置であって、上記乱流発生手段は、上記内包部材の外周面に設けた螺旋形状の突起または溝であることを特徴とするものである。
また、請求項３の発明は、請求項１記載の冷却装置であって、上記乱流発生手段は、上記内包部材の外周面に設けた穴であることを特徴とするものである。
また、請求項４の発明は、請求項１記載の冷却装置であって、上記乱流発生手段は、上記内包部材の外周面に設けた凹凸面または粗し面であることを特徴とするものである。
また、請求項５の発明は、請求項１、２、３または４記載の冷却装置であって、上記内包部材はコア部材であり、上記乱流発生手段を設けた前記コア部材の外周面と上記管状部材の内壁面とで形成される間隙に冷却媒体が流れる流路を有することを特徴とするものである。
また、請求項６の発明は、請求項１、２、３または４記載の冷却装置であって、上記内包部材は上記管状部材よりも細管構造の内管であり、前記管状部材と前記内管との間を冷却媒体が流れる外側流路、及び、前記内管内を冷却媒体が流れる内側流路を有する二重管構造が、前記管状部材と前記内管とで形成されることを特徴とするものである。
また、請求項７の発明は、請求項１、２、３または４記載の冷却装置であって、上記内包部材は内部に冷却媒体が通過可能な中空を有するシリンダであり、上記乱流発生手段を設けた前記シリンダの外周面と上記管状部材の内壁面とで形成される間隙に冷却媒体が流れる流路を有することを特徴とするものである。
また、請求項８の発明は、請求項１、２、３、４、５、６または７記載の冷却装置であって、上記乱流発生手段は、上記内包部材とは別体の別体部材に形成されており、前記別体部材を前記内包部材の外周面に取り付けたことを特徴する冷却装置。
また、請求項９の発明は、シート状部材上にトナー像を形成するトナー像形成手段と、前記シート状部材上に形成されたトナー像を少なくとも熱によってシート状部材に定着させる熱定着手段と、前記熱定着手段によってトナー像が定着されたシート状部材を冷却する冷却手段とを備えた画像形成装置において、前記冷却手段として、請求項１、２、３、４、５、６、７または８記載の冷却装置を用いることを特徴とするものである。
【０００８】
本発明においては、内包部材の外周面に設けた乱流発生手段によって、管状部材の内壁面と内包部材の外周面との間に形成された流路を流れる冷却媒体の流れは乱流となる。これにより、管状部材の内壁面近傍にある温度の高い冷却媒体と前記内壁面から離れた位置にある温度の低い冷却媒体との入れ替えが盛んに行われる。よって、乱流発生手段を内包部材の外周面に設けない場合よりも前記内壁面近傍の冷却媒体の温度を低くすることができるので、その分、冷却媒体によって管状部材を効果的に冷やすことができる。したがって、管状部材からなる冷却ローラによるシート状部材の冷却効率を向上させることができる。
【発明の効果】
【０００９】
以上、本発明によれば、冷却ローラによるシート状部材の冷却効率を向上させることができるという優れた効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】構成例１に係る冷却ローラの拡大断面図。
【図２】実施形態に係る冷却装置の概略構成図。
【図３】構成例１に係る冷却ローラの模式図。
【図４】スリーブに内包されたコアの外周面に螺旋形状の溝が設けられた冷却ローラの拡大断面図。
【図５】構成例２に係る冷却ローラの拡大断面図。
【図６】構成例３に係る冷却ローラの拡大断面図。
【図７】構成例４に係る冷却ローラの拡大断面図。
【図８】構成例５に係る冷却ローラの拡大断面図。
【図９】薄板状の丸穴タイプの別体部材の拡大模式図。
【図１０】薄板状の長穴タイプの別体部材の拡大模式図。
【図１１】細線網状の矩形タイプの別体部材の拡大模式図。
【図１２】細線網状のひし形タイプの別体部材の拡大模式図。
【図１３】構成例６に係る冷却ローラの拡大断面図。
【図１４】構成例７に係る冷却ローラの拡大断面図。
【図１５】構成例８に係る冷却ローラの拡大断面図。
【図１６】本実施形態に係る画像形成装置の概略構成図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明の実施形態に係る冷却ローラ及び冷却装置を、熱定着装置によってシート状部材である用紙上のトナーを定着させる画像形成装置を用いて説明する。しかし、本発明の冷却ローラおよび冷却装置は画像形成装置に用いられるものに限定されず、シート状部材の冷却が必要な装置であれば適応可能である。
【００１２】
図２は、用紙搬送の働きをも担う本発明の冷却ローラ２０を備えた冷却装置１８の一例の概略構成図である。冷却手段としての冷却ローラ２０は、管状構造であり、内部に冷却液を流し循環させることで冷却ローラ表面を冷やすようにしたものである。この冷却ローラ２０を有する冷却装置１８を熱定着装置直後の用紙搬送経路中に配置し、冷却ローラ２０によって用紙を搬送させると同時に、接触させることで用紙から熱を除去し冷却する。
【００１３】
冷却装置１８にはシート状部材である用紙Ｐの搬送方向（左右方向）に間隔をあけて配列されたローラ１４０とローラ１４１とが設けられており、用紙を搬送するための搬送ベルト１４２をローラ１４０とローラ１４１とにより展張している。ローラ１４０は、図示しない駆動源からの駆動力により搬送ベルト１４２を回転駆動させる駆動ローラであり、搬送ベルト１４２を図中反時計回り方向に回転させて、搬送ベルト１４２上に担持された用紙Ｐを図中右側から左側へ搬送する。
【００１４】
冷却装置１８よりも用紙搬送方向上流側には熱定着装置１６が配置されており、冷却装置１８よりも用紙搬送方向下流側には排紙収容部１７が配置されている。ローラ１４１の上方には熱定着装置１６から搬送されてきた用紙Ｐをガイドする上ガイド１４３が設けられている。また、ローラ１４０とローラ１４１との中間位置には、搬送ベルト１４２に食い込むように上から冷却ローラ２０が搬送ベルト１４２に圧接されており、冷却ローラ２０は搬送ベルト１４２の搬送力を利用した連れ回りで回転するようになっている。図中の符号４４は冷却装置１８の本体を構成するブラケットであり、ローラ１４０、ローラ１４１、冷却ローラ２０、及び、上ガイド１４３などの構成部品を固定または回転自在に支持する部材である。冷却装置１８はこのブラケット１４４によりユニット化され、画像形成装置本体に組み込まれる。
【００１５】
用紙Ｐ上のトナーを熱と圧力とにより用紙Ｐに定着させる熱定着装置１６で熱せられ高温となった用紙Ｐは、排紙収容部１７に排出される前に冷却装置１８を通過する。詳しくは、熱定着装置１６を通って高温となった用紙Ｐが、冷却装置１８の上ガイド１４３とローラ１４１との間に入り込み搬送ベルト１４２に担持され、その後、冷却ローラ２０と搬送ベルト１４２とで形成されるニップ領域部を通過して排紙収容部１７に排出される。冷却ローラ２０の内部は管構造になっており、外部で十分に冷却された冷却液が冷却ローラ２０内に供給され冷却ローラ２０内を循環した後に冷却液が冷却ローラ２０内から排出される。用紙Ｐは、冷却ローラ２０と搬送ベルト１４２とが接することで形成されるニップ領域で冷却ローラ２０に密着し接触しながら通過するので、その際に用紙Ｐの熱は冷却ローラ２０に吸熱され用紙Ｐが十分に冷却される。例えば、熱定着装置１６を通過した直後の用紙Ｐの表面温度が１００［℃］程度のときに用紙Ｐを冷却装置１８に通過させることで、用紙Ｐの表面温度を５０［℃］〜６０［℃］程度まで冷却することができる。
【００１６】
なお後述するが、冷却ローラ２０は回転管継ぎ手手段を介してタンク１０１、ポンプ１００、冷却ファン１０４を装着したラジエータ１０３などの冷却液循環手段と連通／連結され、封入した冷却液が循環することで冷却ローラ２０が冷やされる（図１６等を参照）。
【００１７】
ここで、電子写真方式の画像形成装置では、熱定着装置によりトナーが定着された高温のままの用紙は、カール発生を招いたり、またトナーが完全に固化されていないことから、積載すると用紙同士がトナーによって張り付いたりして画像品質を著しく損ねるため、用紙の冷却が必要であった。
【００１８】
従来、オフィス向けの電子写真方式の画像形成装置においては、高温の用紙を冷却するため、用紙の上面及び下面に冷却ファンにより直接風を当てて冷却する方式や、冷却ファンにより末端を冷却したヒートパイプローラに用紙を接触させて用紙を冷却する方式が数多く採用されてきた。
【００１９】
しかしながら、近年、電子写真方式の画像形成装置は、電話料金の請求書や領収書等の高速プリントや、厚紙・コート紙等へのカラー光沢画像のプリントなど、軽印刷のニーズが多くなりつつあった。このような電子写真方式の画像形成装置による軽印刷では、高速で大量プリントが行われるため、より短時間に高温の用紙を冷却する必要があった。また、オフィス向けとは異なりカラープリントの頻度も多く、光沢画像も多いことから、定着部ではより高温で用紙にトナーを定着するため、従来方式以上の高効率の冷却が求められるようになってきた。
【００２０】
そこで、上述した冷却ファンやヒートパイプローラよりも冷却効率の高い、循環する冷却液を中空の冷却ローラに通して、この冷却ローラにより高温の用紙を冷却させる液冷方式が提案され始めた。
【００２１】
用紙の温度を効率よく下げるには、用紙から冷却ローラの壁部を挟んで冷却液までの熱流束を増加させる必要がある。ここで、冷却ローラの壁部と冷却液との間の熱流束は、「Ｊ．Ｐ．ホールマン著  伝熱工学＜上＞（ブレイン図書出版）、Ｐ１１−１２」より、対流熱伝達による数１のように表される。
【００２２】
【数１】
0005557098.tif 000002
ただし、
Ｗ［Ｗ］：熱流束
ｈ［Ｗ／ｍ２・℃］：冷却ローラ内壁面の熱伝達率
Ａ［ｍ２］：冷却ローラ内壁面積
Ｔｒ［℃］：冷却ローラ内壁面温度
Ｔｗ［℃］：液温（冷却ローラ内壁面より十分離れた位置）
【００２３】
数１より、熱流束Ｗを上げるためには、液温Ｔｗを下げるか、冷却ローラ内壁面積Ａを増加するか、冷却ローラ内壁面の熱伝達率ｈを向上させる必要がある。
【００２４】
数１における熱流束Ｗを上げるため、冷却ローラ内部を流れる流体を空気から冷却液に変えて熱伝導率や比熱を高くしたり、冷却ローラに内部における流体の速度を増加したりするのは、冷却ローラ内壁面の熱伝達率ｈを増加させることに対応している。ただし、流体速度を上げることは、冷却ローラの内部に冷却液を送液するためのポンプに大きな負担を与えることになるため、容易には行えない。
【００２５】
また、数１において液温Ｔｗを下げることでも熱流束Ｗを上げることが可能であるが、液温Ｔｗを下げる手段として、冷却ファンとラジエータとを使った場合には、液温Ｔｗは本質的に室温以下にすることはできないため、液温Ｔｗが思ったほど下がるものではない。また、液温Ｔｗを下げる手段として冷凍機を使った場合、液温Ｔｗは室温以下には下がるものの、冷凍機の消費電力や初期投資のコストがかさみ、省エネルギー化や低コスト化の観点から実現は容易ではない。
【００２６】
そこで、本実施形態においては、これらの不具合が生じるのを抑えつつ、冷却ローラ２０による用紙Ｐの冷却効率を向上させている。
【００２７】
次に、図３を用いて、本構成例に係る冷却ローラ２０について説明する。図３に示すように本構成例の冷却ローラ２０は、スリーブ１とコア２とから成る管構造とし、軸受１２３でスリーブ１が回転可能に軸支されていて、スリーブ１とコア２とで形成された狭い間隙である流路１１６を冷却液が流れる構成である。
【００２８】
図３において、回転管継手手段としてのロータリージョイント１２０の供給口１１８から、図１６に示すような冷却液循環装置５００によって冷却された冷却液が冷却ローラ２０に供給される。冷却ローラ２０内の流路１１６は、スリーブ１の内周面近傍付近を通水するように狭小構造になっている。スリーブ１内の流路１１６を通水した冷却液はロータリージョイント１２１の排出口１１９から排出される。
【００２９】
スリーブなどの外管と、外管内に内包する内包部材とから成る管構造の冷却ローラは、従来から用いられているが、その目的は、外管の内壁面と内包部材の外周面との間隙で形成される流路を狭くすることで、ポンプの送液能力に頼らずに冷却液の流速を増加させ、外管内に内包部材が内包されていない冷却ローラよりも熱伝達率を向上させることにある。
【００３０】
しかし、このようなローラ構成の場合、前記流路（間隙）を極めて狭くしないと、内包部材の外周面近傍と外管の内壁面近傍との流速に差が生じてしまい、流路を流れる冷却液の温度が冷却ローラ径方向で差が出るという欠点を有している。
【００３１】
流体シミュレーション解析により、流路間隙が広いと、内包部材の外周面近傍に比べて外管の内壁面近傍の方が流速が遅いことが確認されており、その結果、内包部材の外周面近傍よりも外管の内壁面近傍の冷却液温度が高くなり、外管の内壁面から冷却液への熱伝達の効率が悪くて外管の温度が下がり難くなるのである。そのため、内包部材の外周面近傍と外管の内壁面近傍との流速差をできるだけ無くすよう、前記流路を極狭間隔にする必要があるのだが、前記流路（間隙）を極めて狭くすると言うことは、内包部材の外径を外管内径にできる限り近づけることなので、冷却ローラが管ではなく中身の詰まった金属の棒材のようになってしまい、非常に重いものとなる。また、外管内へ内包部材を挿入する組立作業の際も、狭間隔のため互いに接触しキズ付く恐れがあるので、注意を払いながらの難しい作業となってしまい、非常に時間がかかる。
【００３２】
そこで本実施形態では、前記流路を極狭間隔にしなくても、熱伝達効率を上げ、かつ軽量化や組立作業性の向上も可能となるようにした。つまり、流路間隔をある程度の余裕をもたせながらも、熱伝達率が向上するようにした。
【００３３】
具体的には、外管であるスリーブ１と冷却ローラ軸方向に長尺でスリーブ１の内径より外径が小さい内包部材であるコア２とから成る冷却ローラ２０にあって、スリーブ１の内壁面とコア２の外周面との間に形成された冷却媒体である冷却液の流路間隔に余裕をもたせると共に、コア２の外周面近傍を流れる冷却液の速い流れに乱流を発生させ、その発生した乱流により、コア２の外周面近傍とスリーブ１の内壁面近傍の冷却液をかき混ぜ合わせ、前記流路内の冷却媒体温度を略均一にすることでスリーブ１の内壁面近傍の冷却液温度を下げるのである。
【００３４】
乱流を発生させる方法としては、コア２の外周面に後述するような微小形状の乱流発生手段を設け、コア２の外周面近傍の速い流れを利用する。乱流発生手段が微小形状であってもそこを流れる流速が速いものであれば、発生する乱流は小さくても強いものとなる。さらに、その乱流発生手段を多数設けることで、小さくても強い乱流がコア２の外周面近傍のいたる所で発生するようになる。そして、乱流によってコア２の外周面近傍の低い温度の冷却液が渦を巻くように持ち上がり（砂ぼこりが巻き上がる、舞い上がるイメージ）、スリーブ１の内壁面近傍の高い温度の冷却液と混ぜ合わされる。
【００３５】
なお、スリーブ１の内壁面とコア２の外周面とで形成される流路間隙に関しては、上記したように狭くすればする程、流速が速くなり、かつ、コア２の外周面近傍とスリーブ１の内壁面近傍との流速差がなくなり、スリーブ１の内壁面から冷却液への熱伝達率が良くなるが、問題点（重量、組立作業性）も有している。反対にスリーブ１の内壁面とコア２の外周面とで形成される流路間隙に余裕をもたせ過ぎ（広くし過ぎ）ると、前記乱流発生手段によって大きな乱流を起こさないとコア２の外周面近傍とスリーブ１の内壁面近傍との冷却液をかき混ぜ難くなる。大きな乱流を起こすためには大きな形状の乱流発生手段が必要となるので、必然的に乱流発生手段による流体抵抗が大きくなってしまい、冷却ローラ内に冷却液を送り込むポンプに負荷をかけることになる。
【００３６】
そこで前記流路間隙の狭過ぎや広過ぎの問題を回避するために、重量や組立作業性が問題とならない位まで流路間隙を狭くし、そして乱流発生手段を微小形状とし、さらに乱流が前記流路内のいたる所で発生するようにその乱流発生手段を多数設け、流体抵抗を抑えつつ冷却液を混ぜ合わせるようにした。
【００３７】
ここで、本実施形態の冷却装置１８に設けられた冷却ローラ２０のような内包部材であるコア２に乱流発生手段を設ける構成とは異なるが、特開２００６−００３８１９号公報に記載の冷却装置には、螺旋形状の仕切り板であるフィンが冷却ローラのない壁面に設けられており、本実施形態の冷却装置１８と特開２００６−００３８１９号公報に記載の冷却装置との違いを説明する。
【００３８】
特開２００６−００３８１９号公報に記載の冷却装置との違いを明確にするため、本実施形態の冷却ローラ２０のスリーブ１に内包されたコア２の外周面に設けられた乱流発生手段を小さな螺旋形状の突起とした場合で説明する。また、突起の螺旋の巻き方向は流体抵抗が大きくならないよう、ポンプによって冷却ローラ２０内に送り込まれた冷却液の流れ方向と同方向の送りが発生する巻き方向とする。特開２００６−００３８１９号公報では螺旋形状のフィンの巻き方向までは明記されていないが、特開２００６−００３８１９号公報の段落番号００４８に記載されている内容からフィンが液体の流れと同方向の送りが発生する巻き方向であることが読取れる。
【００３９】
冷却ローラ内に螺旋形状の突起物を設けること自体に関しては、本実施形態の冷却装置と特開２００６−００３８１９号公報に記載の冷却装置とは類似しているが、目的やその目的を達成するために突起（仕切り板）を設ける場所、その大きさ形状と数、そして作用効果に大きな差異がある。特開２００６−００３８１９号公報に記載の冷却装置では、管状の冷却ローラの内壁面に設けたフィンによってローラ内壁面積を増加させて冷却媒体との接触面積を稼ぐと共に、冷却ローラの回転に伴うフィンの螺旋運動によって積極的に渦巻き状の送りを発生させローラ内壁面に沿って螺旋方向に速い流れを起こして、冷却ローラ内壁面から冷却媒体への熱伝達率向上を狙うものである。
【００４０】
しかし、それら条件を満たし両立させるには、冷却ローラ内壁面に設けるフィンが大きな突起形状である必要があるが、大きな形状のフィンは、上記したように大きな流体抵抗の発生原因となり、ポンプの送液能力に頼ってその問題を解決させなければならなくなる。
【００４１】
ここで、特開２００６−００３８１９号公報の冷却ローラは、本実施形態でいうところの外管であるスリーブ１に相当するので、本実施形態のスリーブ１のみに小さな螺旋形状の突起を設けた場合を考えてみると、コア２の外周面近傍よりもスリーブ１の内壁面近傍の冷却液の流れが遅いので、小さな螺旋形状の突起ではスリーブ１の内壁面近傍に発生する乱流は弱いものとしかならず、スリーブ１の内壁面とコア２の外周面との間に形成される流路内の冷却液をかき混ぜ合わせることは難しい。そこで本実施形態では、外管であるスリーブ１に内包部材であるコア２を内包し、そのコア２に乱流発生手段として小さな螺旋形状の突起を設けた。乱流発生手段が小さな突起であってもコア２の外周面近傍の速い流れを利用すれば、前記流路内の冷却液全体のかき混ぜ合わが可能となる。
【００４２】
繰り返しの説明になってしまうが、本実施形態の場合は、上記数１の熱流束Ｗを上げる方法として、上記ローラ内壁面積を稼いだり、螺旋方向に速い流れを発生させたりするのではない。先ず、外管であるスリーブ１内に内包部材であるコアを内包して冷却液が流れる流路間隙をある程度狭くし、そこを流れる流速を増加させる。これだけでも熱伝達率は向上するが、本実施形態では更にその構成に、流体抵抗の低減を考慮した小さな螺旋形状の突起をコア２の外周面に設けて、コア２の外周面近傍を流れる速い冷却液の流れと、小さな螺旋形状の突起とで乱流を起こし、その乱流による攪拌作用で、流れが悪くて停滞気味であるスリーブ１の内壁面近傍の冷却液（停滞することで温まってしまう冷却媒体）と、流れが良くて次々に新しい冷却液が送られて来るコア２の外周面近傍の冷却液（滞りなく流れる冷えた冷却液）とを混ぜ合わせるようにした。流速増加に乱流効果が加わるので、相乗的に熱伝達率がより向上し、更なる用紙Ｐの温度低減が見込める。
【００４３】
簡単に言うと本実施形態は、小さな形状の乱流発生手段をコア２の外周面に多数設けて、いたる所で小さくても強い乱流を発生させて、熱流束Ｗを上げると共に流体抵抗も抑えるようにしている。
【００４４】
特開２００６−００３８１９号公報に記載の冷却装置のように冷却ローラ内壁面に大きなフィンを設ければ当然、螺旋方向に速い流れを発生させることだけでなく、ローラ内全体の冷却液を一気に攪拌させることができる。しかし前記したように大きな流体抵抗を伴うためポンプなどによる対策を必要とし、攪拌による熱伝達率は向上する反面、大きなデメリットも有することになる。
【００４５】
そこで本出願人らは、熱伝達率の向上が望め、かつ流体抵抗を抑えることのできる冷却ローラの構成形状を流体シミュレーションで検討した。その結果、上記のように先ずは、内包部材による流路の狭間隔化で流速増加させ、そしてその内包部材の外周面に流体抵抗を考慮した小さな形状の乱流発生手段、例えば突起または溝などを多数設けて、内包部材外周面近傍に小さくても強い乱流を多数発生させるようにすれば、いたる所で乱流が絡み合い複雑に変化し、そして波及され、相乗されて、内包部材外周面近傍の冷却液とスリーブ内壁面近傍の冷却液が混ぜ合わされることが分かった。つまり、流速の速い領域に、小さな形状の突起や溝でも多数設ければ攪拌機能として十分効果があることが分かり、熱伝達率向上に寄与することが分かった。本実施形態のような冷却ローラ２０にすれば、流体抵抗の抑制と冷却液の攪拌作用の両立が可能となり、ポンプに頼らずに熱伝達率を上げて熱流束Ｗを向上させることができるようになる。
【００４６】
なお、本実施形態の冷却ローラ２０のスリーブ１に内包させるコア２の外周面に設けられる乱流発生手段として、螺旋形状の突起を例に挙げて説明したが、流体抵抗が大きくならないよう考慮すれば、乱流発生手段の大きさや形状、構成は限定されるものではない。
【００４７】
［構成例１］
図１は、上記で説明した内包部材をコア２とし、スリーブ１とコア２とで狭い流路間隙を形成すると共に、そのコア２の外周面に乱流発生手段としての小さな螺旋形状の突起２１を設けたときの概略図である。
【００４８】
流路間隙を図の左側から右側に向かって冷却媒体が流れ（左側が上流、右側が下流）、下流側の軸方向から見てスリーブ１とコア２が共に右回転している。螺旋形状の突起２１によってコア２の外周面近傍の流れに乱流が発生し、その乱流効果と狭流路による流速増加効果で、熱伝達率の向上が可能となる。
【００４９】
なお、右回転するコア２に伴い螺旋形状の突起２１も右回転するのだが、その際、螺旋形状の突起２１の巻き方向を冷却媒体の流れ方向と同方向の送りが発生する右巻きとしている。巻き方向を冷却媒体の流れ方向と同方向の送りが発生するようにすれば、冷却媒体が旋回しながらスムースに流れるので流体抵抗をさらに減少させることができる。
【００５０】
本構成例の乱流発生手段である突起２１は、冷却液の積極的な螺旋運動やコア２の外周面の面積を稼ぐことを目的としていないので、図１の突起２１は冷却液の積極的な螺旋運動やコア２の外周面の面積を稼ぐことを目的としている場合に比べて、その大きさ形状を格段に小さくすることができる。なお、冷却液の積極的な螺旋運動やコア２の外周面の面積を稼ぐことを目的としてコア２の外周面に設けられた突起よりも、突起６０の大きさが小さくなるので、その分、冷却液の積極的な螺旋運動やコア２の外周面の面積を稼ぐことを目的で突起をコア２の外周面に設ける場合よりも、突起２１をコア２の外周面に多数設ける。
【００５１】
図１の場合では螺旋ピッチ間隔を細かくして擬似的に多数設けることと同等としている。突起２１の形状は小さいほど流体抵抗に対して非常に有利となるが、小さくする場合はその螺旋ピッチ間隔を細かくする必要がある。しかし、螺旋ピッチ間隔を小さくしすぎると発生する乱流も小さくなり乱流による冷却液の攪拌力が弱くなるので、流体抵抗とのバランスを考えて決めなければならない。つまり、突起２１だけではなく乱流発生手段全般に共通して、適切な構成及び大きさ形状やその数は、一概に特定することはできないので、スリーブ１の大きさ（直径）や冷却液の流量や流速など上記数１の熱流束Ｗを左右する要因をパラメータとして、適時、決める必要がある。すなわち、装置構成ごとに設計者が、高い冷却性能となるようシステムバランスを考えてシミュレーションや試作実験評価で検証や確認をして、最終的に突起２１などの乱流発生手段の適切な構成や形状を決めることになる。
【００５２】
本出願人らの行ったシミュレーションでは、例えばスリーブ１の内径φ３０［ｍｍ］、コア２の外径φ２４［ｍｍ］、即ち流路間隙３［ｍｍ］のときにコア２の外周面に設ける乱流発生手段を螺旋状の突起２１とした場合、冷却液の流量や流速にもよるが突起２１の高さを１．２［ｍｍ］程度、螺旋ピッチ間隔を５［ｍｍ］程度としたときが流体抵抗と冷却性能のバランスが良かった。また、コア２の外周面に螺旋状の大きな突起（コア２の外周面からの高さ２．５［ｍｍ］、螺旋ピッチ間隔１０［ｍｍ］）を設けた場合でもシミュレーションを試みたが、流体抵抗が非常に大きくなり、前述の構成よりも数倍の送液能力を有するポンプを用いないと冷却ローラ２０（スリーブ１）内を流れる冷却液が所望の流量とならず、冷却性能を悪くする結果となった。
【００５３】
図４は、図１の螺旋形状の突起２１を螺旋形状の溝２３としたときの概略図である。螺旋形状の溝２３でのシミュレーションを試みた結果、流体抵抗は非常に小さくなったが、発生する乱流の大きさや強さとしては図１の突起２１には及ばなかった。しかし、図１のような突起形状ではないため、図１の場合よりも流路間隙を狭くすることができるので、乱流が小さく弱くなる分を流速増加で補うことが可能となる。また、流体抵抗が小さいのでパワーの小さなポンプを用いなければならない場合や、冷却液の流量や流速を増したい場合などに適した構成といえる。
【００５４】
また、本構成例のスリーブ１とコア２とで構成される冷却ローラ２０の場合、上述したようにスリーブ１とコア２とを同方向に同期させて回転させることで、乱流の発生と共に流体抵抗の抑制を可能としている。
【００５５】
一方、スリーブ１とコア２との回転数や回転方向を異なるようにしても良い。これにより、冷却液の旋回速度成分はスリーブ１の内壁面近傍とコア２の外周面近傍とで大きく異なり、乱流発生を助長してスリーブ１の内壁面から冷却液への熱伝達率がより向上する。コア２の回転が、例えばスリーブ１よりも何倍もの回転数であったり、逆に静止して非回転であったりなど、スリーブ１の回転数と異なれば異なる程、効果を得ることができる。なお、最大限の効果を望む場合はコア２をスリーブ１の回転方向とは逆方向に回転させれば良い。さらに、本構成例では、コア２の外周面に設けた乱流発生手段である螺旋形状の突起２１により乱流が増幅されるので、格段の乱流効果が期待できるとともに、スリーブ１とコア２とで形成される狭い間隙の流路による高流速効果が加わるので、さらに熱伝達率が向上する。
【００５６】
［構成例２］
図５は、コア２の外周面に乱流発生手段として螺旋状の微小突起である突起２１が設けられ、突起２１の螺旋巻き方向がスリーブ１内を流れる冷却液の流れ方向に対して逆向きの方向に送りが発生する巻き方向とした場合の冷却ローラ２０の拡大断面図である。
【００５７】
構成例１の図１では、スリーブ１内を流れる冷却液の流れ方向と螺旋形状の突起２１による冷却液の送り方向とが同方向になるようにしている。この場合、スリーブ１と共にコア２が右回転すると冷却液は乱流を発生させながら渦を巻くように螺旋運動しながら送り方向（図１では図中左から右方向）に流れるので、スリーブ１内を流れる冷却液の流体抵抗抑制重視の構成といえる。
【００５８】
これに対し、本構成例の乱流発生手段である突起２１は、スリーブ１内を流れる冷却液の流体抵抗を抑えつつも、より熱伝達率が向上するよう構成例１よりも大きく強い乱流を発生させる乱流発生重視（熱伝達向上重視）の構成とした。
【００５９】
乱流を大きくし過ぎたり強くし過ぎたりするのは流体抵抗が大きくなり過ぎるので良くないが、大きく強い乱流が発生すれば攪拌力は増加し、冷却液がより混ぜ合わされるようになる。その方法としては、コア２の外周面に設ける螺旋形状の突起２１の大きさ形状は小さくて良く、その螺旋巻き方向だけを、冷却液の流れ方向に対して、逆向きの方向に送りが発生する巻き方向とすれば良い。例えば、図５のようなコア２が右回転し冷却液が図中左から右方向に流れる場合において、螺旋形状の巻き方向を図１とは逆の左巻きとする。こうすることでコア２が右回転すると、コア２の外周面近傍において、スリーブ１内で冷却液流れ方向上流側から下流方向に向かう本来の冷却液の流れに対して、逆向き（上流方向）に送ろうとする力（流れ）がぶつかることになるので、より大きく強い、そしてより複雑でランダムな乱流が発生することになる。よって、逆送りによる乱流効果と、狭流路による流速増加効果で、熱伝達効率が格段に向上する。
【００６０】
ただし、突起２１の形状の大きさによっては、冷却液を上手く攪拌することができなかったり、流体抵抗が大きくなり過ぎてしまったりするので注意が必要である。例えば、非常に小さな突起２１であれば送り方向がスリーブ１内を流れる冷却液の流れ方向とは逆向きであっても流体抵抗としては小さく問題にならないレベルとなるが、その分、有効な乱流効果を見込むことは難しくなる。反対に、大きな突起２１にすれば大きな乱流効果を見込みことができるが、当然、スリーブ１内を流れる冷却液の流れ方向とは逆向きの送り力が大きく強くなるので流体抵抗が増大してしまう。
【００６１】
突起２１の大きさ形状は、スリーブ１の大きさ（直径）や冷却媒体の流速及び流量や、冷却性能目標などの仕様条件などによって、各々の場合毎に対応して変わるので、一概に決めることはできない。本出願人らは、最小限の流体抵抗で最大限の乱流効果が得られるよう、突起２１の螺旋の最適な形状や大きさを、シミュレーションや実験評価で比較や確認しながら決めた。また螺旋形状の場合、その螺旋ピッチ間隔が乱流の発生頻度や発生する位置間隔を決めるファクターとなるので、螺旋ピッチ間隔も同様に考慮しなければならない。例えば、スリーブ１の内径φ３０［ｍｍ］、コア２の外径φ２４［ｍｍ］、即ち流路間隙３［ｍｍ］のとき、螺旋形状の突起６２のコア２の外周面からの高さを０．８［ｍｍ］程度、螺旋ピッチ間隔を５［ｍｍ］程度とした。
【００６２】
なお、図４に示した螺旋形状の溝２３の螺旋巻き方向も、冷却液の流れ方向と逆方向の送りが発生する左巻きとすれば、右巻きの図４よりも熱伝達率は向上する。
【００６３】
また、本構成例のスリーブ１とコア２とで構成される冷却ローラ２０の場合、上述したようにスリーブ１とコア２とを同方向に同期させて回転させることで、乱流の発生と共に流体抵抗の抑制を可能としている。
【００６４】
一方、スリーブ１とコア２との回転数や回転方向を異なるようにしても良い。これにより、冷却液の旋回速度成分はスリーブ１の内壁面近傍とコア２の外周面近傍とで大きく異なり、乱流発生を助長してスリーブ１の内壁面から冷却液への熱伝達率がより向上する。コア２の回転が、例えばスリーブ１よりも何倍もの回転数であったり、逆に静止して非回転であったりなど、スリーブ１の回転数と異なれば異なる程、効果を得ることができる。なお、最大限の効果を望む場合はコア２をスリーブ１の回転方向とは逆方向に回転させれば良い。さらに、本構成例では、コア２の外周面に設けた乱流発生手段である螺旋形状の突起２１により乱流が増幅されるので、格段の乱流効果が期待できるとともに、スリーブ１とコア２とで形成される狭い間隙の流路による高流速効果が加わるので、さらに熱伝達率が向上する。また、その乱流発生手段を図５に示すように逆送りタイプの螺旋形状の突起２１とすることで、その効果はより向上する。
【００６５】
［構成例３］
図６は、コア２の外周面の全面に乱流発生手段として微小な穴２４を多数設けた場合の冷却ローラ２０の拡大断面図である。
【００６６】
図４に示した螺旋形状の溝２３と同様に、螺旋形状の突起２１の場合ほどの乱流効果は望めないが流体抵抗を非常に小さくすることができ、流路間隙を狭くすることが可能で流速を増加することができる。さらに小さな穴ならば数多くの穴２４をコア２の外周面全体にすき間なく形成することができるので、図４に示した螺旋形状の溝２３の場合よりもコア２の外周面に設ける数を格段に増やすことができ、乱流を一様にコア２の外周面の全面で発生させることが可能となる。
【００６７】
したがって、コア２の外周面の全域（コア２の円周方向および軸方向）に亘って略均等に同じ大きさ及び強さの乱流が発生するので、流路間隙内の冷却液温度を均一にすることができ、流体抵抗を抑えると共に、熱流束Ｗを上げ且つその均一性を確保することができる。穴２４の形状としては、丸穴、長穴、多角形穴などに限定されるものではなく、乱流の発生具合を流体抵抗と併せてシミュレーション等で確認し検討しながら最適な形状や大きさを決めれば良い。
【００６８】
なお、コア２の外周面への乱流発生手段である突起２１、溝２３、穴２４などの形成方法は、切削加工、または、鋳造や押し出しなどの型成形によって行えばよい。
【００６９】
［構成例４］
図７は、乱流発生手段としてコア２の外周面の全面に微小な凹凸を多数設け、コア２の外周面の全面が凹凸面６５となるようにした場合の冷却ローラ２０の拡大断面図である。
【００７０】
図４に示した螺旋形状の溝２３や図６に示した穴２４と同様に、螺旋形状の突起２１の場合ほどの乱流効果は望めないが流体抵抗を非常に小さくすることができ、流路間隙を狭くすることが可能で流速を増加することができる。さらには、凹凸面６５ならば穴２４以上に凹凸面６５を微細に形成することが可能となるので、コア２の外周面の全域（コア２の円周方向および軸方向）に亘って均一の乱流発生、すなわち流路間隙内の冷却液温度の均一化をより図ることができる。よって、流体抵抗を抑えると共に、熱流束Ｗを上げ且つその均一性を確保することができる。
【００７１】
なお、更に微小な凹凸形状で、その形状がランダムで、形成工程の手間もあまりかからない粗し面でも構わない。ただし、凹凸を微細にし過ぎると有効な乱流が発生し難くなり、効果的に冷却液を混ぜ合わせることがし難くなる。コア２の外周面に設ける凹凸の大きさ形状は、乱流の発生具合を流体抵抗と併せてシミュレーション等で確認し検討しながら最適な形状や大きさを決めれば良い。
【００７２】
コア２の外周面に設ける乱流発生手段としての凹凸が微小ないし微細形状の場合、その加工方法は、切削加工だけでなく、形状に多少のバラツキを伴うがペーパーやグラインダなどのやすり加工や、サンドブラストなどの粗し加工でも良い。また微細な凹凸面の場合、意図的に凹凸を加工形成するのではなく、鋳造や押し出しなどによるローラ製作の際の粗れた素地をそのまま用いても、場合によっては良い。
【００７３】
［構成例５］
上述した構成例１から構成例４まででは、乱流発生手段（突起、溝、穴、凹凸面及び粗し面など）をスリーブ１内に内包した内包部材であるコア２の外周面に直接形成して、コア２と乱流発生手段とを一体的とした場合について説明したが、必ずしもコア２に乱流発生手段を一体的に形成にする必要はない。
【００７４】
コア２に乱流発生手段を一体的に形成した場合の利点は、部品点数の低減や組立て工程の削減などが挙げられる。しかしながら、部品コスト、形成加工の手間や時間、重量などに問題が生じる虞がある。特に重量に関しては、狭い流路間隙を形成するためにコア２の外径寸法をスリーブ１の内径寸法に近づける必要があるので、スリーブ１内におけるコア２の占める割合が大きくなり、結果としてコア２の重さが冷却ローラ２０全体の重量に大きく影響する。
【００７５】
また、コア２の外周面に乱流発生手段を形成するには、その形成工程（切削加工や型成形など）に耐えうるだけの強度や剛性がコア２に用いる材料に必要であり、コア２の軸芯の真直度も必要なので、必然的にコア２に使用する材料は鉄やステンレス鋼などとなり、重量の非常に重いものとなってしまう。軽量化を考慮してもアルミニウム材であり、樹脂材料ほどまでは軽くすることはできない。樹脂材料の場合、コア２の形状が円柱状など単純形状ならば成形や加工時の負荷があまりかからないので軸芯精度を出すことができる。しかしながら、その表面に複雑な突起や溝などの形状を形成しようとすると、形成の際の大きな負荷により真直度が狂う恐れがある。また、樹脂材料では微細形状の形成も難しく、形状の維持や耐久性（突起が変形や欠落が生じたり、溝や穴が埋まってしまったり、凹凸面や粗し面が滑らかな面になってしまったり、しないようにすること）にも問題がある。
【００７６】
そのため、本構成例では、コスト低減、形成加工の手間や時間の削減、さらに乱流発生手段の形状の自由度を増し、内包部材であるコア２の軽量化も可能なようにするため、乱流発生手段をコア２とは別体の部材に形成し、その別体部材をコア２の外周面に装着するようにした。
【００７７】
図８は、円柱状のコア２ａの外周面に、螺旋形状の突起２１が外周面に設けられた円筒状の別体部材２６が装着され、別体部材２６に設けた突起２１の螺旋巻き方向がスリーブ１内を流れる冷却液の流れ方向に対して逆向きの方向に送りが発生する巻き方向とした場合の冷却ローラ２０の拡大断面図である。
【００７８】
コア２ａを例えば軽量で相応の剛性を有したエンジニアリングプラスチック等の樹脂材料を用いて成形負荷や加工負荷のかからない円柱状に成形し、別体部材２６を例えば弾性体で薄い板厚のＳＵＳ３０１−ＣＳＰ等の板バネ用ステンレス鋼帯で円筒状に成形する。
【００７９】
本構成例においては、別体部材２６に形成する突起２１は、板状の別体部材２６を円筒状に湾曲させたときに図５に示した突起２１のような螺旋形状となるよう形成する。そして、その別体部材２６を樹脂材料で成形した円柱状のコア２ａの外周面に巻きつけ固定する。このとき別体部材２６を予め、コア２ａの外径よりも内径寸法の小さい円筒形状（湾曲形状）に成形しておくと、別体部材２６自身のバネ性（弾性）力を利用することができるのでコア２ａへの装着がし易くなる。
【００８０】
コア２ａが円柱状であれば高い強度や剛性を有する材料でなくとも成形精度や真直度精度は確保できるので、コア２ａの樹脂化が可能となり、コストや形成の手間、重量などの問題が解決される。
【００８１】
ただし、図１に示したコア２や図８に示したコア２ａを含めて内包部材の材料の選定基準として、先ずその第一条件は、冷却液により腐食性や溶解性、浸透性などの影響が及ぼされないことであり、軽量化やコスト、形成加工のし易さなどは、その次の選定条件となる。したがって、前記影響が及ぶのを抑えるために、場合によってはコア２やコア２ａなどの内包部材として敢えてステンレス鋼材やアルミニウム材などを使うこともある。
【００８２】
また、乱流発生手段に関しては、乱流発生手段を薄い板金等の別体部材２６に形成するようにすれば、安価で量産可能なプレス加工、レーザ加工、エッチング加工など様々な成形方法や加工方法を採ることができ、図５などに示したような一体成型で加工したコア２では実現することのできなかった乱流発生手段の微細形状や所望形状を自由に形作ることができる。
【００８３】
別体部材２６の材料としてはステンレス鋼材でも構わないが、先ずは冷却液との相性を考慮して、低コストで加工のし易い鉄、アルミニウム、銅、場合によっては樹脂系でも良い。
【００８４】
ただし、内包部材であるコア２への装着のし易さも考慮すると、別体部材２６の材料としては弾性を有した材料を推奨する。また、別体部材２６の形態も板状だけでなく線状（コイル状）、網状、繊維状、さらには管状、湾曲状でも構わない。図９は薄板状の丸穴タイプ、図１０は薄板状の長穴タイプ、図１１は細線網状の矩形タイプ、図１２は細線網状のひし形タイプである。
【００８５】
なお、組立て性、部品交換性、部品のリサイクル性やリユース性などを考慮する場合は、別体部材２６を内包部材であるコア２ａに対して着脱可能な構成とした方が良い。
【００８６】
［構成例６］
本構成例においては、図１３に示すように冷却ローラ２０を、外管であるスリーブ１と、乱流発生手段として冷却液の流れと逆方向の送りを発生させる螺旋形状の微小な突起３１が外周面に設けられスリーブ１内に内包される内包部材である内管３とから成る管構造としている。そして、図１３に示すようなスリーブ１と内管３とで形成される狭い間隙と内管３の中空内部それぞれを流路として冷却液を流す構成であり、前記間隙と内管３の中空内部とを冷却液が流れて冷却ローラ２０内で冷却液が往復するようにしている。
【００８７】
本構成例においては、図１３に示した冷却ローラ２０の軸方向右側から見てスリーブ１と内管３とを共に右回転し、スリーブ１と内管３とで形成した間隙を往流路として冷却液を図中左側から流入させ図中右側に向けて流し、スリーブ１の図中右端でＵターンさせて冷却液を内管３の中空内部に流入させ、内管３の中空内部を復流路として図中左側に向けて流出させるのである。このように冷却液を流すと、往流路の流路間隙を狭くしている分、スリーブ１の内壁面近傍の冷却液の流速が増加し、さらに螺旋形状の突起３１による内管３の外周面近傍の乱流効果が加わるので、相乗効果でスリーブ１の内壁面から冷却液への熱伝達率が向上する。
【００８８】
なお、内管３の外径寸法をスリーブ１の内径寸法に近づけて、より前記間隙を狭くすれば、図５に示したコア２と同じ程度にスリーブ１の内壁面近傍の冷却液の流速が増加して、さらにスリーブ１の内壁面から冷却液への熱伝達率が向上し、ひいては冷却ローラ２０による用紙Ｐの冷却効果が向上する。
【００８９】
言うまでもないが、本構成例では乱流発生手段を逆送りタイプの螺旋形状の突起３１としているので、乱流発生手段を図１に示したような順送りタイプの螺旋形状の突起２１とするよりも冷却性能は向上するが、流体抵抗が増加するので注意が必要である。
【００９０】
ここで、内管３の外周面に設ける乱流発生手段が螺旋形状の場合、装置の仕様毎で順送りタイプか逆送りのタイプかの選定や使い分けが必要となる。つまり、所望の冷却性能やポンプのパワーなどを鑑みて順送りタイプの乱流発生手段と逆送りタイプの乱流発生手段とのどちらを用いるかを選択しなければならない。なお、内管３の外周面に設ける乱流発生手段としては、図１３に示したような螺旋形状の突起３１に限らず溝、穴、凹凸面または粗し面などでも適応可能であり、装置毎の使い分けができる。
【００９１】
また、冷却ローラ２０内に冷却液を流入させたり冷却ローラ２０内から冷却液を流出させたりするために、冷却ローラ２０の軸方向端部に取り付けられメカニカルシールが施された回転管継ぎ手であるロータリージョイントなどを介してポンプなどに連結されたチューブや配管に繋げる。
【００９２】
図３に示すような冷却ローラ２０の一端側から他端側に向けて一方向に冷却液を流すローラ構成の場合は、流入用の継ぎ手を冷却ローラ２０の一端側に、流出用の継ぎ手を冷却ローラ２０の他端側に、すなわち冷却ローラ２０の両端部に継ぎ手を設ける必要がある。これに対して、本構成例の図１３に示すような往復流路の冷却ローラ２０の場合は、流入流出の両方の役目を併せ持つ複式の継ぎ手を冷却ローラ２０の片方の端部だけに設ければ良いので、冷却ローラ２０の他方の端部側に空スペースが生まれる。この空スペースは、画像形成装置などの装置の小型化に寄与し、また冷却ローラ２０を装置へ組み付ける際に冷却液のチューブや配管が邪魔にならず、作業性が向上する。
【００９３】
なお、冷却ローラ２０内における冷却液の往復流路の経路は図１３に示した方向と逆方向でも構わない。つまり図１３の流れ方向とは逆に、内管３の中空内部を往流路として冷却液を流入させ、スリーブ１と内管３とで形成される間隙を復流路として冷却液を流出させても良い。ただし、前記間隙を流れる冷却液の流れ方向が図１３に示した方向と逆向き（図１３では右から左方向）となるので、乱流発生手段を螺旋形状の突起とした場合は螺旋の巻き方向に注意が必要である。
【００９４】
また、本構成例のスリーブ１と内管３とで構成される冷却ローラ２０の場合、上述したようにスリーブ１と内管３とを同方向に同期させて回転させることで、乱流の発生と共に流体抵抗の抑制を可能としている。
【００９５】
一方、スリーブ１と内管３との回転数や回転方向を異なるようにしても良い。これにより、冷却液の旋回速度成分はスリーブ１の内壁面近傍と内管３の外周面近傍とで大きく異なり、乱流発生を助長してスリーブ１の内壁面から冷却液への熱伝達率がより向上する。内管３の回転が、例えばスリーブ１よりも何倍もの回転数であったり、逆に静止して非回転であったりなど、スリーブ１の回転数と異なれば異なる程、効果を得ることができる。なお、最大限の効果を望む場合は内管３をスリーブ１の回転方向とは逆方向に回転させれば良い。さらに、本構成例では、内管３の外周面に設けた乱流発生手段である螺旋形状の突起３１により乱流が増幅されるので、格段の乱流効果が期待できる。また、その乱流発生手段を図１３に示すように逆送りタイプの螺旋形状の突起３１とすることで、その効果はより向上する。
【００９６】
［構成例７］
本構成例においては、図１４に示すように冷却ローラ２０を、外管であるスリーブ１と、そのスリーブ１内に内包され乱流発生手段として図５を用いて説明したような冷却液の流れと逆方向の送りが発生する螺旋形状の突起４１を外周面に有する中空のシリンダ４と、そのシリンダ４の中空内部に挿入された内管３とからなる管構造となっている。そして、図１４に示すようなスリーブ１とシリンダ４とで形成された間隙と内管３の中空内部それぞれを流路として冷却液を流す構成であり、前記間隙と内管３の中空内部とを冷却液が流れて冷却ローラ２０内で冷却液が往復するようにしている。なお、本構成例においては図１４に示すようにシリンダ４の内部に内管３を具備しているが、シリンダ４の内部に内管３を具備せず内管３の代わりに通し穴をシリンダ４に開けても良いし、内管３と前記通し穴とを組み合わせて構成しても良い。
【００９７】
シリンダ４内には内管３が挿入固定されており、例えば、大径のシリンダ４を樹脂材で成形し、小径の内管３をアルミニウム等の金属材で製作すると、軽量化が可能となる。さらに図８に示したコア２ａようにシリンダ４の外周面にシリンダ４とは別体部材の乱流発生手段を設ければ、構成例５で記載した利点や効果を得ることができる。
【００９８】
本構成例においては、図１４に示した冷却ローラ２０の軸方向右側から見てスリーブ１、内管３及びシリンダ４が共に右回転し、スリーブ１とシリンダ４とで形成した間隙を往流路として冷却液を図１４中左側から流入させ、スリーブ１の右端でＵターンさせて、内管３の中空内部を復流路として図１４中左側に向けて冷却液を流出させる。このように冷却液を流すと、図１３に比べて往流路の流路間隙が狭くなる分、スリーブ１の内壁面近傍の流速が増加し、さらに逆送りの螺旋形状の突起４１によるシリンダ４の外周面近傍の乱流効果が加わるので、相乗効果でスリーブ１の内壁面から冷却液への熱伝達率が向上し、更なる用紙Ｐの温度低減が見込める。
【００９９】
言うまでもないが、本構成例ではシリンダ４の外周面に設けた乱流発生手段を逆送りタイプの螺旋形状の突起４１としているので、乱流発生手段を順送りタイプの螺旋形状の突起とするよりも冷却性能は向上するが、順送りタイプの乱流発生手段よりも流体抵抗が増加するので注意が必要である。なお、シリンダ４の外周面に設ける乱流発生手段としては螺旋形状の突起に限らず溝、穴、凹凸面または粗し面などでも適応可能であり、装置毎に使い分ける。
【０１００】
また、本構成例の冷却ローラ２０も、構成例６で説明したスリーブ１内に内管３を内包する冷却ローラ２０と同様に、冷却ローラ２０内における冷却液の経路が往復流路を形成しているので、冷却ローラ２０の片方の端部のみにロータリージョイントなどの継ぎ手を設ければ良い。これにより、冷却ローラ２０の他方の端部側に空スペースが生まれ、画像形成装置などの装置の小型化に寄与し、また冷却ローラ２０を装置へ組み付ける際に冷却液のチューブや配管が邪魔にならず、作業性が向上する。
【０１０１】
すなわち、本構成例の冷却ローラ２０は、構成例５のコア２を内包する構成と構成例６の内管３をスリーブ１内に内包する構成とを組み合わせたものと略同等の構成と言え、双方の利点や効果を有している。
【０１０２】
なお、冷却液の流入出経路は図１４で示した方向と逆方向でも構わない。つまり図１４の流れ方向とは逆に、内管３の中空内部を往流路として冷却液を流入させ、スリーブ１とシリンダ４とで形成される間隙を復流路として冷却液を流出させても良い。ただし、前記間隙を流れる冷却液の流れ方向が図１４に示した方向と逆向き（図１４では右から左方向）となるので、乱流発生手段を螺旋形状の突起とした場合は螺旋の巻き方向に注意が必要である。
【０１０３】
また、本構成例のスリーブ１、内管３及びシリンダ４とで構成される冷却ローラ２０の場合、上述したようにスリーブ１とシリンダ４とを同方向に同期させて回転させることで、乱流の発生と共に流体抵抗の抑制を可能としている。
【０１０４】
一方、スリーブ１とシリンダ４との回転数や回転方向を異なるようにしても良い。これにより、冷却液の旋回速度成分はスリーブ１の内壁面近傍とシリンダ４の外周面近傍とで大きく異なり、その差で乱流発生を助長して熱伝達率がより向上する。シリンダ４の回転が、例えばスリーブ１よりも何倍もの回転数であったり、逆に静止して非回転であったりなど、スリーブ１の回転数と異なれば異なる程、効果を得ることができる。なお、最大限の効果を望む場合はシリンダ４をスリーブ１の回転方向とは逆方向に回転させれば良い。さらに、本構成例では、シリンダ４の外周面に設けた乱流発生手段である螺旋形状の突起４１により乱流が増幅されるので、格段の乱流効果が期待できるとともに、スリーブ１とシリンダ４とで形成される狭い間隙の流路による高流速効果が加わるので、さらに熱伝達率が向上する。また、図１４に示すように、シリンダ４の外周面に設けた乱流発生手段を逆送りタイプの螺旋形状の突起４１とすることで、その効果はより向上する。
【０１０５】
［構成例８］
本構成例においては、図１５に示すように冷却ローラ２０の外管であるスリーブ１内に内管３を内包し、その内管３の外側に中空のシリンダ４が挿入された管構造となっている。そして、スリーブ１とシリンダ４とで形成される間隙と内管３の中空内部それぞれを流路として冷却液を流す構成であり、前記間隙と内管３の中空内部とを冷却液が流れて冷却ローラ２０内で冷却液が往復するようにしている。
【０１０６】
また、図１５に示すような冷却液の流れと逆方向の送りが発生する螺旋形状の突起４１を、シリンダ４の外周面に設けている。また、本構成例では図１５に示すように、冷却ローラ２０のスリーブ１に接触することで冷却される用紙Ｐの幅（冷却ローラ軸方向の幅）と略同幅のシリンダ４の外周面の領域に螺旋形状の突起４１を設けている。つまり、用紙Ｐの領域外には螺旋形状の突起４１をシリンダ４の外周面に設けないようにした。
【０１０７】
本構成例のように用紙Ｐが接するスリーブ１の領域と略同幅域のみに螺旋形状の突起４１を設けることで、シリンダ４の外周面の螺旋形状の突起４１が設けられていない部分の流路では、スリーブ１内を流れる冷却液に対して突起４１による流体抵抗が発生せず、その流路領域の冷却液はスムースに流れることになる。これにより、不必要な領域での流体抵抗が抑えられ、冷却液を冷却ローラ２０内に送り込むポンプの負荷は小さく消費電力を下げられ且つ耐久性も向上する。また、シリンダ４の外周面全域にわたって螺旋形状の突起４１を設ける場合よりも一ランク下の送液性能のポンプで済み、低コスト化を図ることができる。また、必要な領域にのみ乱流発生手段を設けることで、無駄を無くし（螺旋形状の突起の形成領域の削減に起因するコスト低減や、冷却の必要のない領域での乱流発生を防ぐなど）、効率良く効果的に熱伝達率を向上させることができる。
【０１０８】
［構成例９］
次に、構成例１から構成例８で示したいずれかの本発明の冷却ローラ２０を有する冷却装置１８を搭載したタンデム型中間転写ベルト方式のカラー画像形成装置の構成概略図を図１６に示す。
【０１０９】
なお、構成例１から構成例８で示した本発明の冷却ローラ２０を有する冷却装置１８は、画像形成装置に設けられるものに限定されることなく、シート状部材の冷却が必要な装置であれば適応可能である。また、本構成例では、冷却媒体として液体を用いて説明するが、流体の媒体であれば気体でも構わない。
【０１１０】
複数のローラによって中間転写媒体としての中間転写ベルト５１を展張し、中間転写ベルト５１はこれらのローラにより回転するように構成すると共に、中間転写ベルト５１のまわりに画像形成用のプロセス手段を配置している。
【０１１１】
中間転写ベルト５１の回転方向を図中矢印ａとするとき、中間転写ベルト５１の上方であってローラ５２とローラ５３との間には、中間転写ベルト５１の回転方向の上流側から順に画像形成用のプロセス手段として、画像ステーション５４Ｙ、画像ステーション５４Ｃ、画像ステーション５４Ｍ、画像ステーション５４Ｂｋが配置されている。例えば画像ステーション５４Ｙは、ドラム状の感光体１１Ｙの周囲に帯電手段１０Ｙ、光書き込み手段１２Ｙ、現像装置１３Ｙ、クリーニング手段１４Ｙが配置され、さらに中間転写ベルト５１を挟んで感光体１１Ｙの対向位置に中間転写ベルト５１への転写手段としての一次転写ローラ１５Ｙが設けられている。また、他の３つの画像ステーション５４Ｃ，５４Ｍ，５４Ｂｋも同一構成となっている。そして、それら４つの画像ステーション５４Ｙ，５４Ｃ，５４Ｍ，５４Ｂｋが互いに所定のピッチ間隔となるように左右並列に配置されている。
【０１１２】
本実施形態では光書き込み手段１２をＬＥＤを光源とする光学系としているが、半導体レーザーを光源とするレーザー光学系で構成することもでき、感光体１１に対して画像情報に応じた露光を行う。
【０１１３】
中間転写ベルト５１の下方には、シート状部材である用紙Ｐの用紙収納部１９および給紙コロ２２３、レジストローラ対２２１、中間転写ベルト５１を張架するローラ５５に中間転写ベルト５１を介して対向するように設けられ中間転写ベルト５１から用紙Ｐへのトナー像の転写手段としての二次転写ローラ５６、中間転写ベルト５１の裏面に接するローラ５８の対向位置で中間転写ベルト５１のおもて面に接するように設けられ中間転写ベルト５１のおもて面をクリーニングするクリーニング手段５９、熱定着装置１６、用紙Ｐを冷却する冷却ローラ２０を有する冷却装置１８、トナー定着後の用紙Ｐの排出部である排紙収容部１７などが配置されている。そして、用紙収納部１９から排紙収容部１７へ至る用紙搬送路２８が延びている。また、両面画像形成時に用紙Ｐの裏面への画像形成を行う際に、冷却装置１８を一度通過した用紙Ｐの表裏を反転させ、再度、レジストローラ対２２１へ搬送する両面画像形成用の用紙搬送路２９も備えている。
【０１１４】
なお、冷却装置１８の冷却ローラ２０は用紙Ｐの熱を受熱する受熱部であり、冷却ファン１０４を装着したラジエータ１０３、ポンプ１００、タンク１０１と共に配管１０５で連通／連結され、冷却液が封入されている。冷却液の循環経路は配管１０５の矢印で示すように、ラジエータ１０３で冷やされた冷却液を、冷却ローラ２０へ供給し、そして冷却ローラ２０内を廻ってから排出し、その後にタンク１０１、ポンプ１００へ送り、再び、ラジエータ１０３に戻す順序であり、ポンプ１００の回転圧力により冷却液を循環させ、ラジエータ１０３で放熱することで冷却液、如いては冷却ローラ２０を冷やす。ポンプ１００の送液能力やラジエータ１０３の大きさなどは、熱設計条件（冷却ローラ２０が冷却すべき熱量と温度の条件）によって決定される流量、圧力、冷却効率などを元に選定される。
【０１１５】
画像の形成プロセスは、画像ステーション５４Ｙに着目すれば、一般の静電記録方式に準じていて、暗中にて帯電手段１０Ｙにより一様に帯電された感光体１１Ｙ上に光書き込み手段１２Ｙにより露光して静電潜像を形成し、この静電潜像を現像装置１３Ｙによりトナー像として可視像化する。そのトナー像は一次転写ローラ１５Ｙにより感光体１１Ｙ上から中間転写ベルト５１に転写される。転写後の感光体１１Ｙの表面はクリーニング手段１４Ｙによりクリーニングされる。他の画像ステーション５４も画像ステーション５４Ｙと同構成であり、同様の画像形成プロセスが行われる。
【０１１６】
画像ステーション５４Ｙ，５４Ｃ，５４Ｍ，５４Ｂｋにおける各現像装置１３Ｙ，１３Ｃ，１３Ｍ，１３Ｂｋは、それぞれ異なる４色のトナーによる可視像化機能を有しており、各画像ステーション５４Ｙ，５４Ｃ，５４Ｍ，５４Ｂｋでイエロー、シアン、マゼンタ、ブラックを分担すれば、フルカラー画像を形成することができる。よって、中間転写ベルト５１の同一画像形成領域が４つの画像ステーション５４Ｙ，５４Ｃ，５４Ｍ，５４Ｂｋを順次通過する間に、中間転写ベルト５１を挟むようにして各感光体１１とそれぞれ対向して設けられた一次転写ローラ１５により与えられる転写バイアスによって、それぞれ１色ずつトナー像を中間転写ベルト５１上に重ね転写されるようにすれば、上記同一画像形成領域が各画像ステーション５４Ｙ，５４Ｃ，５４Ｍ，５４Ｂｋを１回通過した時点で、この同一画像領域に、重ね転写によってフルカラートナー画像を得ることができる。
【０１１７】
そして、中間転写ベルト５１上に形成されてフルカラートナー画像は、用紙Ｐに転写される。転写後の中間転写ベルト５１はクリーニング手段５９によりクリーニングされる。用紙Ｐへの転写は転写時において二次転写ローラ５６に転写バイアスを印加して、中間転写ベルト５１を介して二次転写ローラ５６とローラ５５との間に転写電界を形成し、二次転写ローラ５６と中間転写ベルト５１とのニップ部に用紙Ｐを通過させることにより行なわれる。中間転写ベルト５１から用紙Ｐへのフルカラートナー像の転写後、用紙Ｐ上に担持されたフルカラートナー像を熱定着装置１６で用紙Ｐ上に定着することにより、用紙Ｐ上にフルカラーの最終画像が形成され、その後、用紙Ｐは排紙収容部１７に積載される。
【０１１８】
本実施形態の画像形成装置においては、排紙収容部１７に用紙Ｐが積載される前に、用紙Ｐが熱定着装置１６の直後に配置された冷却装置１８を通過する。通過する際、熱定着装置１６で熱せられた用紙Ｐが受熱部である冷却ローラ２０に接触しながら通過することになるので、冷却ローラ２０の表面で用紙Ｐから熱を吸熱し、この熱を冷却ローラ２０内部の冷却液へ伝達する。熱が伝達され高温となった冷却液は、この後、冷却ローラ２０から排出されタンク１０１やポンプ１００を経て、冷却ファン１０４を装着したラジエータ１０３に送られ、そこで熱が画像形成装置外に排熱される。ラジエータ１０３で熱が除去され室温近くにまで下げられた冷却液は、その後、再び冷却ローラ２０へと送られる。このような冷却液による高い冷却性能の排熱サイクルによって、熱定着装置１６で熱せられて高温となった用紙Ｐが効率良く冷やされる。
【０１１９】
また、構成例１乃至構成例８で説明したように、本実施形態の冷却ローラ２０はコア２、内管３及びシリンダ４などの内包部材を用いて外管であるスリーブ１の内壁面周囲付近を流れる冷却液の流路を狭くし、また、その内包部材に螺旋形状の突起などの乱流発生手段を設けているので、上述した理由により、さらに冷却性能が向上させることができる。
【０１２０】
したがって、本実施形態の画像形成装置では、用紙Ｐが排紙収容部１７に積載される時点で、用紙Ｐ上のトナーを確実に硬化状態とさせることができる。特に、熱定着装置１６により用紙Ｐに対して２度の定着動作がなされる両面画像形成出力の際に大きな問題となっていたブロッキング現象を回避することができる
【０１２１】
以上、本実施形態によれば、中空状の管状部材であるスリーブ１からなる冷却ローラ２０と、スリーブ１内に冷却媒体である冷却液を搬送する冷却媒体搬送手段であるポンプ１００と、を備え、冷却ローラ２０にシート状部材である用紙Ｐを接触させて用紙Ｐを冷却する冷却装置１８において、スリーブ１内に内包されたコア２などの内包部材を有し、スリーブ１の内壁面と内包部材の外周面との間に冷却液が流れる流路が形成されており、冷却液に乱流を発生させる螺旋形状の突起２１などの乱流発生手段を内包部材の外周面に設けた。本実施形態においては、コア２などの内包部材の外周面に設けた乱流発生手段により、前記流路を流れる冷却液の流れは乱流となる。これにより、スリーブ１の内壁面近傍にある温度の高い冷却液と前記内壁面から離れた位置にある温度の低い冷却液との入れ替えが盛んに行われる。よって、乱流発生手段を内包部材の外周面に設けない場合よりも前記内壁面近傍の冷却液の温度を低くすることができるので、その分、冷却液によってスリーブ１を効果的に冷やすことができる。したがって、スリーブ１からなる冷却ローラ２０による用紙Ｐの冷却効率を向上させることができる。
また、螺旋形状の突起４１をスリーブ１が接触することで冷却する用紙Ｐと略同幅の領域に設けることで、シリンダ４の外周面の螺旋形状の突起４１が設けられていない部分の流路では、スリーブ１内を流れる冷却液に対して突起４１による流体抵抗が発生せず、その流路領域の冷却液はスムースに流れることになる。これにより、不必要な領域での流体抵抗が抑えられ、冷却液を冷却ローラ２０内に送り込むポンプ１００の負荷は小さく消費電力を下げられ且つ耐久性も向上する。また、シリンダ４の外周面全域にわたって螺旋形状の突起４１を設ける場合よりも一ランク下の送液性能のポンプで済み、低コスト化を図ることができる。また、必要な領域にのみ乱流発生手段を設けることで、無駄を無くし（螺旋形状の突起の形成領域の削減に起因するコスト低減や、冷却の必要のない領域での乱流発生を防ぐなど）、効率良く効果的に熱伝達率を向上させることができる。
また、本実施形態によれば、前記乱流発生手段が、コア２などの内包部材の外周面に設けた螺旋形状の突起２１または溝２３などであることで、螺旋形状の突起２１または溝２３などによって内包部材の外周面壁近傍の流れに乱流が発生し、その乱流効果で、スリーブ１の内壁面から前記流路を流れる冷却液への熱伝達率を向上させることができる。
また、本実施形態によれば、前記乱流発生手段が、コア２などの内包部材の外周面に設けた穴２４などであることで、内包部材の外周面の全域にわたって略均等に同じ大きさの乱流を発生させることができるので、流路間隙内の冷却液温度を均一にすることができ、流体抵抗を抑えると共に、熱流束Ｗを上げ且つその均一性を確保することができる。
また、本実施形態によれば、前記乱流発生手段が、コア２などの内包部材の外周面に設けた凹凸面２５または粗し面などであることで、乱流発生手段として内包部材の外周面に穴２４などを設ける場合よりも微細に形成することができる。よって、乱流発生手段として内包部材の外周面に穴２４を設ける場合よりも、内包部材の外周面の全域にわたって略均等に同じ大きさの乱流を発生させることができ、流路間隙内の冷却液温度の均一化をより図れ、流体抵抗を抑えると共に熱流束Ｗを上げかつ均一性を確保することができる。
また、本実施形態によれば、前記内包部材はコア部材であるコア２であり、乱流発生手段である螺旋形状の突起２１を設けたコア２の外周面とスリーブ１の内壁面とで形成される間隙に冷却液が流れる流路を有する。これにより、スリーブ１とコア２とで形成される狭い間隙の流路による高流速効果と乱流発生手段による乱流効果とで、スリーブ１内にコア２を内包しない場合に比べて、スリーブ１の内壁から冷却液への熱伝達率がより向上し、冷却ローラ２０による用紙Ｐの冷却性能を格段に向上させることができる。
また、本実施形態によれば、前記内包部材はスリーブ１よりも細管構造の内管３であり、スリーブ１と内管３との間を冷却液が流れる外側流路、及び、内管３内を冷却液が流れる内側流路を有する二重管構造が、スリーブ１と内管３とで形成される。これにより、スリーブ１と内管３とで形成される狭い間隙の流路による高流速効果と乱流発生手段である螺旋形状の突起３１による乱流効果とで、スリーブ１内に内管３を内包しない場合に比べて、スリーブ１の内壁から冷却液への熱伝達率がより向上し、冷却ローラ２０による用紙Ｐの冷却性能を格段に向上させることができる。さらに、冷却ローラ２０の片方の端部のみに複式のロータリージョイントなどの継ぎ手を設ければ良いので、冷却ローラ２０の他方の端部側に空スペースが生まれ、画像形成装置などの装置の小型化に寄与し、また冷却ローラ２０を冷却装置１８へ組み付ける際に冷却液のチューブや配管が邪魔にならず、作業性が向上する。
また、本実施形態によれば、前記内包部材は内部に冷却液が通過可能な中空を有するシリンダ４であり、乱流発生手段である螺旋形状の突起４１を設けたシリンダ４の外周面とスリーブ１の内壁面とで形成される間隙に冷却液が流れる流路を有する。これにより、スリーブ１とシリンダ４とで形成される狭い間隙の流路による高流速効果と突起４１による乱流効果とで、スリーブ１内にシリンダ４を内包しない場合に比べて、スリーブ１の内壁面から冷却液への熱伝達率がより向上し、冷却ローラ２０による用紙Ｐの冷却性能を格段に向上させることができる。また、スリーブ１の中空内部で、内管３よりも外径の大きいシリンダ４を内管３を内包するように取り付けることで、冷却ローラ２０の片方の端部のみに複式のロータリージョイントなどの継ぎ手を設ければ良いので、冷却ローラ２０の他方の端部側に空スペースが生まれ、画像形成装置などの装置の小型化に寄与し、また冷却ローラ２０を冷却装置１８へ組み付ける際に冷却液のチューブや配管が邪魔にならず、作業性が向上する。
また、本実施形態によれば、乱流発生手段は、内包部材であるコア２などとは別体の別体部材２６などに形成されており、別体部材２６などをコア２などの外周面に取り付けたことで、コスト低減、形成加工の手間や時間の削減、さらに乱流発生手段の形状の自由度を増し、コア２などの内包部材の軽量化ひいては冷却ローラ２０の軽量化も可能となる。
また、本実施形態によれば、シート状部材である用紙Ｐ上にトナー像を形成する画像ステーション５４などのトナー像形成手段と、用紙Ｐ上に形成されたトナー像を少なくとも熱によって用紙Ｐに定着させる熱定着手段である熱定着装置１６と、熱定着装置１６によってトナー像が定着された用紙Ｐを冷却する冷却手段とを備えた画像形成装置において、前記冷却手段として、本発明の冷却ローラ２０を有する冷却装置１８を用いることにより、熱定着装置１６による熱定着後の用紙Ｐの冷却効率を向上させることができる。
【符号の説明】
【０１２２】
１      スリーブ
２      コア
３      内管
４      シリンダ
１０    帯電手段
１１    感光体
１２    光書き込み手段
１３    現像装置
１４    クリーニング手段
１５    一次転写ローラ
１６    熱定着装置
１７    排紙収容部
１８    冷却装置
１９    用紙収納部
２０    冷却ローラ
２１    突起
２２    突起
２３    溝
２４    穴
２５    凹凸面
２６    別体部材
２８    用紙搬送路
２９    用紙搬送路
３１    突起
４１    突起
５１    中間転写ベルト
５２    ローラ
５３    ローラ
５４    画像ステーション
５５    ローラ
５６    二次転写ローラ
５８    ローラ
５９    クリーニング手段
６０    突起
６２    突起
６５    凹凸面
１００  ポンプ
１０１  タンク
１０３  ラジエータ
１０４  冷却ファン
１０５  配管
１１６  流路
１１８  供給口
１１９  排出口
１２０  ロータリージョイント
１２１  ロータリージョイント
１２３  軸受
１４０  ローラ
１４１  ローラ
１４２  搬送ベルト
１４３  上ガイド
１４４  ブラケット
２２１  レジストローラ対
２２３  給紙コロ
５００  冷却液循環装置
【先行技術文献】
【特許文献】
【０１２３】
【特許文献１】特開２００６−００３８１９号公報
【図１】
0005557098.tif 000003
【図２】
0005557098.tif 000004
【図３】
0005557098.tif 000005
【図４】
0005557098.tif 000006
【図５】
0005557098.tif 000007
【図６】
0005557098.tif 000008
【図７】
0005557098.tif 000009
【図８】
0005557098.tif 000010
【図９】
0005557098.tif 000011
【図１０】
0005557098.tif 000012
【図１１】
0005557098.tif 000013
【図１２】
0005557098.tif 000014
【図１３】
0005557098.tif 000015
【図１４】
0005557098.tif 000016
【図１５】
0005557098.tif 000017
【図１６】
0005557098.tif 000018