(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
外管内に内管を内包し、該外管と該内管との間を冷却媒体が流れる外側流路、及び、該内管内を冷却媒体が流れる内管流路を有する二重管構造であり、軸受を介して装置本体の筐体に回転可能に支持された冷却ローラと、
冷却媒体を搬送する冷却媒体搬送手段と、
前記冷却ローラが回転可能な状態で該冷却ローラの両端それぞれに取り付けられ、該冷却ローラと前記冷却媒体搬送手段とをつなぐ回転管継ぎ手手段と、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、
前記冷却媒体搬送手段は、前記外側流路の一端から冷却媒体を供給し他端から排出する第一の冷却媒体搬送手段と、前記内管流路の一端から冷却媒体を供給し他端から排出する第二の冷却媒体搬送手段とを有し、
前記第一の冷却媒体搬送手段によって前記外側流路に搬送された冷却媒体の該外側流路での流れ方向と、前記第二の冷却媒体搬送手段によって前記内側流路に搬送された冷却媒体の該内側流路での流れ方向とが、冷却ローラ軸方向で反対方向であることを特徴とする冷却装置。
【請求項２】
請求項１の冷却装置において、
上記第一の冷却媒体搬送手段による外側流路への冷却媒体供給方向と、上記第二の冷却媒体搬送手段による内側流路への冷却媒体供給方向とが交差することを特徴とする冷却装置。
【請求項３】
請求項１または２の冷却装置において、
上記軸受の長手方向と直交する方向の側面に、上記第一の冷却媒体搬送手段の供給口が形成されていることを特徴とする冷却装置。
【請求項４】
請求項１、２または３の冷却装置において、
上記軸受の長手方向と交差する方向の側面に、冷却媒体の排出口が形成されてい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の冷却装置において、
上記軸受の長手方向の外側から内側に嵌合されるフランジを上記冷却ローラの両側にそれぞれ有し、
前記フランジは、一端が上記内管と嵌合されるとともに、他端には該内管へ冷却媒体を供給する供給口または排出する排出口が形成されていることを特徴とする冷却装置。
【請求項６】
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、
該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、
該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または５の冷却装置を用いた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、シート状部材を冷却する冷却装置、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、ブロッキング現象を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、冷却ローラは外管内に内管を内包し、外管と内管との隙間を冷却液が流れる外側流路、及び、内管内を冷却液が流れる内側流路を有する二重管構造である。外側流路と内側流路とに冷却ローラ軸方向一端側から他端側に向かって冷却液が流され、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。また、冷却ローラを二重管構造にすることで、冷却ローラから受熱し温められた、外側流路を流れる冷却液の熱を内側流路を流れる冷却液によって受熱し外側流路を流れる冷却液を冷やすことができるため、冷却ローラの冷却性能を高めることができる。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の外側流路と内側流路とに冷却液を流す構成では、冷却液を送液するポンプと冷却ローラとを配管を介してつなぐロータリージョイントを冷却ローラの両端に配設する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
冷却ローラ軸方向一端側から他端側に向かって外側流路に冷却液を流すと、前記一端側では外側流路の冷却液の温度が最も低く、前記他端側に行くほど用紙から冷却ローラが吸熱した熱により外側流路の冷却液の温度が高くなる。また、冷却ローラ軸方向一端側から他端側に向かって内側流路に冷却液を流すと、前記一端側では内側流路の冷却液の温度が最も低く、前記他端側に行くほど外側流路の冷却液から吸熱した熱により内側流路の温度が温度が高くなる。よって、前記一端側から前記他端側に行くほど外側流路の冷却液の温度が高くなるとともに、内側流路の冷却液による外側流路の冷却液の冷却効率が小さくなるので、冷却ローラの表面温度は前記一端側が最も低く前記他端側が最も高くなる。そのため、冷却ローラ表面の冷却ローラ軸方向の温度差により、冷却ローラ軸方向で用紙に対する冷却効率に差が生じるといった問題が生じる。このように冷却ローラ軸方向で用紙に対する冷却効率に差が生じると、冷却ローラ軸方向に温度勾配を持って用紙が冷却されるため、例えば、用紙の冷却ローラ軸方向の温度差により用紙にカールが生じる虞がある。用紙にカールが生じると冷却装置から排紙収容部に至る用紙搬送経路中で用紙のジャムが生じ易くなってしまう。
【０００５】
ところで、近年、電子写真方式の画像形成装置の画像形成処理速度の高速化が更に進んだことにより、印刷処理のように用紙等の記録媒体を連続通紙し長時間（例えば、数日間）連続して画像形成処理（印字処理）する用途にも、電子写真方式の画像形成装置が用いられるようになってきた。このような電子写真方式の画像形成装置は、例えば、Ａ４用紙で１分間に１００枚から１２０枚程度の画像形成処理が可能であり、いわゆる高速機と呼ばれている。このような画像形成装置（高速機）においても、画像形成処理の高速化に伴って、特に熱定着装置通過後のブロッキング現象を防止するために、上述したような冷却ローラからなる冷却装置を備えている。このような冷却装置を備えた画像形成装置は、上述したように長時間（例えば、数日間）連続して画像形成処理（印字処理）を行う構成である。このため、上述のような冷却ローラ軸方向の温度差が連続通紙によって、より顕著となっていき、用紙にカールが生じるなどの不具合が生じ易くなってしまう。したがって、特に高速機において、冷却ローラの軸方向の温度差を低減することが望まれていた。
【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、冷却ローラ軸方向で生じる用紙に対する冷却効率の差を低減できる冷却装置、及び、その冷却装置を備えた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、外管内に内管を内包し、該外管と該内管との間を冷却媒体が流れる外側流路、及び、該内管内を冷却媒体が流れる内管流路を有する二重管構造であり、軸受を介して装置本体の筐体に回転可能に支持された冷却ローラと、冷却媒体を搬送する冷却媒体搬送手段と、前記冷却ローラが回転可能な状態で該冷却ローラの両端それぞれに取り付けられ、該冷却ローラと前記冷却媒体搬送手段とをつなぐ回転管継ぎ手手段と、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、前記冷却媒体搬送手段は、前記外側流路の一端から冷却媒体を供給し他端から排出する第一の冷却媒体搬送手段と、前記内管流路の一端から冷却媒体を供給し他端から排出する第二の冷却媒体搬送手段とを有し、前記第一の冷却媒体搬送手段によって前記外側流路に搬送された冷却媒体の該外側流路での流れ方向と、前記第二の冷却媒体搬送手段によって前記内側流路に搬送された冷却媒体の該内側流路での流れ方向とが、冷却ローラ軸方向で反対方向である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の冷却装置において、上記第一の冷却媒体搬送手段による外側流路への冷却媒体供給方向と、上記第二の冷却媒体搬送手段による内側流路への冷却媒体供給方向とが交差す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または２の冷却装置において、上記軸受の長手方向と直交する方向の側面に、上記第一の冷却媒体搬送手段の供給口が形成されてい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、２または３の冷却装置において、上記軸受の長手方向と交差する方向の側面に、冷却媒体の排出口が形成されてい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の冷却装置において、上記軸受の長手方向の外側から内側に嵌合されるフランジを上記冷却ローラの両側にそれぞれ有し、前記フランジは、一端が上記内管と嵌合されるとともに、他端には該内管へ冷却媒体を供給する供給口または排出する排出口が形成されていることを特徴とするものである。
また、請求項６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、該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、該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または５の冷却装置を用いたことを特徴とするものである。
【０００８】
本発明においては、外側流路を流れる冷却媒体の流れ方向と内側流路を流れる冷却媒体の流れ方向とが冷却ローラ軸方向で反対方向であるので、外側流路で冷却媒体を冷却ローラ軸方向一端側から他端側に流した場合には、内側流路で冷却媒体を前記他端側から前記一端側に流す。これにより、用紙から冷却ローラが吸熱した熱により外側流路の冷却液の温度が高くなる前記他端側ほど、温度の低い内側流路の冷却液によって外側流路の冷却液を冷却することができる。
また、外側流路で冷却媒体を前記他端側から前記一端側に流した場合には、内側流路で冷却媒体を前記一端側から前記他端側に流す。これにより、用紙から冷却ローラが吸熱した熱により外側流路の冷却液の温度が高くなる前記一端側ほど、温度の低い内側流路の冷却液によって外側流路の冷却液を冷却することができる。
よって、従来のように、外側流路を流れる冷却媒体の流れる方向と内側流路を流れる冷却媒体の流れる方向とが同一方向である構成よりも、外側流路を流れる冷却液の冷却ローラ軸方向の温度差を低減することができる。したがって、その分、冷却ローラ表面の冷却ローラ軸方向の温度差も低減されるので、冷却ローラ軸方向で生じる用紙に対する冷却効率の差を低減することができる。
【発明の効果】
【０００９】
以上、本発明によれば、冷却ローラ軸方向で生じる用紙に対する冷却効率の差を低減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】二重管構造の冷却ローラを備えた冷却装置の概略断面図。
【図２】回転管継ぎ手手段である複式のロータリージョイントを両端に取り付けた冷却ローラの概略断面図。
【図３】冷却ローラ左端部の拡大図。
【図４】冷却ローラ右端部の拡大図。
【図５】冷却ローラの組立ての説明に用いる説明図。
【図６】冷却ローラの組立ての説明に用いる説明図。
【図７】冷却ローラの組立ての説明に用いる説明図。
【図８】回転管継ぎ手手段である複式のロータリージョイントを両端に取り付けた冷却ローラの概略断面図。
【図９】冷却ローラ左端部の拡大図。
【図１０】冷却ローラ右端部の拡大図。
【図１１】冷却ローラの組立ての説明に用いる説明図。
【図１２】冷却ローラの組立ての説明に用いる説明図。
【図１３】冷却ローラの組立ての説明に用いる説明図。
【図１４】ローラ管の内壁に撹拌手段としてのコイルバネを密着して取り付けたときの冷却ローラの概略断面図。
【図１５】冷却液の循環システムの模式図。
【図１６】冷却液の循環システムの模式図。
【図１７】冷却液の循環システムの模式図。
【図１８】二重管構造の冷却ローラと、その冷却液循環システムを有する冷却装置を搭載したタンデム型中間転写ベルト方式カラー画像形成装置の構成概略図。
【図１９】二重管構造の冷却ローラと、その冷却液循環システムを有する冷却装置を搭載したタンデム型中間転写ベルト方式カラー画像形成装置の構成概略図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明の実施の形態について説明する。本発明の冷却ローラおよび冷却装置を、熱定着手段によって記録用紙（シート媒体）上のトナーを定着させる画像形成装置に搭載した状態において説明する。しかし、本発明の冷却ローラおよび冷却装置はそれに限定されることなく、シート媒体の冷却が必要な装置であれば適応可能である。また、本実施形態では、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。本実施形態の冷却手段としての冷却ローラは、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。そして、この冷却ローラを有する冷却装置を熱定着手段直後の用紙搬送経路中に配置する。冷却ローラは、用紙から熱を除去する機能だけでなく、その熱除去のために用紙と直接接触する必要があるので、用紙を搬送させる搬送ローラとしての機能も併せ持っている。
【００１２】
図１は、用紙搬送の働きも担う二重管構造の冷却ローラ２２Ｂおよび冷却装置１８Ｂの一例の概略図である。
【００１３】
冷却装置１８Ｂには用紙Ｐの搬送方向（左右方向）に間隔をおいて配列されたローラ３０とローラ３１が設けられて、用紙搬送の搬送ベルト３２を展張している。そして用紙搬送方向下流側のローラ３０を駆動ローラ（図示しない駆動源と連結）として、搬送ベルト３２を反時計回り方向に回転させ、用紙を図中右側から左側へ搬送する。図は省略しているが冷却装置１８Ｂの上流側（図中右側）には熱定着手段１６が配置され、下流側（図中左側）には排紙収容部１７がある。ローラ３１の上部には熱定着手段１６から搬送されてきた用紙Ｐをガイドする上ガイド３３Ａが設けられており、ローラ３０とローラ３１との中間位置には、搬送ベルト３２に食い込むように上から二重管構造の冷却ローラ２２Ｂが圧接されていて、搬送ベルト３２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３４は冷却装置１８Ｂ本体を構成するブラケットであり、ローラ３０やローラ３１、冷却ローラ２２Ｂ、上ガイド３３Ａなどの構成部品を固定または回転可能に支持する部材である。冷却装置１８Ｂはこのブラケット３４によりユニット化され、画像形成装置に組み込まれる。
【００１４】
熱定着手段１６で熱せられて高温となった用紙Ｐは排紙収容部１７に排出される前に、冷却装置１８Ｂを通過する。詳細には、熱定着手段１６を通って高温となった用紙Ｐが上ガイド３３Ａとローラ３１の間に入り込み、冷却ローラ２２Ｂと搬送ベルト３２とで形成されるニップ領域部を通過し排紙収容部１７に排出される。用紙Ｐがニップ領域で冷却ローラ２２Ｂに密着し接触しながら通過するので、用紙Ｐの熱は冷却ローラ２２Ｂに吸熱され、十分に冷やされるのである
【００１５】
なお、冷却ローラを二重管構造とすることで、本出願人らの冷却効果評価実験では、熱定着手段１６の通過直後の用紙Ｐの表面温度が１００℃位のとき、冷却装置１８Ｂを通過させることで用紙Ｐを実測値で５５℃程度にまで冷やすことができた。つまり、冷却ローラを単管構造から二重管構造とすることで、５℃程度さらに冷却効果があることを確認した。
【００１６】
後述するが、冷却装置１８Ｂは回転管継ぎ手手段を介してタンク２６、ポンプ２５、冷却ファン２３を装着したラジエータ２４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２２Ｂを冷やしている。
【００１７】
図２は、回転管継ぎ手手段である複式のロータリージョイント３５Ｂを両端に取り付けた本発明の冷却ローラ２２Ｂの概略断面図（図１のＸ−Ｘ断面図）である。図３と図４はその左端部と右端部の拡大図である。
【００１８】
図に示すように冷却ローラ２２Ｂは外管と内管とからなる二重管構造、つまり、ローラ外管２２Ｂａとそのローラ外管２２Ｂａ両端に取り付けられたフランジ２２ｄとからなる外管と、ローラ内管２２Ｂｂからなる内管とから成る中空の二重管構造で、ローラ外管２２Ｂａが回転し用紙Ｐを接触しつつ搬送する。ローラ外管２２Ｂａとローラ内管２２Ｂｂとは共に一方向の流路を形成する。つまり二重管構造の冷却ローラ２２Ｂは二つの別々の一方向流路を形成することで、ローラ外管２２Ｂａ内を流れる冷却液を、ローラ内管２２Ｂｂ内を流れる冷却液によって冷し、単管構造の冷却ローラよりも冷却性能を上げることができる。
【００１９】
また、本実施形態では、ローラ外管２２Ｂａと内管２２Ｂｂとの間の外側流路を流れる冷却液の流れ方向と内管２２Ｂｂ内の内側流路を流れる冷却液の流れ方向とが、冷却ローーラ軸方向で反対方向である。
【００２０】
このように、外側流路を流れる冷却液の流れ方向と内側流路を流れる冷却液の流れ方向とが冷却ローラ軸方向で反対方向であるので、外側流路で冷却液を冷却ローラ軸方向一端側から他端側に流した場合には、内側流路で冷却液を前記他端側から前記一端側に流す。これにより、用紙から冷却ローラ２２Ｂが吸熱した熱により外側流路の冷却液の温度が高くなる前記他端側ほど、温度の低い内側流路の冷却液によって外側流路の冷却液を冷却することができる。また、外側流路で冷却液を前記他端側から前記一端側に流した場合には、内側流路で冷却液を前記一端側から前記他端側に流す。これにより、用紙から冷却ローラ２２Ｂが吸熱した熱により外側流路の冷却液の温度が高くなる前記一端側ほど、温度の低い内側流路の冷却液によって外側流路の冷却液を冷却することができる。よって、従来のように、外側流路を流れる冷却液の流れる方向と内側流路を流れる冷却液の流れる方向とが同一方向である構成よりも、外側流路を流れる冷却液の冷却ローラ軸方向の温度差を低減することができる。したがって、その分、冷却ローラ表面の冷却ローラ軸方向の温度差も低減されるので、冷却ローラ軸方向で生じる用紙に対する冷却効率の差を低減することができる。
【００２１】
以下に冷却ローラ２２Ｂの構成を説明するが、冷却ローラ２２Ｂの左端部と右端部は同構成なので主に左端部を用いて説明する。従って図２の右端部および図４の詳細指示記号は省く。
【００２２】
冷却ローラ２２Ｂのローラ外管２２Ｂａは、軸受２２ｇを取り付けるフランジ２２ｄで両端が構成されており、フランジ２２ｄに漏洩防止のＯリング２２ｅを入れ込んでネジ２２ｆでフランジ２２ｄをローラ外管２２Ｂａに取り付けている。このときフランジ２２ｄは、ローラ外管２２Ｂａに嵌合関係で挿入して取り付け、ローラ外管２２Ｂａとの同軸度を出している。冷却ローラ２２Ｂは、両端のフランジ２２ｄの軸受２２ｇを用いて冷却装置１８Ｂのブラケット３４に対して両端を回転可能に支持される。
【００２３】
また、フランジ２２ｄには平行ネジ部２２ｈと嵌合部２２ｉとから成る結合部が形成されていて、フランジ２２ｄは、その結合部と相対するように形成した平行ネジ部３５Ｂｂと嵌合部３５Ｂｃとを有するロータ３５Ｂａが取り付けられる。互いの平行ネジ部はローラ外管２２Ｂａの回転方向（用紙Ｐの搬送方向）に対して締まり勝手となるような方向にネジ加工されている。ロータ３５Ｂａはロータリージョイント３５Ｂの構成部品であり、回転自在となっている。ロータリージョイント３５Ｂとフランジ２２ｄとの取り付けは、上記したように嵌合関係による挿入取り付けであり、ロータ３５Ｂａとフランジ２２ｄとの同軸度が出される。ロータ３５Ｂａは、間隔をおいて設けた２箇の軸受３５ｄとの嵌合関係で回転自在にロータリージョイント３５Ｂのケーシング３５Ｂｅに支持されている。以上から、ローラ外管２２Ｂａは、それぞれ嵌合関係で取り付けられたロータ３５Ｂａおよびフランジ２２ｄを介して、ロータリージョイント３５Ｂのケーシング３５Ｂｅに対して軸が合わされた状態となっており、高精度な回転ができるようになっている。なお、ロータ３５Ｂａにはフランジ２２ｄからの漏洩を防ぐＯリング３５ｇを入れ込んでいる。
【００２４】
続いて、上記した構成までは共通だが、ローラ内管２２Ｂｂの支持方法でタイプの違う冷却ローラとなるので、それを説明する。タイプとしては以下のようにタイプ１とタイプ２の２種類あり、夫々の構成を説明する。
【００２５】
［構成例１］
＜タイプ１の冷却ローラ＞
タイプ１の冷却ローラは、ローラ外管２２Ｂａが回転し、ローラ内管２２Ｂｂは回転しないように構成している。
【００２６】
以下にタイプ１の冷却ローラ２２Ｂを説明するが、このタイプは図２に示した冷却ローラ２２Ｂの構成なので主に冷却ローラ２２Ｂの左端部側を用いて説明する。このタイプ１の冷却ローラ２２Ｂは、ローラ外管２２Ｂａと内管２２Ｂｂとの間の外側流路を流れる冷却液の一方向の流れに乱流を起こさせたいときに用いるのが好適である。
【００２７】
図２に示すように、冷却ローラ２２ｂの両端に取り付けられた各ロータリージョイント３５Ｂでローラ内管２２Ｂｂが回転しないように、ローラ内管２２Ｂｂの一端側を固定支持し、他端を嵌合支持または固定支持させる。具体的にはロータリージョイント３５Ｂへのローラ内管２２Ｂｂの取り付けは、例えば一方のロータリージョイント３５Ｂにはケーシング３５Ｂｅに取り付けられるフランジ３５ｆに嵌合圧入することで固定支持し、もう一方のロータリージョイント３５Ｂにはフランジ３５ｆに嵌合挿入することで支持、または嵌合挿入後に固定する。ケーシング３５Ｂｅ、フランジ３５ｆ、ローラ内管２２Ｂｂは互いに嵌合関係として挿入または圧入して取り付けられるので、ケーシング３５Ｂｅに対してローラ内管２２Ｂｂの同軸度は出された状態となる。なお、フランジ３５ｆは漏洩防止のＯリング３５ｉを入れ込んで、ネジ３５ｈでケーシング３５Ｂｅに嵌合挿入後、固定される。
【００２８】
以上の構成により、冷却ローラ２２Ｂの両端で、ロータリージョイント３５Ｂ（ケーシング３５Ｂｅ）を基準にしてローラ外管２２Ｂａとローラ内管２２Ｂｂの同軸度が出され、そしてロータリージョイント３５Ｂ（ケーシング３５Ｂｅ）に対して嵌合関係で、ローラ外管２２Ｂａは回転可能に支持、ローラ内管２２Ｂｂは回転しないよう支持される。
【００２９】
冷却液の流路を矢印で示す。媒体Ａの冷却液は、ローラ外管２２Ｂａの内部に通じる図中下側のロータリージョイント３５Ｂの供給口から供給され、ローラ内管２２Ｂｂとロータ３５Ｂａの狭小間隙を通り、ローラ外管２２Ｂａとローラ内管２２Ｂｂで形成される広い間隙を軸方向に流れ、一方向の流路を形成し、反対側（図中上側）のロータリージョイント３５Ｂから排出される。また、媒体Ｂの冷却液は、ローラ内管２２Ｂｂの内部に通じる図中上側のロータリージョイント３５Ｂから供給され、ローラ内管２２Ｂｂの内部を反対側（図中下側）のロータリージョイント３５Ｂまで流れ、もう一つの一方向流路を形成し、排出される。以上のように二重管構造の冷却ローラ２２Ｂは、外側流路（ローラ外管２２Ｂａとローラ内管２２Ｂｂとの間の流路）を流れる媒体Ａの冷却液の流れ方向と内側流路（ローラ内管２２Ｂｂ内の流路）を流れる媒体Ｂの冷却液の流れ方向とが冷却ローラ軸方向で反対方向となるような、二つの一方向流路を有し、両端のロータリージョイント３５Ｂを介して冷却液循環手段と閉ループの流路を形成し媒体Ａと媒体Ｂの冷却液を循環させている。
【００３０】
媒体Ａの冷却液および媒体Ｂの冷却液が、それぞれローラ外管２２Ｂａとローラ内管２２Ｂｂ内を流れることにより、ローラ外管２２Ｂａの表面温度上昇を抑え、結果として冷却ローラとして冷却性能アップを可能としている。
【００３１】
また、冷却ローラ２２Ｂは、リユースやリサイクル、不具合が発生したときの部品交換、などの対応ができるように構成部品の取り付け取り外しを可能としている。
【００３２】
図５は、冷却ローラ２２Ｂの主な構成部品であるローラ外管２２Ｂａ、ローラ内管２２Ｂｂ、フランジ２２ｄ、およびロータリージョイント３５Ｂ、その他を部品単位で並べたもので、冷却ローラ２２Ｂの組立て前およびロータリージョイント３５Ｂの取り付け前の状態でもある。なお、この図では、フランジ２２ｄにＯリング２２ｅが組み込まれているが、当然これも部品単位で取り付け取り外し可能である。ロータリージョイント３５Ｂも冷却ローラ２２Ｂに対して取り付け取り外しができるので、ロータリージョイント３５Ｂの交換も可能である。
【００３３】
冷却ローラ２２Ｂを簡単に組立てや分解（構成部品の取り付け取り外し）ができるような構成としているので、組立て手順を追いながら説明する。同時に冷却装置１８Ｂへの装着手順も説明する（図中の手順矢印番号を参照）。
【００３４】
先ず、ロータリージョイント３５Ｂのケーシング３５Ｂｅから外したフランジ３５ｆに、ローラ内管２２Ｂｂの一端側を嵌合圧入し固定支持する（手順（１））。次に、ローラ外管２２Ｂａにフランジ２２ｄを嵌合挿入しネジ２２ｆ（図では省略）で固定する（手順（２））。そして、軸方向にガタなくスライド可能なように軸受２２ｇをフランジ２２ｄに嵌合挿入し取り付ける（手順（３））。なお、手順（１）と手順（２）との作業手順は逆でも良い。
【００３５】
図６は、上記手順（１）、手順（２）、及び、手順（３）の作業後の状態である。
手順（３）の後、先ず、ロータリージョイント３５Ｂのロータ３５Ｂａに、後工程で軸受２２ｇの位置を決めるＣ型止め輪３５Ｌを入れる（Ｃ型止め輪３５Ｌの入れ場所はフランジ２２ｄ側でも良い）。そしてロータ３５Ｂａにローラ外管２２Ｂａのフランジ２２ｄを嵌合挿入（嵌合部２２ｉと嵌合部３５Ｂｃで嵌め合わせる）して、平行ネジ部（平行ネジ部２２ｈと平行ネジ部３５Ｂｂでネジ締結）で固定する（手順（４））。その後、フランジ３５ｆが付いたローラ内管２２Ｂｂを、図中下側のケーシング３５Ｂｅの後端開口部から入れ込み、図中下側のロータ３５Ｂａ、ローラ外管２２Ｂａおよび図中上側のロータ３５Ｂａの内部を通す。そしてフランジ３５ｆが、図中下側のケーシング３５Ｂｅの後端面に当たるまでローラ内管２２Ｂｂを通したら、ネジ３５ｈ（図では省略）でフランジ３５ｆをケーシング（胴部）３５Ｂｅに嵌合固定する（手順（５））。そして最後に、図中上側ロータリージョイント３５Ｂのケーシング３５Ｂｅの後端開口部にフランジ３５ｆを嵌合挿入しネジ３５ｈ（図では省略）で固定する（手順（６））。このときローラ内管２２Ｂｂの上端は、フランジ３５ｆに嵌合挿入されて支持または固定される。以上で冷却ローラ２２Ｂの組立ておよびロータリージョイント３５Ｂの取り付けが完了し、図７に示すようになる。冷却ローラ２２Ｂやロータリージョイント３５Ｂなどの分解は上記手順の逆の作業をすればよいので、冷却ローラ２２Ｂの構成部品の取り付け取り外しや、ロータリージョイント３５Ｂの部品単位での取り付け取り外しが可能となる。
【００３６】
両端にロータリージョイント３５Ｂを取り付けた冷却ローラ２２Ｂの冷却装置１８Ｂへの装着は、図７に示すように冷却装置１８Ｂのブラケット３４に開けた切欠き開口部３４ａ（図１参照）に冷却ローラ２２Ｂを設定位置まで入れ込む（手順（７））。そして、ブラケット３４の外側に位置する軸受２２ｇをブラケット３４に突き当たるまでスライドさせる（手順（８））。そして、最後にＣ型止め輪３５Ｌで軸受２２ｇが外れないように位置決めする（手順（９））。以上で冷却ローラ２２Ｂの冷却装置１８Ｂへの装着は完了し、図２に示す状態となり、冷却ローラ２２Ｂがブラケット３４に両端を支持されて自在に回転できるようになる。
【００３７】
以上のように冷却ローラ２２Ｂは、ロータ３５Ｂａとフランジ２２ｄや、ローラ外管２２Ｂａとフランジ２２ｄ、ローラ内管２２Ｂｂとフランジ３５ｆ、そしてケーシング３５Ｂｅとフランジ３５ｆ、などの取り付け取り外しを、ネジ締結方法のみによって行うと、それぞれで軸ずれを起こしてしまう。高い回転精度の冷却ローラ２２Ｂにするには、本構成例のように、締結部には必ず軸合わせのための嵌合嵌合部を合わせ持たせなければならない。
【００３８】
［構成例２］
＜タイプ２の冷却ローラ＞
タイプ２の冷却ローラは、ローラ外管２２Ｂａが回転し、ローラ内管２２Ｂｂもローラ外管２２Ｂａと共に回転するように構成している。
【００３９】
以下にタイプ２の冷却ローラ２２Ｂを、図８、及び、その左端部と右端部の拡大図である図９と図１０を用いて説明するが、この場合も主に左端部側で説明する。従って、図８の右端部および図１０の詳細指示記号は省く。このタイプ２の冷却ローラ２２Ｂは、ローラ外管２２Ｂａと内管２２Ｂｂとの間の外側流路を流れる冷却液の一方向の流れ（軸方向と回転方向の流れ）をスムースにしたいときに用いるのが好適である。
【００４０】
嵌合関係による支持方法で軸合わせをする考え方は上記タイプ１の冷却ローラと同じである。タイプ１の冷却ローラと異なる点は、図８に示すように、ローラ内管２２Ｂｂが回転するようローラ内管２２Ｂｂの両端を、ロータリージョイント３５Ｂのケーシング３５Ｂｅのフランジ３５Ｂｆに軸受３５ｋを介して取り付け、回転可能に支持する。すると、両端のロータリージョイント３５Ｂ（ケーシング３５Ｂｅ）に対してローラ外管２２Ｂａと共にローラ内管２２Ｂｂも回転可能に支持される。ローラ内管２２Ｂｂの回転は、例えば係合手段などによりローラ外管２２Ｂａの回転力をローラ内管２２Ｂｂに伝えて連れ回りで回転する。連れ回りの方法は、図９のＹ−Ｙ断面図に示すように、例えばローラ内管２２Ｂｂの係合ピン２２ｐとローラ外管２２Ｂａの係合溝２２ｍからなる係合手段を用い、係合溝２２ｍに係合ピン２２ｐが引っ掛かることでローラ内管２２Ｂｂが連れ回り回転する。なお、冷却ローラ２２Ｂの内部を一方向に流れる媒体Ａの冷却液および媒体Ｂの冷却液の流路はタイプ１と同様なので説明は省く。
【００４１】
また、タイプ２の冷却ローラ２２Ｂも構成部品およびロータリージョイント３５Ｂの取り付け取り外しが可能である。
【００４２】
冷却ローラ２２Ｂの組立てから冷却ローラ２２Ｂの冷却装置１８Ｂへの装着手順までを図１１〜図１３に示す（図の手順矢印番号を参照）。
【００４３】
先ず、図１１に示すように軸受３５ｋを内部に固定設置したフランジ３５Ｂｆを一方側（例えば図中下側）のロータリージョイント３５Ｂのケーシング３５Ｂｅにのみ嵌合挿入しネジ３５ｈ（図では省略）で固定する（手順（１））。次に、Ｃ型止め輪３５Ｌを仮入れした両方のロータリージョイント３５Ｂのロータ３５Ｂａに、軸受２２ｇを通しながらフランジ２２ｄを嵌合挿入し固定する（手順（２））。
【００４４】
図１２は、上記手順（１）、手順（２）の作業後の状態である。手順（２）の後、ローラ内管２２Ｂｂを図中下側のロータリージョイント３５Ｂに入れ込み、先端部をフランジ３５Ｂｆの軸受３５ｋに嵌合挿入する（手順（３））。次に、もう一方のロータリージョイント３５Ｂをローラ外管２２Ｂａにフランジ２２ｄとの嵌合関係で取り付け固定し（手順（４））、ローラ内管２２Ｂｂに被せるようにローラ外管２２Ｂａをローラ内管２２Ｂｂの自由端側から組付ける。そして、その自由端が図中上側のロータリージョイント３５Ｂを貫通したら、図中下側のロータリージョイント３５Ｂとローラ外管２２Ｂａをフランジ２２ｄを介して嵌合関係で取り付け固定する（手順（５））。なお、ローラ内管２２Ｂｂがローラ外管２２Ｂａに連れ回るように係合手段として、ローラ内管２２Ｂｂ側に係合ピン２２ｐとローラ外管２２Ｂａ側に係合溝２２ｍを設けているので、ローラ内管２２Ｂｂに被せるようにローラ外管２２Ｂａを組付ける際は、上記連れ回り関係が成り立つよう、係合溝２２ｍに係合ピン２２ｐを嵌り込ませる。なお、連れ回り関係は、図９のＹ−Ｙ断面図を参照のこと。最後に、ローラ内管２２Ｂｂの自由端側（図中上端部側）も回転可能となるよう図中上側のフランジ３５Ｂｆの軸受３５ｋに嵌合挿すると同時に、そのフランジ３５Ｂｆを、ロータリージョイント３５Ｂのケーシング３５Ｂｅに嵌合挿入しネジ３５ｈ（図では省略）で固定する（手順（６））。以上でタイプ２の冷却ローラ２２Ｂの組立ておよびロータリージョイント３５Ｂの取り付けが完了し、図１３のようになる。冷却ローラ２２Ｂやロータリージョイント３５などの分解は上記手順の逆の作業をすればよいので、冷却ローラ２２Ｂの構成部品の取り付け取り外しや、ロータリージョイント３５Ｂの部品単位での取り付け取り外しが可能となる。
【００４５】
両端にロータリージョイント３５Ｂを取り付けた冷却ローラ２２Ｂの冷却装置１８Ｂへの装着手順は、構成例１で図７を用いて説明したのと同様なので説明は省略する。
【００４６】
以上のように冷却ローラ２２Ｂは、ロータ３５Ｂａとフランジ２２ｄや、ローラ外管２２Ｂａとフランジ２２ｄ、そしてケーシング３５Ｂｅとフランジ３５ｆ、などの締結方法をネジのみにしたり、ローラ内管２２Ｂｂと軸受３５ｋの回転部の嵌め合いをラフにしてしまったりしては、それぞれ軸ずれを起こしてしまう。高い回転精度の冷却ローラ２２Ｂにするには、本実施例のように、締結部には必ず軸合わせのための嵌合嵌合部を合わせ持たせて、回転部は確実に両端を支持し嵌合い精度を高いものとする必要がある。本タイプの冷却ローラ２２Ｂにおいても、外側流路（ローラ外管２２Ｂａとローラ内管２２Ｂｂとの間の流路）を流れる冷却液（媒体Ａ）の流れ方向と内側流路（ローラ内管２２Ｂｂ内の流路）を流れる冷却液（媒体Ｂ）の流れ方向とが冷却ローラ軸方向で反対方向であるので、用紙Ｐから冷却ローラ２２Ｂが吸熱した熱により外側流路の冷却液（媒体Ａ）の温度が高くなる下流側ほど、温度の低い内側流路の冷却液（媒体Ｂ）によって外側流路の冷却液を冷却することができる。これにより、冷却ローラ表面の冷却ローラ軸方向の温度差が低減されるので、冷却ローラ軸方向で生じる用紙Ｐに対する冷却効率の差を低減することができる。
【００４７】
また、二重管構造の冷却ローラ２２Ｂにおいても、ローラ外管２２Ｂａとローラ内管２２Ｂｂで形成される間隙内に撹拌手段を設けて、冷却効率を上げることができる。
【００４８】
［構成例３］
図１４は、構成例１で示したタイプ１の冷却ローラ２２Ｂのローラ外管２２Ｂａの内壁に撹拌手段としてのコイルバネ２２ｗを密着して取り付けたときの冷却ローラ２２Ｂなどの概略断面図である。このコイルバネ２２ｗはローラ外管２２Ｂａの回転と共に回転する。コイルバネ２２ｗが回転することによって、冷却液（媒体Ａ）を攪拌しながら回転方向と軸方向に送り出し、ローラ外管２２Ｂａの冷却性能を向上させる。なお、構成例２で示したタイプ２の冷却ローラ２２においても同様に、ローラ外管２２Ｂａの内壁に撹拌手段としてのコイルバネ２２ｗを密着して取り付けることで、上述したのと同様の理由によりローラ外管２２Ｂａの冷却性能を向上させることができる。
【００４９】
次に、二重管構造によりローラ外管２２Ｂａとローラ内管２２Ｂｂにそれぞれ個別の流路を形成した冷却ローラ２２Ｂにおける冷却液の循環システムを図１５、図１６、図１７に示す。各図では全て上記タイプ１の冷却ローラ２２Ｂを用いているが、タイプ２の冷却ローラ２Ｂを用いた場合でも循環システムは同様である。
【００５０】
また、本タイプの冷却ローラ２２Ｂは、外側流路（ローラ外管２２Ｂａとローラ内管２２Ｂｂとの間の流路）を流れる冷却液（媒体Ａ）の流れ方向と内側流路（ローラ内管２２Ｂｂ内の流路）を流れる冷却液（媒体Ｂ）の流れ方向とが冷却ローラ軸方向で反対方向であるので、用紙Ｐから冷却ローラ２２Ｂが吸熱した熱により外側流路の冷却液（媒体Ａ）の温度が高くなる下流側ほど、温度の低い内側流路の冷却液（媒体Ｂ）によって外側流路の冷却液（媒体Ａ）を冷却することができる。これにより、冷却ローラ表面の冷却ローラ軸方向の温度差が低減されるので、冷却ローラ軸方向で生じる用紙Ｐに対する冷却効率の差を低減することができる。
冷却液の循環システムとしては、二つの一方向流路を内部に有する冷却ローラ２２Ｂと冷却液循環手段とで閉ループの流路を形成して冷却液を循環させている。ただし、ローラ外管２２Ｂａとローラ内管２２Ｂｂとの各流路で冷却液循環手段を共有するか個別にするか、ローラ外管２２Ｂａとローラ内管２２Ｂｂに流す冷却液を同じ液にするか異なる液にするか、などで循環システムが異なる。よって、それらについて、図１５、図１６、図１７で説明する。
【００５１】
図１５は、ローラ外管２２Ｂａと内管２２Ｂｂとの間の外側流路と、内管内の内側流路とに冷却液を流す冷却液循環手段を共有し、また、外側流路と内側流路とに同じ冷却液を流す場合の循環システムを模式的に示したものである。このように、外側流路と内側流路とに供給し流す冷却液を同じ冷却液（媒体Ａ）とすることで、冷却液循環手段を共有化し、一系統の閉ループ流路で済むようにしている。
【００５２】
冷却液（媒体Ａ）の循環工程は、ローラ外管２２Ｂａにおいて、回転するローラ外管２２Ｂａの表面で受熱した熱を内部に伝達することにより、ローラ外管２２Ｂａ内の冷却液（媒体Ａ）が温められ、その温められた冷却液（媒体Ａ）を、一方（図中上側）のロータリージョイント３５Ｂから排出し、冷却液循環手段であるタンク２６、ポンプ２５、ラジエータ２４（冷却ファン２３含む）を通過し、その過程で冷却液（媒体Ａ）の温度が室温近くまで下げられる。そして、他方（図中下側）のロータリージョイント３５Ｂから再びローラ外管２２Ｂａに冷却液（媒体Ａ）を供給する。また、ローラ内管２２Ｂｂにおいては、ローラ外管２２Ｂａ内の温められた冷却液（媒体Ａ）をローラ内管２２Ｂｂの表面で受熱することでローラ外管２２Ｂａ内の冷却液（媒体Ａ）の温度を下げる。受熱したことにより温められたローラ内管２２Ｂｂ内の冷却液（媒体Ａ）を、他方（図中下側）のロータリージョイント３５Ｂから排出する。以降はローラ外管２２Ｂａと共有する冷却液循環手段を経て、温度が下がった冷却液（媒体Ａ）を一方（図中上側）のロータリージョイント３５Ｂから再びローラ内管２２Ｂｂに供給する。
【００５３】
このような冷却液循環手段を共有した二つの流路の排熱サイクルによれば、ローラ内管２２Ｂｂの受熱効果により、ラジエータ２４部でだけでなくローラ外管２２Ｂａ内でも外側流路の冷却液（媒体Ａ）の温度を下げることができ、すなわちローラ外管２２Ｂａの表面温度上昇を抑えることができるので、単管構造のときよりも冷却効率を向上させることができる。また、この構成によれば、冷却効率の向上と共に、冷却液循環手段を共有使用し、同じ冷却液を用いることで、冷却液循環システムとして低コストで省スペース化が可能となる。
【００５４】
図１６は、ローラ外管２２Ｂａと内管２２Ｂｂとの間の外側流路と、内管内の内側流路とに冷却液を流す冷却液循環手段を個別に有し、また、外側流路と内側流路とに同じ冷却液を流す場合の循環システムを模式的に示したものである。
【００５５】
例えば、図中に記載しているローラ内管２２Ｂｂに流れる媒体Ｂの冷却液を媒体Ａにして、ローラ外管２２Ｂａと同じ媒体Ａの冷却液を流し、そして冷却液循環手段を個別に具備して同じ冷却媒体であっても図１５で示した循環システムとは異なり、二系統の閉ループ流路を形成する場合である。
【００５６】
ローラ外管２２Ｂａとローラ内管２２Ｂｂそれぞれの冷却液（媒体Ａ）の循環工程は、同じ冷却液（媒体Ａ）が個別の冷却液循環手段を流れるが、そのこと以外は、図１５で示した循環システムと同様の循環工程である。
【００５７】
図１５で示した循環システムの場合、ローラ外管２２Ｂａとローラ内管２２Ｂｂから排出される時点で夫々の冷却液（媒体Ａ）は大きな温度差（ローラ外管２２Ｂａから排出される冷却液温度の方が高い）があるが、同じ冷却液循環手段を通過するので、再びローラ外管２２Ｂａとローラ内管２２Ｂｂに供給されるときには同じ温度となっている。しかし、排出された冷却液（媒体Ａ）をタンク２６で混合し、高くなった液温を室温近くまで下げるには相当のラジエータ２４と冷却ファン２３の冷却パワーが必要となる。また、より冷却効率の良い冷却ローラ２２Ｂとするには、外側流路や内側流路での冷却液（媒体Ａ）の流速や温度を個別に制御してやることが有効であるが、図１５で示した循環システムではそれに対応することができない。
【００５８】
それに対し、図１６で示した循環システムであれば、夫々のラジエータ２４ａ、２４ｂと冷却ファン２３ａ、２３ｂの冷却パワーは小さくて済むし、冷却液（媒体Ａ）を混合しないので、それらラジエータや冷却ファンの冷却性能を個別に設定することで、ローラ外管２２Ｂａとローラ内管２２Ｂｂから排出される個々の冷却液（媒体Ａ）温度に対して、再び供給する時点で夫々所望な温度とすることができる。また、冷却液循環手段を個別とすることで、ポンプ２５ａ、２５ｂや冷却ファン２３ａ、２３ｂの回転数も夫々に制御できるので、ローラ外管２２Ｂａとローラ内管２２Ｂｂの内部での冷却液（媒体Ａ）の流速や温度を所望の値とすることができる。
【００５９】
以上のように、夫々の流路において個々に適切な対応をとることで冷却性能の制御が可能となる。またこの構成によれば、冷却性能が良くなると共に、冷却液循環手段を個別に具備しても同じ冷却液を使用するので、冷却液の充填や補充時に冷却液を取り違うといった作業ミスがなくなる。また一種類の冷却液で良いのでの保管や管理もし易い。
【００６０】
また、図１６で示した循環システムで、ローラ外管２２Ｂａと内管２２Ｂｂとの間の外側流路と、内管内の内側流路とに異なる冷却液を流すような構成にしても良い。
【００６１】
すなわち、個別の冷却液循環手段を具備して二系統の閉ループ流路を形成し、ローラ外管２２Ｂａに媒体Ａ、ローラ内管２２Ｂｂに媒体Ｂ、といった異なる冷却液を流すようにする。ローラ外管２２Ｂａとローラ内管２２Ｂｂそれぞれの冷却液（媒体Ａ）、冷却液（媒体Ｂ）の循環工程は、図１６で示した循環システムと同様なので説明は省く。この構成の場合は、上記の冷却液循環手段の個別設定や制御などの対応が可能となるだけでなく、冷却液媒体も個々に最適特性のものを用いることができ、その組合せも色々と設定できるので、より冷却効率を向上させることができる。この構成によれば、図１５で示した循環システムや図１６で示した外側流路と内側流路とに同じ冷却液を流す場合の循環システムよりも格段に冷却性能が良くなるので、冷却性能を第一優先とする装置に適用されるべき循環システムといえる。
【００６２】
図１７は、ローラ外管２２Ｂａと内管２２Ｂｂとの間の外側流路と、内管内の内側流路とでタンクを共有し、その他の冷却液循環手段を外側流路と内側流路とで個別に有して、また、外側流路と内側流路とに同じ冷却液を流す場合の循環システムを模式的に示したものである。
【００６３】
図のように、タンク２６を外側流路と内側流路とで共有使用し、外側流路や内側流路に供給し流す冷却液を同じ冷却液（媒体Ａ）とする場合であるが、ポンプ２５ａ、２５ｂやラジエータ２４ａ、２４ｂ（冷却ファン２３ａ、２３ｂ含む）などの冷却液循環手段は外側流路と内側流路とで個別に具備してタンク以外は二系統の閉ループ流路を形成する。つまり、タンク２６を共有使用すること以外は、図１６で示した循環システムと同様であり、冷却液（媒体Ａ）の循環工程も、ローラ外管２２Ｂａとローラ内管２２Ｂｂから排出された夫々の冷却液（媒体Ａ）を一旦、タンク２６で混合し、その後、個別のポンプ２５ａ、２５ｂに流すこと以外は、図１６で示した循環システムと同様である。この構成によれば図１６で示した循環システムの利点を持ちつつ、タンク２６を共有することで図１６で示した循環システムよりも省スペース化が可能となる。
【００６４】
なお、本実施形態では冷却媒体として液体を用いているが、本発明はそれに限定されることなく冷却媒体として空気やガス等の気体でも適応可能であり、また二重管構造の冷却ローラ２２Ｂにおいては、ローラ外管２２Ｂａとローラ内管２２Ｂｂに流す媒体のどちらか一方を液体、他方を気体としても良く、より冷却効果を向上させることができる。
【００６５】
図１８および図１９は、本発明の二重管構造の冷却ローラ２２Ｂと、その冷却液循環システムを有する冷却装置１８Ｂを搭載したタンデム型中間転写ベルト方式カラー画像形成装置の構成概略図である。本発明の冷却装置１８Ｂを備えた画像形成装置は、印刷処理のように用紙などの記録媒体を連続通紙し長時間（例えば、数日間）連続して画像形成処理（印字処理）する用途に用いられるものであり、Ａ４用紙で１分間に１００枚から１２０枚程度の画像形成処理が可能な高速機である。このような高速機以外の画像形成装置（例えば、通常のオフィスなどで用いられる複写機、プリンタなどの電子写真方式の画像形成装置）においても、同様に本発明を適用することができる。
【００６６】
図１８は図１５で示した冷却液の循環システムを採用したときのカラー画像形成装置であり、図１９は図１６で示した冷却液の循環システムを採用したときのカラー画像形成装置である。
【００６７】
図１８を用いて図１５で示した冷却液の循環システムのカラー画像形成装置を説明する。なお、図１９のカラー画像形成装置については、図１６で示した冷却液の循環システムの構成や作用効果以外は図１８のカラー画像形成装置と同様であるので説明は省く。
【００６８】
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１を展張し、中間転写ベルト１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１のまわりに画像形成用のプロセス手段を配置している。
【００６９】
中間転写ベルト１の回転方向を矢視ａとするとき、中間転写ベルト１の上側であってローラ２とローラ３との間には、中間転写ベルト１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、第１画像ステーション４Ｙ、第２画像ステーション４Ｃ、第３画像ステーション４Ｍ、第５画像ステーション４Ｂｋが配置されていている。例えば、第１画像ステーション４Ｙは、ドラム状の感光体１１の周囲に帯電手段１０、光書き込み手段１２、現像装置１３、クリーニング手段１４が配置されて構成され、さらに中間転写ベルト１を挟んで感光体１１の対向位置に中間転写ベルト１への転写手段としての一次転写ローラ１５が設けられており、他の３つの画像ステーション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。
【００７０】
図１８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。
【００７１】
中間転写ベルト１の下側には、記録用の用紙Ｐの用紙収納部１９および給紙コロ２０、レジストローラ対２１、ローラ５に対向するように設けられた用紙Ｐへの転写手段としての二次転写ローラ６、ローラ８の対向位置に設けられたクリーニング手段９、熱定着手段１６、用紙Ｐを冷却する本発明の冷却ローラ２２Ｂを有する冷却装置１８Ｂ、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。両面画像形成時に裏面の画像形成を行わせるため、冷却装置１８を一度通過した用紙Ｐを反転させ、再度、レジストローラ対２１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。
【００７２】
なお、冷却装置１８Ｂの冷却ローラ２２Ｂは用紙Ｐの熱を受熱する受熱部であり、冷却ファン２３を装着したラジエータ２４、ポンプ２５、タンク２６と共に配管２７で連通・連結され、図１５で示した冷却液の循環システムを構成し、冷却液が封入されている。
【００７３】
冷却液の循環経路は配管２７の矢印で示すように、ラジエータ２４で冷やされた冷却液を途中で分岐して冷却ローラ２２Ｂのローラ外管２２Ｂａとローラ内管２２Ｂｂの２箇所へ送り供給し、ローラ外管２２Ｂａとローラ内管２２Ｂｂの夫々の内部を通ってから排出し、その後にタンク２６、ポンプ２５へ送り、再び、ラジエータ２４に戻す順序であり、ポンプ２５の回転圧力により冷却液を循環させ、ラジエータ２４で放熱することで冷却液、即ち冷却ローラ２２Ｂを冷やす。ポンプ２５のパワーやラジエータ２４の大きさなどは、熱設計条件（冷却ローラ２２Ｂ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。
【００７４】
画像の形成プロセスは、第１画像ステーション４Ｙ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１０により一様に帯電された感光体１１上に光書き込み手段１２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１３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１５により中間転写ベルト１に転写される。転写後の感光体１１はクリーニング手段１４によりクリーニングされる。他の画像ステーションも第１画像ステーション４Ｙと同構成であり、同様の画像形成プロセスが行われる。
【００７５】
画像ステーション４Ｙ，４Ｃ，４Ｍ，４Ｂｋにおける各現像装置１３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４Ｙ，４Ｃ，４Ｍ，４Ｂｋでイエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｂｋ）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１の同一画像形成領域が４つの画像ステーション４Ｙ，４Ｃ，４Ｍ，４Ｂｋを順次通過する間に、中間転写ベルト１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１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４Ｙ，４Ｃ，４Ｍ，４Ｂｋ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。
【００７６】
そして、中間転写ベルト１上に形成されてフルカラートナー画像は、シート状媒体としての用紙Ｐに転写される。転写後の中間転写ベルト１はクリーニング手段９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ローラ５上で中間転写ベルト１を介して二次転写ローラ６に転写バイアスを印加し、該二次転写ローラ６と中間転写ベルト１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。用紙Ｐへの転写後、転写紙Ｐ上に担持されたフルカラートナー像を熱定着手段１６で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、排紙収容部１７に排出され積載される。
【００７７】
本実施形態のカラー画像形成装置においては、排紙収容部１７に用紙Ｐが排出され積載される前に、熱定着手段１６の直後に配置した冷却装置１８Ｂを用紙Ｐが通過する。通過する際、熱定着手段１６で熱せられた用紙Ｐが受熱部である冷却ローラ２２Ｂに接触しながら通過することになるので、冷却ローラ２２Ｂの表面で用紙Ｐから熱を吸熱し、この熱を冷却ローラ２２Ｂ内部の冷却液へ伝達する。熱が伝達され温められた冷却液は、この後、冷却ローラ２２Ｂから排出され、タンク２６、ポンプ２５を経て、冷却ファン２３を装着したラジエータ２４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２４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２２Ｂへと送られる。このような冷却液媒体による高い冷却性能の排熱サイクルによって、熱定着手段１６で熱せられて高温となった用紙Ｐは効率良く冷やされる。従って、用紙Ｐが排紙収容部１７に排出され積載される時点では、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。しかも冷却液による冷却は、従来のファン等を用いたときのような大きなスペースを必要とすることなしに高効率で、しかも局所冷却が可能なので、画像形成装置の小型化に貢献することができる。よって、本実施形態の画像形成装置のように、Ａ４用紙で１００枚以上の高速画像形成処理を長時間（例えば、数日間）連続して行う場合に、冷却ローラの軸方向の表面温度勾配を低減し、用紙にカールが生じることによるジャムなどの不具合を低減することができるので、画像形成処理を中断することなく継続することができる。
【００７８】
また、本発明の冷却ローラ２２Ｂのローラ外管２２Ｂａとローラ内管２２Ｂｂおよび両端のロータリージョイント３５Ｂは、互いに嵌合関係で固定または回転可能な状態にすることが好ましく、それらを互いに嵌合関係で固定または回転可能な状態にすることで、それら相互の軸合わせが確実に行われ、高い精度の同軸度を実現することができる。それにより、従来問題となっていた軸ずれによる回転時の偏心や振動などがなくなり、冷却ローラ２２Ｂとしての回転精度や耐久性が向上し、偏心や振動や破損による漏洩の危惧の回避や、メンテナンスや部品交換頻度も低減することができるようになる。また、冷却ローラ２２Ｂの回転精度が向上すれば、用紙Ｐの良好な搬送が可能となるので、高品質の画像を得ることができ、冷却ローラ２２Ｂの回転不良を起因とするジャムやスキューも低減することができる。
【００７９】
以上、本実施形態によれば、ローラ外管２２Ｂａとそのローラ外管２２Ｂａ両端に取り付けられたフランジ２２ｄ，２２ｆとからなる外管内にローラ内管２２Ｂｂを内包し、前記外管とローラ内管２２Ｂｂとの間を冷却媒体が流れる外側流路、及び、ローラ内管２２Ｂｂ内を冷却媒体が流れる内側流路を有する二重管構造であり、軸受を介して装置本体の筐体に回転可能に支持された冷却ローラ２２Ｂと、冷却媒体を搬送する冷却媒体搬送手段であるポンプ２５と、冷却ローラ２２Ｂが回転可能な状態で冷却ローラ２２Ｂの両端それぞれに取り付けられ、冷却ローラ２２Ｂとポンプ２５とを配管を介してつなぐ２つの回転管継ぎ手手段であるロータリージョイント３５と、を備え、冷却ローラ２２Ｂ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、ポンプ２５によって前記外側流路に搬送された冷却媒体の前記外側流路での流れ方向と、ポンプ２５によって前記内側流路に搬送された冷却媒体の前記内側流路での流れ方向とが、冷却ローラ軸方向で反対方向である。前記外側流路を流れる冷却媒体の流れ方向と前記内側流路を流れる冷却媒体の流れ方向とが、冷却ローラ２２Ｂの軸方向で反対方向である。これにより、二重管構造の冷却ローラ２２Ｂにおける表面温度勾配を低減し，高い冷却性能の冷却ローラ２２Ｂを提供することができる。
また、本実施形態によれば、前記外管の両端がロータリージョイント３５に回転可能に支持されており、ローラ内管２２Ｂｂの両端がロータリージョイント３５に固定支持されることで、前記外管とローラ内管２２Ｂｂとで形成される隙間を流れる冷却液の流れ（軸方向と回転方向の流れ）に対して積極的に乱流を起こさせたい場合に適しており、特に、冷却液の供給流量が少ない場合や前記外管とローラ内管２２Ｂｂとで形成される隙間での流速が遅い場合に有効であり、冷却液の流れに乱流を起こすことで冷却効率を向上させることが可能となる。
また、本実施形態によれば、前記外管の両端とローラ内管２２Ｂｂの両端とがロータリージョイント３５に回転可能に支持されることで、前記外管とローラ内管２２Ｂｂとで形成される隙間を流れる冷却液の流れ（軸方向と回転方向の流れ）をスムースにしたい場合に適しており、特に、冷却液の供給流量が多く前記外管とローラ内管２２Ｂｂとで形成される隙間での流速が速い場合に有効であり、冷却液の流れをスムースにすることで冷却効率を向上させることが可能となる。
また、本実施形態によれば、外側流路と内側流路とに共通のポンプ２５によって冷却媒体を搬送することで、低コスト化と省スペース化とを図ることができる。
また、本実施形態によれば、外側流路と内側流路とにそれぞれ個別のポンプ２５によって冷却媒体を搬送することで、個別の冷却制御により更に高い冷却性能の冷却ローラ２２Ｂを提供することができる。
また、本実施形態によれば、外側流路と内側流路とに同じ冷却媒体が循環することで、低コスト化を図ることができる。また、冷却液循環システムの省スペース化や、冷却媒体の保管、冷却媒体の補充などの作業ミスを低減することができる。
また、本実施形態によれば、外側流路と内側流路とにそれぞれ異なる冷却媒体が循環することで、冷却媒体の個別の最適選定により格段に冷却性能の良い冷却ローラ２２Ｂを提供することができる。
また、本実施形態によれば、前記外管とローラ内管２２Ｂｂとの間に冷却媒体を撹拌する冷却媒体攪拌手段であるコイルバネ２２ｗを設けたことで、前記外管とローラ内管２２Ｂｂとで形成される間隙内を流れる冷却液の流れを積極的に大きく乱して冷却効率を向上させることが可能となる。
また、本実施形態によれば、ローラ内管２２Ｂｂ内に冷却媒体を撹拌する冷却媒体攪拌手段を設けたことで、ローラ内管２２Ｂｂ内を流れる冷却液の流れを積極的に大きく乱して冷却効率を向上させることが可能となる。
また、本実施形態によれば、前記外管は、両端がそれぞれロータリージョイント３５の第一の嵌合部である嵌合部３５Ｂｃに同軸で回転可能に嵌合させて取り付けられており、ローラ内管２２Ｂｂは、両端がそれぞれロータリージョイント３５の第二の嵌合部である軸受３５ｋに同軸で嵌合して回転可能または固定状態で支持されている。これにより、前記外管、ローラ内管２２Ｂｂ及びロータリージョイント３５それぞれが、ネジ締結よりもガタツキを抑えることが可能な嵌合関係で互いに取り付けられているので、前記外管、ローラ内管２２Ｂｂ及びロータリージョイント３５の３者間の軸ずれを前記ネジ締結する場合よりも小さくすることができる。よって、前記３者間の軸ずれが小さくなる分、前記ネジ締結する場合よりも前記外管の回転時に偏心によって生じるロータリージョイント３５の振動を低減することができる。
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と、熱定着手段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、本発明の冷却装置を用いることにより、従来のよりも格段に高い冷却性能と高い回転精度を併せ持つ冷却ローラ２２を有する冷却装置１８を画像形成装置に搭載したので、用紙の冷却効果と、用紙搬送精度を向上させることができ、さらには省スペース化も可能な画像形成装置を提供することができる。
【符号の説明】
【００８０】
１        中間転写ベルト
２        ローラ
３        ローラ
４        画像ステーション
５        ローラ
６        二次転写ローラ
８        ローラ
９        クリーニング手段
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      熱定着手段
１７      排紙収容部
１８      冷却装置
１８Ａ    冷却装置
１８Ｂ    冷却装置
１９      用紙収納部
２０      給紙コロ
２１      レジストローラ対
２２Ａ    冷却ローラ
２２Ｂ    冷却ローラ
２２Ｂａ  ローラ外管
２２Ｂｂ  ローラ内管
２２      冷却ローラ
２２ｄ    フランジ
２２ｅ    リング
２２ｆ    ネジ
２２ｇ    軸受
２２ｈ    平行ネジ部
２２ｉ    嵌合部
２２ｍ    係合溝
２２ｐ    係合ピン
２２ｗ    コイルバネ
２３      冷却ファン
２３ａ    冷却ファン
２４      ラジエータ
２４ａ    ラジエータ
２５      ポンプ
２５ａ    ポンプ
２６      タンク
２７      配管
２８      用紙搬送路
２９      用紙搬送路
３４      ブラケット
３４ａ    開口部
３５      ロータリージョイント
３５Ａ    ロータリージョイント
３５Ｂ    ロータリージョイント
３５Ｂａ  ロータ
３５Ｂｂ  平行ネジ部
３５Ｂｃ  嵌合部
３５Ｂｆ  フランジ
３５Ｌ    輪
３５ｄ    軸受
３５ｋ    軸受
３５ｆ    フランジ
３５ｇ    リング
３５ｈ    ネジ
３５ｉ    リング  
１２２    冷却ローラ
１２２ａ  外管
１２２ｂ  内管
【先行技術文献】
【特許文献】
【００８１】
【特許文献１】特開２００６−００３８１９号公報
【図１】
0005522529.tif 000002
【図２】
0005522529.tif 000003
【図３】
0005522529.tif 000004
【図４】
0005522529.tif 000005
【図５】
0005522529.tif 000006
【図６】
0005522529.tif 000007
【図７】
0005522529.tif 000008
【図８】
0005522529.tif 000009
【図９】
0005522529.tif 000010
【図１０】
0005522529.tif 000011
【図１１】
0005522529.tif 000012
【図１２】
0005522529.tif 000013
【図１３】
0005522529.tif 000014
【図１４】
0005522529.tif 000015
【図１８】
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【図１９】
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【図１５】
0005522529.tif 000018
【図１６】
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【図１７】
0005522529.tif 000020