(57)【要約】【目的】複写機・プリンタ等の画像形成装置の定着部を通過して熱を持ったシート材を、ソーター・フィニッシャーの給紙部分にてアルミ等の熱伝導性に富んだ材料で作ったローラで上下より挟み込んで、定着部下流の搬送部が高温になることを防止する。【構成】定着部から搬送された高温のシート材を、冷却部材を内部に設けた搬送ローラによって搬送しながら冷却する。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シート材上に作像したトナー像を高温で定着させる定着部を有する画像形成装置において、外部の空気をローラ内部に通過させる冷却部材をローラ内に有す円筒状の冷却ローラを二本一対で定着部よりシート材の搬送方向下流側に設け、二本一対の冷却ローラ間に定着部から排出されたシート材を接触通紙させることにより、シート材の熱を冷却ローラで吸熱させながらシート搬送することを特徴とするシート材冷却装置。
【請求項２】
冷却ローラの一端（又は両端）に、二本のローラを同じ周期で連結駆動させる為のギア部と冷却効果を上げるための補助ファンを設けていることを特徴とする請求項１に記載のシート材冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、形成画像を伴うシート材を定着部通過後に冷却するシート材冷却装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、電子写真方式の画像形成装置においては、現像させたトナーを高温で定着する定着部を通って熱くなったシート材を冷却する際、シート材の上面および下面に冷却ファンにより直接風を当てて冷却する間接的方式が採用されていた。
【０００３】
近年、一般向け事務機としては毎分８０枚以上のモノクロ高速出力が実用化され始めており、また、トナーを大量に消費するフルカラー印刷の複写機も多く見られるようになってきた。
【０００４】
また、上記のようなモノクロ高速出力機登場により定着時間の短縮のため定着温度の高温化がなされるようになってきた。
【０００５】
また、フルカラー機では、たとえば、イエロー、マゼンダ、シアン、ブラックの四色のトナーを重ね合わせ、熱ローラ定着器により溶融・混色させることによりフルカラー画像を形成する方式が採られる。そして、四色分のトナーを完全に混色させなければならず、また、定着させるトナーの載り量が多くなる上、処理の高速化が進んできたために、定着時に短時間で多くの熱量を与えなければならない構成となっている。そのため定着部から排出されたシート材がかなり高温になるため次から次へとシート材冷却していかなくてはならなくなってきた。
【０００６】
例えば毎分８０枚のモノクロ高速機であれば、単純計算でも、０．７５秒に１枚のペースで排出されるシート材を冷却していかなければならず、今までの冷却方式よりも冷却効率の高い方式が必要になってくる。
【０００７】
参考として、画像形成装置にはあまり用いられていないが、冷却ローラ内に細い冷却菅を多数設け、その冷却菅に冷却水を流すことによって、ローラ表面を冷やす構成の冷却ローラもある（例えば、特許文献１参照。）。
【０００８】
【特許文献１】特開２００１−３５３７６８号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】しかし、前記従来技術による画像形成装置の冷却法には以下に示すような問題があった。
【００１０】
近年の高速出力機においては定着後のシート材の冷却が追いつかなくなり、排出されるシート材は、かなり高温となっている。通常定着後には排紙ローラから排紙トレーに排出されるが、そのため、排紙トレー上に大量の高温の出力紙が冷め切らないうちに積載され、その高温のために再びトナーが溶けた状態になり、オフセットが原因で裏汚れとなってしまったり、場合によっては出力紙同士が張り付いてしまうという現象が発生してしまう。その結果、形成した画像品質を劣化させてしまう恐れがある。
【００１１】
また、定着部通過直後の熱くなったシート材を冷却する際に冷却ファンで送風する間接的な方法を採ると、未定着トナーやシート材の紙紛を吹き飛ばして本体内が汚れてしまい、そのことで、以降出力する画像品質の劣化を発生させる。また、反転・両面搬送部ではシート材のトナー面の片面に冷たい空気が当たるので、特に、高濃度でトナーの載り量の多い面でのシート材のカールを増大させて、ジャムを発生させやすくしていた。
【００１２】
さらに、上記の原因等でユーザーがジャム処理する際、操作エリアにおいて、冷却しきれていない高温のシート材の為に搬送路等が高温になっていたら、ユーザーに軽い火傷を負わしてしまったり、ユーザーが異常な高温に驚いてしまい周りに置いてある設置物にぶつかったり等の二次災害的な障害を与える可能性も考えられる。
【００１３】
また、上述の水冷式の冷却ローラを用いる場合は、ローラ内に複数の金属管を設け、その中に冷却水を流しているので、ローラ全体の重量が重くなり、運転させるだけでも多くの電力を消費してしまう。
【００１４】
【課題を解決するための手段】上記の問題を解決するために、今までのような定着後のシート材に風を当てて間接的に冷却する方式に変わって、本発明は、搬送ローラにおいての冷却手段として、シート材上に作像したトナー像を高温で定着させる定着部を有する画像形成装置において、外部の空気をローラ内部に通過させる冷却部材をローラ内に有す円筒状の冷却ローラを定着部よりシート材の搬送方向下流側に二本一対で複数設け、二本一対の冷却ローラ間に定着部から排出されたシート材を接触通紙させることにより、シート材の熱を冷却ローラで吸熱させながらシート搬送することを特徴とするシート材冷却装置を用いる。
【００１５】
一例として、上記冷却部材としてスパイラル状の放熱板を用いる。そうする事により、ローラの回転が速いほどローラ内の空気の流れが速くなり、冷却効果が上がるので、ローラの直径は小さい方が好ましい。また省スペースの観点から考えてみても、ローラの直径は小さい方が好ましい。
【００１６】
放熱板をスパイラル状にするもう一つのメリットは、スパイラル状にすることによりローラ内部と空気との接触面を増やすことが出来、より大きい放熱が出来るので、効率良く放熱が出来ることにある。
【００１７】
また、冷却ローラをアルミ等の熱導通性に富んだ材料で構成したり、冷却ローラの片側（もしくは両側）に補助的にインペラーの補助ファンを付けて、ローラ回転と同時にそのローラの駆動力を利用しインペラーを回すことで、ローラ内に強制的に外部の空気を送り込むことができ、さらにローラ内の冷却効果を高めることが出来る。
【００１８】
上記のローラを定着部からシート材の搬送方向下流に設け、定着後すぐにでも冷却を開始できる構造とする。また、ローラ対の数の限定はせず、効率を上げるために何対でも設けることが出来ることとする。
【００１９】
【発明実施の形態】
【００２０】
【実施例】以下、本発明の画像形成装置の１実施形態であるデジタル複写機について、図面を参照しながら説明する。本実施形態の複写機１の全体構成を図１に模式的に示す。複写機１は、シート材に画像を形成するメインユニット２、及び、画像が形成されたシート材に所定の後処理を施して排出するフィニッシャユニット３より成る。
【００２１】
メインユニット２は、シート材に画像を形成する画像形成部１０、画像形成部１０にシート材を供給するシート供給部２０、原稿画像を読取る画像読取部３０、画像が形成されたシート材をフィニッシャユニット３に移送するシート移送部４０、及び、ユーザーによって操作されるとともに情報を表示する操作・表示部５０を備える。
【００２２】
画像形成部１０は、感光体ドラム１１、感光体ドラム１１を帯電させる帯電部１２、帯電した感光体ドラム１１にレーザなどの光を照射して部分的に除電し、感光体ドラム１１に潜像を形成する露光部１３、潜像が形成された感光体ドラム１１にトナーを付着させて現像する現像部１４、供給されるシート材に感光体ドラム１１上の現像されたトナー像を転写する転写部１５、転写後の感光体ドラム１１から残存するトナーの電荷を除去する除電部１６、加熱しつつ押圧してトナー像をシート材に定着させる定着部１７により成る。
【００２３】
シート供給部２０は、複数の給紙トレイ２１と複数の搬送ローラ２０ａより成る。画像読取り部３０は、スキャナ３１と、原稿を順次スキャナ３１に移送する原稿フィーダ（ＡＤＦ）３２より成る。スキャナ３１は、読み取った画像をデジタルの画像データとして出力する。シート移送部４０は複数の搬送ローラ４０ａより成る。
【００２４】
フィニッシャユニット３は、シート材に綴じるための孔を開けるパンチ部６０、ステープルによって複数のシート材を綴じるステープラ部７０、シート材を分別する分別部８０、搬送ローラ３ａ、及び、ステープラ部７０がシート材を綴じる間にシート材を載置する中間トレイ３ｂを備える。パンチ部６０及びステープラ部７０は、操作・表示部５０を介して指示を与えられた時のみに動作する。
【００２５】
分別部８０は、シート材を受ける複数のトレイ８１を備えている。トレイ８１は上下に並べて配列されており、また、上下方向に移動可能である。トレイ８１を移動させて、搬送ローラ３ａによるシート材移送路の末端に位置するトレイ８１を切り替えることにより、シート材が分別される。フィニッシャユニット３はメインユニット２に着脱可能であり、フィニッシャユニット３を装着していない時は、シート移送部４０によって移送されたシート材はメインユニット２から直接排出される。
【００２６】
なお、複写機１は、メインユニット２内に、感光体ドラム１１、定着部１７の定着ローラ、及び、各搬送ローラを駆動する為のモータと、その駆動力を伝達する伝達機構を備えている。また、フィニッシャユニット３内に、トレイ８１を移動させるモータや、パンチ部６０、ステープラ部７０を駆動する為のモータ等を備えている。
【００２７】
以上のような画像形成装置において、定着部１７を通ったシート材を冷却するには、本発明では、上記にも示したように冷却ファンからの送風手段に代わって、冷却ローラ１００を定着部１７のシート材の搬送方向下流側に設ける。なお、図２に冷却ローラ１００を模式的に表す。
【００２８】
冷却ローラ１００は、一例として図２に示すように、円筒状のローラ１０２内にスパイラル形状の放熱板１０１と、ローラの一端に駆動を与えるギア部１０３と、ギア部の隣の末端のフランジ２００ａ部に、補助ファンを有す（また、反対側の末端にも補助ファン付きのフランジ２００ａを設ける事も可能）。ただし、図中に示す破線１０５はローラの中心軸である。また、本発明の冷却ローラ１００はアルミ等の熱伝導性に富んだ材料によって構成され、二本で一対の構成を持つものである。
【００２９】
図３、図４は補助ファンの一例を表す。
【００３０】
図３に示す補助ファン２００ｂは扇風機のようなファンを用いるものである。図４に示す補助ファン２００ｃはフランジ部材に図のような複数の貫通孔２０２を設け、貫通孔の一辺２０３を傾けている補助ファンである。これら二つの補助ファンは効果としてはどちらも外部から空気採りこみローラ内へ送り込んだり、逆にローラ内の空気を外部に排出する効果が得られるものである。
【００３１】
以下、本発明の動作説明をする。
【００３２】
冷却ローラ１００対は定着部１７より下流に設けられる。例えば、搬送ローラ４０ａ、３ａ等に替えて設ける。特にローラ対の数は限定するものではなく、スペースも通常の搬送ローラ４０ａとあまり変わらないことからも、複数設けても良い。設ければ設けるだけ冷却効果も上がるので前述の問題が起こる可能性も低くなる。ローラ対はローラの中心１０５を軸とするように矢印１０６のように回転する。また、ローラの中心１０５に指示軸を設けローラを支持する構成にしても良い。
【００３３】
定着部１７を通ったシート材１０７は矢印１０８に示すようにローラ対の間を通って、直接シート材１０７とローラ１００の表面が直接接触することで冷却される。
【００３４】
下記にシート材の放熱の仕組みについて述べる。
【００３５】
定着部１７を通って熱くなったシート材１０７が二本のローラ１００の間を通り、ローラの表面とシート材１０７が直接接することで、シート材１０７の熱がローラに移り、その後、放熱板１０１からローラ内の空気に放熱されスパイラルの回転により外部へ排出される。
【００３６】
ここで、なぜ冷却ローラ１００対で挟む必要があるかと言えば、冷却ローラ１００を一本にして搬送すると、シート材の片面だけ冷却することになり、シート材がカールする恐れがある。しかし、同じ冷却ローラ１００で挟み込むことで、カール防止になり、同時にジャム防止にも繋がる。
【００３７】
冷却ローラ１００の駆動方法としては、上下どちらかのローラのギア部１０３に駆動源であるモータ（図示していない）からギア（若しくはベルト）を連結させ、上下の冷却ローラ１００それぞれのギア部１０３を連結させる。上記の構成にすることによって上下のローラの回転速度に微妙な差が生じることも無くなり、シート材１０７に加わる上下の摩擦差が出なくなる。このこともカールの発生を防ぐ効果がある。また、トナーの載り量によっては、そのトナー濃度を検知し、そのトナー濃度に応じて上下の冷却ローラに冷却の効果に差をつけると、よりカールの防止や高い冷却効率が見込める。
【００３８】
【発明の効果】上記に述べてきた本発明の効果をまとめると、冷却ローラを二本一対にすることで、シート材のカールを防止できジャムの防止にも繋がる。
【００３９】
また、本発明の大きな目的であったシート材の高温によるオフセットや張り付きを未然に防ぎ、ユーザーへの障害もなくすことが出来る。
【００４０】
上記には述べていなかったが、ローラ外の空気を循環させるので、画像形成装置内の温度も常温に保つことことでき、熱によって起こるトナーカートリッジ内のトナーが溶解等さまざまな不具合を解消できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一例であるデジタル複写機の模式図である。
【図２】冷却ローラ図である。
【図３】補助ファンの一例の図である。
【図４】補助ファンの一例の図である。
【図５】本発明の動作図である。
【図６】本発明の動作図である。
【符号の説明】
１７　定着部
１００冷却ローラ
１０１放熱板
１０３　　ギア部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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