JP2008065048A - 画像形成装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】定着手段により加熱されたシートを十分に冷却することのできる画像形成装置を提供する。
【解決手段】画像形成部で形成されたトナー画像が転写されたシートを定着手段により加熱及び加圧することにより、トナー像をシートに定着させる。また、トナー像が定着されたシートを挟持搬送する搬送ローラ対60を、表面に吸熱性能を有する粘性流体が封入される変形層611,621を有する吸熱ローラ61,62により構成すると共に、吸熱ローラ61,62の変形層611,621を変形させて搬送ローラ対60のニップを大きくする。さらに、冷却手段63により吸熱ローラ61,62に空気を吹き付けて吸熱ローラ61,62を冷却する。
【選択図】図3

Description

本発明は、画像形成装置に関し、特にシートに転写されたトナー像を定着する定着手段により加熱されたシートを冷却するための構成に関する。
従来、プリンタや複写機等の画像形成装置においては、電子写真記録方式によってトナー像を形成した後、このトナー像をシートに転写し、この後、定着手段によってシートを加熱及び加圧することによりシートにトナー像を定着させるようにしている。
ところで、このような画像形成装置において、定着後、シートが排紙トレイに高温のまま排出されると、例えば出力シート同士が貼りついてしまうということがある。このため、従来は定着手段を通過する際、加熱されて熱くなったシートを冷却するようにしており、このようなシートの冷却方式として、例えば冷却ファンにより、定着手段直後の位置でシートの上面及び下面に直接空気を吹き付けて冷却する冷却方式がある。
しかし、このように定着手段直後の位置でシートを冷却する場合、冷却ファンからの空気が定着手段を構成する加熱ローラ(定着ローラ)表面に当たってしまい定着ローラの温度調節を妨害してしまう場合がある。また、これに伴い非効率的な温度調節を余儀なくされる場合がある。さらに、冷却ファンからの空気が直接シートに当たると、シートを適切に搬送することができないという問題もあった。
そこで、従来は、内部に細い冷却管を多数備えた冷却ローラを定着手段の下流に設け、冷却管に冷却水を流すことにより、加熱されたシート及びローラ表面を冷やすようにした構成のものがある(特許文献1参照)。さらに、外部の空気を通過させる冷却部材を内部に備えた円筒状の冷却ローラ対を定着手段の下流に設け、シートが冷却ローラ対を通過する際、シートの熱を冷却ローラ対で吸収しながらシートを搬送するようにした構成のものがある(特許文献2参照)。
特開2001−353768号公報 特開2004−145160号公報
ところで、近年、一般向け事務機として100PPM(毎分100枚出力)以上のモノクロ高速プリンタが登場しており、このようなモノクロ高速プリンタでは、定着時間の短縮のため定着温度の高温化がなされている。
しかし、例えば100PPMのモノクロ高速機であれば0.6秒に1枚のペースで排出されるシートを冷却していかなければならないことから、上記の特許文献1及び2のような冷却方式であっても冷却効率が悪い場合には定着後のシートの冷却が不十分となる。
ここで、シートの冷却が不十分な場合、高温のシートが排紙トレイ上に温度が十分に下がらないうちに積載されるようになり、この結果、再びトナーが溶けた状態になり、オフセットが原因の裏汚れやシート同士の貼り付きが生じ、画像品質が劣化してしまう。
また、シートの熱によってシート自身だけでなくシートを案内するシート搬送ガイド部材までも熱くなり、この結果、樹脂製のガイド部材が熱変形し、シートのジャムが発生する。或は、シート搬送ガイド部材が熱くなることにより、定着後のトナー画像がはがれたり、はがれたトナーがシートを汚したりするといった問題もあった。
さらに、両面コピーの際、加熱されたシートが十分に冷却しきらない状態で再び画像形成部に供給されるため、シートからの熱により現像器内のトナーが昇温して帯電性が劣化し、画像濃度が薄くなる等の画像異常が発生する恐れがあった。このため、従来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。
一方、近年、一般向け事務機として60PPM以上の、トナーを大量に消費するフルカラープリンタも多く見られるようになってきた。ここで、このフルカラープリンタでは、例えばイエロー、マゼンダ、シアン、ブラックの4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ている。
ここで、この方式の場合、4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。
このため、定着部から排出されたシートがかなり高温になると共に、次から次へとシートを冷却していかなくてはならないことから、従来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。
そこで、本発明は、このような現状に鑑みてなされたものであり、定着手段により加熱されたシートを十分に冷却することのできる画像形成装置を提供することを目的とするものである。
本発明は、画像形成部と、前記画像形成部で形成されたトナー像が転写されたシートを加熱及び加圧して前記トナー像をシートに定着させる定着手段と、前記定着手段により前記トナー像が定着されたシートを挟持搬送する搬送ローラ対とを備えた画像形成装置において、前記搬送ローラ対は、吸熱性能を有する粘性流体が封入され、かつ該搬送ローラ対を構成する他のローラとの圧接により変形する変形層を有する吸熱ローラを有し、前記吸熱ローラを冷却する冷却手段を備えたことを特徴とするものである。
本発明のように、搬送ローラ対を構成する吸熱ローラの変形層を変形させて搬送ローラ対のニップを大きくすると共に、吸熱ローラを冷却手段によって冷却することにより、定着手段により加熱されたシートを十分に冷却することができる。
以下、本発明の最良な実施の形態について、図面を参照して詳しく説明する。
図1は、本発明の第1の実施の形態に係る画像形成装置の一例であるカラー複写機の概略構成を示す図である。
図1において、200はカラー複写機、201はカラー複写機本体(以下、装置本体という)である。この装置本体201には画像形成部202、画像形成部202にシートSを給送する給紙部203が設けられている。
ここで、画像形成部202には、不図示のモータにより矢印Aの方向に回転する感光ドラム1、1次帯電器7a、除電装置7b、レーザ露光光学系8、感光ドラム上の残トナーをクリーニングするクリーナ装置12、現像ユニット13A等が配設されている。
なお、現像ユニット13Aは、フルカラー現像のためのトナーカートリッジと一体となったブラック用現像器13K、イエロー用現像器13Y、マゼンタ用現像器13M、シアン用現像器13Cの4色の現像器を有している。また、この現像ユニット13Aは、矢印Rで示す反時計方向に回転し、必要時に所望の色の現像器13A(13Y,13M,13C,13K)を感光ドラム1と対向する現像位置へと移動させることが可能となっている。
また、画像形成部202には、4色のトナー像を重ねて転写作像した後、シートSへ多色画像を転写する中間転写体である無端状の転写ベルト2、感光ドラム1上に現像された各色のトナー像を転写ベルト2に転写するための転写帯電器10が設けられている。さらに画像形成部202には、転写ベルト2からシートSへトナー画像を転写する2次転写ローラ21が設けられている。
ここで、転写ベルト2は不図示の駆動源により駆動されて転写ベルト2を矢印B方向へ駆動する駆動ローラ17と、テンションローラ18,19と、2次転写装置としての転写ローラ21のバックアップローラとして機能するローラ20に張架されている。なお、22は転写ベルト2を挟んで駆動ローラ17と対向する位置に設けられたベルトクリーナであり、このベルトクリーナ22に設けられたブレード22aにより転写ベルト2上の残留トナーが掻き落とされるようになっている。
給紙部203は、シートSを収容して装置本体201に着脱自在なカセット23,24が設けられており、このカセット23,24に収納されたシートSはピックアップローラ25a,26a及び分離ローラ対25b,26bにより送り出されるようになっている。また、この給紙部203は、手差しカセット31を備えており、この手差しカセット31に収納されたシートはピックアップローラ32及び分離ローラ対34により送り出されるようになっている。
なお、画像形成部202の上流側にはシートSの姿勢位置精度を高め、転写ベルト上のトナー像に合わせてシートSをタイミングよく送り出すためのレジストローラ29が配設されている。また、画像形成部202の下流側には、シート上の未定着画像を定着する加熱ローラ5a及び加熱ローラ5aと圧接する加圧ローラ5bとを備えた定着手段である定着部5、画像が定着されたシートSを装置本体外に排出する排出ローラ対57等が配設されている。
次に、このような構成のカラー複写機200の画像形成動作について説明する。
装置本体201に設けられている不図示の制御装置から画像形成信号が出力されると、レーザ露光光学系8から光信号に変換された1色目の光像がレンズ及び各反射ミラーを経て感光ドラム上に投影される。なお、このとき感光ドラム1は、予め一次帯電器7aにより予定の帯電部電位で一様にマイナス帯電されており、光像が投影されることによって静電潜像が形成される。
次に、現像ユニット13A内に配された複数の現像器13Y,13M,13C,13Kのうち選択された1色目の色に対応した現像器により静電潜像が現像され、1色目のトナー像が形成される。この後、感光ドラム上に形成されたトナー像は転写帯電器10により転写ベルト2上に転写される。
ここで、カラーモードの場合には、トナー像が転写された転写ベルト2は次のトナー像が形成転写されるよう更に回転する。なお、この間、現像ユニット13Aは次の指定カラーの現像器を感光ドラム1に対向するよう矢印R方向に90°回転し、次の静電潜像を現像する準備をする。
そして、このようにして1色目の1次転写が終わった後、以降、1色目同様、2色目、3色目、4色目と潜像、現像、1次転写を繰り返すことにより転写ベルト2上に各色のトナー画像が順次重ねられていく。なお、1次転写が終わった感光ドラム1上に残留したトナーは、クリーナ装置12により除去・回収され、最後に、感光ドラム1は除電装置7bで一様に0ボルト付近まで除電されて、次の画像形成サイクルに備える。
一方、このような画像形成動作に並行してカセット23,24又は手差しカセット31に収納されたシートSはピックアップローラ25a,26a,32により給送される。この後、給送されたシートSはレジストローラ29で斜行が補正され、さらにタイミングが合わされて転写ベルト2と2次転写ローラ21とにより構成される二次転写部に送られる。
次に、このように二次転写部に送られたシートSは、2次転写ローラ21によりトナー像が転写された後、定着部5に搬送され、この後、定着部5により加熱及び加圧されることにより、未定着転写画像が永久定着される。そして、このように画像が定着されたシートSは排出ローラ57により装置本体201から排出され、排紙トレイ30に排出される。
なお、本カラー複写機200は両面画像形成機能を有しており、シートSの両面に画像を形成する場合は、定着部5による第1面の定着処理が終了した後、シートSは、まず実線の位置に回動したフラッパ50により両面パスPの方向へ搬送される。
そして、この後、トナー像が定着されたシートを再度、画像形成部202に搬送する再搬送路である両面パスPに搬送されたシートSは、導入ローラ対52を経て可撓性弾性シート53を撓ませて通過し、反転ローラ対54の方向へ搬送される。
ここで、この反転ローラ対54は不図示の正逆転可能なステッピングモータによって駆動されており、シートSの後端が図中Cで示す反転ポイントに達した瞬間に反転ローラ対54を停止させ、続いて逆転させるようにする。これにより、シートSは、搬送ローラ対55の方向に搬送され、この後、搬送ローラ対55及び両面搬送ローラ対56によって給紙側縦パスローラ対28の方向へ搬送される。
次に、シートSは給紙側縦パスローラ対28に達した後、給紙側縦パスローラ対28及びレジストローラ29を経て画像形成部202に向けて再搬送される。そして、このようにして画像形成部202に再搬送されたシートSは、既述した作像プロセスによりトナー像がシートSの第2面に形成される。この後、定着部5で熱定着されて排紙トレイ30に排出される。
ところで、本実施の形態において、図1に示すように定着器5の下流には搬送ローラ対である内排紙ローラ対60が設けられている。図2は、このような内排紙ローラ対60の構成を示す断面図である。また、図3は、図2のA−A断面図である。
ここで、この内排紙ローラ対60は、図2及び図3に示すように上ローラ61と下ローラ62からなっており、この上及び下ローラ61,62は、それぞれ定着器5の前後フレーム501,502にベアリング503を介して回転自在に支持されている。
また下ローラ62はバネ504によって5N〜20N程度の圧で、上ローラ61の方向に付勢されている。これにより、内排紙ローラ対60は、図2に示すように後述する変形層611,621を変形させながらシート搬送方向に幅5〜10mm程度のニップNを形成している。
また、上及び下ローラ61,62は、それぞれ不図示の駆動源から不図示のギアまたは駆動伝達ベルト等により伝達される駆動力により駆動されるようになっている。なお、これは、一方のローラを他方のローラに従動させると、ローラの表面性上、従動ローラがシートに対して滑る可能性があるからである。
ところで、本実施の形態において、上及び下ローラ61,62は、肉厚t=1〜3mm程度のアルミニウムや銅等の良好な熱伝導性を備えた材料からなる芯金612,622と、芯金612,622の表面に設けられた変形層611,621を有している。なお、この変形層611,621は、発泡ウレタン等の弾性基材と、この弾性基材に浸透している吸熱性能を有する粘性液体としての、例えば合成高分子ハイドロゲル(例えばイソブチレン・無水マイレン酸共重合物のナトリウム塩架橋物)により構成されている。
そして、このように上及び下ローラ61,62に変形層611,621を設けることにより、上及び下ローラ61,62が圧接すると変形層611,621が変形し、シート搬送方向に5〜10mm程度の大きいニップNを形成することができる。
なお、この変形層611,621の表面には、粘性液体を封入するための厚さt=50〜100μm程度のポリエチレンテレフタレートやポリアミドからなる保護膜613,623が設けられている。そして、この保護膜613,623を介して変形層611,621が芯金612,622に接着されている。
ここで、変形層611,621を、粘性液体を封入した構成とすると共に変形層611,621を変形させて大きいニップNを形成することにより、内排紙ローラ対60がシートを挟持搬送している間、シートから大量の熱を吸収することができる。
一方、変形層611,621の内周面に接し、粘性流体の熱を吸収する吸熱手段である芯金612,622の定着器後フレーム502の奥には、上及び下ローラ61,62の熱を放出するための放熱手段である放熱フィン614,624が取り付けられている。そして、この放熱フィン614,624は、定着器5が取り付けられている装置本体201の前後カバー101,102の後カバー101と、定着器後フレーム502との間に、定着器5から隔離して形成された通風路103の中に設けられている。
さらに、この通風路103には、後カバー101に設けられた通風孔101Aから外気を取り込んで放熱フィン614,624に向けて空気を吹き付ける冷却手段である送風ファン63が設けられている。ここで、このように放熱フィン614,624に空気を吹き付けることにより、放熱フィン614,624が冷却され、これに伴い芯金612,622、変形層611,621、上及び下ローラ61,62の表面を形成する保護膜613,623が冷却される。
つまり、放熱フィン614,624に空気を吹き付けることにより、内排紙ローラ対60を構成する2つの吸熱ローラである上及び下ローラ61,62が冷却される。なお、放熱フィン614,624に吹き付けられた空気は、放熱フィン614,624を冷却した後、不図示の排気孔から装置本体外に排気される。
そして、例えば内排紙ローラ対60がシートを挟持搬送している間、送風ファン63を駆動させて放熱フィン614,624を介して内排紙ローラ対60を冷却することにより、定着器5によって加熱されたシートSを定着直後において冷却することができる。
このように、内排紙ローラ対60のニップNを大きくしてシートから大量の熱を吸収可能とすると共に、内排紙ローラ対60を送風ファン63により冷却することにより、定着器5によって加熱されたシートSを効率良く冷却することができる。
また、放熱フィン614,624を定着器5から隔離された通風路103内に設けることにより、送風ファン63からの空気が定着器5の加熱ローラ5a(図1参照)に直接触れることがなくなる。これにより、加熱ローラ5aの非効率的な温度調節や、加熱ローラ5aの径が変わることによるシート搬送性の低下の恐れがなくなる。さらに、シートの熱に起因するジャムの誘発、両面印刷時の現像器及びクリーナ内のトナー昇温による画像不良、動作不良を防止することができる。
なお、送風ファン63の駆動は、通紙中常時ではなくても良い。例えば、定着温度を高く設定した画像とシートの組み合わせ時や、OHT等のトナー剥がれが発生し易いシートの場合、或はシート間隔が小さいスモールサイズの場合にのみ、送風ファン63を動作させるようにしても良い。
また、上及び下ローラ61,62の構成は、本実施の形態の構成に限定されず、例えばヒートパイプを採用すれば吸熱ゲルで吸収した熱をより効率良く速やかに放熱部へ送ることができ、これによりシートの熱を大量に、速やかに放出することができる。
ところで、シートを冷却する機能を有した搬送ローラ対は、定着器5の下流側近傍に設けられた内排紙ローラ対60に限定されず、定着器5を通過したシート搬送路上に設けられた搬送ローラ対であっても良い。そして、内排紙ローラ対60の他に、例えば両面パスP内のローラ対(図1中52,54,55,56)のいずれかにシートを冷却する機能を設けるようにすれば、シートの熱をさらに吸収することが可能になる。
次に、シートを冷却する機能を、このような両面パスPのローラ対の一つである両面搬送ローラ対56に設けるようにした本発明の第2の実施の形態について説明する。
図4は、本実施の形態に係る画像形成装置の両面パスPに設けられた両面搬送ローラ対56の構成を示す断面図、図5はそのA−A断面図である。
図4及び図5において、561、562は両面搬送ローラ56を構成する上ローラ及び下ローラである。そして、この上及び下ローラ561,562は、それぞれ両面パスPを構成する前後フレーム564,565にベアリング566を介して回転自在に支持されている。また下ローラ562は、バネ567によって5N〜20N程度の圧で、上ローラ561の方向に付勢されている。これにより、両面搬送ローラ56は、図4に示すように後述する下ローラ561の変形層5621を変形させながらシート搬送方向に幅5〜10mm程度の下方に湾曲したニップN1を形成している。
ここで、上ローラ561はアルミニウムや銅等の材料からなり、中空または中実で構成されている。また、下ローラ562は第1実施の形態と同様、肉厚t=1〜3mm程度のアルミニウムや銅等の良好な熱伝導性を備えた材料からなる芯金5622を備えている。また、この芯金6522の表面には発泡ウレタン等の弾性基材に吸熱性能を有する粘性液体として合成高分子ハイドロゲル(例えばイソブチレン・無水マイレン酸共重合物のナトリウム塩架橋物)が浸透されている変形層5621を有している。
そして、このように下ローラ562に変形層5621を設けることにより、上及び下ローラ561,562が圧接すると変形層5621が変形し、シート搬送方向に5〜10mm程度の下方に湾曲したニップN1が形成される。
なお、この変形層5621の表面には、粘性液体を封入するための厚さt=50〜100μm程度のポリエチレンテレフタレートやポリアミドからなる保護膜5623が設けられている。そして、この保護膜5623を介して変形層5621が芯金5622に接着されている。
一方、上ローラ561と、下ローラ562の芯金5622の両面パスPを構成する後フレーム565の奥には、上及び下ローラ561,562の熱を放出するための放熱フィン5614,5624が取り付けられている。そして、この放熱フィン5614,5624は、両面パスPが取り付けられている装置本体201の前後カバー101,102の後カバー101と後フレーム565との間に形成された通風路103Aの中に設けられている。
さらに、この通風路103Aには、後カバー101に設けられた通風孔101Aから外気を取り込んで上及び下ローラ561,562の放熱フィン5614,5624に向けて空気を吹き付ける送風ファン563が設けられている。
ここで、このように放熱フィン5614,5624に空気を吹き付けることにより、放熱フィン5614,5624が冷却される。これに伴い上ローラ561と、下ローラ562の芯金5622、変形層5621及び下ローラ562の表面を形成する保護膜5623が冷却される。
つまり、放熱フィン5614,5624に空気を吹き付けることにより、両面搬送ローラ56を構成する吸熱ローラである下ローラ562及び他のローラである上ローラ561が冷却される。なお、放熱フィン5614,5624に吹き付けられた空気は、放熱フィン5614,5624を冷却した後、不図示の排気孔から装置本体外に排気される。
そして、例えば両面搬送ローラ56がシートを挟持搬送している間、送風ファン563を駆動させて放熱フィン5614,5624を介して両面搬送ローラ56を冷却することにより、定着器5によって加熱されたシートSを冷却することができる。
さらに、本実施の形態のように両面搬送ローラ56が下方に湾曲したニップN1を形成することにより、シートの熱を吸収するだけでなく片面印刷後の定着及びシート搬送パス形状によって生じるシートの両面パス上での上凸形状のカールを矯正することができる。
なお、上ローラ561の構成は、本実施の形態で説明した構成に限らず、下ローラ562と同じ構成の変形層を備えたものとしても良い。そして、このように構成した場合、上ローラ561の変形層の弾性基材である発泡ウレタンの密度を大きくすれば、上ローラ561の変形層のつぶれ量を小さくすることができ、下ローラ562との間に下凸形状のニップを形成することができる。これにより、シートと両面搬送ローラ56との接触面積が大きくなり、シートの熱をより多く吸収することができる。
本発明の第1の実施の形態に係る画像形成装置の一例であるカラー複写機の概略構成を示す図。 上記カラー複写機に設けられた内排紙ローラ対の構成を示す断面図。 図2のA−A断面図。 本発明の第2の実施の形態に係る画像形成装置の両面パスに設けられた両面搬送ローラ対の構成を示す断面図。 図4のA−A断面図。
符号の説明
5 定着部
5a 加熱ローラ
5b 加圧ローラ
56 両面搬送ローラ
561 上ローラ
562 下ローラ
5622 芯金
5621 変形層
60 内排紙ローラ対
61 上ローラ
62 下ローラ
611,621 変形層
612,622 芯金
614,624 放熱フィン
63 送風ファン
103 通風路
103A 通風路
200 カラー複写機
202 画像形成部
N,N1 ニップ
P 両面パス

Claims (7)

  1. 画像形成部と、前記画像形成部で形成されたトナー像が転写されたシートを加熱及び加圧して前記トナー像をシートに定着させる定着手段と、前記定着手段により前記トナー像が定着されたシートを挟持搬送する搬送ローラ対とを備えた画像形成装置において、
    前記搬送ローラ対は、吸熱性能を有する粘性流体が封入され、かつ該搬送ローラ対を構成する他のローラとの圧接により変形する変形層を有する吸熱ローラを有し、
    前記吸熱ローラを冷却する冷却手段を備えたことを特徴とする画像形成装置。
  2. 前記他のローラを、前記変形層を有する吸熱ローラとし、前記冷却手段により冷却することを特徴とする請求項1記載の画像形成装置。
  3. 前記吸熱ローラは前記変形層の内周面に接し、該変形層に封入された前記粘性流体の熱を吸収する吸熱手段と、前記吸熱手段が吸収した熱を放出する放熱手段を有し、
    前記冷却手段は、前記放熱手段に空気を吹き付けて前記吸熱ローラを冷却することを特徴とする請求項1又は2記載の画像形成装置。
  4. 前記定着手段から隔離して設けられ、前記放熱手段に吹き付けられる空気が通過する通気路を備え、
    前記放熱手段を前記通気路に設けることを特徴とする請求項3記載の画像形成装置。
  5. 前記搬送ローラ対を、前記定着手段の下流側近傍に配置することを特徴とする請求項1乃至4の何れか1項に記載の画像形成装置。
  6. 前記トナー像が定着されたシートを再度前記画像形成部に搬送する再搬送路を備え、
    前記搬送ローラ対を、前記再搬送路に配置することを特徴とする請求項1乃至4の何れか1項に記載の画像形成装置。
  7. 前記該吸熱性能を有する粘性流体は合成高分子ハイドルゲルであることを特徴とする請求項1乃至6の何れか1項に記載の画像形成装置。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009237514A (ja) * 2008-03-28 2009-10-15 Ricoh Co Ltd 冷却装置および画像形成装置
JP2010128081A (ja) * 2008-11-26 2010-06-10 Ricoh Co Ltd 画像形成装置
CN103994149A (zh) * 2014-05-30 2014-08-20 张家港市Aaa轴承有限公司 一种快速接头型滚珠轴承
CN109318608A (zh) * 2018-11-14 2019-02-12 安徽宁国天嘉橡塑制品有限公司 一种打印机搓纸辊
CN111606108A (zh) * 2020-07-07 2020-09-01 包松军 平板口罩加工设备用辊体驱动机构

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