JP2010266810A - Cooling device and image forming apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、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。 The present invention relates to a cooling device that cools a sheet-like member and an image forming apparatus including the cooling device.
複写機、プリンタ、ファクシミリ、あるいはこれらの複合機等の画像形成装置において、熱によって記録用紙上のトナーを溶融させて画像を定着させる定着装置が多く用いられている。この種の定着装置の定着温度は、トナーや記録用紙の種類、記録用紙の搬送速度などによって異なるが、一般的に、180℃〜200℃程度となるように制御されている。また、定着処理直後の記録用紙の温度は、100℃〜130℃程度の高い温度となっている。そのため、定着処理直後の時点では、記録用紙上のトナーはまだ溶融状態にあり、トナーが冷えて完全に硬化するまではしばらくの時間を要する。特に、両面印刷の場合は、1枚の記録用紙に対して定着処理を2回行うため、記録用紙の温度はさらに上昇し、溶融したトナーが硬化するにはより長い時間を要する。 In an image forming apparatus such as a copying machine, a printer, a facsimile, or a complex machine of these, a fixing device that melts toner on a recording sheet by heat and fixes an image is often used. The fixing temperature of this type of fixing device varies depending on the type of toner and recording paper, the transport speed of the recording paper, and the like, but is generally controlled to be about 180 ° C. to 200 ° C. Further, the temperature of the recording paper immediately after the fixing process is as high as about 100 ° C. to 130 ° C. Therefore, immediately after the fixing process, the toner on the recording paper is still in a molten state, and it takes some time until the toner cools and is completely cured. In particular, in the case of double-sided printing, since the fixing process is performed twice on one recording sheet, the temperature of the recording sheet further increases, and it takes a longer time for the molten toner to cure.
定着処理された記録用紙は熱を持った状態で排紙トレイに排出されるが、その後、排紙トレイ上で記録用紙の放熱が行われてトナーが完全に硬化する。ところが、連続的に印刷が繰り返し行われ、排紙トレイに多量の記録用紙が積載された場合、積載された記録用紙の熱が合算され蓄熱される。また、積み重ねられた記録用紙の重みで記録用紙同士の密着度合いが高まって、記録用紙が外気に曝されにくくなり、記録用紙の放熱が妨げられる。このように、記録用紙が多量に積載され放熱が行われにくい状況下では、トナーが硬化しにくくなる、あるいは、硬化したトナーが再度軟化する場合がある。その結果、軟化したトナーが別の記録用紙に貼り付く所謂ブロッキングと呼ばれる現象が生じ、画像品質を著しく低下させる問題がある。最悪の場合は、トナーによって貼り付いた記録用紙同士が剥がれなくなり、無理に剥がそうとすると、トナーが剥離したり、記録用紙が破れてしまったりする。 The fixed recording paper is discharged to the paper discharge tray in a heated state, and then the recording paper is radiated on the paper discharge tray to completely cure the toner. However, when printing is continuously repeated and a large amount of recording paper is stacked on the paper discharge tray, the heat of the stacked recording paper is added and stored. In addition, the degree of adhesion between the recording sheets increases due to the weight of the stacked recording sheets, making it difficult for the recording sheets to be exposed to the outside air and preventing the heat radiation of the recording sheets. As described above, in a situation where a large amount of recording paper is stacked and it is difficult to release heat, the toner may be difficult to cure or the cured toner may be softened again. As a result, a so-called blocking phenomenon occurs in which the softened toner sticks to another recording sheet, and there is a problem that the image quality is remarkably deteriorated. In the worst case, the recording sheets attached with toner cannot be separated from each other. If the recording sheet is forcibly removed, the toner is separated or the recording sheet is torn.
上記トナーの硬化不良の対策として、従来の画像形成装置では、定着装置から排紙トレイまでの記録用紙の搬送経路を長くしたり、記録用紙の搬送速度を遅くしたりして、記録用紙の放熱(冷却)時間を稼いでいる。しかしながら、このような対策方法は、装置の大型化や印刷速度の低下を招く。また、近年の画像形成装置の高速化及び高画質化に伴って定着装置の発熱量が増加してきており、上記のような方法では記録用紙を効果的に冷却することは困難であった。 As a countermeasure against the toner curing failure, in the conventional image forming apparatus, the recording paper conveyance path from the fixing device to the paper discharge tray is lengthened, or the recording paper conveyance speed is slowed down to radiate the recording paper. (Cooling) Earn time. However, such a countermeasure method causes an increase in size of the apparatus and a decrease in printing speed. Further, the heat generation amount of the fixing device has increased with the recent increase in the speed and image quality of the image forming apparatus, and it has been difficult to effectively cool the recording paper by the above method.
これに対し、液冷式の冷却装置を用いた場合は、効果的な冷却が可能で、省スペース化も図ることが可能である。例えば、下記特許文献1、2又は3には、内部に冷却液を流通させる冷却ローラやヒートパイプ等を、定着処理後の記録用紙に接触させることにより記録用紙を冷却する方法が記載されている。
On the other hand, when a liquid cooling type cooling device is used, effective cooling is possible and space saving can be achieved. For example, the following
ところで、記録用紙には様々な種類があり、普通紙の他、表面に特殊な処理が施された特殊紙、厚紙等が用途によって使い分けられる。例えば、写真等の光沢性の高い画像を得るには、表面が平滑面となるようにコーティング処理された記録用紙が用いられる。また、耐水性を付加するために、表面に樹脂層を有する記録用紙もある。これらの多種多様な記録用紙は、それぞれ一枚当たりの熱容量が異なっている。 By the way, there are various types of recording paper. In addition to plain paper, special paper whose surface is specially processed, thick paper, and the like are properly used depending on the application. For example, in order to obtain a highly glossy image such as a photograph, a recording paper coated so as to have a smooth surface is used. Some recording sheets have a resin layer on the surface in order to add water resistance. These various types of recording sheets have different heat capacities per sheet.
図9は、3種類の記録用紙における温度ごとの熱容量を示したグラフである。ここでは、記録用紙として、普通紙:乾式PPC用紙マイペーパー(株式会社リコー製)、特殊紙:PODフィルムコート(王子製紙株式会社製)、特殊紙:KromeKote(Champion Paper Company製)を用いた。そして、これらの記録用紙の比熱を高感度示差走査熱量計(DSC220:セイコー電子工業株式会社製)で測定し、一枚当たりの熱容量を推定して図9に示した。図9において、(i)のグラフが乾式PPC用紙マイペーパーの熱容量を示し、(ii)のグラフがPODフィルムコートの熱容量を示し、(iii)のグラフがKromeKoteの熱容量を示す。この図から、特に、記録用紙を冷却するときの目標温度となる60℃付近では、熱容量が最大のものと最小のものとの差が約3〜4倍も違っていることがわかる。 FIG. 9 is a graph showing heat capacities at different temperatures for three types of recording paper. Here, plain paper: dry PPC paper my paper (manufactured by Ricoh Co., Ltd.), special paper: POD film coat (manufactured by Oji Paper Co., Ltd.), and special paper: KromKote (manufactured by Champion Paper Company) were used as recording paper. The specific heat of these recording papers was measured with a high-sensitivity differential scanning calorimeter (DSC220: manufactured by Seiko Denshi Kogyo Co., Ltd.), and the heat capacity per sheet was estimated and shown in FIG. In FIG. 9, the graph (i) shows the heat capacity of dry PPC paper my paper, the graph (ii) shows the heat capacity of the POD film coat, and the graph (iii) shows the heat capacity of KromKote. From this figure, it can be seen that the difference between the maximum heat capacity and the minimum heat capacity is about 3 to 4 times, particularly in the vicinity of 60 ° C., which is the target temperature for cooling the recording paper.
また、記録用紙の種類によって熱伝導率も異なる。例えば、厚紙や、表面に特殊なコーティングがされた記録用紙などは、熱伝導率が低く内部まで冷却しにくいものがある。これらの記録用紙は、冷却直後に表面温度が下がったとしても、上記のように排紙トレイに記録用紙が大量に積載された場合は、内部の熱が拡散して表面の温度が再上昇してしまい、結果としてブロッキングが発生する虞がある。 Also, the thermal conductivity varies depending on the type of recording paper. For example, cardboard and recording paper with a special coating on the surface have low thermal conductivity and are difficult to cool to the inside. Even if the surface temperature of these recording sheets decreases immediately after cooling, if a large amount of recording sheets are stacked on the paper discharge tray as described above, the internal temperature diffuses and the surface temperature rises again. As a result, blocking may occur.
以上のように、記録用紙は種類によって熱容量や熱伝導率が異なるため、上記冷却装置による冷却のしやすさも記録用紙の種類ごとに差が生じる。従って、複数種類の記録用紙を扱う場合は、それらの中で最も冷却が困難な記録用紙に対応させて冷却装置の冷却能力を設定しなければ冷却が不十分となる虞がある。しかしながら、一方で、冷却装置の冷却能力を冷却しにくい記録用紙に対応させて設定することは、冷却しやすい記録用紙に対してエネルギーを無駄に消費してしまうことになる。 As described above, since recording sheets have different heat capacities and thermal conductivities depending on the types, the ease of cooling by the cooling device varies depending on the types of recording sheets. Therefore, when handling a plurality of types of recording paper, cooling may be insufficient unless the cooling capacity of the cooling device is set corresponding to the recording paper that is most difficult to cool. However, on the other hand, setting the cooling capacity of the cooling device corresponding to the recording paper that is difficult to cool consumes energy wastefully for the recording paper that is easy to cool.
そこで、消費エネルギーを必要最低限に抑えつつ十分な冷却を行うために、下記の特許文献4又は5に記載された画像形成装置は、記録用紙の種類ごとに冷却装置の冷却能力を変化させている。
Therefore, in order to perform sufficient cooling while minimizing energy consumption, the image forming apparatus described in
具体的には、特許文献4に記載された画像形成装置は、記録用紙に対して送風する送風ファンと、記録用紙の厚みを検知する紙厚検知手段を備え、紙厚検知手段で検知した記録用紙の厚みに応じて送風ファンの送風量の大小を切り換えるように構成されている。これにより、熱容量の大きい厚紙に対しては送風量を多くして十分な冷却を行い、反対に熱容量の小さい薄紙に対しては送風量を少なくしてファンの消費電力を必要最低限に抑え、省エネルギー化を図っている。 Specifically, the image forming apparatus described in Patent Document 4 includes a blower fan that blows air to the recording paper and a paper thickness detection unit that detects the thickness of the recording paper, and the recording detected by the paper thickness detection unit. It is configured to switch the size of the blower fan according to the thickness of the paper. As a result, for thick paper with a large heat capacity, the air flow is increased and sufficient cooling is performed. On the other hand, for thin paper with a small heat capacity, the air flow is decreased to minimize the power consumption of the fan. We are trying to save energy.
また、特許文献5に記載された画像形成装置は、記録用紙を挟んで冷却する一対の金属製の冷却ローラを備える。この場合、記録用紙の種類に応じて前記冷却ローラと記録用紙との接触圧や接触時間を変化させて、各種記録用紙の温度を同程度の温度にまで冷却するようにしている。
The image forming apparatus described in
しかしながら、上記特許文献4に記載の画像形成装置のように、記録用紙に直接送風して冷却する構成は、記録用紙と空気との間の熱交換率が低く、冷却能力は高くない。そのため、冷却能力を変化させ得る範囲が小さく、多くの種類の記録用紙に対応して冷却効果を発揮することは困難である。この場合、冷却能力を向上させるためには、風量や風速を増加させることが考えられるが、風量や風速を増加させるためには、非常に大きなファンやダクトが必要になり、装置が大型化する問題がある。さらに、風量・風速を増加させると、装置内に浮遊しているほこりや紙粉、トナー等を飛散させてしまうという問題もある。また、冷却能力を向上させるために冷却時間を長くすることが考えられるが、冷却時間を長く確保するためには、記録用紙が送風を受ける間の搬送速度を遅くしたり、搬送経路を長くしたりする必要がある。記録用紙の搬送速度を遅くした場合は、印刷速度が低下し、昨今の高速化の要求に反することとなる。また、記録用紙の搬送経路を長くした場合は、装置が大型化すると共に、気流による記録用紙のばたつきを防止するために記録用紙を挟持するローラを多く配設しなければならない。 However, as in the image forming apparatus described in Patent Document 4, the configuration in which the recording paper is directly blown to cool it has a low heat exchange rate between the recording paper and air, and the cooling capacity is not high. Therefore, the range in which the cooling capacity can be changed is small, and it is difficult to exhibit a cooling effect corresponding to many types of recording paper. In this case, in order to improve the cooling capacity, it is conceivable to increase the air volume and the wind speed, but in order to increase the air volume and the air speed, a very large fan or duct is required, and the apparatus becomes large. There's a problem. Further, when the air volume / velocity is increased, there is a problem that dust, paper powder, toner, etc. floating in the apparatus are scattered. In order to improve the cooling capacity, it is conceivable to lengthen the cooling time, but in order to ensure a long cooling time, the recording speed is slowed while the recording paper is being blown, or the conveyance path is lengthened. It is necessary to do. When the recording paper conveyance speed is lowered, the printing speed is lowered, which is contrary to the recent demand for higher speed. Further, when the recording paper conveyance path is lengthened, the apparatus becomes larger and more rollers for holding the recording paper must be provided in order to prevent the recording paper from fluttering due to the airflow.
上記特許文献5に記載の画像形成装置も、金属製の冷却ローラと空気との間における熱交換率が低いため、冷却能力に課題がある。また、この場合、冷却能力を向上させるには、記録用紙の搬送速度を遅くしなければならず、上記と同様に、印刷速度が低下するといった問題も生じる。
The image forming apparatus described in
以上のように、特許文献4及び5に記載の画像形成装置は、熱交換率が低いため、ファンの回転速度の切換や、冷却ローラと記録用紙との接触圧又は接触時間を変化させることによる冷却能力の変化幅が小さく、多くの種類の記録用紙に対応して冷却効果を発揮することは困難である。さらに、熱交換率の低さを補うために、冷却能力を向上させようとすると、それに伴う様々な問題が生じる。
As described above, since the image forming apparatuses described in
本発明は、斯かる事情に鑑み、記録用紙等のシート状部材の多くの種類に対応して冷却効果を発揮することができると共に小型化及び高速化に対応した冷却装置、及びその冷却装置を備えた画像形成装置を提供しようとするものである。 In view of such circumstances, the present invention provides a cooling device capable of exhibiting a cooling effect corresponding to many types of sheet-like members such as recording paper and corresponding to miniaturization and speedup, and a cooling device thereof. An image forming apparatus is provided.
請求項1の発明は、シート状部材を搬送する搬送手段と、内部に冷却液を流通させる冷却液流路を有すると共に前記シート状部材に接触して当該シート状部材を冷却する冷却部材とを備え、前記シート状部材の種類に応じて前記冷却部材の冷却能力を変化させるようにしたものである。
The invention of
シート状部材の種類に応じて冷却部材の冷却能力を変化させることにより、シート状部材の種類ごとに適した冷却能力を発揮させることができる。これにより、冷却しにくいシート状部材に対して十分な冷却を行うことができる。一方、冷却しやすいシート状部材に対しては、冷却のための消費エネルギーを必要最低限に抑えることができ、省エネルギー化を図り得る。しかも、本発明の冷却装置は、熱輸送媒体として熱交換率の良い液体を使用しているので、従来の熱交換率の低い冷却装置に比べ、シート状部材を効果的に冷却することができる。従って、本発明の冷却装置は、従来のように、熱交換率の低さを補うために、装置を大型化して冷却能力を向上させたり、シート状部材の搬送速度を遅くしたりする必要がないので、小型化及び高速化を図り得る。また、熱交換率の良い液体を使用することにより、冷却能力を変化させ得る範囲が大きくなるため、多くの種類のシート状部材に対応して適切な冷却効果を発揮することが可能である。 By changing the cooling capacity of the cooling member according to the type of the sheet-like member, it is possible to exhibit a cooling capacity suitable for each type of the sheet-like member. Thereby, sufficient cooling can be performed with respect to the sheet-like member which is difficult to cool. On the other hand, for a sheet-like member that is easy to cool, energy consumption for cooling can be suppressed to the minimum necessary, and energy saving can be achieved. Moreover, since the cooling device of the present invention uses a liquid having a good heat exchange rate as a heat transport medium, the sheet-like member can be cooled more effectively than a conventional cooling device with a low heat exchange rate. . Therefore, the cooling device of the present invention needs to increase the cooling capacity by increasing the size of the device and slow down the conveying speed of the sheet-like member in order to compensate for the low heat exchange rate as in the prior art. Therefore, it is possible to reduce the size and speed. Moreover, since the range which can change a cooling capability becomes large by using a liquid with a good heat exchange rate, it is possible to exhibit an appropriate cooling effect corresponding to many kinds of sheet-like members.
請求項2の発明は、請求項1に記載の冷却装置において、前記冷却部材に冷却液を供給する冷却液供給手段を備え、前記冷却液供給手段による単位時間当たりの冷却液の供給量を、前記シート状部材の種類に応じて変化させるように構成したものである。
The invention of
シート状部材の種類に応じて単位時間当たりの冷却液の供給量を変化させることにより、冷却液による熱輸送効率を変化させることができ、シート状部材の種類ごとに適した冷却能力を発揮させることが可能である。 By changing the amount of coolant supplied per unit time according to the type of sheet-like member, the heat transport efficiency by the coolant can be changed, and the cooling capacity suitable for each type of sheet-like member is exhibited. It is possible.
請求項3の発明は、請求項1又は2に記載の冷却装置において、冷却液の熱を放出させる放熱部と、前記放熱部に送風するファンとを備え、前記ファンの回転速度を、前記シート状部材の種類に応じて変化させるように構成したものである。 A third aspect of the present invention is the cooling device according to the first or second aspect, further comprising: a heat radiating part that releases heat of the coolant; and a fan that blows air to the heat radiating part. It is configured to change according to the type of the shaped member.
シート状部材の種類に応じてファンの回転速度を変化させることにより、放熱部における冷却液の放熱効率を変化させることができ、シート状部材の種類ごとに適した冷却能力を発揮させることが可能である。 By changing the rotation speed of the fan according to the type of sheet-like member, the heat dissipation efficiency of the coolant in the heat radiating section can be changed, and the cooling capacity suitable for each type of sheet-like member can be exhibited. It is.
請求項4の発明は、請求項1から3のいずれか1項に記載の冷却装置において、電力供給源から電力を供給されることによって冷却液を冷却する冷却素子を備え、当該冷却素子に供給する電力量を、前記シート状部材の種類に応じて変化させるように構成したものである。
The invention according to claim 4 is the cooling device according to any one of
シート状部材の種類に応じて冷却素子に供給する電力量を変化させることにより、シート状部材の種類ごとに適した冷却能力を発揮させることが可能である。 By changing the amount of power supplied to the cooling element according to the type of the sheet-like member, it is possible to exhibit a cooling capacity suitable for each type of the sheet-like member.
請求項5の発明は、請求項1に記載の冷却装置において、前記冷却部材を、内部に冷却液を封入したヒートパイプによって構成すると共に、当該ヒートパイプの放熱部に送風するファンを設け、当該ファンの回転速度を、前記シート状部材の種類に応じて変化させるように構成したものである。 According to a fifth aspect of the present invention, in the cooling device according to the first aspect, the cooling member is constituted by a heat pipe in which a cooling liquid is enclosed, and a fan for blowing air to the heat radiating portion of the heat pipe is provided. The rotational speed of the fan is configured to change according to the type of the sheet-like member.
シート状部材の種類に応じてファンの回転速度を変化させることにより、ヒートパイプの放熱部における放熱効率を変化させることができ、シート状部材の種類ごとに適した冷却能力を発揮させることができる。 By changing the rotation speed of the fan according to the type of the sheet-like member, the heat radiation efficiency in the heat radiating part of the heat pipe can be changed, and the cooling capacity suitable for each type of the sheet-like member can be exhibited. .
請求項6の発明は、請求項1から5のいずれか1項に記載の冷却装置において、前記冷却部材に接触する対向部材を備え、前記冷却部材と前記対向部材とが接触する接触部に前記シート状部材を通過させるように構成したものである。
The invention of
シート状部材を冷却部材と対向部材とが接触する接触部に通過させることによって、冷却部材にシート状部材を確実に接触させることができ、シート状部材を効率良く冷却することが可能となる。 By passing the sheet-like member through the contact portion where the cooling member and the counter member are in contact with each other, the sheet-like member can be reliably brought into contact with the cooling member, and the sheet-like member can be efficiently cooled.
請求項7の発明は、請求項6に記載の冷却装置において、前記対向部材の表面に弾性層を配設すると共に、当該弾性層を前記冷却部材に所定の圧力で接触させたものである。 According to a seventh aspect of the present invention, in the cooling device according to the sixth aspect, an elastic layer is disposed on the surface of the facing member, and the elastic layer is brought into contact with the cooling member with a predetermined pressure.
この場合、弾性層が冷却部材の表面形状に沿って変形するため、対向部材と冷却部材との接触面積を大きく確保することができる。これにより、シート状部材と冷却部材との接触面積が大きくなり、広い範囲で冷却部材がシート状部材から熱を奪うことができるので、より効果的に冷却することができる。 In this case, since the elastic layer is deformed along the surface shape of the cooling member, a large contact area between the opposing member and the cooling member can be ensured. Thereby, since the contact area of a sheet-like member and a cooling member becomes large and a cooling member can take heat from a sheet-like member in a wide range, it can cool more effectively.
請求項8の発明は、請求項6に記載の冷却装置において、対向部材をベルトで構成したものである。
The invention according to
対向部材をベルトで構成した場合、ベルトを冷却部材の表面に沿って接触させることができるので、その接触面積を大きく確保することが可能である。この場合も、シート状部材と冷却部材との接触面積を大きくすることができ、冷却効果を高めることができる。 In the case where the opposing member is constituted by a belt, the belt can be brought into contact with the surface of the cooling member, so that a large contact area can be ensured. Also in this case, the contact area between the sheet-like member and the cooling member can be increased, and the cooling effect can be enhanced.
請求項9の発明は、請求項8に記載の冷却装置において、前記ベルトを前記冷却部材に対して所定の圧力で接触させる加圧部材を設けたものである。 According to a ninth aspect of the present invention, in the cooling device according to the eighth aspect, a pressure member is provided for bringing the belt into contact with the cooling member at a predetermined pressure.
加圧部材によってベルトを冷却部材に所定の圧力で接触させた場合は、冷却部材とシート状部材との接触圧を高めることができ、より効果的に冷却することができる。 When the belt is brought into contact with the cooling member at a predetermined pressure by the pressurizing member, the contact pressure between the cooling member and the sheet-like member can be increased, and cooling can be performed more effectively.
請求項10の発明は、請求項1から9のいずれか1項に記載の冷却装置において、前記シート状部材の種類を検知する検知手段を設け、その検知手段の検知結果に応じて前記冷却部材の冷却能力を変化させるように構成したものである。 A tenth aspect of the present invention is the cooling apparatus according to any one of the first to ninth aspects, further comprising a detecting unit that detects a type of the sheet-like member, and the cooling member according to a detection result of the detecting unit. The cooling capacity is changed.
検知手段の検知結果に応じて冷却部材の冷却能力を変化させることにより、シート状部材の種類ごとに適した冷却能力を発揮させることができる。 By changing the cooling capacity of the cooling member according to the detection result of the detection means, it is possible to exhibit a cooling capacity suitable for each type of sheet-like member.
請求項11の発明は、請求項1から10のいずれか1項に記載の冷却装置を備えた画像形成装置である。 An eleventh aspect of the invention is an image forming apparatus including the cooling device according to any one of the first to tenth aspects.
これにより、上記画像形成装置は、多くの種類のシート状部材に対応して適切な冷却効果を発揮することが可能である。また、小型化及び高速化に対応した画像形成装置を提供することが可能となる。 Accordingly, the image forming apparatus can exhibit an appropriate cooling effect corresponding to many types of sheet-like members. In addition, it is possible to provide an image forming apparatus that can be reduced in size and speeded up.
請求項12の発明は、シート状部材としての記録媒体に形成された未定着画像を加熱して定着させる定着装置を備え、当該定着装置によって画像が定着された記録媒体を冷却する冷却装置として、請求項1から10のいずれか1項に記載の冷却装置を適用した画像形成装置である。
The invention of
これにより、上記画像形成装置は、特に、定着装置によって加熱された記録媒体を、その種類に応じて適切な冷却効果を発揮することが可能である。従って、冷却しにくい記録媒体に対しては十分な冷却を行って、ブロッキング等の不具合を防止することができると共に、冷却しやすい記録媒体に対しては消費エネルギーを必要最低限に抑えて省エネルギー化を図り得る。また、小型化及び高速化に対応した画像形成装置を提供することが可能となる。 As a result, the image forming apparatus can exhibit an appropriate cooling effect depending on the type of the recording medium heated by the fixing device. Therefore, sufficient cooling can be performed on recording media that are difficult to cool to prevent problems such as blocking, and energy savings can be achieved by minimizing energy consumption for recording media that are easy to cool. Can be planned. In addition, it is possible to provide an image forming apparatus that can be reduced in size and speeded up.
本発明は、熱交換率の良い液体を使用しているので、従来の熱交換率の低い冷却装置に比べ、シート状部材を効果的に冷却することができる。従って、本発明は、従来のように、熱交換率の低さを補うために、装置を大型化して冷却能力を向上させたり、シート状部材の搬送速度を遅くしたりする必要がないので、小型化及び高速化を図り得る。また、熱交換率の良い液体を使用することにより、冷却能力を変化させ得る範囲が大きくなるため、多くの種類のシート状部材に対応して適切な冷却効果を発揮することが可能である。 Since this invention uses the liquid with a good heat exchange rate, compared with the conventional cooling device with a low heat exchange rate, a sheet-like member can be cooled effectively. Therefore, the present invention does not need to increase the cooling capacity by increasing the size of the apparatus and to reduce the conveying speed of the sheet-like member in order to compensate for the low heat exchange rate as in the prior art. Miniaturization and high speed can be achieved. Moreover, since the range which can change a cooling capability becomes large by using a liquid with a good heat exchange rate, it is possible to exhibit an appropriate cooling effect corresponding to many kinds of sheet-like members.
図1は、本発明に係る画像形成装置を示す概略構成図である。図1に示す画像形成装置は、4つのプロセスユニット1Y,1C,1M,1Bkを備えている。各プロセスユニット1Y,1C,1M,1Bkは、画像形成装置本体100に対して着脱可能に構成してある。各プロセスユニット1Y,1C,1M,1Bkは、カラー画像の色分解成分に対応するイエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの異なる色のトナーを収容している以外は同様の構成となっている。そこで、1つのプロセスユニット1Yを例にその構成を説明する。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an image forming apparatus according to the present invention. The image forming apparatus shown in FIG. 1 includes four
プロセスユニット1Yは、静電潜像担持体としての感光体2と、感光体2の表面を帯電させる帯電手段としての帯電ローラ3と、感光体2の表面にトナー像を形成する現像手段としての現像装置4と、感光体2の表面をクリーニングするクリーニング手段としてのクリーニングブレード5を備えている。
The
各プロセスユニット1Y,1C,1M,1Bkの上方には、露光手段としての露光装置7が配設されている。露光装置7は、各プロセスユニット1Y,1C,1M,1Bkの感光体2にレーザ光を照射するように構成されている。また、各プロセスユニット1Y,1C,1M,1Bkの下方には、中間転写ユニット6が配設されている。中間転写ユニット6は、複数のローラ21〜24に掛け渡された無端状のベルトから成る中間転写ベルト10を有する。中間転写ベルト10の内周面には、一次転写手段としての4つの一次転写ローラ11が配設されている。各一次転写ローラ11は、それぞれ感光体2に対向した位置で中間転写ベルト10の内周面に圧接している。これにより、各感光体2が中間転写ベルト10の外周面に圧接し、各感光体2と中間転写ベルト10との圧接部において一次転写ニップが形成されている。
Above each of the
また、中間転写ベルト10を張架する1つのローラ24に対向して、二次転写手段としての二次転写ローラ12が配設されている。この二次転写ローラ12は、中間転写ベルト10の外周面に圧接しており、二次転写ローラ12と中間転写ベルト10との圧接部において二次転写ニップが形成されている。
Further, a
画像形成装置本体100の下部には、記録媒体としての記録用紙Pを収容した複数の給紙カセット13が配設されている。各給紙カセット13には、記録用紙Pを搬出する給紙ローラ14等が設けてある。また、画像形成装置本体100の図の左側の外面には、機外に排出された記録用紙Pをストックする排紙トレイ20が設けてある。
A plurality of
画像形成装置本体100内には、記録用紙Pを給紙カセット13から二次転写ニップを通って排紙トレイ20へ搬送するための搬送経路R1が配設されている。以下、搬送経路R1において、記録用紙Pを搬送する方向を下流側とし、それと反対方向を上流側とすると、二次転写ニップの上流側にはレジストローラ15が配設されている。また、給紙カセット13から二次転写ニップに至る途中には、複数の搬送ローラ25が配設されている。二次転写ニップの下流側には、定着装置8、冷却装置9、一対の排出ローラ16が順次配設されている。定着装置8は、例えば、内部に加熱源を有する加熱ローラ17と、その加熱ローラ17を加圧する加圧ローラ18を有する。加熱ローラ17と加圧ローラ18は互いに圧接しており、その圧接部において定着ニップを形成している。
In the image forming apparatus
また、画像形成装置本体100内に、両面印刷を行うために記録用紙Pを表裏反転させて供給するための反転路R2が配設されている。反転路R2は、冷却装置9と排紙ローラ16との間で搬送経路R1から分岐し、レジストローラ15の上流側で搬送経路R1に合流している。反転路R2には正逆方向に回転するスイッチバックローラ26が設けてある。
Further, in the image forming apparatus
以下、図1を参照して上記画像形成装置の基本的動作について説明する。
各プロセスユニット1Y,1C,1M,1Bkの感光体2が図の反時計回りに回転駆動され、帯電ローラ3によって各感光体2の表面が所定の極性に一様に帯電される。図示しない読取装置によって読み取られた原稿の画像情報に基づいて、露光装置7から帯電された各感光体2の表面にレーザ光が照射されて、各感光体2の表面に静電潜像が形成される。このとき、各感光体2に露光する画像情報は所望のフルカラー画像をイエロー、シアン、マゼンタ及びブラックの色情報に分解した単色の画像情報である。このように感光体2上に形成された静電潜像に、各現像装置4によってトナーが供給されることにより、静電潜像はトナー画像として可視像化される。
The basic operation of the image forming apparatus will be described below with reference to FIG.
The
中間転写ベルト10を張架するローラの1つが回転駆動し、中間転写ベルト10を図の矢印の方向に周回走行させる。また、各一次転写ローラ11に、トナーの帯電極性と逆極性の定電圧又は定電流制御された電圧が印加されることによって、各一次転写ローラ11と各感光体2との間の一次転写ニップにおいて転写電界が形成される。そして、各感光体2に形成された各色のトナー画像が、上記一次転写ニップにおいて形成された転写電界によって、中間転写ベルト10上に順次重ね合わせて転写される。かくして中間転写ベルト10はその表面にフルカラーのトナー画像を担持する。また、転写後の各感光体2の表面には、中間転写ベルト10に転写しきれなかったトナーが残留している。この感光体2上に残留したトナーは、クリーニングブレード5によって除去される。
One of the rollers that stretches the
また、給紙ローラ14が回転することによって、給紙カセット13から記録用紙Pが搬出される。搬出された記録用紙Pは、複数の搬送ローラ25によって搬送された後、レジストローラ15によってタイミングを計られて、二次転写ローラ12と中間転写ベルト10との間の二次転写ニップに送られる。このとき二次転写ローラ12に、中間転写ベルト10上のトナー画像のトナー帯電極性と逆極性の転写電圧が印加され、二次転写ニップに転写電界が形成される。そして、二次転写ニップに形成された転写電界によって、中間転写ベルト10上のトナー画像が記録用紙上に一括して転写される。
Further, the recording paper P is carried out of the
トナー画像が転写された記録用紙Pは、定着装置8へと搬送される。定着装置8に送り込まれた記録用紙Pは、加熱ローラ17と加圧ローラ18間に挟まれて加熱・加圧され、トナー画像が記録用紙P上に定着される。その後、記録用紙Pは、冷却装置9を通過する際に冷却され、排出ローラ16によって排紙トレイ20に排出される。
The recording paper P to which the toner image has been transferred is conveyed to the
以上の説明は、記録用紙にフルカラー画像を形成するときの画像形成動作であるが、4つのプロセスユニット1Y,1C,1M,1Bkのいずれか1つを使用して単色画像を形成したり、2つ又は3つのプロセスユニットを使用して、2色又は3色の画像を形成したりすることも可能である。
The above description is an image forming operation when a full-color image is formed on a recording sheet. A single-color image is formed using any one of the four
また、両面印刷を行う場合は、片面(表側の面)に画像を定着した記録用紙Pを、排紙トレイ20に排出せずに反転路R2へ搬送する。反転路R2において、記録用紙Pはスイッチバックローラ26による逆回転によって逆向きに搬送され、再び搬送経路R1へと送られる。これを、一般に、スイッチバック動作と呼び、この動作によって記録用紙Pの表裏を反転させる。
When performing duplex printing, the recording paper P having an image fixed on one side (front side) is conveyed to the reversing path R2 without being discharged to the
記録用紙Pは二次転写ニップへと搬送され、二次転写ニップにおいて、上記片面に画像を転写した場合と同様にして、記録用紙Pの裏面に画像が転写される。そして、定着装置8によって記録用紙Pの裏面に画像を定着させた後、冷却装置9によって記録用紙Pを冷却し、記録用紙Pを排紙トレイ20へ排出する。
以下、本発明の特徴部分である上記冷却装置9の構成について詳しく説明する。
The recording paper P is conveyed to the secondary transfer nip, and the image is transferred to the back surface of the recording paper P in the same manner as when the image is transferred to one side at the secondary transfer nip. Then, after fixing the image on the back surface of the recording paper P by the fixing
Hereinafter, the configuration of the
図2に示すように、実施例1に係る冷却装置9は、冷却ローラ31と、その冷却ローラ31に対向して配設された対向ローラ32等を備える。冷却ローラ31は、アルミニウム製の円筒状のローラで構成されており、そのローラの内部には冷却液を流通させるための冷却液流路30が形成されている。なお、冷却ローラ31の材料としては、アルミニウム以外の熱伝導率の良い部材を適用することも可能である。対向ローラ32は、金属製の芯材32aと、その芯材32aの表面に配設されたシリコーンゴム等から成る弾性層32bとで構成されている。
As shown in FIG. 2, the
冷却ローラ31と対向ローラ32は、互いに所定の圧力で接触(圧接)しており、記録用紙Pは冷却ローラ31と対向ローラ32とが接触する接触部を通過するようになっている。また、冷却ローラ31と対向ローラ32は、記録用紙Pの搬送方向と同じ方向に回転するようになっている。すなわち、回転する冷却ローラ31及び対向ローラ32の間に侵入した記録用紙Pは、冷却ローラ31と対向ローラ32によって加圧されながら搬送される。このとき、記録用紙Pは冷却ローラ31と接触することで冷却ローラ31に熱が奪われ冷却されるようになっている。なお、本実施例では、対向ローラ32は図示しない駆動手段によって回転駆動する駆動ローラであり、冷却ローラ31は対向ローラ32の回転に伴って従動回転する従動ローラとなっている。ただし、冷却ローラ31を駆動ローラとし、対向ローラ32を従動ローラとしてもよい。
The cooling
図3は、実施例1に係る冷却装置9の全体構成を模式的に示した図である。
図3に示すように、冷却装置9は、上記冷却ローラ31及び上記対向ローラ32以外に、ポンプ33と、ラジエータ34と、ファン35と、タンク36等を備えている。また、冷却ローラ31、ポンプ33、ラジエータ34、タンク36は、循環路37を介して接続されている。
FIG. 3 is a diagram schematically illustrating the overall configuration of the
As shown in FIG. 3, the
上記ポンプ33は、循環路37を介して冷却液を冷却ローラ31に供給する冷却液供給手段である。この場合、冷却液は循環路37内を図の矢印の方向に循環するようになっている。上記ラジエータ34は、その内部に冷却液を収容することにより、冷却液を放熱させる放熱部である。また、上記ファン35は、ラジエータ34に送風することによって、ラジエータ34の放熱効果を高めるためのものである。上記タンク36は、余剰の冷却液を貯留するために設けられている。
The
冷却液は、水を主成分とし、凍結温度を下げるためのプロピレングリコール又はエチレングリコールや、金属製の部品の錆を防止するための防錆剤(例えば、リン酸塩系物質:リン酸カリ塩、無機カリ塩等)が添加されている。 Coolant is composed mainly of water, propylene glycol or ethylene glycol for lowering the freezing temperature, and a rust inhibitor for preventing rusting of metal parts (for example, phosphate substances: potassium phosphate) , Inorganic potassium salt, etc.) are added.
また、図3に示すように、冷却ローラ31の両端部は、一対の支持部材38,39によって回転可能に支持されている。各支持部材38,39は、内部に冷却液を流通させるための冷却液流路40,41が形成されている。これら支持部材38,39の冷却液流路40,41の一端は、冷却ローラ31の冷却液流路30と接続され、他端は、循環路37と接続されている。支持部材38,39の冷却液流路40,41と、冷却ローラ31の冷却液流路30との接続は、例えば、回転継手などを介して行うことで、冷却ローラ31を回転させつつ冷却液の供給及び排出を行うことが可能である。あるいは、冷却ローラ31を、冷却液流路30を形成する内管と、その内管の外側に回転可能に取り付けられた外管とで構成し、前記内管と支持部材38,39の冷却液流路40,41とを回転しないように接続してもよい。また、この場合、冷却ローラ31の内管と支持部材38,39の冷却液流路40,41とを1本の配管によって一体的に構成することも可能である。
As shown in FIG. 3, both ends of the cooling
冷却ローラ31が記録用紙から奪った熱は、冷却液流路30内を流通する冷却液に伝達される。そして、熱が伝達されて温度上昇した冷却液は、冷却ローラ31からラジエータ34に送られる。ラジエータ34に送られた冷却液は、ファン35からの送風によって放熱して温度が下げられた後、再び冷却ローラ31へ供給されるようになっている。
The heat taken from the recording paper by the cooling
また、本発明に係る冷却装置は、記録用紙の冷却のしやすさに応じて冷却能力を変更できるように構成されている。記録用紙の冷却のしやすさに関わるパラメータとしては、例えば、記録用紙における、1枚当たりの熱容量、熱伝導率、厚さ、表面状態などが挙げられる。上記「表面状態」とは、記録用紙の表面粗さや、コーティング層等の表面処理の有無、その表面処理の種類などである。 The cooling device according to the present invention is configured so that the cooling capacity can be changed according to the ease of cooling of the recording paper. Examples of parameters relating to the ease of cooling of the recording paper include the heat capacity per sheet, thermal conductivity, thickness, and surface condition of the recording paper. The “surface state” includes the surface roughness of the recording paper, the presence / absence of a surface treatment such as a coating layer, and the type of the surface treatment.
実施例1では、ポンプ33の駆動を制御する流量制御部42を設け、その流量制御部42によって、ポンプ33から冷却ローラ31への単位時間当たりの冷却液の供給量を変化させて、冷却能力を変化させるようにしている。具体的には、冷却ローラ31への冷却液の供給量を多くすると、冷却液による熱輸送効率が高まるので、冷却能力を大きくすることができる。反対に、冷却ローラ31への冷却液の供給量を少なくすると、熱輸送効率が低くなるので、冷却能力を小さくすることが可能である。
In the first embodiment, a flow
上記流量制御部42は、記録用紙の種類ごとに適したポンプ33の制御条件を記憶しており、図示しない操作部で使用者等が指定した記録用紙の種類に基づいて、流量制御部42がポンプ33の駆動を制御するように構成されている。上記記録用紙の種類ごとに適したポンプ33の制御条件は、予め実験やシミュレーションなどによって、記録用紙の種類ごとに、記録用紙を所定の温度にまで冷却するための冷却液流量を求めることによって得られる。
The flow
実施例1では、記録用紙の種類は使用者等が操作部で指定することによって判別しているが、記録用紙の種類を検知する検知手段を設けてもよい。この検知手段としては、例えば、記録用紙の剛性を検知するものを適用可能である。記録用紙の剛性はその種類(材質や厚さ等)によって異なるので、記録用紙の種類ごとに予め剛性を測定しておき、それらと検知手段によって検知(測定)した剛性とを比較・照合することで記録用紙の種類を判別することが可能である。 In the first embodiment, the type of the recording paper is determined by the user or the like being specified by the operation unit. However, a detection unit that detects the type of the recording paper may be provided. As this detecting means, for example, a means for detecting the rigidity of the recording paper can be applied. Since the stiffness of the recording paper varies depending on the type (material, thickness, etc.), measure the stiffness in advance for each type of recording paper, and compare and collate them with the stiffness detected (measured) by the detection means. It is possible to determine the type of recording paper.
また、上記検知手段として、記録用紙の光透過性や光反射性を検知するものを適用することも可能である。下記表1に、PPC用紙(普通紙)、コート紙、再生紙の各種記録用紙について、反射散乱光、透過散乱光、正透過光、正反射光を測定して得た強度の相対値の一例を示す。 Further, as the detecting means, it is possible to apply a device that detects the light transmissivity and light reflectivity of the recording paper. Table 1 below shows examples of relative values of intensity obtained by measuring reflected scattered light, transmitted scattered light, regular transmitted light, and regular reflected light for various recording papers such as PPC paper (plain paper), coated paper, and recycled paper. Indicates.
表1に示すように、記録用紙の光透過性や光反射性の特性は、記録用紙の種類によって異なるため、記録用紙の種類ごとに予め光透過性や光反射性を測定しておき、それらと検知手段によって検知(測定)したものとを比較・照合することで記録用紙の種類を判別することが可能である。例えば、採用する記録用紙が、表1に示すPPC用紙、コート紙、再生紙である場合は、冷却水の供給量を、PPC用紙、コート紙、再生紙の順に、小、大、中となるように設定する。 As shown in Table 1, the light transmission and light reflection characteristics of the recording paper differ depending on the type of the recording paper. Therefore, the light transmission and the light reflection are measured in advance for each type of the recording paper. It is possible to determine the type of recording paper by comparing and collating with those detected (measured) by the detecting means. For example, when the recording paper to be used is the PPC paper, coated paper, and recycled paper shown in Table 1, the cooling water supply amount is small, large, and medium in the order of PPC paper, coated paper, and recycled paper. Set as follows.
記録用紙の種類を検知するために正透過光のみを利用する場合は、図4に示すように、記録用紙Pに光を照射する発光部43と、記録用紙Pからの正透過光を検知する受光部44を、冷却装置より上流側の記録用紙の搬送経路に配設する。また、正透過光以外の光を利用する場合は、適宜それらの光を検知可能なように発光部と受光部を配設すればよい(図示省略)。
When only the regular transmitted light is used to detect the type of the recording paper, as shown in FIG. 4, the
なお、記録用紙の種類を検知する検知手段は、上記のような剛性を検知するものや、光透過性・光反射性を検知するものに限らない。その他の検知手段も適用可能である。 Note that the detection means for detecting the type of recording paper is not limited to the one that detects the rigidity as described above, or the one that detects light transmission / light reflection. Other detection means are also applicable.
図5は、本発明の実施例2に係る冷却装置9の全体構成を模式的に示した図である。
実施例2は基本的に上記実施例1と同様に構成されているが、実施例2では、ファン35の駆動を制御する風量制御部45を設け、その風量制御部45によってファン35の回転速度を変化させて、冷却能力を変化させるようにしている。ファン35の回転速度を速くすると、ラジエータ34における冷却液の放熱効率が高まるので、冷却能力を大きくすることができ、反対に、ファン35の回転速度を遅くすると、ラジエータ34における冷却液の放熱効率が低くなるので、冷却能力を小さくすることができる。なお、ファン35の回転速度を変化させる制御には、回転速度を増減させる制御だけでなく、回転のON−OFFの切換制御も含まれる。
FIG. 5 is a diagram schematically illustrating the overall configuration of the
The second embodiment is basically configured in the same manner as the first embodiment. However, in the second embodiment, an air
また、風量制御部45は、記録用紙の種類ごとに適したファン35の制御条件を記憶しており、図示しない操作部で使用者等が指定した記録用紙の種類に基づいて、風量制御部45がファン35の回転速度を制御するように構成されている。すなわち、実施例2においても、記録用紙の種類に応じて冷却能力を変化させるようにしている。また、上記と同様に、記録用紙の種類を検知する検知手段を設け、その検知手段の検知結果に応じて、風量制御部45がファン35を制御するように構成してもよい。
The air
以上、実施例2の構成について説明したが、実施例2におけるその他の構成については、実施例1と同様であるので説明を省略する。なお、図5において、図3と同一の符号は同じ部材又は装置を示している。 Although the configuration of the second embodiment has been described above, the other configurations in the second embodiment are the same as those of the first embodiment, and thus the description thereof is omitted. In FIG. 5, the same reference numerals as those in FIG. 3 indicate the same members or devices.
図6は、本発明の実施例3に係る冷却装置9の全体構成を模式的に示した図である。
図6に示すように、実施例3では、ラジエータ34の外面に冷却素子としてのペルチェ素子46を配設している。ペルチェ素子46は、一対の電極と、これら電極と直列に接続されたN型とP型の熱電半導体とを有している。図示しない電力供給源からペルチェ素子46に電力が供給されると、P型とN型の熱電半導体に電流が流れ、一方の電極側では電子がエネルギーを奪って冷やされ、他方の電極側では電子が奪ったエネルギーを放出して温められる。ペルチェ素子46の冷やされる電極側の吸熱面は、ラジエータ34に接触しており、ラジエータ34の熱を奪うようになっている。一方、ペルチェ素子46の放熱する電極側の発熱面には、ファン47が対向して配設されており、ファン47からの送風によってペルチェ素子46が冷却されるようになっている。
FIG. 6 is a diagram schematically illustrating the overall configuration of the
As shown in FIG. 6, in the third embodiment, a
実施例3では、上記実施例1及び2と異なり、電力量制御部48によって、ペルチェ素子46に供給される電力量を変化させて、冷却能力を変化させるようにしている。ペルチェ素子46への供給電力量を大きくすると、ペルチェ素子46の冷却能力を大きくすることができ、反対に、ペルチェ素子46への供給電力量を小さくすると、ペルチェ素子46の冷却能力を小さくすることが可能である。このように、供給電力量を制御することによって、ペルチェ素子46の吸熱面の温度を精密に制御することが可能である。
In the third embodiment, unlike the first and second embodiments, the electric
上記電力量制御部48は、記録用紙の種類ごとに適したペルチェ素子46への供給電力量を記憶しており、図示しない操作部で使用者等が指定した記録用紙の種類に基づいて、電力量制御部48がペルチェ素子46への供給電力量を変化させるようにしている。すなわち、実施例3においても、記録用紙の種類に応じて冷却能力を変化させるようにしている。また、上記と同様に、記録用紙の種類を検知する検知手段を設け、その検知手段の検知結果に応じて、電力量制御部48が供給電力量を変化させるように構成してもよい。
The power
以上、実施例3の構成について説明したが、実施例3におけるその他の構成については、実施例1と同様であるので説明を省略する。また、図6において、図3と同一の符号は同じ部材又は装置を示している。 Although the configuration of the third embodiment has been described above, the other configuration in the third embodiment is the same as that of the first embodiment, and thus the description thereof is omitted. In FIG. 6, the same reference numerals as those in FIG. 3 denote the same members or devices.
図7は、本発明の実施例4に係る冷却装置9の全体構成を模式的に示した図である。
実施例4では、冷却ローラとしてヒートパイプ50を適用している。ヒートパイプ50の一端側(図7において右端側)には放熱フィン51が設けてある。さらに、この放熱フィン51に送風するファン53が配設されている。また、ヒートパイプ50には、上記各実施例と同様の対向ローラ52が接触又は圧接している。
FIG. 7 is a diagram schematically illustrating the overall configuration of the
In the fourth embodiment, the
図示しない記録用紙は、ヒートパイプ50と対向ローラ52とが接触(又は圧接)する接触部を通過するようになっている。また、ヒートパイプ50と対向ローラ52は、記録用紙の搬送方向と同じ方向に回転するようになっている。すなわち、回転するヒートパイプ50及び対向ローラ52の間に侵入した記録用紙は、ヒートパイプ50と対向ローラ52によって挟持(又は加圧)されながら搬送される。このとき、記録用紙はヒートパイプ50と接触することでヒートパイプ50によって熱が奪われ冷却されるようになっている。
A recording sheet (not shown) passes through a contact portion where the
ヒートパイプ50は、冷却液(作動液)が内部に真空封入された金属製の中空パイプで構成されると共に、その中空パイプの内壁に、熱輸送を行う毛細管構造のウィックが配設されている。この実施例では、冷却液を水(純水)とし、ヒートパイプ50をステンレス製の中空パイプで構成しているが、冷却液やヒートパイプ50の素材に他のものを適用することも可能である。ヒートパイプ50内に封入された冷却液は、対向ローラ52と接触(又は圧接)した受熱部において蒸発して蒸気流となり、その蒸気流はフィン51を設けた放熱部に移動し、そこで凝縮する。また、放熱部で凝縮した冷却液は、ウィックの毛細管現象により受熱部へと環流するようになっている。
The
ヒートパイプ50が記録用紙から奪った熱は、ヒートパイプ50内に封入された冷却液に伝達される。冷却液は受熱部において蒸発して蒸気流となり、放熱フィン51を配設した放熱部に移動する。そして、放熱部において、冷却液は、ファン53からの送風によって放熱して凝縮する。放熱部で凝縮した冷却液は、ウィックの毛細管現象により受熱部へと環流する。このように、冷却液は、受熱部における受熱と放熱部における放熱とを繰り返す。
The heat taken from the recording paper by the
また、図7に示す実施例4では、ヒートパイプ50の冷却能力を変化させるために、風量制御部54によって、ファン53の回転速度を変化させるようにしている。ファン53の回転速度を速くすると、ヒートパイプ50の放熱部における放熱効率が高まるので、冷却能力を大きくすることができる。反対に、ファン53の回転速度を遅くすると、ヒートパイプ50の放熱部における放熱効率が低くなるので、冷却能力を小さくすることが可能である。また、ファン53の回転速度を変化させる制御には、回転速度を増減させる制御だけでなく、回転のON−OFFの切換制御も含まれる。
Further, in the fourth embodiment shown in FIG. 7, the rotational speed of the
風量制御部54は、記録用紙の種類ごとに適したファン53の制御条件を記憶しており、図示しない操作部で使用者等が指定した記録用紙の種類に基づいて、風量制御部54がファン53の回転速度を制御するように構成されている。すなわち、実施例4においても、記録用紙の種類に応じて冷却能力を変化させるようにしている。また、上記と同様に、記録用紙の種類を検知する検知手段を設け、その検知手段の検知結果に応じて、風量制御部54がファン53を制御するように構成することも可能である。
The air
図8は、本発明の実施例5に係る冷却装置9の構成を示した図である。
図8に示す実施例5は、冷却ローラ31に対向して配設された対向部材を、上記各実施例のような対向ローラではなく、無端状のベルト55としている。ベルト55は、フッ素ゴム等から形成されており、駆動ローラ56、従動ローラ57,テンションローラ58に掛け渡されている。ベルト55と冷却ローラ31は互いに接触しており、ベルト55が駆動ローラ56の回転駆動によって矢印の方向に周回走行(回転)した際、冷却ローラ31は従動回転するようになっている。また、記録用紙Pは、周回走行するベルト55によって搬送されつつ、冷却ローラ31とベルト55とが接触する接触部を通過するようになっている。そして、記録用紙Pが冷却ローラ31とベルト55との接触部を通過する際、冷却ローラ31によって記録用紙Pが冷却される。また、ベルト55に対して記録用紙Pの搬送方向下流側には、ベルト55から記録用紙Pを分離するための分離部材59が配設されている。
FIG. 8 is a diagram showing the configuration of the
In the fifth embodiment shown in FIG. 8, the facing member disposed to face the cooling
また、この冷却装置9は、冷却ローラ31の冷却液流路30に冷却液を供給するポンプ(図示省略)と、余剰の冷却液を貯留するタンク(図示省略)と、冷却液を放熱させるラジエータ(図示省略)と、これらを冷却ローラ31と接続するための循環路(図示省略)等を備えている。さらに、ポンプから冷却ローラ31への単位時間当たりの冷却液の供給量を変化させる流量制御部(図示省略)を設け、記録用紙の種類に応じて冷却ローラ31の冷却能力を変更可能に構成されている。また、冷却能力を変化させるために、ラジエータに送風するファンの回転速度を変化さてもよい。あるいは、ペルチェ素子等の冷却素子をラジエータに接触させて配設し、その冷却素子へ供給する電力量を変化させることにより、冷却能力を変化させることも可能である。
The
また、図8に示す実施例5において、加圧部材としての加圧ローラ(図示省略)を、ベルト55を介して冷却ローラ31に圧接させてもよい。また、冷却ローラ31の代わりに、図7に示すようなヒートパイプ50を適用することも可能である。あるいは、冷却ローラ31やヒートパイプ50等の回転体の代わりに、回転しない冷却部材を適用することも可能である。
In Example 5 shown in FIG. 8, a pressure roller (not shown) as a pressure member may be brought into pressure contact with the cooling
以下、上記本発明の各実施例の作用・効果について説明する。 The operation and effect of each embodiment of the present invention will be described below.
まず、本発明の実施例1に係る冷却装置の作用・効果について説明する。
実施例1では、図3に示す流量制御部42が、図示しない画像形成装置の操作部からの信号を受け、指定された記録用紙の種類に基づいてポンプ33の駆動を制御する。詳しくは、流量制御部42は、上記操作部から受けた記録用紙の種類に関する情報と、記録用紙の種類ごとに記憶してあるポンプ33の制御条件とを照合して、その記録用紙の種類に対応した条件でポンプ33の駆動を制御し、単位時間当たりの冷却液の供給量を調整する。この制御を行うタイミングは、記録用紙が冷却ローラ31と対向ローラ32との間に侵入する前の所定のタイミングで行う。
First, the operation and effect of the cooling device according to the first embodiment of the present invention will be described.
In the first embodiment, the flow
上記のように、実施例1では、記録用紙の種類に応じて単位時間当たりの冷却液の供給量を変化させて、冷却液による熱輸送効率を変化させることにより、記録用紙の種類ごとに適した冷却能力を発揮させることが可能である。 As described above, the first embodiment is suitable for each type of recording paper by changing the supply amount of the cooling liquid per unit time according to the type of the recording paper and changing the heat transport efficiency by the cooling liquid. It is possible to demonstrate the cooling capacity.
また、図5に示す実施例2では、風量制御部45が、図示しない画像形成装置の操作部からの信号を受けた場合、指定された記録用紙の種類に基づいてファン35の回転速度を制御する。このように、実施例2では、記録用紙の種類に応じてファン35の回転速度を変化させて、ラジエータ34における放熱効率を変化させることにより、記録用紙の種類ごとに適した冷却能力を発揮させることが可能である。
In the second embodiment shown in FIG. 5, when the air
また、図6に示す実施例3では、電力量制御部48が、図示しない画像形成装置の操作部からの信号を受けた場合、指定された記録用紙の種類に基づいてペルチェ素子46の電力供給源を制御する。これにより、記録用紙の種類に応じてペルチェ素子46への供給電力量を調整することができ、記録用紙の種類ごとに適した冷却能力を発揮させることが可能である。
In the third embodiment shown in FIG. 6, when the power
また、図7に示す実施例4では、風量制御部54が、図示しない画像形成装置の操作部からの信号を受けた場合、指定された記録用紙の種類に基づいてファン53の回転速度を制御する。このように、実施例4では、記録用紙の種類に応じてファン53の回転速度を変化させて、ヒートパイプ50の放熱部における放熱効率を変化させることにより、記録用紙の種類ごとに適した冷却能力を発揮させることができる。
In the fourth embodiment shown in FIG. 7, when the air
上記のように、実施例2〜4においても、記録用紙の種類ごとに適した冷却能力を発揮させることができる。なお、上記実施例2の風量制御部45によるファン35の制御、上記実施例3の電力量制御部48による電力供給源の制御、上記実施例4の風量制御部54によるファン53の制御は、それぞれ、実施例1と同様に、操作部から受けた記録用紙の種類に関する情報と、記録用紙の種類ごとに記憶してある制御条件とを照合して、その記録用紙の種類に対応した条件で各制御対象を制御すればよい。
As described above, also in Examples 2 to 4, it is possible to exhibit a cooling capacity suitable for each type of recording paper. The control of the
また、図8に示す実施例5においては、上記各実施例のいずれかと同様の冷却能力の制御方法を採用することによって、記録用紙の種類ごとに適した冷却能力を発揮させることが可能である。 Further, in the fifth embodiment shown in FIG. 8, it is possible to exert a cooling capacity suitable for each type of recording paper by adopting the same cooling capacity control method as in any of the above embodiments. .
以上のように、本発明によれば、記録用紙の種類に応じて冷却能力を変化させることができる。これにより、厚紙等の冷却しにくい記録用紙に対して十分な冷却を行うことができ、ブロッキング等の不具合を防止することができる。一方、薄紙等の冷却しやすい記録用紙に対しては、ポンプ33の消費電力を必要最低限に抑えることができ、省エネルギー化を図ることが可能である。
As described above, according to the present invention, the cooling capacity can be changed according to the type of recording paper. Thereby, it is possible to sufficiently cool the recording paper such as thick paper which is difficult to cool, and it is possible to prevent problems such as blocking. On the other hand, the power consumption of the
しかも、本発明に係る冷却装置は、熱輸送媒体として熱交換率の良い液体を使用しているので、従来の熱交換率の低い冷却装置に比べ、記録用紙を効果的に冷却することができる。従って、本発明の冷却装置は、従来のように、熱交換率の低さを補うために、装置を大型化して冷却能力を向上させたり、シート状部材の搬送速度を遅くしたりする必要がないので、小型化及び高速化を図り得る。また、熱交換率の良い液体を使用することにより、冷却能力を変化させ得る範囲が大きくなるため、多くの種類の記録用紙に対応して適切な冷却効果を発揮することが可能である。 In addition, since the cooling device according to the present invention uses a liquid having a high heat exchange rate as a heat transport medium, it is possible to cool the recording paper more effectively than a conventional cooling device with a low heat exchange rate. . Therefore, the cooling device of the present invention needs to increase the cooling capacity by increasing the size of the device and slow down the conveying speed of the sheet-like member in order to compensate for the low heat exchange rate as in the prior art. Therefore, it is possible to reduce the size and speed. In addition, since the range in which the cooling capacity can be changed is increased by using a liquid having a high heat exchange rate, it is possible to exhibit an appropriate cooling effect corresponding to many types of recording paper.
さらに、上記本発明の実施例では、対向ローラ32を冷却ローラ31に対して所定の圧力で接触(圧接)させている。これにより、対向ローラ32によって記録用紙を冷却ローラ31に加圧することができ、冷却ローラ31と記録用紙との接触圧を高めて、冷却効果を向上させることが可能である。また、対向ローラ32と冷却ローラ31との圧接によって、対向ローラ32の弾性層32bが冷却ローラ31の表面形状に沿って変形するため、対向ローラ32と冷却ローラ31との接触面積を大きく確保することができる。これにより、記録用紙と冷却ローラ31との接触面積が大きくなり、広い範囲で冷却ローラ31が記録用紙から熱を奪うことができるので、より効果的に冷却することができる。
Further, in the above-described embodiment of the present invention, the opposing
また、図8に示す実施例のように、対向ローラの代わりにベルト55を採用した場合は、ベルト55を冷却ローラ31の外周面に沿って接触させることができるので、その接触面積を大きく確保することが可能である。この場合も、記録用紙と冷却ローラ31との接触面積を大きくすることができ、冷却効果を高めることができる。さらに、図示しない加圧部材によってベルト55を冷却ローラ31に対して所定の圧力で接触(圧接)させた場合は、冷却ローラ31と記録用紙との接触圧を高めることができ、より効果的に冷却することができる。
Further, when the
以上、本発明の実施例について説明したが、本発明は上述の実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加え得ることは勿論である。例えば、ポンプの流量制御とラジエータに送風するファンの制御を組み合わせたり、ポンプの流用制御とペルチェ素子への供給電力量の制御を組み合わせたりして、冷却能力を変化させることも可能である。 As mentioned above, although the Example of this invention was described, this invention is not limited to the above-mentioned Example, Of course, a various change can be added in the range which does not deviate from the summary of this invention. For example, it is possible to change the cooling capacity by combining the flow control of the pump and the control of the fan that blows air to the radiator, or by combining the diversion control of the pump and the control of the amount of power supplied to the Peltier element.
また、上述の実施例では、本発明に係る冷却装置を、定着装置に対して記録用紙の搬送方向下流側に配設しているが、これ以外の場所に冷却装置を配設することも可能である。また、本発明の冷却装置を搭載する画像形成装置は、図1に示すものに限らない。その他の複写機、プリンタ、ファクシミリ、あるいはこれらの複合機等にも、本発明の冷却装置を搭載可能である。また、本発明に係る冷却装置は、記録用紙以外のシート状部材を冷却する場合にも適用可能である。 In the above-described embodiment, the cooling device according to the present invention is disposed on the downstream side in the recording paper conveyance direction with respect to the fixing device. However, the cooling device may be disposed at other locations. It is. The image forming apparatus equipped with the cooling device of the present invention is not limited to that shown in FIG. Other copiers, printers, facsimiles, or complex machines of these can be mounted with the cooling device of the present invention. The cooling device according to the present invention can also be applied when cooling a sheet-like member other than recording paper.
8 定着装置
9 冷却装置
30 冷却液流路
31 冷却ローラ(冷却部材)
32 対向ローラ(対向部材)
32b 弾性層
33 ポンプ(冷却液供給手段)
34 ラジエータ(放熱部)
35 ファン
46 ペルチェ素子(冷却素子)
50 ヒートパイプ
53 ファン
55 ベルト
P 記録用紙(シート状部材)
8 Fixing
32 Opposite roller (opposing member)
34 Radiator (heat dissipation part)
35
50
Claims (12)
内部に冷却液を流通させる冷却液流路を有すると共に前記シート状部材に接触して当該シート状部材を冷却する冷却部材とを備え、
前記シート状部材の種類に応じて前記冷却部材の冷却能力を変化させるようにしたことを特徴とする冷却装置。 Conveying means for conveying the sheet-like member;
A cooling member that circulates the cooling liquid therein and that contacts the sheet member and cools the sheet member; and
A cooling device, wherein the cooling capacity of the cooling member is changed according to the type of the sheet-like member.
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