JP2003223092A - 画像形成装置の用紙冷却装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 熱定着装置によって用紙にトナーを融着させ
る高速の画像形成装置において、熱定着後の用紙を迅速
に冷却する。 【解決手段】 熱定着装置とヒートパイプの間に空冷式
の用紙冷却装置１０を設ける。この用紙冷却装置は、冷
却ダクト１１Ａの先端部に空気圧送用の軸流ファン１を
取り付けて構成する。ダクト１１Ａは導入ダクト２と、
吹き出しダクト３と、用紙冷却後の空気を排出する排気
ダクト４とを、この順に連結して構成する。吹き出しダ
クト３は、上ダクト３ａと下ダクト３ｂとからなり、用
紙は、これら上下ダクト間に形成された用紙通路３ｃを
通過する。ダクト１１Ａでは、軸流ファンからの冷却用
空気がこのダクト１１Ａの長手方向に、すなわち排気ダ
クトに向かって流過する。この用紙冷却装置を追加する
ことで、排紙後の用紙同士が固着するなどの従来技術の
問題点が解決される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複写機、プリンタ
ー等の熱によってトナーを定着するいわゆる熱定着装置
を有する画像形成装置の用紙冷却装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】毎分６０枚以上のコピースピードを有す
る高速複写機では、排紙された紙の温度が、用紙にトナ
ーを融着させる定着熱のためまだ高いうちに、次々にコ
ピーが繰り返される。この結果、用紙上のトナーが十分
に冷却されていない状態で用紙が重なってきた場合、そ
の粘性によって用紙同士が貼り付いてしまうブロッキン
グ現象が生じたり、用紙が熱で変形しカールが生じたり
する問題があった。この問題をなくすには、トナー定着
後の用紙を迅速に冷却する必要がある。

【０００３】特開平１０−２０７１５５号公報に開示さ
れた「画像形成装置の記録紙冷却装置」では、ヒートパ
イプを利用して用紙を冷却するようにしている。これ
は、上下一対のヒートパイプを用いて用紙を冷却するも
のである。この記録紙冷却装置においては、ヒートパイ
プが吸収した熱を放散させるために、これに設けたフィ
ンを冷却する必要がある。

【０００４】しかし、このフィンを効率良く冷却するた
めには大きなファンが必要であったり、あるいはペルチ
ェ素子等の熱電素子で冷却したり、さらには大きなフィ
ンを設けたりする必要があり、こういった要件を満たす
ためには、装置が大きくなったり、余分に電力を使用し
たりするなど不合理な点が多く、充分な対策を施すこと
が困難である。このため、高速でのコピー時には用紙温
度が十分低下せず、程度は低いものの、依然としてブロ
ックキング現象が生ずることがあり、この現象を完全に
解消するのが難しいという問題があることがわかった。

【０００５】また、特開平１１−７２８１号公報に記載
された「画像形成装置の冷却装置」では、ヒートパイプ
の放熱部を形成する中空材料の肉厚を、シート搬送部
（用紙搬送部）のそれに比べて薄くすることによって、
放熱効率を高めるとともに、冷却ファンの空気取り入れ
及び排出の効率を高めるようにしているが、用紙を充分
に冷却するには至っていない。

【０００６】さらに、ファンを用いて記録紙を強制空冷
する技術として、特開２０００−７５７０９号公報に開
示されたものがあり、この技術では用紙に空気を吹き付
けて冷却することで、用紙のカールを防止するようにし
ている。

【０００７】一般に熱定着時の温度は、トナーの種類に
よっても異なるが約１７０℃であり、定着後の記録紙の
表面温度は約１００℃である。このような温度ではトナ
ーは完全には固化しておらず、粘着性を有している。こ
の状態で連続的にコピーを繰り返した場合、用紙のトナ
ーが別の用紙の裏面に貼り付く現象が起こり、画像品質
上大きな欠点となる。さらには、最近の省資源の観点か
ら、紙の無駄使いを防止するため、両面コピーが多く使
用されて来たため、上記問題に加えて、両面コピー時の
用紙冷却も併せて考慮する必要がある。

【０００８】ところが、上記ヒートパイプ方式では、用
紙上のトナー温度がまだ高い状態のまま、用紙がヒート
パイプに接触すると、オフセットと称して、冷えている
ヒートパイプ表面にトナーが付いてしまう現象が生じ、
良好な複写物を得ることができないことがあった。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、従来技術の
上記問題点に鑑みなされたもので、その目的は、熱定着
装置によって用紙にトナーを融着させる高速複写機、プ
リンター等における用紙の冷却技術を提供することにあ
る。すなわち本発明は、比較的温度の高い定着後の用紙
を、空冷や熱伝導によって予備冷却する手段を講じるこ
とによって、従来技術の問題点を解決したものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】請求項１に係る発明は、
熱定着装置から排出される用紙をヒートパイプで冷却す
るようにした画像形成装置（複写機、プリンターなど）
の、前記熱定着装置と前記ヒートパイプの間に配備され
る用紙冷却装置であって、冷却用空気が流過する冷却ダ
クトと、該ダクトの空気流入側に設けた送風手段とによ
り用紙の空冷手段が構成され、前記冷却ダクトは送風手
段に接続された導入ダクトと、用紙通過が形成され、か
つ前記導入ダクトに接続されて用紙に向けて空気を吹き
出す吹き出しダクトと、前記用紙通路内の空気を画像形
成装置外に排出する排気ダクトとを、少なくとも備えて
いることを特徴とする画像形成装置の用紙冷却装置であ
る。

【００１１】定着直後の温度の高い用紙をヒートパイプ
で直接冷却するプロセスでは、連続通紙によるヒートパ
イプの冷却効率が低下する。そこで、この問題を解決す
るため、請求項１の発明では、ヒートパイプの前段に予
備冷却装置として、所定構成の用紙冷却装置（空冷装
置）を設けた。この空冷装置は、機外（画像形成装置
外）の空気を機内に導入し、用紙を冷却した後、機外に
排気・排熱するように、少なくとも送風手段と冷却ダク
トを設けて構成する。

【００１２】請求項２の発明は前記冷却ダクトが、排気
ダクト内の空気を画像形成装置外に排出する排気手段
を、更に備えていることを特徴とする請求項１に記載の
画像形成装置の用紙冷却装置である。

【００１３】請求項１の用紙冷却装置では、送風圧力に
より機外に自然排気・排熱するものであるが、請求項２
の発明では、排気手段を追加することで、排気・排熱機
能を高め、結果として用紙冷却効率を高めるようにし
た。

【００１４】請求項３の発明は、前記吹き出しダクトが
上側ダクトと下側ダクトを互いに対向させるとともに、
該対向間隙により前記用紙通路を形成して構成され、上
側ダクトからの空気を、用紙通路を通過する用紙の上面
にほぼ垂直に供給し、下側ダクトからの空気を、用紙通
路を通過する用紙の下面にほぼ垂直に供給するものであ
ることを特徴とする請求項１または２に記載の画像形成
装置の用紙冷却装置である。

【００１５】請求項３の発明では、冷却用空気を用紙両
面に同時に、かつ用紙面にほぼ垂直に（文字どおり垂直
の場合を含む）供給することで、冷却効率を更に高め
た。

【００１６】請求項４の発明は、前記導入ダクトから上
側ダクトに流入する空気と、前記導入ダクトから下側ダ
クトに流入する空気との流量差を設定するための送風量
制御手段を、導入ダクトと吹き出しダクトの連結部に設
けたことを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置の
用紙冷却装置である。

【００１７】請求項５の発明は、定着装置で片面にトナ
ーを融着させた用紙を冷却する場合には、送風量制御手
段として、前記上側ダクト、下側ダクトのうち前記トナ
ー定着面側を冷却するダクトからの送風量がトナー定着
面と反対側の面を冷却するダクトからの送風量より多く
なるものを設けたことを特徴とする請求項４に記載の画
像形成装置の用紙冷却装置である。

【００１８】請求項４，５の発明は、片面にトナーを定
着（片面に画像を形成）させた用紙の該トナー定着面
を、より効率良く冷却するようにしたもので、冷却が急
がれる前記トナー定着面に向けて、より多量の冷却用空
気を供給するようにしたものである。すなわち、定着装
置を通過した用紙の表面温度は、トナーが付着した方の
面が高く、裏面はこれよりやや低い。そこで、この温度
の高い面を効率良く冷却することによって、ヒートパイ
プの負荷を少なくして、冷却効率を高めることができ
る。

【００１９】請求項６の発明は、前記上側ダクトおよび
下側ダクトを、前記用紙通路を通過する用紙に平行に設
けたことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の
画像形成装置の用紙冷却装置である。

【００２０】請求項６の発明では、定着装置・ヒートパ
イプ間の用紙搬送経路で用紙を、より効率的に冷却する
ため、上側ダクトおよび下側ダクトを、用紙搬送方向と
直角に、かつ用紙幅とほぼ同一の長さで互いに対向させ
て設け、これら上下ダクト間の対向間隙を用紙が通過す
るようにした。

【００２１】請求項７の発明は、円筒壁に空気噴出口が
形成され、かつ駆動機構により回転自在の冷却ドラムに
より前記上側ダクト、下側ダクトをそれぞれ独立に包囲
するとともに、これら一対の冷却ドラムを互いに対向さ
せ、該対向間隙により前記用紙通路を形成したことを特
徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の画像形成装置
の用紙冷却装置である。

【００２２】請求項７の発明では、回転する冷却ドラム
の空気噴出口から冷却用空気を用紙両面に同時に吹きつ
けるようにしたので、用紙冷却効率が著しく高まる。

【００２３】請求項８の発明は、円筒壁に空気噴出口が
形成され、かつ駆動機構により回転自在の冷却ドラムに
より前記上側ダクト、下側ダクトをそれぞれ独立に包囲
するとともに、これら一対の冷却ドラムを互いに対向さ
せ、これら冷却ドラムの回転により用紙を挟持搬送しな
がら、用紙両面を冷却するようにしたことを特徴とする
請求項１〜６のいずれかに記載の画像形成装置の用紙冷
却装置である。

【００２４】請求項８の発明では用紙両面を同時に、か
つ伝導伝熱による冷却と対流伝熱による冷却とを併用し
て冷却するようにしたので、用紙冷却効率が極めて高く
なり、用紙両面を迅速に冷却することができる。

【００２５】請求項９の発明は、前記冷却ドラムが、金
属材料のうち熱伝導性に優れたものからなることを特徴
とする請求項７または８に記載の画像形成装置の用紙冷
却装置である。

【００２６】請求項９の発明では、冷却ドラムを金属材
料のうち熱伝導性の良いもの、例えば銅合金で構成した
ので、請求項８の発明における伝導伝熱による冷却効果
が特に高まる。

【００２７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、図
面を参照しながら説明する。 第１の実施の形態（請求項１に係るもの） 図１は用紙冷却装置１０の全体構造を示す概略斜視図で
ある。この用紙冷却装置１０は、冷却ダクト１１Ａの先
端部に空気圧送用の軸流ファン１を取り付けて構成され
ている。ダクト１１Ａは導入ダクト２と、吹き出しダク
ト３と、用紙（図略）を冷却した空気を排出する排気ダ
クト４をこの順に連結したものである。吹き出しダクト
３は、上ダクト３ａと下ダクト３ｂとからなり、これら
上下ダクト間には開口部すなわち用紙通路３ｃが形成さ
れ、用紙はこの開口部３ｃを左から右に、または右から
左に通過するようになっている。このダクト１１Ａで
は、軸流ファン１からの冷却用空気が、ダクト１１Ａの
長手方向に、つまり排気ダクト４に向かって流過する。
したがって冷却用空気の流過方向は、走行する用紙面に
平行である。ただし図１の平面断面では、冷却用空気の
流過方向は用紙の通過方向に直交する。

【００２８】第２の実施の形態（請求項２に係るもの） 図２は用紙冷却装置２０の全体構造を示す概略斜視図で
ある。この用紙冷却装置２０では冷却ダクト１１Ｂが、
図１の冷却ダクト１１Ａの後端部に排気連結ダクト５お
よび排気手段としての軸流ファン６をこの順に連結して
構成されている。図１の用紙冷却装置１０では、軸流フ
ァン１の圧力でダクト内の空気を排出するようにしてい
るが、本実施の形態では排気ファンとしての軸流ファン
６によって、用紙の冷却効率を更に向上させた。

【００２９】第３の実施の形態（請求項３に係るもの） 図３は用紙冷却装置３０の要部構造を示す概略斜視図で
ある。この用紙冷却装置３０は、用紙両面を更に効率良
く冷却できるように、上下２つに分岐された吹き出しダ
クト３で構成した冷却ダクト１１Ｃを設けたものであ
る。すなわち、吹き出しダクト３を上側吹き出しダクト
３Ａと、下側吹き出しダクト３Ｂとで構成し、導入ダク
ト２から分岐させたこれらのダクト３Ａ，３Ｂにより用
紙通過時にその両面を冷却できるようにした。このダク
ト１１Ｃでは、ダクト上３Ａからの冷却用空気が、走行
する用紙の上面に垂直下向きに吹きつけられる。同様
に、ダクト３Ｂからの冷却用空気が、走行する用紙の下
面に垂直上向きに吹きつけられる。したがって、用紙冷
却機能が著しく高まる。

【００３０】第４の実施の形態（請求項４に係るもの） 図４は用紙冷却装置４０の要部構造を示す概略斜視図で
ある。この用紙冷却装置４０では、冷却ダクト１１Ｃの
空気流入側に風量調節板７を設けた。この風量調節板７
を上下に動かすことによりダクト１１Ｃへの供給風量の
増減制御を行うことができる。またこの風量調節板７
は、導入ダクト（図略）側に挿入され、この導入ダクト
内の空気流を上側吹き出しダクト３Ａと、下側吹き出し
ダクト３Ｂとに分岐流過させるものである。。

【００３１】第５の実施の形態（請求項７に係るもの） 図５は用紙冷却装置５０の要部構造を示す概略斜視図で
ある。この用紙冷却装置５０では、用紙を更に効率良く
冷却するために吹き出しダクト３を、小型化した上下の
吹き出しダクト３Ａ，３Ｂと、これに包み込むように設
けた上側冷却筒（上側冷却ドラム）８ａと、下側冷却筒
（下側冷却ドラム）８ｂとで構成した。これらの冷却ド
ラムには、冷却用空気の噴出口８ｃを多数形成した。ま
たこれらの冷却ドラムは、図略の駆動装置の駆動ギヤに
噛合する従動ギヤ９ａ，９ｂによって回転できるように
した。用紙は上下の冷却ドラム８ａ，８ｂ間の対向間隙
を通過する時に冷却される。これらの冷却ドラムは、熱
伝導性の良い銅合金で構成することが好ましい。噴出口
８ｃの直径は、例えば約５ｍｍとする。

【００３２】第６の実施の形態（請求項８に係るもの） 図６は用紙冷却装置６０の要部構造を示す概略横断面図
である。この用紙冷却装置６０では、吹き出しダクト３
の横断面構造を、図５の吹き出しダクト３と同様にする
とともに、冷却ドラム８ａ，８ｂを図略の駆動機構によ
り回転できるようにし、さらにこれら回転する冷却ドラ
ム８ａ，８ｂ間で用紙を挟持搬送するように構成した。
用紙の冷却に際しては、用紙の送り速度と同期して冷却
ドラム８ａ，８ｂを回転させ、伝導伝熱によって定着さ
れた直後の用紙を、冷却ドラム８ａ，８ｂ表面による伝
導伝熱で冷却するとともに、上下の吹き出しダクト３
Ａ，３Ｂからの冷却用空気を、多数の噴出口８ｃを介し
て用紙に吹き付ける構造とした。

【００３３】

【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明に
よれば以下の効果が得られる。 （１）請求項１の発明による効果 定着装置とヒートパイプ間に、本冷却装置を追加するこ
とにより、用紙冷却効率が向上し、排紙後の用紙同士が
ストッカー内で固着したりすることがなくなり、画像形
成操作が安定して行われるとともに、品質の安定した画
像を得ることができる。

【００３４】（２）請求項２の発明による効果 ダクト内の排気を強制的に行う排気手段を付加すること
により、用紙冷却効率を更に向上する。したがって、た
とえば毎分１００枚を超える高速機等でも十分な効果を
上げることが可能である。

【００３５】（３）請求項３の発明による効果 冷却用空気の流路を確保するため、ファン等で発生した
空気流を導く導入ダクトと、実際に用紙に空気を吹きつ
けるダクトとを連結したので、空気の漏れを防止するこ
とができる。また、用紙両面を同時に、かつこれにほぼ
垂直に空気を吹きつけるようにしたので、冷却効果が著
しく高まる。そのうえ、冷却用ダクトを２つに分岐させ
ることによって、効率の良い流路設計ができるととも
に、機内の各種ユニットが複雑に配置された場合でも、
ダクトを分割することができるし、ダクト形状を任意に
変形できるため、極めて合理的である。

【００３６】（４）請求項４の発明による効果 送風量制御手段を設けたため、上下ダクトから用紙への
送風量を制御できるので、用紙上下面の冷却量を常に最
適化できる。また、プロセスの異なる機種でも冷却面の
温度を有効にコントロールすることができる。

【００３７】（５）請求項５の発明による効果 定着装置を通過した用紙は、トナーが付着した面の方が
温度が高く、裏面はやや低い。この温度の高い方の面へ
の送風量を多くして、冷却効率を向上させることができ
るため、十分な冷却効果を上げることが可能である。

【００３８】（６）請求項６の発明による効果 冷却用空気の吹き出しダクトを用紙面に平行に配置する
ことによって、用紙両面を同時に冷却することができる
ため、冷却効率が向上する。また、用紙両面に同時に送
風することで、これに圧力が均等にかかり、片側冷却に
比べて用紙位置ずれが生じにくくなり、用紙搬送を安定
して行うことができる。さらにまた、用紙両面が均一な
温度に冷却されるため、用紙にカールが発生しないなど
の効果もある。

【００３９】（７）請求項７の発明による効果 回転する冷却ドラムの空気噴出口から冷却用空気を用紙
両面に同時に吹きつけるようにしたので、用紙冷却効率
が著しく高まる。

【００４０】（８）請求項８の発明による効果 用紙両面を同時に、かつ伝導伝熱による冷却と対流伝熱
による冷却とを併用して冷却するようにしたので、用紙
冷却効率が極めて高くなり、用紙両面を迅速に冷却する
ことができる。

【００４１】（９）請求項９の発明による効果 冷却ドラムを金属材料のうち熱伝導性の良いもの、例え
ば銅合金で構成したので、請求項８の発明における伝導
伝熱による冷却効果が特に高まる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態に係る用紙冷却装置
の全体構造を示す概略斜視図である。

【図２】本発明の第２の実施の形態に係る用紙冷却装置
の全体構造を示す概略斜視図である。

【図３】本発明の第３の実施の形態に係る用紙冷却装置
の要部構造を示す概略斜視図である。

【図４】本発明の第４の実施の形態に係る用紙冷却装置
の要部構造を示す概略斜視図である。

【図５】本発明の第５の実施の形態に係る用紙冷却装置
の要部構造を示す概略斜視図である。

【図６】本発明の第６の実施の形態に係る用紙冷却装置
の要部構造を示す概略横断面図である。

【符号の説明】

１ 軸流ファン（送風手段） ２ 導入ダクト ３ 吹き出しダクト ３Ａ 上側吹き出しダクト ３Ｂ 下側吹き出しダクト ３ａ 上ダクト ３ｂ 下ダクト ３ｃ 用紙通路（開口部） ４ 排気ダクト ５ 排気連結ダクト ６ 軸流ファン（排気手段） ７ 風量調節板（送風量制御手段） ８ａ 上側冷却ドラム ８ｂ 下側冷却ドラム ８ｃ 噴出口 ９ａ 従動ギヤ ９ｂ 従動ギヤ １０ 用紙冷却装置 １１Ａ 冷却ダクト １１Ｂ 冷却ダクト １１Ｃ 冷却ダクト ２０ 用紙冷却装置 ３０ 用紙冷却装置 ４０ 用紙冷却装置 ５０ 用紙冷却装置 ６０ 用紙冷却装置

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 熱定着装置から排出される用紙をヒート
   パイプで冷却するようにした画像形成装置の、前記熱定
   着装置と前記ヒートパイプの間に配備される用紙冷却装
   置であって、 冷却用空気が流過する冷却ダクトと、該ダクトの空気流
   入側に設けた送風手段とにより用紙の空冷手段が構成さ
   れ、 前記冷却ダクトは送風手段に接続された導入ダクトと、 用紙通過が形成され、かつ前記導入ダクトに接続されて
   用紙に向けて空気を吹き出す吹き出しダクトと、 前記用紙通路内の空気を画像形成装置外に排出する排気
   ダクトとを少なくとも備えていることを特徴とする画像
   形成装置の用紙冷却装置。
2. 【請求項２】 前記冷却ダクトは、排気ダクト内の空気
   を画像形成装置外に排出する排気手段を、更に備えてい
   ることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置の用
   紙冷却装置。
3. 【請求項３】 前記吹き出しダクトは上側ダクトと下側
   ダクトを互いに対向させるとともに、該対向間隙により
   前記用紙通路を形成して構成され、上側ダクトからの空
   気を、用紙通路を通過する用紙の上面にほぼ垂直に供給
   し、下側ダクトからの空気を、用紙通路を通過する用紙
   の下面にほぼ垂直に供給するものであることを特徴とす
   る請求項１または２に記載の画像形成装置の用紙冷却装
   置。
4. 【請求項４】 前記導入ダクトから上側ダクトに流入す
   る空気と、前記導入ダクトから下側ダクトに流入する空
   気との流量差を設定するための送風量制御手段を、導入
   ダクトと吹き出しダクトの連結部に設けたことを特徴と
   する請求項３に記載の画像形成装置の用紙冷却装置。
5. 【請求項５】 定着装置で片面にトナーを融着させた用
   紙を冷却する場合には、送風量制御手段として、前記上
   側ダクト、下側ダクトのうち前記トナー定着面側を冷却
   するダクトからの送風量がトナー定着面と反対側の面を
   冷却するダクトからの送風量より多くなるものを設けた
   ことを特徴とする請求項４に記載の画像形成装置の用紙
   冷却装置。
6. 【請求項６】 前記上側ダクトおよび下側ダクトを、前
   記用紙通路を通過する用紙に平行に設けたことを特徴と
   する請求項１〜５のいずれかに記載の画像形成装置の用
   紙冷却装置。
7. 【請求項７】 円筒壁に空気噴出口が形成され、かつ駆
   動機構により回転自在の冷却ドラムにより前記上側ダク
   ト、下側ダクトをそれぞれ独立に包囲するとともに、こ
   れら一対の冷却ドラムを互いに対向させ、該対向間隙に
   より前記用紙通路を形成したことを特徴とする請求項１
   〜６のいずれかに記載の画像形成装置の用紙冷却装置。
8. 【請求項８】 円筒壁に空気噴出口が形成され、かつ駆
   動機構により回転自在の冷却ドラムにより前記上側ダク
   ト、下側ダクトをそれぞれ独立に包囲するとともに、こ
   れら一対の冷却ドラムを互いに対向させ、これら冷却ド
   ラムの回転により用紙を挟持搬送しながら、用紙両面を
   冷却するようにしたことを特徴とする請求項１〜６のい
   ずれかに記載の画像形成装置の用紙冷却装置。
9. 【請求項９】 前記冷却ドラムは、金属材料のうち熱伝
   導性に優れたものからなることを特徴とする請求項７ま
   たは８に記載の画像形成装置の用紙冷却装置。