JP2004118113A - 画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】効率的にシートを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】像担持体上に形成されたトナー画像をシートSに転写した後、定着装置1によりシートSを加熱してトナー画像を定着させる。そして、この定着装置1の下流に定着装置1により加熱されたシートSに空気を吹き付けてシートSを冷却する冷却装置14Aを設け、この冷却装置14Aを、冷却装置14Aから吹き付けられる空気の、シートSに平行な速度が最大となるように配置することにより、効率的にシートを冷却することができるようにする。
【選択図】 図2
【解決手段】像担持体上に形成されたトナー画像をシートSに転写した後、定着装置1によりシートSを加熱してトナー画像を定着させる。そして、この定着装置1の下流に定着装置1により加熱されたシートSに空気を吹き付けてシートSを冷却する冷却装置14Aを設け、この冷却装置14Aを、冷却装置14Aから吹き付けられる空気の、シートSに平行な速度が最大となるように配置することにより、効率的にシートを冷却することができるようにする。
【選択図】 図2
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
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画像を加熱定着した後、シートを冷却する冷却装置を備えたものに関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、複写機、レーザービームプリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置においては、像担持体上に形成されたトナー画像をシートに転写した後、シートを加熱してトナー画像を定着させるようにしたものがある。
【0003】
図10は、このような従来の画像形成装置の定着装置近傍の構成を示す図であり、同図において、101は定着装置、102は定着ローラ、103は加圧ローラである。ここで、加圧ローラ103は図示しない付勢手段によって定着ローラ102に圧接しており、また定着ローラ102はヒータ104を内蔵しており、サーミスタ105によって定着ローラ102の温度が、例えば200℃になるようにコントロールされている。
【0004】
そして、図示しない転写部で転写された未定着トナー画像を有したシートSが定着ローラ102と加圧ローラ103のニップ部に搬送されると、シートSは定着ローラ102と加圧ローラ103により加熱加圧され、これにより未定着トナー画像がシートSに定着される。
【0005】
ところで、このようにして定着装置101によってトナー画像が定着されたシートSは熱を持っており、この熱を持ったシートSが機外の排出トレイ106に排出、積載されると、積載されたシートSの中で蓄熱が発生してしまう。この結果、シート上のトナーが粘性を持つようになり、このようにトナーが粘性を持つようになると、このシートSが、直上に積載されたシートの裏面に貼り付いてしまう。
【0006】
これは排紙接着と呼ばれる現象であり、この現象は特にシートSが定着装置101を通過してから機外に排出されるまでの時間が短く、シートSが十分冷えきらずに積載される高速機において発生しやすい。
【0007】
また、シートの両面に画像を形成するために、一度定着装置を通過したシートを再び画像形成部に搬送する構成の画像形成装置においては、シートの熱が画像形成部近傍の雰囲気温度を上昇させ、現像器やクリーナ内のトナー等に悪影響をおよぼす。
【0008】
そこで、このような問題を解決するために、例えば同図に示すように、定着装置101の下流の搬送路107の上方にダクト115を接続したファン114を配置し、未定着トナー画像が定着された後のシートSにダクト115の吹き出し口115aから空気を吹き付けることにより、シートSを冷却するようにしたものがある。なお、このような画像形成装置は、下記の特許文献に示されている。
【0009】
【特許文献1】
特開2001−255807号公報
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来の画像形成装置においては、空気の吹き出し方向によっては、効率的にシートを冷却することができない場合があり、このような場合、排紙接着や両面コピー時の機内昇温等の不具合を防ぐことができない。なお、空気の吹き出し量を多くしてシートを冷却するようにした場合には、消費電力が多くなり、コストが増加するばかりでなく、騒音も発生する。
【0011】
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、効率的にシートを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。
【0012】
【課題を解決するための手段】
本発明は、像担持体上に形成されたトナー画像をシートに転写した後、前記シートを加熱して前記トナー画像を定着させる画像形成装置において、前記シートを加熱して前記トナー画像を定着させる定着装置と、前記定着装置の下流に設けられ、該定着装置により加熱されたシートに空気を吹き付けて該シートを冷却する冷却装置と、を備え、前記冷却装置を、該冷却装置から吹き付けられる空気の、前記シートに平行な速度が最大となるように配置することを特徴とするものである。
【0013】
また本発明は、前記冷却装置は、前記シートに向けて空気を吹き出すファンを備え、該冷却装置から吹き付けられる空気の、前記シートに平行な速度が最大となるよう前記ファンの前記シートに対する空気吹き出し角度を所定範囲内としたことを特徴とするものである。
【0014】
また本発明は、前記冷却装置は、前記シートに向けて空気を吹き出すファンとダクトとを備え、該冷却装置から吹き付けられる空気の、前記シートに平行な速度が最大となるよう前記ダクトの吹き出し口の前記シートに対する空気吹き出し角度を所定範囲内としたことを特徴とするものである。
【0015】
また本発明は、前記所定範囲は35〜55°であることを特徴とするものである。
【0016】
また本発明は、前記定着装置の下流に設けられ、前記シートが通過する搬送空間を対向配置された板状のガイド部材で構成し、かつ前記ガイド部材のうち少なくとも前記冷却装置に臨むガイド部材に該冷却装置からの空気を前記搬送空間に入り込ませるスリットを形成したことを特徴とするものである。
【0017】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態を図面を用いて詳細に説明する。
【0018】
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概略構成を示す図である。
【0019】
同図において、50は画像形成装置、21a、21bはシート収納部である給紙トレイである。また、20は画像形成部であり、給紙トレイ21a,21bに収納されたシートSはピックアップローラ40、分離ローラ対41、搬送ローラ43,44及びレジストローラ対45を経て所定のタイミングで、画像形成部20の像担持体である感光体ドラム46及び転写装置47とにより構成される転写部48に搬送され、この転写部48において感光体ドラム上に形成されたトナー画像が転写される。そして、このようにトナー画像が転写されたシートSは、この後、搬送ベルト23により定着装置1に搬送され、この定着装置1にてトナー画像が加熱定着される。
【0020】
ところで、このようにトナー画像が定着された後、シートSは、そのまま排紙される場合は、搬送路35cを経て装置本体50Aから排紙トレイ13上に排出される。また、反転排出される場合は、搬送路35bを経て一旦、反転通路35dに進入し、この後、反転通路35d、反転排出通路35eを経て反転した状態で装置本体50Aから排出される。
【0021】
また、両面コピー(両面画像形成)の場合は、搬送路35bを経て反転通路35dに進入し、この後、反転通路35d、再搬送通路35gを経て反転された状態で再び画像形成部20に搬送されるようになっている。そして、このように画像形成部20に搬送されたシートSは、トナー画像が転写された後、搬送ベルト23、定着装置1を通った後、搬送路35cを通過してストレート排紙されるようになっている。
【0022】
図2は、画像形成装置50の定着装置1近傍の拡大図である。なお、同図は、搬送路35cのみを描いており、他の搬送路35b,35eについては省略している。
【0023】
同図において、2、3は定着装置1に設けられた定着ローラ及び加圧ローラであり、加圧ローラ3は図示しない付勢手段によって定着ローラ2に圧接している。また、5はサーミスタであり、このサーミスタ5によって定着ローラ2に内蔵されたヒータ4を制御し、定着ローラ2の温度が、例えば200℃になるようにコントロールしている。
【0024】
6は、定着ローラ2と加圧ローラ3に接するように設けられた分離爪であり、この分離爪6により定着ローラ2又は加圧ローラ3からシートSを分離するようにしている。7,8は定着装置1を通過したシートを案内する下及び上ガイド板であり、搬送路35cを構成する下ガイド板7に沿ってシートSは装置本体50Aから排紙トレイ13上に排出される。
【0025】
9は下ガイド板7に回転自在に支持された搬送ローラ、10は搬送ローラ9に対向するように配置され、不図示の付勢手段により付勢された搬送コロ、11は装置本体50Aの排紙口51に設けられ、下ガイド板7に回転自在に支持された排出ローラ、12は排出ローラ11に対向するように配置され、不図示の付勢手段により付勢された回転自在の排出コロである。
【0026】
また、14Aはファン14及びファン14に接続され、吹き出し口15aを有するダクト15を備え、シートSを冷却するための冷却装置であるシート冷却装置である。
【0027】
次に、このようなシート冷却装置14Aのシート冷却動作について説明する。
【0028】
感光体ドラム46及び転写装置47により構成される転写部48(図1参照)で転写された未定着トナー画像を有したシートSが定着ローラ2と加圧ローラ3のニップ部に搬送されると、シートSは定着ローラ2と加圧ローラ3によって加熱加圧され、これにより未定着トナー画像はシートSに定着される。
【0029】
この後、分離爪6によってシートSは定着ローラ2又は加圧ローラ3から剥離されて搬送ローラ対9,10に向かって搬送され、搬送ローラ対9,10によって下ガイド板7に沿って搬送される。さらに、この後、シートSは下ガイド板7に沿って案内されて排紙ローラ対11,12によって排出され、排紙トレイ13に積載される。
【0030】
そして、このように下ガイド板7に沿って搬送されている間、シート表面はファン14によってダクト15の吹き出し口15aから吹き出される空気によって冷却される。
【0031】
ところで、このようにシートSに空気を吹き付けてシートSを冷却する場合、シートSに対して約45°の角度で空気を吹き付ける時に、もっとも冷却効果が高いことが実験により明らかになった。
【0032】
次に、このような空気の吹き付け角について詳しく説明する。
【0033】
図3はダクト15(の吹き出し口15a)の向きとシート温度低下の関係を示す図表であり、この図から、シートSに対するダクト15の向きを斜めにした時に、水平、垂直に空気を吹き付けた時よりもシートSの温度低下が大きいことがわかる。この理由としては、ダクト15の向きを水平にした場合はダクト15の吹き出し口15aから拡散した空気しかシートSに当たらず、逆に垂直に吹き付けた場合にはシートSに当たった空気が跳ね返り分散し、損失が大きくなることが原因と考えられる。
【0034】
次に、斜めにした時の角度が45°付近で最適になる理由について説明する。
【0035】
シートSから奪われる熱量ΔQは、強制対流の熱伝達により以下の式で表される。
【0036】
【数1】
【0037】
【数2】
【0038】
【数3】
【0039】
以上から、理論上シートSの温度低下は、シート平面上の空気の速度Vaのルートに比例することがわかる。つまり、シート平面上の空気の速度Vaが速いほど、シートSの温度は低下する。
【0040】
図4は、図5に示すように、ダクト15の吹き出し口15aからの距離xに対応する空気の風速V0を測定した実験結果を示す図であり、図4から明らかなように吹き出し口15aからの距離が離れていくにつれて、風速V0も低下していく。
【0041】
図6は、ダクト15をシート面から一定の高さに配置し、吹付け角度を変化させた時の理論説明図であり、シート面に平行な風速Vaは、ダクト15の傾斜角をθとすると
Va=V0・cosθ
で表される。
【0042】
図7は、ダクト15をシート面から一定の高さに配置した場合におけるダクト15の傾斜角とシート面に平行な風速の関係を示した図であり、図6のベクトル成分の作図からもわかるようにダクト傾斜角45°でシート面に平行な風速はピークとなる。
【0043】
ここで、ダクト15の傾斜角が45°でピークを迎えた時のシート面に平行な風速Vaは、図7の場合、4.5[m/s]である。この場合、例えば傾斜角を45°±10°、即ち35〜55°の範囲で設定してもピーク時の風速に対して約95%の4.25[m/s]の風速が確保される。
【0044】
以上説明したように、上記式3からシートSの温度低下はシート面に平行な風速Vaのルートに比例し、また図7から風速Aaがピークとなるダクト15の傾斜角は45°という結果より、同じ能力のファン14をシート面から同じ高さに配置する際、ダクト15の傾斜角を45°±10°の範囲に設定すれば、高い冷却効果が得られることが判明した。
【0045】
そこで、本実施の形態において、定着後のシートSを冷却する際、ファン14の能力やダクト15の配置を変えることなく最大限の冷却効果が得られるようダクト15を、空気の吹き出し方向が図2に示すようにシートSの搬送方向Aに対して逆方向で、かつシートSに対して約45°の角度となるような位置に配置した。
【0046】
さらに、本実施の形態において、ダクト15の吹き出し口15aの開口部中心と下ガイド板7との距離を、既述した図4に示すようにシート面と平行に吹き付けられる空気の風速Vaが最大に近くなる10mmとなる位置に配置している。
【0047】
これにより、下ガイド板7に案内されて搬送している間、シート表面はファン14によって送られる風速Vaが最大の空気によって冷却される。この結果、ファン14によるシートSの冷却効率も最大となり、排紙接着等のシート温度に起因する問題を効率的に回避することができる。
【0048】
このように、シート冷却装置14Aを、シート冷却装置14Aから吹き付けられる空気の、シートSに平行な速度Vaが最大となるように配置することにより、効率的にシートSを冷却することができる。これにより、排紙接着や両面コピー時の機内昇温等の問題を、省電力/低コスト及び低騒音で回避することが可能となる。
【0049】
次に、本発明の第2の実施の形態について説明する。
【0050】
図8は、本実施の形態に係る画像形成装置の定着装置近傍の構成を説明する図である。なお、同図において、図2と同一符号は、同一又は相当部分を示している。
【0051】
同図において、27は定着装置1を通過したシートSを案内する板状のガイド部材である下ガイド板、28は下ガイド板27に対向して配置された板状のガイド部材である上ガイド板であり、シートSは上及び下ガイド板27,28によって形成される搬送空間を経て装置本体50Aから排紙トレイ13上に排出されるようになっている。
【0052】
ここで、このようにシートSを下及び上ガイド板27,28によって形成される搬送空間を通過させるようにすることにより、シートSがカールした場合でも、シートSのカール量を考慮することなく、冷却装置14Aを配置することができる。
【0053】
なお、これら下及び上ガイド板27,28には、図9に示すようにそれぞれシート搬送方向に略平行なスリット27a,28aが設けられている。
【0054】
また、本実施の形態において、冷却装置14Aは、図8に示すように空気の吹き出し方向がシートSの搬送方向Aと同方向で、かつシートSに対して約45°の角度となる位置、また吹き出し口15aの開口部中心と下ガイド板27との距離が5mmとなる位置にダクト15を配置している。
【0055】
これにより、定着装置1を通過した後、上ガイド板28及び下ガイド板27間を搬送されるシートは、上及び下ガイド板27,28を通過している間、下ガイドスリット27aから搬送空間に入り込んだファン14からの空気によって冷却される。また、このとき、シート面直下で、かつシート面と平行に吹き付けられる空気の風速Vaは、下ガイド板27からの距離を5mmに固定した場合最大となり、これによりシート表面は最大限冷却される。
【0056】
このように、ガイド板27,28にスリット27a,28aを設け、このスリット27a,28aからシートSに空気を吹き付けるようにすることにより、搬送中のシートSのカール量を考慮することなく、ダクト15をシートに、より近接して配置することができる。その結果、Vaをより大きくすることができ、更なる冷却効果を得ることができる。
【0057】
なお、これまでの説明においては、ファン14からの空気をダクト15から吹き出すようにしたが、ファン14のみでも同様の効果を得ることができる。また、これまでの説明においては、ファン14の吹き出し方向とダクト15の吹き出し方向を同じ方向にしているが、本発明は、これに限らず、例えばシート搬送方向に直交する向きにファン14の吹き出し方向を設定すると共にダクト15の吹き出し方向をシート面に対して約45°になるようにし、最終的にシート面に吹き付ける空気の角度が35〜55°の範囲となるように構成すれば、同様の効果が得られることは言うまでもない。
【0058】
【発明の効果】
以上説明したように本発明のように、定着装置により加熱されたシートに空気を吹き付けてシートを冷却する冷却装置を、冷却装置から吹き付けられる空気のシートに平行な速度が最大となるように配置することにより、効率的にシートを冷却することができる。
【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画像形成装置の概略構成を示す図。
【図2】上記画像形成装置の定着装置近傍の拡大図。
【図3】上記画像形成装置に設けられたシート冷却装置のダクトの向きとシート温度低下の関係を示す図表。
【図4】上記ダクトの吹き出し口からの距離と風速の関係を示す図表。
【図5】上記ダクトの吹き出し口と、ダクトの吹き出し口からの距離を示す図。
【図6】上記ダクトをシート面から一定の高さに配置し、吹付け角度を変化させた時の理論説明図。
【図7】ダクトの傾斜角とシート面に平行な風速の関係を示す図表。
【図8】本発明の第2の実施の形態に係る画像形成装置の定着装置近傍の構成を説明する図。
【図9】上記定着装置近傍の構成を説明する上視図。
【図10】従来の画像形成装置の定着装置近傍の構成を説明する図。
【符号の説明】
1 定着装置
2 定着ローラ
3 加圧ローラ
7 下ガイド板
14A シート冷却装置
14 ファン
15 ダクト
15a 吹き出し口
20 画像形成部
27 下ガイド板
27a スリット
28 上ガイド板
28a スリット
50 画像形成装置
S シート
【発明の属する技術分野】
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画像を加熱定着した後、シートを冷却する冷却装置を備えたものに関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、複写機、レーザービームプリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置においては、像担持体上に形成されたトナー画像をシートに転写した後、シートを加熱してトナー画像を定着させるようにしたものがある。
【0003】
図10は、このような従来の画像形成装置の定着装置近傍の構成を示す図であり、同図において、101は定着装置、102は定着ローラ、103は加圧ローラである。ここで、加圧ローラ103は図示しない付勢手段によって定着ローラ102に圧接しており、また定着ローラ102はヒータ104を内蔵しており、サーミスタ105によって定着ローラ102の温度が、例えば200℃になるようにコントロールされている。
【0004】
そして、図示しない転写部で転写された未定着トナー画像を有したシートSが定着ローラ102と加圧ローラ103のニップ部に搬送されると、シートSは定着ローラ102と加圧ローラ103により加熱加圧され、これにより未定着トナー画像がシートSに定着される。
【0005】
ところで、このようにして定着装置101によってトナー画像が定着されたシートSは熱を持っており、この熱を持ったシートSが機外の排出トレイ106に排出、積載されると、積載されたシートSの中で蓄熱が発生してしまう。この結果、シート上のトナーが粘性を持つようになり、このようにトナーが粘性を持つようになると、このシートSが、直上に積載されたシートの裏面に貼り付いてしまう。
【0006】
これは排紙接着と呼ばれる現象であり、この現象は特にシートSが定着装置101を通過してから機外に排出されるまでの時間が短く、シートSが十分冷えきらずに積載される高速機において発生しやすい。
【0007】
また、シートの両面に画像を形成するために、一度定着装置を通過したシートを再び画像形成部に搬送する構成の画像形成装置においては、シートの熱が画像形成部近傍の雰囲気温度を上昇させ、現像器やクリーナ内のトナー等に悪影響をおよぼす。
【0008】
そこで、このような問題を解決するために、例えば同図に示すように、定着装置101の下流の搬送路107の上方にダクト115を接続したファン114を配置し、未定着トナー画像が定着された後のシートSにダクト115の吹き出し口115aから空気を吹き付けることにより、シートSを冷却するようにしたものがある。なお、このような画像形成装置は、下記の特許文献に示されている。
【0009】
【特許文献1】
特開2001−255807号公報
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来の画像形成装置においては、空気の吹き出し方向によっては、効率的にシートを冷却することができない場合があり、このような場合、排紙接着や両面コピー時の機内昇温等の不具合を防ぐことができない。なお、空気の吹き出し量を多くしてシートを冷却するようにした場合には、消費電力が多くなり、コストが増加するばかりでなく、騒音も発生する。
【0011】
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、効率的にシートを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。
【0012】
【課題を解決するための手段】
本発明は、像担持体上に形成されたトナー画像をシートに転写した後、前記シートを加熱して前記トナー画像を定着させる画像形成装置において、前記シートを加熱して前記トナー画像を定着させる定着装置と、前記定着装置の下流に設けられ、該定着装置により加熱されたシートに空気を吹き付けて該シートを冷却する冷却装置と、を備え、前記冷却装置を、該冷却装置から吹き付けられる空気の、前記シートに平行な速度が最大となるように配置することを特徴とするものである。
【0013】
また本発明は、前記冷却装置は、前記シートに向けて空気を吹き出すファンを備え、該冷却装置から吹き付けられる空気の、前記シートに平行な速度が最大となるよう前記ファンの前記シートに対する空気吹き出し角度を所定範囲内としたことを特徴とするものである。
【0014】
また本発明は、前記冷却装置は、前記シートに向けて空気を吹き出すファンとダクトとを備え、該冷却装置から吹き付けられる空気の、前記シートに平行な速度が最大となるよう前記ダクトの吹き出し口の前記シートに対する空気吹き出し角度を所定範囲内としたことを特徴とするものである。
【0015】
また本発明は、前記所定範囲は35〜55°であることを特徴とするものである。
【0016】
また本発明は、前記定着装置の下流に設けられ、前記シートが通過する搬送空間を対向配置された板状のガイド部材で構成し、かつ前記ガイド部材のうち少なくとも前記冷却装置に臨むガイド部材に該冷却装置からの空気を前記搬送空間に入り込ませるスリットを形成したことを特徴とするものである。
【0017】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態を図面を用いて詳細に説明する。
【0018】
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概略構成を示す図である。
【0019】
同図において、50は画像形成装置、21a、21bはシート収納部である給紙トレイである。また、20は画像形成部であり、給紙トレイ21a,21bに収納されたシートSはピックアップローラ40、分離ローラ対41、搬送ローラ43,44及びレジストローラ対45を経て所定のタイミングで、画像形成部20の像担持体である感光体ドラム46及び転写装置47とにより構成される転写部48に搬送され、この転写部48において感光体ドラム上に形成されたトナー画像が転写される。そして、このようにトナー画像が転写されたシートSは、この後、搬送ベルト23により定着装置1に搬送され、この定着装置1にてトナー画像が加熱定着される。
【0020】
ところで、このようにトナー画像が定着された後、シートSは、そのまま排紙される場合は、搬送路35cを経て装置本体50Aから排紙トレイ13上に排出される。また、反転排出される場合は、搬送路35bを経て一旦、反転通路35dに進入し、この後、反転通路35d、反転排出通路35eを経て反転した状態で装置本体50Aから排出される。
【0021】
また、両面コピー(両面画像形成)の場合は、搬送路35bを経て反転通路35dに進入し、この後、反転通路35d、再搬送通路35gを経て反転された状態で再び画像形成部20に搬送されるようになっている。そして、このように画像形成部20に搬送されたシートSは、トナー画像が転写された後、搬送ベルト23、定着装置1を通った後、搬送路35cを通過してストレート排紙されるようになっている。
【0022】
図2は、画像形成装置50の定着装置1近傍の拡大図である。なお、同図は、搬送路35cのみを描いており、他の搬送路35b,35eについては省略している。
【0023】
同図において、2、3は定着装置1に設けられた定着ローラ及び加圧ローラであり、加圧ローラ3は図示しない付勢手段によって定着ローラ2に圧接している。また、5はサーミスタであり、このサーミスタ5によって定着ローラ2に内蔵されたヒータ4を制御し、定着ローラ2の温度が、例えば200℃になるようにコントロールしている。
【0024】
6は、定着ローラ2と加圧ローラ3に接するように設けられた分離爪であり、この分離爪6により定着ローラ2又は加圧ローラ3からシートSを分離するようにしている。7,8は定着装置1を通過したシートを案内する下及び上ガイド板であり、搬送路35cを構成する下ガイド板7に沿ってシートSは装置本体50Aから排紙トレイ13上に排出される。
【0025】
9は下ガイド板7に回転自在に支持された搬送ローラ、10は搬送ローラ9に対向するように配置され、不図示の付勢手段により付勢された搬送コロ、11は装置本体50Aの排紙口51に設けられ、下ガイド板7に回転自在に支持された排出ローラ、12は排出ローラ11に対向するように配置され、不図示の付勢手段により付勢された回転自在の排出コロである。
【0026】
また、14Aはファン14及びファン14に接続され、吹き出し口15aを有するダクト15を備え、シートSを冷却するための冷却装置であるシート冷却装置である。
【0027】
次に、このようなシート冷却装置14Aのシート冷却動作について説明する。
【0028】
感光体ドラム46及び転写装置47により構成される転写部48(図1参照)で転写された未定着トナー画像を有したシートSが定着ローラ2と加圧ローラ3のニップ部に搬送されると、シートSは定着ローラ2と加圧ローラ3によって加熱加圧され、これにより未定着トナー画像はシートSに定着される。
【0029】
この後、分離爪6によってシートSは定着ローラ2又は加圧ローラ3から剥離されて搬送ローラ対9,10に向かって搬送され、搬送ローラ対9,10によって下ガイド板7に沿って搬送される。さらに、この後、シートSは下ガイド板7に沿って案内されて排紙ローラ対11,12によって排出され、排紙トレイ13に積載される。
【0030】
そして、このように下ガイド板7に沿って搬送されている間、シート表面はファン14によってダクト15の吹き出し口15aから吹き出される空気によって冷却される。
【0031】
ところで、このようにシートSに空気を吹き付けてシートSを冷却する場合、シートSに対して約45°の角度で空気を吹き付ける時に、もっとも冷却効果が高いことが実験により明らかになった。
【0032】
次に、このような空気の吹き付け角について詳しく説明する。
【0033】
図3はダクト15(の吹き出し口15a)の向きとシート温度低下の関係を示す図表であり、この図から、シートSに対するダクト15の向きを斜めにした時に、水平、垂直に空気を吹き付けた時よりもシートSの温度低下が大きいことがわかる。この理由としては、ダクト15の向きを水平にした場合はダクト15の吹き出し口15aから拡散した空気しかシートSに当たらず、逆に垂直に吹き付けた場合にはシートSに当たった空気が跳ね返り分散し、損失が大きくなることが原因と考えられる。
【0034】
次に、斜めにした時の角度が45°付近で最適になる理由について説明する。
【0035】
シートSから奪われる熱量ΔQは、強制対流の熱伝達により以下の式で表される。
【0036】
【数1】
【0037】
【数2】
【0038】
【数3】
【0039】
以上から、理論上シートSの温度低下は、シート平面上の空気の速度Vaのルートに比例することがわかる。つまり、シート平面上の空気の速度Vaが速いほど、シートSの温度は低下する。
【0040】
図4は、図5に示すように、ダクト15の吹き出し口15aからの距離xに対応する空気の風速V0を測定した実験結果を示す図であり、図4から明らかなように吹き出し口15aからの距離が離れていくにつれて、風速V0も低下していく。
【0041】
図6は、ダクト15をシート面から一定の高さに配置し、吹付け角度を変化させた時の理論説明図であり、シート面に平行な風速Vaは、ダクト15の傾斜角をθとすると
Va=V0・cosθ
で表される。
【0042】
図7は、ダクト15をシート面から一定の高さに配置した場合におけるダクト15の傾斜角とシート面に平行な風速の関係を示した図であり、図6のベクトル成分の作図からもわかるようにダクト傾斜角45°でシート面に平行な風速はピークとなる。
【0043】
ここで、ダクト15の傾斜角が45°でピークを迎えた時のシート面に平行な風速Vaは、図7の場合、4.5[m/s]である。この場合、例えば傾斜角を45°±10°、即ち35〜55°の範囲で設定してもピーク時の風速に対して約95%の4.25[m/s]の風速が確保される。
【0044】
以上説明したように、上記式3からシートSの温度低下はシート面に平行な風速Vaのルートに比例し、また図7から風速Aaがピークとなるダクト15の傾斜角は45°という結果より、同じ能力のファン14をシート面から同じ高さに配置する際、ダクト15の傾斜角を45°±10°の範囲に設定すれば、高い冷却効果が得られることが判明した。
【0045】
そこで、本実施の形態において、定着後のシートSを冷却する際、ファン14の能力やダクト15の配置を変えることなく最大限の冷却効果が得られるようダクト15を、空気の吹き出し方向が図2に示すようにシートSの搬送方向Aに対して逆方向で、かつシートSに対して約45°の角度となるような位置に配置した。
【0046】
さらに、本実施の形態において、ダクト15の吹き出し口15aの開口部中心と下ガイド板7との距離を、既述した図4に示すようにシート面と平行に吹き付けられる空気の風速Vaが最大に近くなる10mmとなる位置に配置している。
【0047】
これにより、下ガイド板7に案内されて搬送している間、シート表面はファン14によって送られる風速Vaが最大の空気によって冷却される。この結果、ファン14によるシートSの冷却効率も最大となり、排紙接着等のシート温度に起因する問題を効率的に回避することができる。
【0048】
このように、シート冷却装置14Aを、シート冷却装置14Aから吹き付けられる空気の、シートSに平行な速度Vaが最大となるように配置することにより、効率的にシートSを冷却することができる。これにより、排紙接着や両面コピー時の機内昇温等の問題を、省電力/低コスト及び低騒音で回避することが可能となる。
【0049】
次に、本発明の第2の実施の形態について説明する。
【0050】
図8は、本実施の形態に係る画像形成装置の定着装置近傍の構成を説明する図である。なお、同図において、図2と同一符号は、同一又は相当部分を示している。
【0051】
同図において、27は定着装置1を通過したシートSを案内する板状のガイド部材である下ガイド板、28は下ガイド板27に対向して配置された板状のガイド部材である上ガイド板であり、シートSは上及び下ガイド板27,28によって形成される搬送空間を経て装置本体50Aから排紙トレイ13上に排出されるようになっている。
【0052】
ここで、このようにシートSを下及び上ガイド板27,28によって形成される搬送空間を通過させるようにすることにより、シートSがカールした場合でも、シートSのカール量を考慮することなく、冷却装置14Aを配置することができる。
【0053】
なお、これら下及び上ガイド板27,28には、図9に示すようにそれぞれシート搬送方向に略平行なスリット27a,28aが設けられている。
【0054】
また、本実施の形態において、冷却装置14Aは、図8に示すように空気の吹き出し方向がシートSの搬送方向Aと同方向で、かつシートSに対して約45°の角度となる位置、また吹き出し口15aの開口部中心と下ガイド板27との距離が5mmとなる位置にダクト15を配置している。
【0055】
これにより、定着装置1を通過した後、上ガイド板28及び下ガイド板27間を搬送されるシートは、上及び下ガイド板27,28を通過している間、下ガイドスリット27aから搬送空間に入り込んだファン14からの空気によって冷却される。また、このとき、シート面直下で、かつシート面と平行に吹き付けられる空気の風速Vaは、下ガイド板27からの距離を5mmに固定した場合最大となり、これによりシート表面は最大限冷却される。
【0056】
このように、ガイド板27,28にスリット27a,28aを設け、このスリット27a,28aからシートSに空気を吹き付けるようにすることにより、搬送中のシートSのカール量を考慮することなく、ダクト15をシートに、より近接して配置することができる。その結果、Vaをより大きくすることができ、更なる冷却効果を得ることができる。
【0057】
なお、これまでの説明においては、ファン14からの空気をダクト15から吹き出すようにしたが、ファン14のみでも同様の効果を得ることができる。また、これまでの説明においては、ファン14の吹き出し方向とダクト15の吹き出し方向を同じ方向にしているが、本発明は、これに限らず、例えばシート搬送方向に直交する向きにファン14の吹き出し方向を設定すると共にダクト15の吹き出し方向をシート面に対して約45°になるようにし、最終的にシート面に吹き付ける空気の角度が35〜55°の範囲となるように構成すれば、同様の効果が得られることは言うまでもない。
【0058】
【発明の効果】
以上説明したように本発明のように、定着装置により加熱されたシートに空気を吹き付けてシートを冷却する冷却装置を、冷却装置から吹き付けられる空気のシートに平行な速度が最大となるように配置することにより、効率的にシートを冷却することができる。
【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画像形成装置の概略構成を示す図。
【図2】上記画像形成装置の定着装置近傍の拡大図。
【図3】上記画像形成装置に設けられたシート冷却装置のダクトの向きとシート温度低下の関係を示す図表。
【図4】上記ダクトの吹き出し口からの距離と風速の関係を示す図表。
【図5】上記ダクトの吹き出し口と、ダクトの吹き出し口からの距離を示す図。
【図6】上記ダクトをシート面から一定の高さに配置し、吹付け角度を変化させた時の理論説明図。
【図7】ダクトの傾斜角とシート面に平行な風速の関係を示す図表。
【図8】本発明の第2の実施の形態に係る画像形成装置の定着装置近傍の構成を説明する図。
【図9】上記定着装置近傍の構成を説明する上視図。
【図10】従来の画像形成装置の定着装置近傍の構成を説明する図。
【符号の説明】
1 定着装置
2 定着ローラ
3 加圧ローラ
7 下ガイド板
14A シート冷却装置
14 ファン
15 ダクト
15a 吹き出し口
20 画像形成部
27 下ガイド板
27a スリット
28 上ガイド板
28a スリット
50 画像形成装置
S シート
Claims (5)
- 像担持体上に形成されたトナー画像をシートに転写した後、前記シートを加熱して前記トナー画像を定着させる画像形成装置において、
前記シートを加熱して前記トナー画像を定着させる定着装置と、
前記定着装置の下流に設けられ、該定着装置により加熱されたシートに空気を吹き付けて該シートを冷却する冷却装置と、
を備え、
前記冷却装置を、該冷却装置から吹き付けられる空気の、前記シートに平行な速度が最大となるように配置することを特徴とする画像形成装置。 - 前記冷却装置は、前記シートに向けて空気を吹き出すファンを備え、該冷却装置から吹き付けられる空気の、前記シートに平行な速度が最大となるよう前記ファンの前記シートに対する空気吹き出し角度を所定範囲内としたことを特徴とする請求項1記載の画像形成装置。
- 前記冷却装置は、前記シートに向けて空気を吹き出すファンとダクトとを備え、該冷却装置から吹き付けられる空気の、前記シートに平行な速度が最大となるよう前記ダクトの吹き出し口の前記シートに対する空気吹き出し角度を所定範囲内としたことを特徴とする請求項1記載の画像形成装置。
- 前記所定範囲は35〜55°であることを特徴とする請求項2又は3記載の画像形成装置。
- 前記定着装置の下流に設けられ、前記シートが通過する搬送空間を対向配置された板状のガイド部材で構成し、かつ前記ガイド部材のうち少なくとも前記冷却装置に臨むガイド部材に該冷却装置からの空気を前記搬送空間に入り込ませるスリットを形成した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。
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-
2002
- 2002-09-27 JP JP2002284408A patent/JP2004118113A/ja active Pending
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