JP2019095641A - 記録材冷却装置 - Google Patents

Abstract

【課題】上下のベルト５１・５２でヒートシンクを上下に配置した記録材冷却装置構成において、記録材を冷却するニップ部を形成するベルト内の空間を有効に活用しつつ、ベルトの内周面と接する受熱部に対して放熱部よる放熱効率を向上させることを目的とする。【解決手段】上下のベルト５１・５２でヒートシンク５３・５４を上下に配置した構成において、ヒートシンクの吸熱部５３ａ・５４ａ（ベルトとの接触部）は、互いにベルト５１・５２を介して当接しないように用紙搬送方向にずらして配置するが、ヒートシンクク５３・５４の排熱部５３ｃ・５３ｄ、５４ｃ・５４ｄは、対向側のヒートシンクの吸熱部と用紙搬送方向に対してオーバーラップするように拡大配置する。これによって、限られたベルト断面内のスペースで放熱効率を上げることが可能となる。これにより、記録材冷却装置の小型化や、高速化にも対応可能となる。【選択図】図１

Description

本発明は画像形成装置に搭載される記録材冷却装置に関する。

画像形成装置は、例えば、電子写真プロセス、静電記録プロセス、磁気記録プロセスなどの画像形成プロセスを用いて記録材に画像を形成するものである。例えば、複写機、プリンタ（レーザービームプリンタ、ＬＥＤプリンタなど）、ファクシミリ、それらの複合機能機、ワードプロセッサ等が含まれる。

記録材（シート）は、画像形成装置によって現像剤画像（以下、トナー像と記す）が形成されるものであって、例えば、普通紙、厚紙、封筒、葉書、シール、樹脂製シート、オーバーヘッドプロジェクター用シート（ＯＨＴシート）等が含まれる。以下、用紙と記す。

従来のプリンタや複写機等の画像形成装置には、電子写真記録方式により形成されるトナー像を用紙に転写した後に、定着装置によりトナー像を定着させるものが良く知られている。このような方式の定着装置においては、例えば加熱される定着部材と加圧部材を圧接させて形成する定着ニップに用紙を通過させることで定着処理を行う。

このような画像形成装置では、用紙に熱を加えてトナーを高温にして定着させるため、十分に冷却されない状態で排紙部に次々と用紙が積載されると、用紙どうしがトナーによって接着してしまうことがある。

特許文献１では、ベルトの冷却部材に水管を通して、ラジエターを機外に配置し、放熱部をベルト外に出すことで、定着後の用紙を冷却する構成開示されている。また、ベルトを介して冷却部材と対向する位置に加圧ローラを設け、ベルトを冷却部材に向けて圧接する構成が開示されている。

特開２０１２−０９８６７７号公報

しかしながら、特許文献１のように、ベルトの冷却部材に水管を通して、ラジエターを機外に配置し、放熱部をベルト外に出す構成の場合、機外にラジエターを配置するスペースを要する。

そこで、冷却部材をヒートシンクとし、上下ベルトの内部のそれぞれのヒートシンクを設ける構成が考えられる。

しかしながら、上下のヒートシンクが用紙の搬送方向に関してオーバーラップしないようにずらして配置すると、次の空間がデットスペースとなり、上下ベルト内の空間を有効活用できない恐れがある。

次の空間とは、上ベルト内の空間において、上下のベルトを介して下ベルト内のヒートシンクが下ベルトの内周面と接する領域と対向する空間である。及び／又は、下ベルト内の空間において、上下のベルトを介して上ベルト内のヒートシンクが上ベルトの内周面と接する領域と対向する空間である。

そこで、本発明は、記録材を冷却するニップ部を形成するベルト内の空間を有効に活用しつつ、ベルトの内周面と接する受熱部に対して放熱部よる放熱効率を向上させることを目的とする。

上記の目的を達成するための本発明に係る記録材冷却装置の代表的な構成は、
無端状で回転可能な第１ベルトと、
画像加熱部を通って加熱された状態にある記録材を前記第１ベルトと協働して挟持搬送して冷却するニップ部を形成する無端状で回転可能な第２ベルトと、
前記第１ベルトの内側に配置され、前記ニップ部における前記第１のベルトの内面に接触して熱を受ける第１受熱部と熱を放熱するための第１放熱部を備えた第１冷却部材と、
前記第２ベルトの内側に配置され、前記ニップ部における前記第２のベルトの内面に接触して熱を受ける第２受熱部と熱を放熱するための第２放熱部を備えた第２冷却部材と、を有し、
前記ニップ部における記録材搬送方向に関して、前記第１受熱部が前記第１ベルトの内面と接触している区間において前記第１ベルトと前記第２ベルトを挟んで対向側の前記第２冷却部材には前記第２受熱部はなく、
前記第１放熱部は前記第１受熱部よりも、および、前記第２放熱部は前記第２受熱部よりも、それぞれ、前記記録材搬送方向に関して長く、
前記第１放熱部が前記第２受熱部と、前記第２放熱部が前記第１受熱部と、それぞれ、前記記録材搬送方向に関してオーバーラップしていることを特徴とする。

本発明によれば、記録材を冷却するニップ部を形成するベルト内の空間を有効に活用しつつ、ベルトの内周面と接する受熱部に対して放熱部よる放熱効率を向上させることができる。

実施例１の冷却装置の構成説明図 参考例の冷却装置の構成説明図 熱源からの距離と放熱効率のグラフ 実施例２の冷却装置の構成説明図 画像形成装置例の構成説明図

《実施例１》
［画像形成部］
図５は本実施例における画像形成装置Ａの概略構成を示す模式図であり、中間転写方式−タンデム型のフルカラー電子写真複写機である。この複写機Ａは画像読取装置Ａ１或いはプリントサーバ等の外部装置Ｂから制御部Ａ４に入力する画像情報に基づいて装置本体Ａ２の内部の画像形成部Ａ３が画像形成動作して用紙（記録材）Ｐにフルカラー又はモノカラーのトナー画像を形成することができる。制御部Ａ４は画像形成装置Ａを統括的に制御する。画像読取装置Ａ１は原稿台ガラス１上に置かれた原稿の画像を移動光学系ユニット２により光電読取りする。

装置本体Ａ２において、用紙Ｐにトナー画像を形成する画像形成部Ａ３は、それぞれ、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｂｋ）の色トナー像を形成する４つの作像ユニット３（Ｙ・Ｍ・Ｃ・Ｂｋ）を有する。各作像ユニット３は、それぞれ、感光体ドラム（以下、ドラムと記す）４、帯電器５、現像器６、１次転写ローラ７、ドラムクリーナー８等の電子写真プロセス機器を有する。なお、図の煩雑を避けるために、作像ユニット３Ｙ以外の他の作像ユニット３Ｍ・３Ｃ・３Ｂｋにおけるこれらの機器に対する符号の記入は省略した。

更に、画像形成部Ａ３は、各ドラム４を走査露光するためのレーザースキャナ９と、１次転写ローラ７により各ドラム４から転写したトナー像を担持して搬送する中間転写ベルト１０を有する。また、画像形成部Ａ３は、中間転写ベルト１０から用紙Ｐにトナー像を転写する２次転写ローラ１１を有する。以上の画像形成部Ａ３の電子写真プロセスや画像形成動作は周知であるので詳細な説明は割愛する。

用紙Ｐはカセット１２又は同１３から所定の制御タイミングにて１枚分離給送されて搬送パス１４を通り、レジストローラ対１５により所定の制御タイミングにて中間転写ベルト１０と２次転写ローラ１１とで形成される２次転写ニップ部１６に導入される。用紙Ｐは２次転写ニップ部１６で挟持搬送される過程で中間転写ベルト１０側からトナー像の２次転写を受ける。そして、用紙Ｐは中間転写ベルト１０から分離されて定着装置（画像加熱部）１７に導入され、用紙Ｐ上のトナー像が固着像として熱定着される。

定着装置１７は、例えば、加熱される定着部材（熱定着するローラやフィルムなど）と加圧部材（ローラやフィルムなど）を備え、この両者の圧接で形成される定着ニップ部で用紙Ｐを挟持搬送してトナー像の定着処理を行う画像加熱装置である。本実施例では熱ローラ方式の定着装置である。定着装置１７を出た用紙Ｐは次いで記録材冷却装置（以下、冷却装置と記す）５０に導入されて冷却される。そして、片面プリントジョブである場合には、冷却装置５０で冷却された片面プリント済みの用紙Ｐが搬送パス１８を通って排出トレイ１９上に送り出される。

両面プリントジョブである場合には、冷却装置５０を出た片面プリント済みの用紙Ｐがフラッパ２０の制御により搬送パス２１の側に進路変更されて反転搬送パス２２に導入される。そしてスイッチバック搬送されて再搬送パス２３に導入され、表裏反転された状態にて搬送パス１４に再導入される。以後は、その用紙Ｐは片面プリント時と同様に、レジストローラ対１５、２次転写ニップ部１６、定着装置１７、冷却装置５０、搬送パス１８の経路を搬送されて、両面プリントとして排出トレイ１９上に送り出される。

［冷却装置］
図１は本実施例における冷却装置５０の構成説明図である。定着装置１７を通って加熱された状態にある用紙Ｐは冷却装置５０の直前の温度が７０℃程度であり、冷却装置５０を通過することによって５０℃程度まで冷却される。

この冷却装置５０は、無端状で可撓性を有する回転可能な第１ベルト（以下、上ベルトと記す）５１を備える。また、冷却装置５０は、定着装置１７を通って加熱された状態にある用紙Ｐを上ベルト５１と協働して挟持搬送して冷却するニップ部Ｎを形成する無端状で可撓性を有する回転可能な第２ベルト（以下、下ベルトと記す）５２を備える。本実施例において上下のベルト５１・５２は強度があるポリイミド製で、膜厚を１００μｍに設定し、ベルトの周長は９４２ｍｍとしている。ニップ部Ｎは用紙搬送方向（記録材搬送方向）ａにおいて所定に幅広の設定である。

ニップ部Ｎで挟持搬送される用紙Ｐを上ベルト５１の内側に配置された第１冷却部材（以下、上ヒートシンクと記す）５３と下ベルト５２の内側に配置された第２冷却部材（以下、下ヒートシンクと記す）５４とによって各ベルト５１・５２を介し冷却する。

上ベルト５１はベルト回転方向Ｒ５１において順に互いに所定に間隔をあけて所定に配置された第１乃至第５の平行５本の回転可能な支持ローラ５５ａ乃至５５ｅ間（複数のベルトベルト支持部材）に懸回張設されている。

本実施例においては、第１支持ローラ５５ａは上ベルト５１の駆動ローラとしてニップ部Ｎの用紙出口側に位置している。以下、この第１支持ローラ５５ａを駆動ローラと記す。また、第５支持ローラ５５ｅはニップ部Ｎの用紙入口側に位置している。以下、この第５支持ローラ５５ｅを入口側ローラと記す。また、第４支持ローラ５５ｄは上ベルト５１に張りを与えるテンションローラを兼用するステアリングローラとしている。以下、この第４支持ローラ５５ｄをステアリングローラと記す。

下ベルト５１もベルト回転方向Ｒ５２において順に互いに所定に間隔をあけて所定に配置された第１乃至第５の平行５本の回転可能な支持ローラ５６ａ乃至５６ｅ間に懸回張設されている。

本実施例においては、第１支持ローラ５６ａは下ベルト５２の駆動ローラとしてニップ部Ｎの用紙出口側に位置している。以下、この第１支持ローラ５６ａを駆動ローラと記す。また、第５支持ローラ５６ｅはニップ部Ｎの用紙入口側に位置している。以下、この第５支持ローラ５６ｅを入口側ローラと記す。また、第４支持ローラ５６ｄは下ベルト５２に張りを与えるテンションローラを兼用するステアリングローラとしている。以下、この第４支持ローラ５６ｄをシテアリングローラと記す。

上ベルト５１および下ベルト５２の各入口側ローラ５５ｅ・５６ｅは上ベルト５１と下ベルト５２を介して所定に近接させて対向させてある。また、上ベルト５１および下ベルト５２の駆動ローラ５５ａ・５６ａは上ベルト５１と下ベルト５２を介して所定に圧接させてある。これにより、上ベルト５１における入口側ローラ５５ｅと駆動ローラ５５ａとの間のベルト部分と、下ベルト５２における入口側ローラ５６ｅと駆動ローラ５６ａとの間のベルト部分と、により用紙搬送方向ａにおいて所定に幅広のニップ部Ｎを形成させている。

上下のベルト５１・５２をそれぞれ回転駆動させるための駆動ローラ５５ａ・５６ａは外径φ４０、表層に厚み１ｍｍのゴム層を有する。駆動ローラ５５ａは定置のローラとされている。この駆動ローラ５５ａに対して駆動ローラ５６ａは上ベルト５１および下ベルト５２を介して約４９Ｎ（約５ｋｇｆ）で加圧されている。

駆動ローラ５５ａ・５６ａは駆動ギア機構２５を介し制御部Ａ４で制御される１つのモータ（駆動源）Ｍに接続され、モータＭの回転によって所定の方向に所定の回転速度で駆動される。これにより、上ベルト５１および下ベルト５２がそれぞれ矢印Ｒ５１とＲ５２の方向に所定の回転速度で駆動される。

上下のベルト５１・５２のステアリングローラ５５ｄ・５６ｄはそれぞれ上ベルト５１と下ベルト５２の回転中における幅方向への寄り移動を制御するローラであり、表層として厚み１ｍｍのゴム層を有している。

両ステアリングローラ５５ｄ・５６ｄはそれぞれ上ベルト５１と下ベルト５２に対して張りを与える方向にバネ付勢されており、各ベルト５１・５２のテンションが約３９．２Ｎ（約４ｋｇｆ）になるようにバネ圧を設定している。

上ベルト５１と下ベルト５２の回転中における幅方向への寄り移動量がそれぞれベルト寄り検出機構２６・２７により検出され、各検出情報（電気的情報）が制御部Ａ４に入力する。制御部Ａ４は入力する検出情報に基づいてローラ揺動機構２８・と２９を制御することでステアリングローラ５５ｄ・５６ｄをそれぞれ所定に揺動させて上ベルト５１と下ベルト５２がそれぞれ所定の寄り移動範囲に納まるように制御する（スイング型制御）。

即ち、制御部Ａ４はローラ揺動機構２８・２９によってそれぞれステアリングローラ５５ｄ・５６についてローラの長手中央を回動支点として舵角を切ることによってベルト５１・５２の蛇行を所定の範囲内にコントロールしている。

上ベルト５１の内側に配置された上ヒートシンク５３と下ベルト５２の内側に配置された下ヒートシンク５４の材質はアルミである。上ヒートシンク５３はニップ部Ｎにおける上ベルト５１の内面に接触してベルト５１からの熱を受ける受熱部（第１受熱部）５３ａと熱を放熱するための放熱部（第１放熱部）５３ｃ・５３ｄを備える。下ヒートシンク５４もニップ部Ｎにおける下ベルト５１の内面に接触してベルト５２からの熱を受ける受熱部（第２受熱部）５４ａと熱を放熱するための放熱部（第２放熱部）５４ｃ・５４ｄを有する。

上下のヒートシンク５３・５４において、それぞれの放熱部５３ｃ・５３ｄ、５４ｃ・５４ｄは、空気との接触面積を稼ぐために、細かいピッチでフィンを立てている。フィンの厚み１ｍｍ、フィンピッチ５ｍｍ、フィン高さ１００ｍｍである。また、それぞれの受熱部５３ａ・５４ａから放熱フィン（放熱部５３ｃ・５３ｄ、５４ｃ・５４ｄ）に熱を輸送するフィンベース５３ｂ・５４ｂの厚みは１０ｍｍに設定している。

また、放熱部５３ｃ・５３ｄ、５４ｃ・５４ｄに強制的に風を送り込むために制御部Ａ４で制御されるファンＦを設け、放熱部５３ｃ・５３ｄ、５４ｃ・５４ｄに送り込む風量は２ｍ＾３／ｍｉｎとしている。

また、本実施例の上側のヒートシンク５３は、受熱部５３ａの長さは、用紙搬送方向ａに１００ｍｍとしている。また、下側のヒートシンク５４において、受熱部５４ａの各長さは、用紙搬送方向ａに１００ｍｍとしている。

上下ベルト５１・５２によるニップ部Ｎを用紙搬送方向ａに沿ってみたとき、受熱部５３ａと受熱部５４ａの間には、用紙搬送方向ａに３ｍｍ程度のクリアランスを有している。これにより、上下のヒートシンク５３・５４の受熱部５３ａ・５４ａどうしがベルト５１・５２を介して接触しないようにしている。

即ち、ニップ部Ｎにおける用紙搬送方向ａに関し、上ヒートシンク５３の受熱部５３ａが上ベルト５１の内面と接触している区間において、上ベルト５１と下ベルト５２を挟んで対向する位置には下ヒートシンク５４が下ベルト５２に接触しない構成である。

言い換えると、ニップ部Ｎにおける用紙搬送方向ａに関し、上ヒートシンク５３の受熱部５３ａが上ベルト５１の内面と接触している区間において、上下のベルト５１・５２を挟んで対向する位置には下ヒートシンク５４の受熱部５４ａが存在しない構成である。

ここで、上下のヒートシンク５３・５４の受熱部５３ａ・５４ａは、金属製である。そのため、上下のヒートシンク５３・５４の受熱部５３ａ・５４ａの面を、互いの面どうしが全面で一様に接触できるような均一な面精度を出して製造するのは困難である。したがって、金属製の上下のヒートシンク５３・５４どうしでニップ部Ｎの同じ領域で上下ベルト５１・５２を挟んでしまうと、ヒートシンク５３・５４の上下ベルト５１に対する接触面の面精度により局所的に高圧部分ができてしまう恐れがある。この場合、この高圧部分でベルト５１・５２の早期の削れなどが懸念される。

そこで、本実施例の冷却装置５０は、ニップ部Ｎにおいて、ヒートシンク５３・５４どうしで上下ベルト５１・５２をニップしないようにしている。具体的には、上ヒートシンク５３側の受熱部５３ａと下ヒートシンク５４側の受熱部５４ａはニップ部Ｎにおける用紙搬送方向ａに関して接触しないように、用紙搬送方向ａに関し受熱部５３ａと受熱部５４ａの間に所定のクリアランスを設けて配置している。組付等の公差を鑑みつつ受熱部５３ａと受熱部５４ａの接触をより確実に防止するために、このクリアランスは、用紙搬送方向ａに関し２ｍｍ以上設けるとより好ましい。

単純に、ヒートシンク５３・５４どうしを接触しないようにずらして配置した場合、図２の参考図のような配置が考えられる。

しかしながら、図２の参考例の配置では、ヒートシンク５３の断面積が上ベルト５１の内周面の断面積の３０％程度しか占めておらず、上ベルト５１内の空間を効率的に使用できていない。

ここで、断面積とは、上ベルト５１の駆動ローラ５５ａの回転軸方向に関し、ニップ部Ｎにて用紙が搬送され得る領域の中心を通り、駆動ローラ５５ａの回転軸に直交する面でみた冷却装置５０の断面図における面積を指す。ベルトの断面積とは、この断面図において、上ベルト５１が張架された状態におけるベルト軌跡の内部の面積である。

また、図２の参考例の配置では、下ベルト５２の内周面の断面積とその内部に位置するヒートシンク５４の断面積の関係も同様であり、下ベルト５２内の空間を効率的に使用できていない。

ここで、断面積とは、下ベルト５２の駆動ローラ５６ａの回転軸方向に関し、ニップ部Ｎにて用紙が搬送され得る領域の中心を通り、駆動ローラ５６ａの回転軸に直交する面でみた冷却装置５０の断面図における面積を指す。ベルトの断面積とは、この断面図において、下ベルト５２が張架された状態におけるベルト軌跡の内部の面積である。図２の参考例の構成では、上ベルト５１内においてニップ部Ｎを挟んで下ベルト５２内のヒートシンク５４と対向する空間、及び、下ベルト５２内においてニップ部Ｎを挟んで上ベルト５１内のヒートシンク５３と対向する空間がデットスペースとなっている。

そこで、本実施例の冷却装置５０では、この図２におけるデットスペースを有効活用すべく、この空間に各ヒートシンク５３・５４の放熱部５３ｄ・５４ｃを設け、各ヒートシンク５３・５４の放熱効率を向上させている。ヒートシンクは、放熱部の断面積が大きくなるとヒートシンク自体の放熱効率が向上するため、用紙冷却の性能が向上する。

そこで、図１に示すように、上下のヒートシンク５３・５４の放熱部５３ｄ・５４ｄのみをそれぞれ用紙搬送方向ａに関して長く拡大する。当該部分５３ｄ・５４ｄはそれぞれベルト５１・５２とは接触させないための空間を確保するために段差ｇを設ける。当該部分５３ｄ・５４ｄはそれぞれベルト５１・５２とは接触させない理由は、上述した通りである。

ニップ部Ｎでの上下ベルト５１・５２間を密着させるために、上ベルト５１内において、下ベルト５２内のヒートシンク５４の受熱部５４ａと対向する位置には、加圧ローラ６０（ａ・ｂ）が設けられている。加圧ローラ６０（ａ・ｂ）は上ベルト５１を下ベルト５２に向かって加圧している。上ベルト５１内のヒートシンク５３の段差ｇは、放熱部５３ｄがこの加圧ローラ６０（ａ・ｂ）と接触しないように設定している。

下ベルト５２内のヒートシンク５４の段差ｇについても同様である。下ベルト５２内において、上ベルト５１内のヒートシンク５３の受熱部５３ａと対向する位置に、下ベルト５２を上ベルト５１に向かって加圧する加圧ローラ５９（ａ・ｂ）が設けられている。下ベルト５２内のヒートシンク５４の段差ｇは、放熱部５４ｄがこの加圧ローラ５９（ａ・ｂ）と接触しないように設定している。具体的には、加圧ローラ（ａ・ｂ）、６０（ａ・ｂ）の外径はφ２０であるため、段差ｇを２５ｍｍとした。

本実施例では、段差ｇを設けたことによりベルト５１・５２とは接触しない放熱部５３ｄ・５４ｄは用紙搬送方向ａに長さＬ＝１００ｍｍとした。

よって、放熱部５３ｃ・５３ｄによるヒートシンク５３の放熱部の合計の長さは、用紙搬送方向ａに関して２００ｍｍとなる。図２の参考例と、図１の本実施例の上ベルト５１の周長が同じであるとすると、ベルト断面積の５５％をヒートシンクで占めることができたことになる。即ち、図２の参考図に示す構成のヒートシンク５３の放熱部５３ｃの断面積に対し、本実施例の構成では、約２倍の断面積を稼ぐことができる。

また、本実施例の放熱部５４ｃ・５４ｄによるヒートシンク５４の放熱部の合計の長さは、用紙搬送方向ａに関して２００ｍｍとなる。図２の参考例と、図１の本実施例の下ベルト５２の周長が同じであるとすると、ベルト断面積の５５％をヒートシンクで占めることができたことになる。即ち、図２の参考図に示す構成のヒートシンク５４の放熱部５４ｃの断面積に対し、本実施例の構成では、約２倍の断面積を稼ぐことができる。

上述したように、ヒートシンクの受熱部の大きさが同じ、即ち受熱部で受ける熱量が同じ場合で比較するとき、放熱部の断面積が大きければ大きいほど素早く放熱できる。したがって、本実施例のようにベルト５１・５２とは接触しない放熱部５３ｄ・５４ｄを設けることで、ベルト５１・５２内の領域を有効活用しつつ、ヒートシンク５３・５４による放熱効率を向上させることができる。

次に、放熱部５３ｄ・５４ｄのより好ましい大きさについて、説明する。放熱部５３ｄ・５４ｄの大きさが大きくなるにつれて、より放熱効率を向上させることができる。一方、放熱部５３ｄ・５４ｄは、熱源（受熱部）５３ａ・５４ａから離れるほど、熱源（受熱部）５３ａ・５４ａの熱が放熱部まで伝わりにくくなるので、熱源（受熱部）５３ａ・５４ａから離れた部分での放熱部５３ｄ・５４ｄの温度は低下する。したがって、熱源（受熱部）５３ａ・５４ａから離れるほど、放熱部５３ｄ・５４ｄを設けることによるヒートシンクの放熱効率の向上への寄与度が低下する。

図３は、放熱部５３ｄ・５４ｄ（ベルトと接触していない放熱部）の用紙搬送方向長さ（図１：Ｌ）と放熱効率をグラフ化したものである。このグラフからもわかるように、放熱面積を稼げば線形的に放熱効率が向上するというものではなく、放熱部５３ｄ・５４ｄ（ベルトと接触していない放熱部）の用紙搬送方向長さＬを１００ｍｍ以上に増加させても、放熱効果の上昇は小さくなってしまう。

本実施例では、Ｌ＝１００ｍｍに設定しているので、ヒートシンクの放熱効率は、図３より１２７％（図２を１００％とした場合）となり、冷却能力が向上している。また、放熱部５３ｄ・５４ｄ（ベルトと接触していない放熱部）の搬送方向長さＬを１０ｍｍ、２０ｍｍ程度に設定した場合、図３より、ヒートシンクの放熱効率が１０５％、１１０％程度である。ヒートシンクの放熱効率は、１０５％、１１０％でも放熱効率を向上させるという効果は得られるが、その効果はまだ小さく、ベルトの断面積においてもヒートシンクが載置されていない空間が多い。

そこで、さらなるベルト内の空間の有効活用とヒートシンクの放熱効率の向上のために、は、ヒートシンクの放熱効率を、図３に基づき、１２０％以上にすると、より好ましい。即ち、少なくとも、ヒートシンク５３・５４の放熱部５３ｄ・５４ｄ（ベルトと接触していない放熱部）の用紙搬送方向長さＬは、各々のヒートシンク５３・５４の受熱部５３ａ・５４ａの用紙搬送方向長さの５０％以上の長さとする。

言い換えると、ヒートシンク５３における放熱部５３ｃと放熱部５３ｄによる用紙搬送方向の放熱部の長さは、ヒートシンク５３の受熱部５３ａ（ニップ部Ｎにて上ベルト５１の内周面と接触する領域）の用紙搬送方向長さの１．５倍以上とすることが好ましい。

ここで、受熱部５３ａの長さは、上ベルト５１の駆動ローラ５５ａの回転軸方向に関し、ニップ部Ｎにて用紙が搬送され得る領域の中心を通り、同ローラ５５ａの回転軸に直交する面で冷却装置５０を見たときの、上ベルト５１と接触している領域の長さを指す。また放熱部の長さとは、同じ面で冷却装置５０を見たときの、受熱部５３ａの長さ方向と平行な方向に放熱部５３ｃと放熱部５３ｄを一続きに測った際のヒートシンク５３内で一番長い長さを指す。

同様に、下ベルト５２内のヒートシンク５４における放熱部５４ｃと放熱部５４ｄによる用紙搬送方向の放熱部の長さは次のようにすることが好ましい。即ち、ヒートシンク５４の受熱部５４ａ（ニップ部Ｎにて下ベルト５２の内周面と接触する領域）の用紙搬送方向長さの１．５倍以上とすることが好ましい。

ここで、受熱部５４ａの長さは、下ベルト５２の駆動ローラ５６ａの回転軸方向に関し、ニップ部Ｎにて用紙が搬送され得る領域の中心を通り、同ローラ５６ａの回転軸に直交する面で冷却装置５０を見たときの、下ベルト５２と接触している領域の長さを指す。また放熱部の長さとは、同じ面で冷却装置５０を見たときの、受熱部５４ａの長さ方向と平行な方向に放熱部５４ｃと放熱部５４ｄを一続きに測った際のヒートシンク５４内で一番長い長さを指す。

具体的には、本実施例の構成では、用紙搬送方向長さが１００ｍｍの受熱部５３ａを有するヒートシンク５３であるから、放熱部５３ｄの用紙搬送方向長さＬは５０ｍｍ以上とする。同様に、用紙搬送方向長さが１００ｍｍの受熱部５４ａを有するヒートシンク５４であるから、放熱部５４ｄの用紙搬送方向長さＬは５０ｍｍ以上とする。

また、放熱部５３ｄ・５４ｄを用紙搬送方向に長くすればするほど、ヒートシンク５３・５４の放熱効率は向上するが、ヒートシンク５３・５４が用紙搬送方向に大型化する。上述したように、放熱部５３ｄ・５４ｄ熱源（受熱部）５３ａ・５４ａから離れるほど、ヒートシンク５３・５４の放熱効率の向上への寄与度は低下する。

したがって、ヒートシンクの放熱効率をより効果的に向上させつつ、ヒートシンクの大型化を抑制するためには、図３に基づいて次の構成にするとより好ましい。即ち、少なくとも、ヒートシンク５３・５４の放熱部５３ｄ・５４ｄ（ベルトと接触していない放熱部）の用紙搬送方向長さＬは、各々のヒートシンク５３・５４の受熱部５３ａ・５４ａの用紙搬送方向長さの５０％以上１００％以下の長さとする。

言い換えると、ヒートシンク５３における放熱部５３ｃと放熱部５３ｄによる用紙搬送方向の放熱部の長さは、ヒートシンク５３の受熱部５３ａの用紙搬送方向長さの１．５倍以上２．０倍以下とするとより好ましい。

同様に、下ベルト５２内のヒートシンク５４における放熱部５４ｃと放熱部５４ｄによる用紙搬送方向の放熱部の長さは、ヒートシンク５４の受熱部５４ａの用紙搬送方向長さの１．５倍以上２．０倍以下とするとより好ましい。

本実施例の構成では、用紙搬送方向長さが１００ｍｍの受熱部５３ａを有するヒートシンク５３であるから、放熱部５３ｄの用紙搬送方向長さＬは５０ｍｍ以上２００ｍｍ以下とするとより好ましい。同様に、用紙搬送方向長さが１００ｍｍの受熱部５４ａを有するヒートシンク５４であるから、放熱部５４ｄの用紙搬送方向長さＬは５０ｍｍ以上２００ｍｍ以下とするとより好ましい。

上記の特徴構成をまとめると次の通りである。

１）ニップ部Ｎにおける用紙搬送方向ａに関して、上ヒートシンク５３の受熱部５３ａが上ベルト５１の内面と接触している区間において上下のベルト５１・５２を挟んで対向側の下ヒートシンク５４の受熱部５４ａには受熱部５４ａはない。

２）上ヒートシンク５３の放熱部５３ｃ・５３ｄは受熱部５３ａよりも、および、下ヒートシンク５４の放熱部５４ｃ・５４ｄは受熱部５４ａよりも、それぞれ、用紙搬送方向ａに関して長い。

３）上ヒートシンク５３の放熱部５３ｃ・５３ｄが下ヒートシンク５４の受熱部５４ａと、および、下ヒートシンク５４の放熱部５４ｃ・５４ｄが上ヒートシンク５３の受熱部５３ａと、それぞれ、用紙搬送方向ａに関してオーバーラップしている。

４）また、上ヒートシンク５３において、放熱部５３ｃ・５３ｄが下ヒートシンク５４の受熱部５４ａとオーバーラップしているオーバーラップ部は、放熱部５３ｃ・５３ｄが受熱部５３ａに対して段差ｇを有している。その段差ｇは、上下のベルト５１・５２を介して放熱部５３ｃ・５３ｄの下ヒートシンク５４の受熱部５４ａとの接触を回避する方向に段になっている。

５）また、下ヒートシンク５４において、放熱部５４ｃ・５４ｄが上ヒートシンク５３の受熱部５３ａとオーバーラップしているオーバーラップ部は、放熱部５４ｃ・５４ｄが受熱部５４ａに対して段差ｇを有している。その段差ｇは、上下のベルト５１・５２を介して放熱部５４ｃ・５４ｄの上ヒートシンク５３の受熱部５３ａとの接触を回避する方向に段になっている。

本実施例により、受熱部に対する放熱部の放熱効率が向上したことにより、冷却装置の冷却効率が向上する。これにより、冷却装置サイズの縮小や、サイズをそのままにして冷却性能を向上させることで高速化に対応することが可能となる。

尚、従来のように、水管を通している冷却部材を用い、機外にラジエターなどを配置することで、放熱効率を上げる構成では、機外にラジエターやポンプ、タンクなどが必要となり、総合的な装置サイズが増大する恐れがあった。また、液体を冷却部とラジエターで循環させるため、液漏れなどの懸念点も追加される。

一方、図２のように、上下ベルトの内部にあるヒートシンクどうしが互いにベルトを介して当接しないように単純に搬送方向にずらして配置する構成の場合、上述したように、ヒートシンクの受熱部に対する放熱効率が低くなる。

また、図２のヒートシンクの配置を記録材搬送方向にずらし、記録材搬送方向に関し同じ領域で、上下のヒートシンクを各ベルトの内周面に接触させることで冷却ニップ部を作る構成にした場合、次の課題がある。すなわち、各ヒートシンクが各ベルトに対して確実に接触させるために、ヒートシンクのニップ面の面精度を極限まで高めることが求められる。しかしながら、この構成では、加工精度上困難である。

これらの構成に対し、本実施例の構成は、ベルト内でできる限り冷却性能を向上させることができるという効果が得られる点で、好ましい。

つまり、上下ベルトでヒートシンクを上下に配置した構成において、ヒートシンクの吸熱部（ベルトとの接触部）は、互いにベルトを介して当接しないように用紙搬送方向にずらして配置する。一方、ヒートシンクの排熱部は、対向側のヒートシンクの吸熱部と搬送方向に対してオーバーラップするように拡大配置することによって、限られたベルト断面内のスペースでヒートシンクの放熱効率を上げることが可能となる。これにより、冷却装置の小型化や、高速化にも対応可能となる。

尚、本実施例では、上側のヒートシンク５３において、用紙搬送方向の上流側に受熱部５３ａが設けられている構成とした。用紙は、直前の定着装置１７にて未定着のトナー画像が定着された側の面の方がその裏面より高温である。そこで、より効率よく冷却するためには、用紙搬送方向の最上流にある受熱部を、上ベルト５１内のヒートシンク５３が有する構成がより好ましい。本実施例において、上ベルト５１は、直前の定着装置１７に導入時に未定着のトナー画像を担持していた側の用紙面と接触しながら冷却するベルトである。しかしながら、図４の冷却装置５０を上下反転させた構成としてよい。

《実施例２》
冷却装置以外は、実施例１と同様であるため、本項では冷却装置のみを説明する。

本実施例２の冷却装置構成を図４に示す。ヒートシンクの形状以外は実施例１と同様のため、ヒートシンクの形状についてのみ説明する。

尚、受熱部、放熱部等のヒートシンクに関する長さや、ベルトやヒートシンクの断面積については、実施例１で規定したのと同様の断面で見たときの長さである。例えば、上ベルトであれば、上ベルト５１の駆動ローラ５５ａの回転軸方向に関し、ニップ部Ｎにて用紙が搬送され得る領域の中心を通り、駆動ローラ５５ａの回転軸に直交する面で冷却装置５０を見たときの、各長さや各断面積を指す。詳細な規定方法（長さの測り方等）は、実施例１に記載した通りであるから説明を省略する。

上ベルト５１の内側の上ヒートシンク５３は受熱部５３ａを複数有している。本実施例では、受熱部５３ａを用紙搬送方向ａの上流側と下流側の２箇所に有しており、その間を、段差ｇを有した放熱部５３ｄ（ベルト５１に接触していない放熱部）を有している。上流側の受熱部５３ａの用紙搬送方向長さを５０ｍｍ、下流側の受熱部５３ａの用紙搬送方向長さを５０ｍｍに設定し、放熱部５３ｄの用紙搬送方向長さＬは１００ｍｍとした。

ここで、放熱部５３ｄの放熱効率は、熱源（受熱部５３ａ）からの距離で決まる。本実施例では上ヒートシンク５３の受熱部５３ａは放熱部５３ｄの用紙搬送方向ａの上流側と下流側の２箇所にあるため、実施例１に対して熱源（受熱部５３ａ）と放熱部５３ｄの距離が近くなる。

実施例１における上下のヒートシンク５３・５４にて上下のベルト５１・５２と接触していない放熱部５３ｄ・５４ｄの用紙搬送方向長さＬは１００ｍｍである。本実施例においても、上ヒートシンク５３のベルト５１と接触していない放熱部５３ｄの用紙搬送方向長さＬは１００ｍｍである。しかし、上ヒートシンク５３の受熱部５３ａを用紙搬送方向ａの上下流側の２箇所に分けることによって、受熱部５３ａからの用紙搬送方向に一番遠い距離Ｌ１・Ｌ２は、放熱部５３ｄの長さＬの半分になるので、Ｌ１＝Ｌ２＝５０ｍｍである。

図３に示すように、熱源からの距離が離れるほど、ヒートシンクの放熱効率の上昇が鈍感になってしまう。この理由として、フィンベース５３ｂの温度が下がると雰囲気温度との差が小さくなり、放熱効率が低下してしまう。

本実施例２では、上ヒートシンク５３の放熱部５３ｃ・５３ｄの大きさは実施例１と同様であるが、熱源からの距離が近いため、フィンベース５３ｂの温度をより高い温度で維持することができる。図３より受熱部からの用紙搬送方向距離Ｌ１・Ｌ２が５０ｍｍのとき放熱効率が１２２％であり、これが２箇所なので図２の比較例のヒートシンクと比較して、放熱の効率は１４０％程度まで向上させることができる。

また、下ベルト５２の内側の下ヒートシンク５４も上記と同様であり、受熱部５４ａは１箇所だが、下ヒートシンク５４の中央部に受熱部５４ａをもってきて、上流側、下流側にベルト５２とは接触しない段差ｇを有した放熱部５４ｄを配置する。これによって、対向側の上ベルト５１の内側の上ヒートシンク５３との接触を回避しつつ、放熱部５４ｄの用紙搬送方向長さＬ３を５０ｍｍに縮小している。よって、下ヒートシンク５４も上ヒートシンク５３と同様に、放熱効率が４割向上した。

本実施例のように、上下のヒートシンクの少なくとも一方が、用紙搬送方向にみたときに、受熱部５３ａ、放熱部５３ｄ（ニップ部にてベルトに接触していない領域）、受熱部５３ａの順に繰り返されると、より好ましい。

尚、本実施例において、放熱部５３ｄがニップ部にてベルトに接触しないのは、下ベルト５２内のヒートシンク５４の受熱部５４ａと上ベルト５１内のヒートシンク５３が上下ベルト５１・５２を挟み込まないようにするためである。よって、用紙搬送方向にみたとき、上流側の受熱部５３ａと受熱部５４ａの間、及び、受熱部５４ａと下流側の受熱部５３ａの間、には実施例１と同様に所定のクリアランス（例えば、２ｍｍ以上）を設けることが好ましい。

さらに、実施例１と同様に、より好ましい構成としては、ヒートシンク５３における放熱部５３ｃと放熱部５３ｄによる用紙搬送方向の放熱部の長さは、ヒートシンク５３の受熱部５３ａの用紙搬送方向長さの１．５倍以上とすることが好ましい。さらにより好ましくは、用紙搬送方向の放熱部の長さは、ヒートシンク５３の受熱部５３ａの用紙搬送方向長さの１．５倍以上２．０倍以下とするとよい。

ここで、放熱部５３ｃが図４のように用紙搬送方向にみたとき複数に分かれている場合、放熱部の長さにはヒートシンク５３内のすべての放熱部５３ｃ（図４では２か所）を含む。同様に、受熱部５３ａが図４のように用紙搬送方向にみたとき複数に分かれている場合、受熱部の長さにはヒートシンク５３内のすべての受熱部５３ａ（図４では２か所）を含む。

同様に、下ベルト５２内のヒートシンク５４における放熱部５４ｃと放熱部５４ｄによる用紙搬送方向の放熱部の長さは次のようにすることが好ましい。即ち、ヒートシンク５４の受熱部５４ａ（ニップ部Ｎにて下ベルト５２の内周面と接触する領域）の用紙搬送方向長さの１．５倍以上とすることが好ましい。

さらにより好ましくは、用紙搬送方向の放熱部の長さは、ヒートシンク５４の受熱部５４ａの用紙搬送方向長さの１．５倍以上２．０倍以下とするとよい。ここで、放熱部５４ｄが用紙搬送方向にみたとき複数に分かれている場合、放熱部の長さにはヒートシンク５３内のすべての放熱部５４ｄ（図４では２か所）を含む。

尚、本実施例では、上側のヒートシンク５３において、用紙搬送方向にみたときに受熱部５３ａが複数に分割されている構成とした。用紙は、直前の定着装置１７にて未定着のトナー画像が定着された側の面の方がその裏面より高温である。そこで、より効率よく冷却するためには、用紙搬送方向の最上流にある受熱部を、上ベルト５１内のヒートシンク５３が有する構成がより好ましい。

本実施例において、上ベルト５１は、直前の定着装置１７に導入時に未定着のトナー画像を担持していた側の用紙面と接触しながら冷却するベルトである。しかしながら、下側のヒートシンク５４が用紙搬送方向にみたときに受熱部５４ａが複数に分割されている構成としてもよい。すなわち、図４の冷却装置５０を上下反転させた構成としてよい。

よって、本実施例により、冷却装置の放熱性能が格段に向上し、冷却装置の小型化や生産性の向上に有効である。

《その他の事項》
１）冷却部材５３・５４に放熱部５３ｃ・５３ｄ、５４ｃ・５４ｄはヒートシンクに限られず、ヒートパイプなどであってもよい。

２）画像加熱部としての定着装置１７は実施例の熱ローラ方式に限られない。熱チャンバー方式、赤外線照射方式、電磁加熱方式など従来公知の各種構成の加熱方式の定着装置を使用することができる。

３）また、画像加熱部は定着装置に限られない。記録材に定着された画像を加熱することにより画像の光沢を増大させる光沢増大装置（画像改質装置：この場合も定着装置と呼ぶ）であってもよい。

４）画像形成装置の画像形成部は電子写真方式に限られない。静電記録方式や磁気記録方式の画像形成部であってもよい。また、転写方式に限られず、記録材に対して直接方式で未定着画像を形成する構成のものであってもよい。

５）実施例では複数の感光体ドラムを有する電子写真方式のフルカラーの画像形成装置に適用する例を説明するが、本発明は、これに限らず、各種方式の画像形成装置、単色の画像形成装置などにも適用できる。

１７・・画像加熱部、Ｐ・・記録材、ａ・・記録材搬送方向、５１・・第１ベルト、５２・・第２ベルト、Ｎ・・ニップ部、５３・・第１冷却部材、５３ａ・・第１受熱部、５３ｃ・５３ｄ・・第１放熱部、５４・・第２冷却部材、５４ａ・・第２受熱部、５４ｃ・５４ｄ・・第２放熱部

Claims (5)

1. 無端状で回転可能な第１ベルトと、
   画像加熱部を通って加熱された状態にある記録材を前記第１ベルトと協働して挟持搬送して冷却するニップ部を形成する無端状で回転可能な第２ベルトと、
   前記第１ベルトの内側に配置され、前記ニップ部における前記第１のベルトの内面に接触して熱を受ける第１受熱部と熱を放熱するための第１放熱部を備えた第１冷却部材と、
   前記第２ベルトの内側に配置され、前記ニップ部における前記第２のベルトの内面に接触して熱を受ける第２受熱部と熱を放熱するための第２放熱部を備えた第２冷却部材と、を有し、
   前記ニップ部における記録材搬送方向に関して、前記第１受熱部が前記第１ベルトの内面と接触している区間において前記第１ベルトと前記第２ベルトを挟んで対向側の前記第２冷却部材には前記第２受熱部はなく、
   前記第１放熱部は前記第１受熱部よりも、および、前記第２放熱部は前記第２受熱部よりも、それぞれ、前記記録材搬送方向に関して長く、
   前記第１放熱部が前記第２受熱部と、前記第２放熱部が前記第１受熱部と、それぞれ、前記記録材搬送方向に関してオーバーラップしていることを特徴とする記録材冷却装置。
2. 前記第１放熱部が前記第２受熱部とオーバーラップしているオーバーラップ部は、前記第１放熱部が前記第１受熱部に対して段差を有しており、前記段差は、前記第１ベルトと前記第２ベルトを介して前記第１放熱部の前記第２受熱部との接触を回避する方向に段になっており、
   前記第２放熱部が前記第１受熱部とオーバーラップしているオーバーラップ部は、前記第２放熱部が前記第２受熱部に対して段差を有しており、前記段差は、前記第１ベルトと前記第２ベルトを介して前記第２放熱部の前記第１受熱部との接触を回避する方向に段になっている
   ことを特徴とする請求項１に記載の記録材冷却装置。
3. 前記第１放熱部は前記第１受熱部よりも、および、前記第２放熱部は前記第２受熱部よりも、それぞれ、１．５倍以上、前記記録材搬送方向に長いことを特徴とする請求項１又は２に記載の記録材冷却装置。
4. 前記第１冷却部材は前記第１受熱部を複数有しており、前記複数の第１受熱部は前記第１放熱部に接続されていることを特徴とした請求項１乃至３の何れか一項に記載の記録材冷却装置。
5. 前記第１放熱部と前記第２放熱部はヒートシンクであって、ファンによって放熱することを特徴とした請求項１乃至４の何れか一項に記載の記録材冷却装置。