JP7276705B2 - 冷却装置及び画像形成装置 - Google Patents

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Description

本発明は、冷却装置及び画像形成装置に関するものである。
従来、搬送されるシートの熱を直接または間接的に吸熱して冷却する冷却部材と、冷却部材に設けられて冷却液が流れる流路および前記冷却液を冷却する液冷手段を有する複数の冷却手段とを備え、少なくとも各冷却手段の流路をシート搬送方向に並べて配置した冷却装置が知られている。
特許文献1には、上記冷却装置として、各冷却手段の液冷手段として、同一構成で冷却能力が同一のラジエータを用い、定着装置を抜けたシートを複数の冷却手段により冷却するものが記載されている。
しかしながら、特許文献1では、シートの冷却が不十分となるおそれがあった。
上述した課題を解決するために、本発明は、搬送されるシートの熱を直接または間接的に吸熱して冷却する冷却部材と、前記冷却部材に設けられて冷却液が流れる流路および前記冷却液を冷却する液冷手段を有する複数の冷却手段とを備え、少なくとも各冷却手段の流路をシート搬送方向に並べて配置した冷却装置において、前記シートの搬送方向下流側に配置された流路に流れる冷却液を冷却する下流側液冷手段として、前記シートの搬送方向上流側に配置された流路に流れる冷却液を冷却する上流側液冷手段の冷却能力よりも高い液冷手段を用い、前記冷却部材は、おもて面に前記シートを担持して搬送する搬送ベルトの裏面と接するように、前記搬送ベルトのループ内側に配設されており、前記搬送ベルトを介して前記シートを前記冷却部材に押し付ける押し付け部材を備えることを特徴とするものである。
本発明によれば、シートを良好に冷却することができる。
本実施形態におけるインクジェット記録装置の概略構成を示す模式図。 本実施形態の冷却装置の概略構成を示す模式図。 変形例1の冷却装置の模式図。 変形例2の冷却装置の模式図。 変形例2の冷却装置の別の例を示す模式図。 変形例3の冷却装置の模式図。 変形例4の冷却装置の模式図。 変形例5の冷却装置の模式図。
以下、図面を参照して、本発明の一実施形態について説明する。
[全体説明]
図1は、本実施形態におけるインクジェット記録装置の概略構成を示す模式図である。
本実施形態のインクジェット記録装置1は、主に、給紙部100、画像形成部200、乾燥部300、排紙部400から構成されている。インクジェット記録装置1においては、給紙部100から給紙されるシート材としての記録材である用紙Pに対し、画像形成部200で画像形成用の液体であるインクにより画像を形成する。そして、用紙上に付着したインクを乾燥部300において乾燥させた後、用紙を排紙部400から排紙する。
[給紙部]
給紙部100は、主に、複数の用紙Pが積載される給紙トレイ110と、給紙トレイ110から用紙を1枚ずつ分離して送り出す給送装置120と、用紙を画像形成部200へ送り込むレジストローラ対130とから構成されている。給送装置120には、ローラやコロを用いた装置や、エア吸引を利用した装置など、あらゆる給送装置を用いることが可能である。給送装置120により給紙トレイ110から送り出された用紙は、その先端がレジストローラ対130に到達した後、レジストローラ対130が所定のタイミングで駆動することにより、画像形成部200へ給紙される。なお、本実施形態において、給紙部100は、画像形成部200へ用紙Pを送り出すものであれば、その構成に制限はない。
[画像形成部]
画像形成部200は、主に、給紙された用紙Pを受け取って用紙担持ドラム210へ渡す渡し胴201と、渡し胴201によって搬送された用紙Pを外周面に担持して搬送する用紙担持ドラム210と、用紙担持ドラム210に担持された用紙Pに向けてインクを吐出するインク吐出部220と、用紙担持ドラム210によって搬送された用紙Pを乾燥部300へ受け渡す渡し胴202とから構成されている。
給紙部100から画像形成部200へ搬送されてきた用紙Pは、渡し胴201の表面に設けられた用紙グリッパによって先端が把持され、渡し胴201の表面移動に伴って搬送される。渡し胴201により搬送された用紙は、用紙担持ドラム210との対向位置で用紙担持ドラム210へ受け渡される。
用紙担持ドラム210の表面にも用紙グリッパが設けられており、用紙の先端が用紙グリッパによって把持される。また、用紙担持ドラム210の表面には、複数の吸引孔が分散して形成されており、各吸引孔には吸引装置211によって用紙担持ドラム210の内側へ向かう吸い込み気流が発生する。渡し胴201から用紙担持ドラム210へ受け渡された用紙Pは、用紙グリッパによって先端が把持されるとともに、吸い込み気流によって用紙担持ドラム210の表面に吸着して、用紙担持ドラム210の表面移動に伴って搬送される。
本実施形態のインク吐出部220は、C(シアン)、M(マゼンタ)、Y(イエロー)、K(ブラック)の4色のインクを吐出して画像を形成するものであり、インクごとに個別の液体吐出ヘッド220C,220M,220Y,220Kを備えている。液体吐出ヘッド220C,220M,220Y,220Kは、液体を吐出するものであれば、その構成に制限はなく、あらゆる構成のものを採用することができる。必要に応じて、白色、金色、銀色などの特殊なインクを吐出する液体吐出ヘッドを設けたり、表面コート液などの画像を構成しない液体を吐出する液体吐出ヘッドを設けたりしてもよい。
インク吐出部220の液体吐出ヘッド220C,220M,220Y,220Kは、画像情報に応じた駆動信号によりそれぞれ吐出動作が制御される。用紙担持ドラム210に担持された用紙Pがインク吐出部220との対向領域を通過する際に、液体吐出ヘッド220C,220M,220Y,220Kから各色インクが吐出され、当該画像情報に応じた画像が形成される。なお、本実施形態において、画像形成部200は、用紙P上に液体を付着させて画像を形成するであれば、その構成に制限はない。
[乾燥部]
乾燥部300は、主に、画像形成部200で用紙P上に付着したインクを乾燥させるための乾燥機構301と、画像形成部200から搬送されてくる用紙Pを搬送する搬送機構302とから構成されている。画像形成部200から搬送されてきた用紙Pは、搬送機構302に受け取られた後、乾燥機構301を通過するように搬送され、排紙部400へ受け渡される。乾燥機構301を通過する際、用紙P上のインクには乾燥処理が施され、これによりインク中の水分等の液分が蒸発し、用紙P上にインクが固着するとともに、用紙Pのカールが抑制される。
[排紙部]
排紙部400は、主に、複数の用紙Pが積載される排紙トレイ410から構成されている。乾燥部300から搬送されてくる用紙Pは、排紙トレイ410上に順次積み重ねられて保持される。なお、本実施形態において、排紙部400は、用紙Pを排紙するものであれば、その構成に制限はない。
[その他の機能部]
本実施形態のインクジェット記録装置1は、給紙部100、画像形成部200、乾燥部300、排紙部400から構成されているが、他の機能部を適宜追加してもよい。例えば、給紙部100と画像形成部200との間に画像形成の前処理を行う前処理部を追加したり、乾燥部300と排紙部400との間に画像形成の後処理を行う後処理部を追加したりすることができる。
前処理部としては、例えば、インクと反応して滲みを抑制するための処理液を用紙Pに塗布する処理液塗布処理を行うものなどが挙げられるが、前処理の内容については特に制限はない。また、後処理部としては、例えば、画像形成部200で画像が形成された用紙を反転させて再び画像形成部200へ送って用紙の両面に画像を形成するための用紙反転搬送処理や、画像が形成された複数枚の用紙を綴じる処理または、用紙変形を矯正させる矯正機構や用紙を冷却させる冷却機構などが挙げられるが、後処理の内容についても特に制限はない。
なお、本実施形態では、印刷装置を、インクジェット記録装置の例で説明しているが、「印刷装置」は、シート材の被乾燥面に向けて液体を吐出する液体吐出ヘッドを備え、吐出された液体によって文字、図形等の有意な画像が可視化されるものに限定されるものではなく、例えば、それ自体意味を持たないパターン等を形成するものも含まれる。シート材は、材質を限定されるものではなく、紙、糸、繊維、布帛、皮革、金属、プラスチック、ガラス、木材、セラミックスなど、液体が一時的でも付着可能なものであればよく、例えば、フィルム製品、衣料用等の布製品、壁紙や床材等の建材、皮革製品などに使用されるものであってもよい。また、「印刷装置」は、液体が付着可能なものの給送、搬送、排紙に係わる手段、その他、前処理装置、後処理装置なども含むことができる。
また、「液体」は、ヘッドから吐出可能な粘度や表面張力を有するものであればよく、特に限定されないが、常温、常圧下において、または加熱、冷却により粘度が30mPa・s以下となるものであることが好ましい。より具体的には、水や有機溶媒等の溶媒、染料や顔料等の着色剤、重合性化合物、樹脂、界面活性剤等の機能性付与材料、DNA、アミノ酸やたんぱく質、カルシウム等の生体適合材料、天然色素等の可食材料、などを含む溶液、懸濁液、エマルジョンなどであり、これらは例えば、インクジェット用インク、表面処理液等の用途で用いることができる。
また、「印刷装置」は、液体吐出ヘッドとシート材とが相対的に移動する装置があるが、これに限定するものではない。具体例としては、液体吐出ヘッドを移動させるシリアル型装置、液体吐出ヘッドを移動させないライン型装置などが含まれる。
また、「液体吐出ヘッド」とは、吐出孔(ノズル)から液体を吐出・噴射する機能部品である。液体を吐出するエネルギー発生源として、圧電アクチュエータ(積層型圧電素子及び薄膜型圧電素子)、発熱抵抗体などの電気熱変換素子を用いるサーマルアクチュエータ、振動板と対向電極からなる静電アクチュエータなどの吐出エネルギー発生手段を使用することができるが、使用する吐出エネルギー発生手段が限定されるものではない。
本実施形態のインクジェット記録装置1は、乾燥部300により用紙P上に付着したインクを乾燥させるため用紙Pの表面温度が高温となる。高温の用紙Pをそのまま排紙トレイ410にスタックし長時間放置するとスタック時に固化しなかったインク層が用紙間で固着しブロッキングが発生するおそれがある。また、乾燥部300を通過した用紙Pを、反転させて再び画像形成部200へ送って用紙の裏面に画像形成部200で画像を形成する場合、高温の用紙Pに画像を形成することになる。その結果、用紙Pの熱により液体吐出ヘッド220C,220M,220Y,220Kが加熱されて高温になり、耐久性に影響を及ぼす。これらの問題を解決するために本実施形態では、乾燥部300を抜けた用紙を冷却する冷却装置が設けられている。
図2は、本実施形態の冷却装置10の概略構成を示す模式図である。
冷却装置10は、おもて面に用紙Pを担持して搬送する搬送ベルト7、搬送ベルト7を介して用紙Pの熱を吸熱する冷却部材11、冷却部材11に用紙Pを搬送ベルト7に押し付ける押し付け部材たる複数の加圧ローラ6、用紙Pを冷却する上流側の冷却手段としての第一冷却部20と、下流側の冷却手段としての第二冷却部30とを備えている。
搬送ベルト7は、複数の張架ローラ5a,5bによって回転可能に張架されている。複数の張架ローラのうちのひとつは駆動モータから伝達される駆動力によって回転駆動する駆動ローラであり、残りは搬送ベルト7の回転に従動回転する従動ローラである。
加圧ローラ6は、用紙Pの搬送方向に所定の間隔を開けて4つ配設されている。各加圧ローラ6は、搬送ベルト7の回転に従動回転する従動ローラであり、バネなどの付勢手段により搬送ベルト7に向けて付勢されている。4つの加圧ローラのうち、用紙搬送方向上流側の2つの加圧ローラ6は、第一冷却部20が冷却部材11を介して用紙Pの熱を吸熱する第一吸熱領域S1に配設されており、用紙搬送方向下流側の2つの加圧ローラ6は、第二冷却部30が冷却部材11の熱を吸熱する第二吸熱領域S2に配設されている。
冷却部材11は、搬送ベルト7の裏面と接するように、搬送ベルト7のループ内側に配設されている。冷却部材11は、アルミニウム製の板状部材であり、搬送ベルト7の裏面と接する面と反対側の面に、冷媒としての冷却液が流れる第一冷却部20の第一流路管22と、第二冷却部30の第二流路管32とが接触している。
第一冷却部20は、冷却部材11に設けられ冷却液が流れる流路としての第一流路管22と、第一流路管22を流れる冷却液を冷却する上流側液冷手段として第一液冷装置21と、第一流路管22内の冷却液を循環搬送する循環手段としての第一液送ポンプ23とを有している。第一流路管22は、冷却部材11の用紙搬送方向上流側の部分に設けられ、熱伝導性の良い金属(例えばアルミニウム)で構成され、冷却部材11に溶接等で固定されている。また、第一流路管22は、冷却部材11との接触面積をなるべく広くするために図に示すようにシート搬送方向(管内の冷却液が主に用紙幅方向に流れるよう)につづら折り状に湾曲させているが、例えば、用紙幅方向(管内の冷却液が主にシート搬送方向に流れるよう)につづら折り状に湾曲させるなど、第一流路管22の配管形状は図に示すものに限られない。第一流路管22の冷却液が流入する流入口と第一液冷装置21とがゴムチューブにより接続されている。また、第一流路管22の冷却液が流出する流出口と第一液送ポンプ23とがゴムチューブにより接続され、第一液送ポンプ23と第一液冷装置21とがゴムチューブにより接続されている。
第一液冷装置21は、冷却液の熱を放熱して冷却液を冷却する放熱手段としての冷却能力2KWのラジエータである。ラジエータは、冷却液を通過させる流路が形成された複数の冷却フィンを備え、これら冷却フィンの間を装置内の気流や自然対流による空気等が接することで放熱が行われ、冷却液が冷却される。また、ラジエータは、冷却ファンを備え、冷却ファンにより、複数の冷却フィンに強制的に冷却風を吹き付けて冷却液の放熱効果を高め、冷却能力を高めることもできる。
ラジエータを出た冷却液は、第一流路管22へ流れ、冷却部材111が用紙Pから吸熱した熱を奪いながら第一流路管22を流れる。そして、第一液送ポンプ23へ流れ、第一液送ポンプ23によりラジエータへと搬送される。そして、ラジエータで放熱されて冷やされた冷却液が、再び第一流路管22へと流れる。
第二冷却部30は、冷却部材11に設けられ冷却液が流れる流路としての第二流路管32と、第二流路管32を流れる冷却液を冷却する下流側液冷手段として第二液冷装置31と、第二流路管32内の冷却液を循環搬送する循環手段としての第二液送ポンプ33とを有している。第二流路管32は、冷却部材11の搬送方向下流側の部分に設けられており、熱伝導性の良い金属(例えばアルミニウム)で構成され、冷却部材11に溶接等で固定されている。また、第二流路管32も第一流路管22と同様、冷却部材11との接触面積をなるべく大きくするために図に示すようにシート搬送方向つづら折り状に湾曲させているが、例えば、搬送ベルトの幅方向につづら折り状に湾曲させるなど、第二流路管32の配管形状は図に示すものに限られない。
第二流路管32の冷却液が流入する流入口と第二液冷装置31とがゴムチューブにより接続されている。また、第二流路管32の冷却液が流出する流出口と第二液送ポンプ33とがゴムチューブにより接続されて、第二液送ポンプ33と第二液冷装置31とがゴムチューブにより接続されている。
第二液冷装置31は、冷却液を冷媒に吸熱して冷却液を冷却する吸熱手段としての冷却能力が8KWのチラーである。チラーは、冷却液とフロンなどの冷媒ガスとの間で熱交換を行なう熱交換部を備え、膨張弁により低圧とされ気化した冷媒ガスを熱交換部へ搬送し、熱交換部が備えるタンクに貯留した冷却液の熱を、管内を流れる冷媒ガスに吸熱し冷却液を冷やす。冷却液の熱を吸熱した冷媒ガスは、コンプレッサにより圧縮され高圧となされた後、空冷装置または液冷装置により冷却される。チラーは、ラジエータと異なり、装置内温度以下に冷却液を冷却することができる。また、ラジエータと異なり、膨張弁による冷媒ガスの噴射量を調整したり、コンプレッサのON/OFF制御したりすることにより、第二流路管32へ送られる冷却液を一定温度に容易に維持することができる。
チラーにより所定の温度に冷却された冷却液は、第二流路管32へ流れ、冷却部材11が用紙Pから吸熱した熱を奪いながら第二流路管32を流れる。そして、第二液送ポンプ33へ流れ、第二液送ポンプ33によりチラーへと搬送される。そして、チラーの冷媒との間の熱交換により所定の温度に低下した冷却液が、再び第二流路管32へと流れる。
乾燥部300により加熱されて温度上昇したカットシートとしての用紙Pが乾燥部300から冷却装置10へ搬送される。冷却装置10へ搬送されてきた用紙Pは、搬送ベルト7と加圧ローラ6とにより狭持されながら搬送される。このとき、搬送ベルト7を介して用紙Pの熱が冷却部材11に奪われ、用紙Pの温度が低下する。本実施形態では、加圧ローラ6により、用紙が搬送ベルト7に押し付けられているので、用紙Pが搬送ベルト7を介して冷却部材11に密着し、用紙Pの熱を良好に冷却部材11に吸熱することができる。これにより、用紙の温度が低下する。そして、冷却装置10により温度が低下した用紙は、排紙部400または用紙反転搬送部へ搬送される。
排紙部400へ搬送された用紙Pは、排紙トレイ410にスタックされる。排紙トレイ410にスタックされた用紙Pは、冷却装置10により十分に冷却されており、用紙P上のインクは、完全に固化している。よって、インク層が用紙間で固着するのを防止することができ、ブロッキングの発生を防止することができる。
用紙反転搬送部へ搬送された用紙は、再び画像形成部200へ送って用紙の裏面に画像形成部200で画像を形成されるが、その際、用紙Pの温度は十分に低下している。従って、用紙Pの熱により液体吐出ヘッド220C,220M,220Y,220Kが加熱されることがなく、耐久性が低下することがない。
冷却部材11が用紙から吸熱した熱は、第一流路管22および第二流路管32内を流れる冷却液に吸熱され、冷却部材11が冷却される。そして、各冷却部20,30の冷却部材11から熱を奪って温度上昇した冷却液は、各冷却部20,30の液冷装置21,31により冷やされた後、再度、流路管22,32へと流れる。
用紙搬送方向上流側に配置される第一流路管22は、高温の用紙から熱を奪い高温となった冷却部材11の上流側の部分に設けられている。従って、第一流路管22内を流れる冷却液は、高温となった冷却部材11の上流側の部分から熱を奪うため高温となりやすい。一方、用紙搬送方向下流側に配置された第二流路管32が設けられた冷却部材11の下流側の部分は、冷却部材11の上流側の部分である程度冷却された用紙から熱を奪うため、上流側の部分に比べて温度が低くなる。従って、第二流路管32内を流れる冷却液は、あまり温度の高くない冷却部材11の下流側の部分から熱を奪うため第一流路管22を流れる冷却液に比べて温度が低くなる。
従来においては、各冷却部を、同一の構成とし、各冷却部の液冷装置を、同一の冷却能力を有するラジエータを用いていた。流路たる流路管が用紙搬送方向上流側に配置された上流側の冷却部は、冷却液の温度が高く、装置内温度と冷却液の温度との温度差が大きい。そのため、ラジエータによる冷却液の冷却量が多くなる。その結果、流路管の流入するときの冷却液の温度と、流路管から流出するときの冷却液の温度差が大きく、上流側の冷却部では、効率よく用紙の冷却を行なうことができていた。
しかしながら、流路管が用紙搬送方向下流側に配置された下流側の冷却部は、上流側の冷却部によりある程度冷却された用紙から熱を奪うため冷却液の温度が低く、装置内温度と冷却液の温度との温度差が小さい。そのため、ラジエータによる冷却液の冷却量が少なく、ラジエータから流路管へ流入する冷却液の温度と、冷却部材の下流側部分との温度差があまりつかず、冷却部材の下流側部分があまり冷やされない。その結果、冷却部材の下流側部分と用紙との温度差があまりつかず、冷却部材の下流側の部分で用紙を十分に冷却できないおそれがある。
これに対し、本実施形態では、流路管が用紙搬送方向下流側に配置された下流側の冷却部である第二冷却部30の液冷装置を、上流側の冷却部である第一冷却部20よりも冷却能力が高いものを用いた。これにより、第二冷却部30の液冷装置として、第一冷却部20の液冷装置と同一の冷却能力を有するものを用いた従来に比べて、冷却液の冷却量を多くすることができる。これにより、従来よりも冷却部材11の用紙搬送方向下流側の第二吸熱領域S2と、第二液冷装置31から第二流路管32へ流入する冷却液との温度差を大きくすることができる。その結果、冷却液で冷却部材11を良好に冷やすことができ、冷却部材11の第二吸熱領域S2の温度上昇を抑えることができる。その結果、冷却部材11の第二吸熱領域S2の温度と搬送ベルト7を介して接触する用紙Pとの温度差を従来よりも大きくすることができる。よって、従来に比べて、冷却部材の下流側の部分で用紙を良好に冷却することができ、用紙の温度を良好に低下させることができる。
下流側液冷手段である第二液冷装置31として、上流側液冷手段である第一液冷装置21の冷却能力よりも4KW以上高い冷却能力を有するものを用いるのが好ましい。第二液冷装置31として、第一液冷装置21の冷却能力よりも4KW以上高い冷却能力を有するものを用いることで、冷却部材の第二吸熱領域S2と、第二流路管32に流入する冷却液との温度差を十分につけることができる。これにより、良好に冷却部材の第二吸熱領域S2を冷却することができ、冷却部材の第二吸熱領域S2と用紙との温度差を大きくすることができ、冷却部材の第二吸熱領域S2で用紙を良好に冷却することができる。
さらに、本実施形態では、第二液冷装置31に、冷却液の熱を冷媒ガスが吸熱して冷却液の温度を低下させる吸熱手段としてのチラーを用いている。チラーを用いることで、冷却液の熱を放熱して冷却液の温度を低下させる放熱手段としてのラジエータと異なり、冷却液を装置内温度以下に冷却することができる。これにより、第二液冷装置31を抜けた冷却液と、冷却部材11の第二吸熱領域S2との温度差を大きくすることができ、冷却部材から多くの熱を奪うことができる。これにより、第一冷却部20で冷やされてある程度温度低下した用紙であっても、冷却部材11の第二吸熱領域S2と用紙Pとの間の温度差を十分大きくすることができ、第二吸熱領域S2で用紙から多くの熱を奪うことができ、冷却部材の下流側において、用紙の温度を良好に低下させることができる。
また、ラジエータと異なり、周囲の温度に左右されず、冷却液を一定の温度に冷却することが可能となる。これにより、周囲の温度に左右されず安定して用紙を冷却することができる。
本実施形態では、用紙Pはカットシートであり、所定の間隔を有して連続して用紙Pが冷却装置10へ搬送されるおそれがある。しかし、本実施形態では、第一冷却部20と第二冷却部30とで効率よく冷却部材11を冷却することができる。従って、所定の間隔を有して連続して用紙Pが冷却装置10へ搬送されても、冷却部材11の温度上昇を抑えることができ、連続搬送時の後半の用紙についても、良好に冷却することができる。
また、液冷装置の冷却能力が高いほど、液冷装置のコストが高く、消費電力も高くなる。従って、全ての冷却部の液冷装置の冷却能力を高くすると、冷却装置全体として高コストで消費電力の高いシステムとなってしまう。これに対し、本実施形態では、第一液冷装置21は、第二液冷装置31(チラー)よりも冷却能力が低く、安価で消費電力が低いラジエータを用いている。
第一冷却部20により吸熱される冷却部材の上流側の第一吸熱領域S1は、乾燥部300により装置内温度よりも十分に高い用紙が搬送ベルト7を介して接触する。従って、冷却部材11の第一吸熱領域S1の温度がある程度高くても、冷却部材11の第一吸熱領域S1と用紙との間で十分な温度差となる。よって、第一液冷装置21として、冷却能力がチラーよりも低く、チラーよりも安価で消費電力が少ないラジエータを用いて、冷却液を装置内温度よりもある程度高い温度にしか冷却できず、冷却部材11の第一吸熱領域S1が装置内温度よりも高い温度となっても、第一吸熱領域S1で十分に用紙の熱を奪うことができ、第一冷却部20で良好に用紙の温度を低下させることができる。
また、ラジエータの冷却能力は、ラジエータが配置された周囲の温度に大きく依存するが、冷却液の温度が周囲の温度よりも十分に高いので、多少周囲の温度が変動しても、十分高い冷却能力を維持することができる。これにより、第一液冷装置21を、第二液冷装置31と同一のチラーとした場合に比べて、冷却装置のコストアップや消費電力を抑えて、用紙を良好に冷却することができる。
一方、第二冷却部30により吸熱される冷却部材の下流側の第二吸熱領域S2は、第一吸熱領域S1で冷やされた用紙の熱を吸熱するため、冷却部材11の第二吸熱領域S2の温度は、あまり温度上昇せず、第二流路管32を流れる冷却液の温度がさほど上がらない。その結果、冷却液の温度と第二液冷装置31が配置された周囲の温度との差があまり開かない。そのため、第二液冷装置としてラジエータを用いた場合は、周囲温度により冷却能力が大きく変動してしまい、用紙を良好に冷却できない。また、ラジエータは、周囲の温度以下に冷却液を冷却できない。その結果、冷却部材と冷却液との温度差を十分につけることができず、用紙を良好にできない。従って、第二液冷装置は、ラジエータでなく、チラーを用いることで、下流側でも良好に用紙を冷却することができる。
このように、本実施形態では、第二液冷装置31をチラーとし、第一液冷装置21を、第二液冷装置31よりも冷却能力の低い安価なラジエータとすることで、装置のコストアップを抑えて、効率よく用紙を冷却することができる。
また、本実施形態では、第二液冷装置31として、チラーを用いているが、冷却能力が第一液冷装置21の冷却能力よりも高ければよく、ラジエータを用いてもよい。また、液冷装置の冷却能力は、規定の環境温度下において、規定温度の冷却対象(冷却部材)が、規定時間において、どのくらい温度低下したかにより求めることができる。
次に、冷却装置10の変形例について説明する。
[変形例1]
図3は、変形例1の冷却装置の模式図である。
この変形例1は、冷却部材11の内部に第一冷却部20の冷却液が流れる第一流路管22と、第二冷却部30の冷却液が流れる第二流路管32とを形成したものである。かかる構成とすることで、冷却部材11と各流路管22,32との接触面積を大きくすることができ、冷却部材11が吸熱した用紙の熱をより効率よく冷却液に受け渡すことができる。
[変形例2]
図4は、変形例2の冷却装置の模式図である。
この変形例2は、4つの冷却部材11a~11dを、用紙搬送方向に並べて配置したものである。そして、第一冷却部20の第一流路管22を、用紙搬送方向上流側の2つの冷却部材11a,11bに接触させ、第二冷却部30の第二流路管32を、用紙搬送方向下流側の2つの冷却部材11c,11dに接触させている。
図5は、変形例2の冷却装置の別の例を示す模式図である。
図5は、4つの冷却部材11a~11dを、用紙搬送方向に並べて配置したものであり、上流側の冷却部材11aに第一冷却部20の第一流路管22を接触させ、下流側の冷却部材11bに第二冷却部30の第二流路管32を接触させている。
図4、図5に示すように、冷却部材11を複数用いることで、レイアウトの自由度の向上を図ることができる。具体的に説明すると、冷却部材11を複数用いることで、例えば、後述する変形例3(図6に示す構成)などの構成を取ることが可能となり、装置のレイアウトの自由度が向上するのである。
[変形例3]
図6は、変形例3の冷却装置の模式図である。
この変形例3は、第一搬送ベルト7aと、第二搬送ベルト7bとを備え、各搬送ベルトのループ内側に冷却部材11a,11bを配置している。そして、第一搬送ベルト7aに配置された冷却部材11aに第一流路管22を接触させ、第二搬送ベルト7bに配置された冷却部材11bに第二流路管32を接触させている。この変形例3では、搬送ベルトは、2つであるが、3つ以上設けてもよい。また、流路管を各搬送ベルトに対応して設けているが、例えば、一つの搬送ベルトに複数の冷却部の流路管を配置したり、複数の搬送ベルトのうちひとつには、冷却部材や流路管を設けない構成としたりしてもよい。
このように、複数の搬送ベルトを用いることで、レイアウトの自由度の向上を図ることができる。
[変形例4]
図7は、変形例4の冷却装置の模式図である。
この変形例4は、冷却部材を流路管に回転自在に支持されたローラとしたものである。用紙搬送方向上流側に配置された第一冷却ローラ111aは、第一流路管22に回転自在に支持されており、用紙搬送方向下流側に配置された第二冷却ローラ111bは、第二流路管32に回転自在に支持されている。また、この変形例4では、搬送ベルト7を介して第一冷却ローラ111aに当接する加圧ローラ6と、搬送ベルト7を介して第二冷却ローラ111bに当接する加圧ローラ6の2つの加圧ローラを備えている。
このように、冷却部材をローラとすることで、搬送ベルト7と冷却部材の間での摺動抵抗を低減することができ、搬送ベルト7の摩耗を抑制することができる。また、搬送ベルト7を駆動する駆動トルクを低減することができる。
また、流路管に回転自在に支持された冷却ローラを、搬送ベルト7のおもて面に接触するように設け、この冷却ローラで用紙Pのおもて面(印刷面)を冷却するようにしてもよい。かかる構成としても、冷却ローラが用紙Pのおもて面と連れ回りするため、用紙のおもて面に形成された画像が乱されることがない。
[変形例5]
図8は、変形例5の冷却装置の模式図である。
この変形例5は、上搬送ベルト71を設け、用紙Pを搬送ベルト7と上搬送ベルト71とにより狭持して搬送するようにしたものである。
図8に示すように、上搬送ベルト71は、2つの張架ローラ51a,51bに張架されており、上搬送ベルト71のループ内側には、4つの加圧ローラ6が配設されている。2つの張架ローラ51a,51bいずれも従動ローラとして、上搬送ベルト71を搬送ベルト7と連れ回りする構成としてもよいし、2つの張架ローラ51a,51bのうちいずれかを駆動モータから駆動力が伝達され回転駆動する駆動ローラとして、上搬送ベルト71を回転駆動させる構成としてもよい。
このように、用紙Pを搬送ベルト7と上搬送ベルト71とにより狭持して搬送することで、用紙Pを安定的に搬送することができる。また、加圧ローラ6間においても、上搬送ベルト71により用紙Pを冷却部材側に押し付けることができ、上搬送ベルト71を押し付け部材として機能させることができる。これにより、より確実に用紙Pを、搬送ベルト7を介して冷却部材11に接触させることができ、冷却部材11により良好に用紙Pの熱を吸熱することができる。
また、上搬送ベルト71のループ内側にも冷却部材を配置し、この上搬送ベルト71のループ内側に配置した冷却部材に第一冷却部または第二冷却部の流路管を接触させて、用紙を両面から冷却してもよい。また、第三冷却部を設けて、この第三冷却部の流路管を上搬送ベルト71のループ内側に配置した冷却部材に接触させてもよい。
また、上述では、2つの冷却部の流路管が、用紙搬送方向に並んで配置された冷却装置について説明したが、3つ以上の冷却部を設け、3つ以上の流路管を、用紙搬送方向に並んで配置してもよい。この場合、少なくとも最下流に配置された流路管を備える最下流の冷却部の液冷装置の冷却能力を、この流路管よりも上流側に配置された流路管を備える複数の冷却部のうちの少なくとも一つの冷却部の液冷装置の冷却能力よりも高くする構成とすればよい。このように、少なくとも最下流の冷却部の液冷装置の冷却能力を、これよりも上流側の複数の冷却部のうちのひとつの冷却部の液冷装置の冷却能力よりも高くすることで、用紙Pの温度を良好に低下させることができる。また、少なくとも最下流に配置された流路管を備える最下流の冷却部の液冷装置をチラーとし、少なくとも最上流に配置された流路管を備える最上流の冷却部の液冷装置をラジエータとすることで、装置のコストアップを抑えて、効率よく用紙を冷却することができる。
また、上述では、乾燥部300を抜けた用紙を冷却する冷却装置に本発明を適用した態様について説明したが、電子写真方式の画像形成装置において、定着装置により加熱された用紙を冷却する冷却装置にも本発明を適用することができる。
以上に説明したものは一例であり、次の態様毎に特有の効果を奏する。
(態様1)
搬送されるシートの熱を直接または間接的に吸熱して冷却する冷却部材11と、冷却部材に設けられて冷却液が流れる流路管22,32などの流路および冷却液を冷却する液冷装置21,31などの液冷手段を有する複数の冷却部など冷却手段とを備え、少なくとも各冷却手段の流路をシート搬送方向に並べて配置した冷却装置10において、シートの搬送方向下流側に配置された第二流路管32などの流路に流れる冷却液を冷却する第二液冷装置31などの下流側液冷手段として、シートの搬送方向上流側に配置された第一流路管22などの流路に流れる冷却液を冷却する第一液冷装置21などの上流側液冷手段の冷却能力よりも高い液冷手段を用いた。
特許文献1では、各冷却手段の液冷手段として、同一構成で冷却能力が同一のラジエータを用いている。シート搬送方向上流側に配置された流路を流れる冷却液は、定着装置などのシートを加熱する加熱手段を抜けた直後の温度が高いシートの熱を吸熱して高温となった冷却部材の熱を吸熱するため冷却液の温度が高くなる。従って、冷却液の温度と環境温度との温度差が大きくなり、ラジエータによる冷却液の冷却量が多くなる。一方、シート搬送方向下流側に配置された流路を流れる冷却液は、上流側の冷却部材により冷却され、温度がある程度低下したシートの熱を吸熱し、あまり温度が高くない冷却部材から吸熱するため、冷却液の温度があまり高くならない。その結果、冷却液の温度と環境温度との温度差が小さく、ラジエータによる冷却液の冷却量が少なくなる。その結果、冷却部材と冷却液との温度差が小さくなり、冷却部材を十分に冷やせず、下流側の冷却部材によるシートの冷却量が低下し、シートの冷却が不十分となるおそれがあった。
これに対し、態様1では、シートの搬送方向下流側に配置された流路に流れる冷却液を冷却する下流側液冷手段の冷却能力を、シートの搬送方向上流側に配置された流路に流れる冷却液を冷却する上流側液冷手段の冷却能力よりも高くしている。これにより、下流側液冷手段の冷却能力が、上流側液冷手段の冷却能力と同一の特許文献1に比べて、下流側液冷手段による冷却液の冷却量を多くすることができる。その結果、特許文献1に比べて、冷却部材と冷却液との温度差を大きくすることができ、特許文献1に比べて、冷却部材を冷すことができる。これにより、特許文献1に比べてシート搬送下流側でも良好に用紙を冷却することができ、シートを良好に冷却することができる。
(態様2)
態様1において、第二液冷装置31などの下流側液冷手段の冷却能力が、第一液冷装置21などの上流側液冷手段の冷却能力よりも4KW以上高い。
これによれば、実施形態で説明したように、下流側に配置された第二流路管32などの流路を流れる冷却液の温度を良好に低下させることができ、下流側においても、良好に用紙を冷却することができる。
(態様3)
態様1または2において、第二液冷装置31などの下流側液冷手段が、冷却液の熱を冷媒に吸熱させて、冷却液を冷却するチラーなどの吸熱手段である。
これによれば、実施形態で説明したように、冷却能力が、環境温度にさほど左右されることなく、所定の温度に冷却液を冷却することができ、かつ、冷却液を環境温度以下に冷却することができる。これにより、冷却部材と冷却液との温度差を安定的に大きくすることができ、下流側で良好に用紙に冷却することができる。
(態様4)
態様1乃至3いずれかにおいて、第一液冷装置21などの上流側液冷手段は、冷却液の熱を放熱して冷却液を冷却するラジエータなどの放熱手段である。
これによれば、実施形態で説明したように、第一液冷装置21などの上流側液冷手段を、チラーなどの吸熱手段としたものに比べて、装置のコストダウンを図ることができ、かつ、消費電力の低減を図ることができる。
また、上流側に配置された第一流路管22などの流路を流れる冷却液は、高温の用紙から熱を奪って高温となった冷却部材から熱を吸熱するため、冷却液の温度が、環境温度よりも十分に高い温度となる。従って、上流側液冷手段として安価で消費電力の低いラジエータを用いても、冷却液の熱を良好に放熱することができ、冷却液を良好に冷却することができる。
(態様5)
搬送されるシートの熱を直接または間接的に吸熱して冷却する冷却部材11と、冷却部材に設けられて冷却液が流れる流路管22,32などの流路および冷却液を冷却する液冷装置21,31などの液冷手段を有する複数の冷却部など冷却手段とを備え、少なくとも各冷却手段の流路をシート搬送方向に並べて配置した冷却装置10において、シートの搬送方向下流側に配置された第二流路管32などの流路に流れる冷却液を冷却する第二液冷装置31などの下流側液冷手段が、冷却液の熱を冷媒に吸熱させて、冷却液を冷却するチラーなどの吸熱手段であり、シートの搬送方向上流側に配置された第一流路管22などの流路に流れる冷却液を冷却する第一液冷装置21などの上流側液冷手段が、冷却液の熱を放熱して冷却液を冷却するラジエータなどの放熱手段である。
これによれば、実施形態で説明しように、第一液冷装置21などの上流側液冷手段としてラジエータなどの放熱手段を用いることで、上流側液冷手段としてチラーなどの吸熱手段を用いる場合に比べて、低コスト化を図ることができる。また、第一流路管22などの流路を流れる冷却液は、高温のシートから熱を奪って室温に対して十分に高い温度の冷却部材を冷却するため、冷却部材冷却後の冷却液の温度も室温よりも十分に高くなる。従って、液冷手段として放熱手段を用いても冷却液の温度を十分に下げることができる。また、冷却液が室温よりも低い温度に冷却できずとも、冷却部材と冷却液との温度差を十分い大きくすることができ、良好に冷却部材を冷却することができる。
また、第二液冷装置31などの下流側液冷手段として、チラーなどの吸熱手段を用いることで、冷却液を室温以下に冷却することが可能となる。これにより、上流側の冷却部材で装置内温度付近にまで低下したシートと冷却液との間の温度差を十分に大きくでき下流側でも良好にシートを冷却することができる。
これにより、装置のコストアップを抑えて、良好にシートを冷却することができる。
(態様6)
搬送されるシートの熱を直接または間接的に吸熱して冷却する冷却部材11と、冷却部材に設けられて冷却液が流れる流路管22,32などの流路および冷却液を冷却する液冷装置21,31などの液冷手段を有する複数の冷却部など冷却手段とを備え、少なくとも各冷却手段の流路をシート搬送方向に並べて配置した冷却装置10において、シートの搬送方向下流側に配置された第二流路管32などの流路に流れる冷却液を冷却する第二液冷装置31などの下流側液冷手段が、チラーであり、シートの搬送方向上流側に配置された第一流路管22などの流路に流れる冷却液を冷却する第一液冷装置21などの上流側液冷手段が、ラジエータである。
これによれば、実施形態で説明しように、第一液冷装置21などの上流側液冷手段としてラジエータなどの放熱手段を用いることで、上流側液冷手段としてチラーを用いる場合に比べて、低コスト化を図ることができる。また、第一流路管22などの流路を流れる冷却液は、高温のシートから熱を奪って室温に対して十分に高い温度の冷却部材を冷却するため、冷却部材冷却後の冷却液の温度も室温よりも十分に高くなる。従って、液冷手段としてラジエータを用いても冷却液の温度を十分に下げることができる。また、冷却液が室温よりも低い温度に冷却できずとも、冷却部材と冷却液との温度差を十分い大きくすることができ、良好に冷却部材を冷却することができる。
また、第二液冷装置31などの下流側液冷手段として、チラーを用いることで、冷却液を室温以下に冷却することが可能となる。これにより、上流側の冷却部材で装置内温度付近にまで低下したシートと冷却液との間の温度差を十分に大きくでき下流側でも良好にシートを冷却することができる。
これにより、装置のコストアップを抑えて、良好にシートを冷却することができる。
(態様7)
態様1乃至6いずれかにおいて、各冷却手段は、冷却液を流路と液冷手段との間で循環させる液送ポンプ23,33などの循環手段を備える。
(態様8)
態様1乃至7いずれかにおいて、搬送ベルト7を介して用紙Pなどのシートを冷却部材11に押し付ける加圧ローラ6などの押し付け部材を備える。
これによれば、実施形態で説明したように、用紙Pなどシートを、搬送ベルト7を介して冷却部材11に密着させることができ、用紙の熱を良好に冷却部材へ移動させることができる。
(態様9)
態様8において、押し付け部材が、シート搬送機能を併せ持つ上搬送ベルト71などのベルトである。
これによれば、変形例5で説明したように、用紙Pなどのシートを安定的に搬送することができ、かつ、シートを良好に搬送ベルト7を介して冷却部材11に密着させることができる。
(態様10)
態様1乃至9いずれかにおいて、冷却部材11の内部に流路管22,32などの流路を設けた。
これによれば、変形例1で説明したように、冷却部材11と流路管22,32などの吸熱部との接触面積を大きくすることができ、冷却部材の熱を良好に吸熱部に吸熱することができる。
(態様11)
態様1乃至10いずれかにおいて、冷却部材11は、シートの搬送方向に並んで複数設けられている。
これによれば、変形例2で説明したように、レイアウトの自由度の向上を図ることができる。
(態様12)
態様11において、複数の冷却手段の少なくともひとつは、流路管22,32などの流路を、複数の冷却部材に設けた。
これによれば、変形例2で説明したように、レイアウトの自由度の向上を図ることができる。また、各冷却部材についてひとつ以上の冷却手段を設ける構成に比べて、部品点数を削減することができ、装置のコストダウンを図ることができる。
(態様13)
態様11または12において、用紙Pなどのシートを搬送する複数の搬送ベルトそれぞれに、冷却部材を配置した。
これによれば、変形例3を用いて説明したように、レイアウトの自由度の向上を図ることができる。
(態様14)
態様1乃至13いずれかにおいて、冷却部材11は、ローラである。
これによれば、変形例4で説明したように、搬送ベルト7との摺動抵抗を抑制することができ、搬送ベルト7の摩耗を抑制することができる。
(態様15)
態様1乃至14いずれかにおいて、シートは、カットシートである。
これによれば、実施形態で説明したように、カットシートが所定の間隔を有して連続的に搬送されたとしても、シートを効率よく良好に冷却できる。
(態様16)
用紙Pなどのシートに画像を形成する画像形成手段と、シートを冷却する冷却装置10とを備えたインクジェット記録装置1などの画像形成装置において、冷却装置として、態様1乃至15いずれかの冷却装置を用いた。
これによれば、実施形態で説明したように、排紙トレイ410にスタックされた用紙Pのブロッキングの発生を防止することができる。また、シートの裏面に画像を形成する際に、画像形成手段が高温となるのを抑制することができ、画像形成手段の耐久性の低下を抑制することができる。
1 :インクジェット記録装置
6 :加圧ローラ
7 :搬送ベルト
7a :第一搬送ベルト
7b :第二搬送ベルト
10 :冷却装置
11 :冷却部材
20 :第一冷却部
21 :第一液冷装置
22 :第一流路管
23 :第一液送ポンプ
30 :第二冷却部
31 :第二液冷装置
32 :第二流路管
33 :第二液送ポンプ
71 :上搬送ベルト
111a :第一冷却ローラ
111b :第二冷却ローラ
200 :画像形成部
300 :乾燥部
410 :排紙トレイ
P :用紙
S1 :第一吸熱領域
S2 :第二吸熱領域
特開2013-7801号公報

Claims (15)

  1. 搬送されるシートの熱を直接または間接的に吸熱して冷却する冷却部材と、
    前記冷却部材に設けられて冷却液が流れる流路および前記冷却液を冷却する液冷手段を有する複数の冷却手段とを備え、
    少なくとも各冷却手段の流路をシート搬送方向に並べて配置した冷却装置において、
    前記シートの搬送方向下流側に配置された流路に流れる冷却液を冷却する下流側液冷手段として、前記シートの搬送方向上流側に配置された流路に流れる冷却液を冷却する上流側液冷手段の冷却能力よりも高い液冷手段を用い
    前記冷却部材は、おもて面に前記シートを担持して搬送する搬送ベルトの裏面と接するように、前記搬送ベルトのループ内側に配設されており、
    前記搬送ベルトを介して前記シートを前記冷却部材に押し付ける押し付け部材を備えることを特徴とする冷却装置。
  2. 請求項1に記載の冷却装置において、
    前記下流側液冷手段の冷却能力が、前記上流側液冷手段の冷却能力よりも4KW以上高いことを特徴とする冷却装置。
  3. 請求項1または2に記載の冷却装置において、
    前記下流側液冷手段が、前記冷却液の熱を冷媒に吸熱させて、前記冷却液を冷却する吸熱手段であることを特徴とする冷却装置。
  4. 請求項1乃至3いずれか一項に記載の冷却装置において、
    前記上流側液冷手段は、前記冷却液の熱を放熱して前記冷却液を冷却する放熱手段であることを特徴とする冷却装置。
  5. 搬送されるシートの熱を直接または間接的に吸熱して冷却する冷却部材と、
    前記冷却部材に設けられて冷却液が流れる流路および前記冷却液を冷却する液冷手段を有する複数の冷却手段とを備え、
    少なくとも各冷却手段の流路をシート搬送方向に並べて配置した冷却装置において、
    前記シートの搬送方向下流側に配置された流路に流れる冷却液を冷却する下流側液冷手段が、前記冷却液の熱を冷媒に吸熱させて、前記冷却液を冷却する吸熱手段であり、
    前記シートの搬送方向上流側に配置された流路に流れる冷却液を冷却する上流側液冷手段が、前記冷却液の熱を放熱して前記冷却液を冷却する放熱手段であり、
    前記冷却部材は、おもて面に前記シートを担持して搬送する搬送ベルトの裏面と接するように、前記搬送ベルトのループ内側に配設されており、
    前記搬送ベルトを介して前記シートを前記冷却部材に押し付ける押し付け部材を備えることを特徴とする冷却装置。
  6. 搬送されるシートの熱を直接または間接的に吸熱して冷却する冷却部材と、
    前記冷却部材に設けられて冷却液が流れる流路および前記冷却液を冷却する液冷手段を有する複数の冷却手段とを備え、
    少なくとも各冷却手段の流路をシート搬送方向に並べて配置した冷却装置において、
    前記シートの搬送方向下流側に配置された流路に流れる冷却液を冷却する下流側液冷手段が、チラーであり、
    前記シートの搬送方向上流側に配置された流路に流れる冷却液を冷却する上流側液冷手段が、ラジエータであり、
    前記冷却部材は、おもて面に前記シートを担持して搬送する搬送ベルトの裏面と接するように、前記搬送ベルトのループ内側に配設されており、
    前記搬送ベルトを介して前記シートを前記冷却部材に押し付ける押し付け部材を備えることを特徴とする冷却装置。
  7. 請求項1乃至6いずれか一項に記載の冷却装置において、
    各冷却手段は、前記冷却液を前記流路と前記液冷手段との間で循環させる循環手段を備えることを特徴とする冷却装置
  8. 請求項1乃至7いずれか一項に記載の冷却装置において、
    前記押し付け部材が、シート搬送機能を併せ持つベルトであることを特徴とする冷却装置。
  9. 請求項1乃至いずれか一項に記載の冷却装置において、
    前記冷却部材の内部に前記流路を設けたことを特徴とする冷却装置。
  10. 請求項1乃至9いずれか一項に記載の冷却装置において、
    前記冷却部材は、シートの搬送方向に並んで複数設けられていることを特徴とする冷却装置。
  11. 請求項10に記載の冷却装置において、
    複数の冷却手段の少なくともひとつは、前記流路が、複数の冷却部材に設けられていることを特徴とする冷却装置。
  12. 請求項10または11に記載の冷却装置において、
    シートを搬送する複数の搬送ベルトそれぞれに、前記冷却部材を配置したことを特徴とする冷却装置。
  13. 請求項1乃至12いずれか一項に記載の冷却装置において、
    前記冷却部材は、ローラであることを特徴とする冷却装置。
  14. 請求項1乃至13いずれか一項に記載の冷却装置において、
    前記シートは、カットシートであることを特徴とする冷却装置。
  15. シートに画像を形成する画像形成手段と、
    前記シートを冷却する冷却装置とを備えた画像形成装置において、
    前記冷却装置として、請求項1乃至14いずれか一項に記載の冷却装置を用いたことを特徴とする画像形成装置。
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