(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シート状部材搬送方向と直交する方向に流動媒体が流れる流路が内部に形成された熱交換体と、
前記流路の流動媒体流れ方向上流側と下流側それぞれに連通する流入路と排出路とに連結させた配管を通して前記流路に流動媒体を搬送する流動媒体搬送手段とを備え、
前記熱交換体の熱交換面にシート状部材を直接または熱伝達部材を介して接触させて該シート状部材と前記流動媒体との間で熱交換を行う熱交換装置において、
前記流入路を前記熱交換体のシート状部材搬送方向に複数設けており、
前記流入路の直径をＤとし、前記流入路の配設数をｎとし、前記流路のシート状部材搬送方向の幅をＬとし、前記流路の高さをＧとすると、Ｌ＞Ｇであり、Ｌ≒Ｄ×ｎまたはＬ＞Ｄ×ｎ、並びに、Ｇ≒Ｄ×ｎまたはＧ＜Ｄ×ｎの関係を満たすことを特徴とする熱交換装置。
【請求項２】
シート状部材搬送方向と直交する方向に流動媒体が流れる流路が内部に形成された熱交換体と、
前記流路の流動媒体流れ方向上流側と下流側それぞれに連通する流入路と排出路とに連結させた配管を通して前記流路に流動媒体を搬送する流動媒体搬送手段とを備え、
前記熱交換体の熱交換面にシート状部材を直接または熱伝達部材を介して接触させて該シート状部材と前記流動媒体との間で熱交換を行う熱交換装置において、
前記流入路を前記熱交換体のシート状部材搬送方向に複数設けており、
前記流路の流動媒体流れ方向と直交する方向の断面積をＡとし、前記流入路の流動媒体流れ方向と直交する方向の断面積をＢとし、前記流入路の配設数をｎとすると、Ａ≦Ｂ×ｎの関係を満たすことを特徴とする熱交換装置。
【請求項３】
シート状部材搬送方向と直交する方向に流動媒体が流れる流路が内部に形成された熱交換体と、
前記流路の流動媒体流れ方向上流側と下流側それぞれに連通する流入路と排出路とに連結させた配管を通して前記流路に流動媒体を搬送する流動媒体搬送手段とを備え、
前記熱交換体の熱交換面にシート状部材を直接または熱伝達部材を介して接触させて該シート状部材と前記流動媒体との間で熱交換を行う熱交換装置において、
前記流入路を前記熱交換体のシート状部材搬送方向に複数設けており、
前記配管は、複数の前記流入路から流れた流動媒体を受け入れる共通の流路を形成するとともに、複数の前記流入路の配設方向に形成された広幅流路であり、
前記排出路は前記熱交換体のシート状部材搬送方向に複数設けられており、複数の前記排出路は前記広幅流路における複数の前記流入路と反対側に形成されていることを特徴とする熱交換装置。
【請求項４】
請求項３に記載の熱交換装置において、
上記流入路から流入する流動媒体の流量と、上記排出路から排出する流動媒体の流量とを同等にすることを特徴とする熱交換装置。
【請求項５】
請求項１、２、３または４の熱交換装置において、
上記流路のシート状部材搬送方向の幅をＬとし前記流路の高さをＧとするとＧ＜Ｌの関係を満たすことを特徴とする熱交換装置。
【請求項６】
請求項１、２、３、４または５の熱交換装置において、
上記流路の上記流入路近傍に前記流路がシート状部材搬送方向に徐々に広がる扇形形状の領域を設けたことを特徴とする熱交換装置。
【請求項７】
請求項１、２、３、４、５または６の熱交換装置において、
上記流路の上記流入路近傍に前記流入路から前記流路内に流入してきた流動媒体を前記流路のシート状部材搬送方向に拡散させる流動媒体拡散手段を設けたことを特徴とする熱交換装置。
【請求項８】
請求項１、２、３、４、５、６または７の熱交換装置において、
上記熱交換体の上記熱交換面から該熱交換面と対向する外周面までの高さをＨとしたとき、前記熱交換体の前記熱交換面からＨ／２の位置よりも該熱交換面に近い位置に前記流路を形成したことを特徴とする熱交換装置。
【請求項９】
シート状部材上にトナー像を形成するトナー像形成手段と、
前記シート状部材上に形成されたトナー像を少なくとも熱によって該シート状部材に定着させる熱定着手段と、
前記熱定着手段によってトナー像が定着されたシート状部材を冷却する冷却手段とを備えた画像形成装置において、
前記冷却手段として、請求項１、２、３、４、５、６、７または８の熱交換装置を用いたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項１０】
シート状部材上にトナー像を形成するトナー像形成手段と、
前記シート状部材上に形成されたトナー像を少なくとも熱によって該シート状部材に定着させる熱定着手段と、
前記シート状部材を加温する加温手段とを備えた画像形成装置において、
前記加温手段として、請求項１、２、３、４、５、６、７または８の熱交換装置を用いたことを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プリンタ、ファクシミリ、複写機などの画像形成装置に用いられる熱交換装置、及び、その熱交換装置を備えた画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
画像形成装置としては、電子写真技術を用いてシート状部材である用紙上にトナー画像を形成し、熱定着装置を通過させることでトナーを溶融し融着させるものが知られている。一般に熱定着装置の温度は、トナーや用紙の種類、用紙搬送スピードなどによって異なるが１８０［℃］〜２００［℃］程度の温度に設定され制御されて、トナーを瞬時に融着させる。熱定着装置を通過した直後の用紙の表面温度は、用紙の熱容量（比熱、密度など）に左右されるが例えば１００［℃］〜１３０［℃］程度の高い温度となっている。トナーの溶融温度はもっと低いので、熱定着装置通過直後の時点ではトナーは少し軟らかいままであり、用紙が冷えるまでは、しばらく粘着状態にある。そのため、連続的に画像出力動作が繰り返され熱定着装置通過後の用紙が排紙収容部に積載される場合、用紙上のトナーが十分に硬化できず軟化状態にあると、用紙上のトナーが別の用紙に貼り付く所謂ブロッキング現象が起こり、画像品質が著しく低下することがある。
【０００３】
従来、オフィス向けの電子写真方式の画像形成装置においては、ファンにより風を当てて冷却した熱交換体に直接または熱伝達部材を介して用紙を接触させて、熱交換体と用紙との間で熱交換を行い用紙を冷却する空冷方式が数多く採用されてきた。
【０００４】
特許文献１に記載の冷却装置では、熱伝達部材であり用紙を担持して搬送する搬送ベルトの内周面に熱交換体であるヒートシンクを設けている。ヒートシンクはファンにより風を当てて冷却しており、搬送ベルトによって搬送される用紙はヒートシンクとの対向領域を通過した際に搬送ベルトを介して用紙からヒートシンクに熱が奪われることで冷却される。このように、ヒートシンクを用いることで用紙搬送方向におけるヒートシンクと用紙との接触幅を大きくすることができ、ヒートシンクによる用紙の冷却時間が長くなるので、その分、用紙の冷却効率を高めることができる。
【０００５】
近年、電話料金の請求書や領収書等の高速プリントや、厚紙、コート紙等へのカラー光沢画像のプリントなど、軽印刷のニーズが多くなりつつある。このような軽印刷では、高速で大量プリントが行われるため、より効率良く高温の用紙を冷却する必要がある。また、オフィス向けとは異なり、カラープリントの頻度も多く、光沢画像も多いことから、熱定着装置によって用紙により高温で画像を定着させるため、高効率の冷却が求められるようになってきた。
【０００６】
特許文献２に記載の画像形成装置では、軸受を介して回転可能にブラケットに支持され、用紙に接触して用紙を搬送しつつ冷却する熱交換体である冷却ローラを備えた冷却装置が、熱定着装置よりも用紙搬送方向下流側に設けられている。熱定着装置通過後の用紙が冷却装置の冷却ローラによって冷却されることで、用紙上のトナーも冷やされ硬化し、上記ブロッキング現象が起こるのを抑えることができる。また、冷却ローラは管状構造であり、冷却ローラ軸方向一端側に設けられた流入口から他端側に設けられた排出口に向かって用紙搬送方向と直交する方向で冷却ローラ内に流動媒体である冷却液が流され、用紙から熱を奪うことで温度が上昇した冷却ローラが冷却液により冷却される。このような液冷方式は、空冷方式よりも効率良く冷却できるため用紙の冷却効率を高めることができる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献２に記載の冷却装置では、用紙搬送方向における冷却ローラと用紙との接触幅が狭いので冷却ローラによる用紙の冷却時間が短くなってしまう。そこで、冷却ローラに変えて用紙搬送方向における用紙との接触幅が広くなるような中空のブロック部材を熱交換体として用い、そのブロック部材の中空内部を流路として冷却液を用紙搬送方向と直交する方向に流すことが考えられる。
【０００８】
ところが、ブロック部材の一箇所例えば用紙搬送方向中央部だけから冷却液が流路に流れ込むと、流路の用紙搬送方向で流入箇所から遠ざかるほど、流動媒体の流速が遅くなったり滞ったりしてしまう。このように冷却液の流速が遅くなったり滞ったりした箇所では、冷却液の流速が速かったりスムースに流れたりする箇所よりも長い時間、用紙との間で熱交換が行われる。そのため、冷却液の温度が高くなり過ぎて冷却液と用紙との温度差が小さくなり、その分、冷却液と用紙との間での熱交換効率が低下してしまうといった問題が生じる。
【０００９】
本発明は以上の問題点に鑑みなされたものであり、その目的は、流動媒体とシート状部材との間での熱交換効率を向上させることができる熱交換装置、及び、その熱交換装置を備えた画像形成装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、シート状部材搬送方向と直交する方向に流動媒体が流れる流路が内部に形成された熱交換体と、前記流路の流動媒体流れ方向上流側と下流側それぞれに連通する流入路と排出路とに連結させた配管を通して前記流路に流動媒体を搬送する流動媒体搬送手段とを備え、前記熱交換体の熱交換面にシート状部材を直接または熱伝達部材を介して接触させて該シート状部材と前記流動媒体との間で熱交換を行う熱交換装置において、前記流入路を前記熱交換体のシート状部材搬送方向に複数設けており、前記流入路の直径をＤとし、前記流入路の配設数をｎとし、前記流路のシート状部材搬送方向の幅をＬとし、前記流路の高さをＧとすると、Ｌ＞Ｇであり、Ｌ≒Ｄ×ｎまたはＬ＞Ｄ×ｎ、並びに、Ｇ≒Ｄ×ｎまたはＧ＜Ｄ×ｎの関係を満たすことを特徴とするものである。
また、請求項２の発明は、シート状部材搬送方向と直交する方向に流動媒体が流れる流路が内部に形成された熱交換体と、前記流路の流動媒体流れ方向上流側と下流側それぞれに連通する流入路と排出路とに連結させた配管を通して前記流路に流動媒体を搬送する流動媒体搬送手段とを備え、前記熱交換体の熱交換面にシート状部材を直接または熱伝達部材を介して接触させて該シート状部材と前記流動媒体との間で熱交換を行う熱交換装置において、前記流入路を前記熱交換体のシート状部材搬送方向に複数設けており、前記流路の流動媒体流れ方向と直交する方向の断面積をＡとし、前記流入路の流動媒体流れ方向と直交する方向の断面積をＢとし、前記流入路の配設数をｎとすると、Ａ≦Ｂ×ｎの関係を満たすことを特徴とするものである。
また、請求項３の発明は、シート状部材搬送方向と直交する方向に流動媒体が流れる流路が内部に形成された熱交換体と、前記流路の流動媒体流れ方向上流側と下流側それぞれに連通する流入路と排出路とに連結させた配管を通して前記流路に流動媒体を搬送する流動媒体搬送手段とを備え、前記熱交換体の熱交換面にシート状部材を直接または熱伝達部材を介して接触させて該シート状部材と前記流動媒体との間で熱交換を行う熱交換装置において、前記流入路を前記熱交換体のシート状部材搬送方向に複数設けており、前記配管は、複数の前記流入路から流れた流動媒体を受け入れる共通の流路を形成するとともに、複数の前記流入路の配設方向に形成された広幅流路であり、前記排出路は前記熱交換体のシート状部材搬送方向に複数設けられており、複数の前記排出路は前記広幅流路における複数の前記流入路と反対側に形成されていることを特徴とするものである。
また、請求項４の発明は、請求項３に記載の熱交換装置において、上記流入路から流入する流動媒体の流量と、上記排出路から排出する流動媒体の流量とを同等にすることを特徴とするものである。
また、請求項５の発明は、請求項１、２、３または４の熱交換装置において、上記流路のシート状部材搬送方向の幅をＬとし前記流路の高さをＧとするとＧ＜Ｌの関係を満たすことを特徴とするものである。
また、請求項６の発明は、請求項１、２、３、４または５の熱交換装置において、上記流路の上記流入路近傍に前記流路がシート状部材搬送方向に徐々に広がる扇形形状の領域を設けたことを特徴とするものである。
また、請求項７の発明は、請求項１、２、３、４、５または６の熱交換装置において、上記流路の上記流入路近傍に前記流入路から前記流路内に流入してきた流動媒体を前記流路のシート状部材搬送方向に拡散させる流動媒体拡散手段を設けたことを特徴とするものである。
また、請求項８の発明は、請求項１、２、３、４、５、６または７の熱交換装置において、上記熱交換体の上記熱交換面から該熱交換面と対向する外周面までの高さをＨとしたとき、前記熱交換体の前記熱交換面からＨ／２の位置よりも該熱交換面に近い位置に前記流路を形成したことを特徴とするものである。
また、請求項９の発明は、シート状部材上にトナー像を形成するトナー像形成手段と、前記シート状部材上に形成されたトナー像を少なくとも熱によって該シート状部材に定着させる熱定着手段と、前記熱定着手段によってトナー像が定着されたシート状部材を冷却する冷却手段とを備えた画像形成装置において、前記冷却手段として、請求項１、２、３、４、５、６、７または８の熱交換装置を用いたことを特徴とするものである。
また、請求項１０の発明は、シート状部材上にトナー像を形成するトナー像形成手段と、前記シート状部材上に形成されたトナー像を少なくとも熱によって該シート状部材に定着させる熱定着手段と、前記シート状部材を加温する加温手段とを備えた画像形成装置において、前記加温手段として、請求項１、２、３、４、５、６、７または８の熱交換装置を用いたことを特徴とするものである。
【００１１】
本発明においては、複数の流入路を通ってシート状部材搬送方向の複数箇所から流路に流動媒体が流入する。これにより、シート状部材搬送方向で一箇所の流入路から流動媒体が流路に流入する場合よりも、流路のシート状部材搬送方向で流動媒体の流速が遅くなったり滞ったりする箇所を低減させることができる。よって、その分、流路内で流動媒体の温度が高くなり過ぎて流動媒体とシート状部材との温度差が小さくなるを抑えられ、流動媒体とシート状部材との間での熱交換効率を向上させることができる。
【発明の効果】
【００１２】
以上、本発明によれば、流動媒体とシート状部材との間での熱交換効率を向上させることができるという優れた効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】（ａ）構成例１に係る冷却プレートを用紙搬送方向と直交する方向から見た場合の断面図、構成例１に係る冷却プレートを上方から見た場合の断面図、（ｃ）構成例１に係る冷却プレートを用紙搬送方向から見た場合の断面図。
【図２】本実施形態の冷却プレートを有する冷却装置を搭載したタンデム型中間転写ベルト方式のカラー画像形成装置の構成概略図。
【図３】熱交換装置である冷却装置の概略構成図。
【図４】（ａ）冷却プレートを用紙搬送方向と直交する方向から見た場合の断面図、（ｂ）冷却プレートを用紙搬送方向から見た場合の断面図、（ｃ）冷却プレートを上方から見た場合の断面図。
【図５】流入口に対して個別に冷却液循環手段を配備した例を示す図。
【図６】冷却プレートと配管であるパイプとの連結状態を示した図。
【図７】複数の流入口に対して１セットの冷却液循環手段を共用する場合の例を示す図。
【図８】冷却プレートと流入用パイプ及び排出用パイプの連結状態を示した図。
【図９】構成例２に係る冷却プレートを上方から見た場合の断面図。
【図１０】構成例３に係る冷却プレートを上方から見た場合の断面図。
【図１１】複数の流導路それぞれの出口に扇形形状ガイドを形成した冷却プレートを上方から見た場合の断面図。
【図１２】複数の流導路を幾つかのグループに別けてグループ毎に扇形形状ガイドを形成した冷却プレートを上方から見た場合の断面図。
【図１３】流導路の流入口とは反対側の各端から広幅流路に至るまでの領域に冷却液拡散手段を設けた冷却プレートを上方から見た場合の断面図。
【図１４】（ａ）構成例５に係る広幅流路の流路間隙を極めて狭い間隙とした冷却プレートを用紙搬送方向と直交する方向から見た場合の断面図、（ｂ）構成例５に係る前記冷却プレートを上方から見た場合の断面図、（ｃ）構成例５に係る前記冷却プレートを用紙搬送方向から見た場合の断面図。
【図１５】熱交換装置である加温装置の概略構成図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本願の熱交換装置の実施形態を、画像形成装置における用紙（搬送体）の冷却手段として用いたときの例で説明するが、本願は画像形成装置に限定されることなく、また加温手段としての適応も可能である。つまり、本願の熱交換装置は、冷やした流動媒体で搬送体を冷却すれば冷却装置、温めた流動媒体で搬送体を加温すれば加温装置になる。搬送体の冷却または加温が必要な装置であれば対応可能であり、例えば金属、樹脂の薄板材や紙などの製造工程における圧延／搬送装置、板状食品の加工装置などに搭載可能である。また実施例では、流動媒体として液体を用いているが、熱交換装置の用途によっては気体でも構わない。
【００１５】
また実施例では、熱交換体である冷却プレートを用いて、熱伝達部材である冷却ベルトを介して用紙を冷却しているが、それは用紙表面に形成した画像の劣化（冷却プレートに用紙が接触摺動すると画像面に擦れ傷が生じる）を防ぐためであり、そのような問題が起きない場合、または問題にしない場合は、熱交換体に直接、搬送体を接触させても構わない。
【００１６】
図２は、本実施形態の冷却プレート１１を有する冷却装置１２を搭載したタンデム型中間転写ベルト方式のカラー画像形成装置の構成概略図である。
【００１７】
複数のローラによって中間転写媒体としての中間転写ベルト５１を展張し、中間転写ベルト５１はこれらのローラにより回転するように構成すると共に、中間転写ベルト５１のまわりに画像形成用のプロセス手段を配置している。
【００１８】
中間転写ベルト５１の回転方向を図中矢印ａとするとき、中間転写ベルト５１の上方であってローラ５２とローラ５３との間には、中間転写ベルト５１の回転方向の上流側から順に画像形成用のプロセス手段として、画像ステーション５４Ｙ、画像ステーション５４Ｃ、画像ステーション５４Ｍ、画像ステーション５４Ｂｋが配置されている。例えば画像ステーション５４Ｙは、ドラム状の感光体１１１Ｙの周囲に帯電装置１１０Ｙ、光書込装置１１２Ｙ、現像装置１１３Ｙ、クリーニング装置１１４Ｙが配置され、さらに中間転写ベルト５１を挟んで感光体１１１Ｙの対向位置に中間転写ベルト５１への転写手段としての一次転写ローラ１１５Ｙが設けられている。また、他の３つの画像ステーション５４Ｃ，５４Ｍ，５４Ｂｋも同一構成となっている。そして、それら４つの画像ステーション５４Ｙ，５４Ｃ，５４Ｍ，５４Ｂｋが互いに所定のピッチ間隔となるように左右並列に配置されている。
【００１９】
本実施形態では光書込装置１１２をＬＥＤを光源とする光学系としているが、半導体レーザーを光源とするレーザー光学系で構成することもでき、感光体１１１に対して画像情報に応じた露光を行う。
【００２０】
中間転写ベルト５１の下方には、シート状部材である用紙４の用紙収納部１１９および給紙コロ２３、レジストローラ対２１、中間転写ベルト５１を張架するローラ５５に中間転写ベルト５１を介して対向するように設けられ中間転写ベルト５１から用紙４へのトナー像の転写手段としての二次転写ローラ５６、中間転写ベルト５１の裏面に接するローラ５８の対向位置で中間転写ベルト５１のおもて面に接するように設けられ中間転写ベルト５１のおもて面をクリーニングするクリーニング装置５９、熱定着装置１１６、用紙４を冷却する冷却プレート１１を有する冷却装置１２、トナー定着後の用紙４の排出部である排紙収容部１１７などが配置されている。そして、用紙収納部１１９から排紙収容部１１７へ至る用紙搬送路１２８が延びている。また、両面画像形成時に用紙４の裏面への画像形成を行う際に、冷却装置１２を一度通過した用紙４の表裏を反転させ、再度、レジストローラ対２１へ搬送する両面画像形成用の用紙搬送路２９も備えている。
【００２１】
なお、冷却装置１２の冷却プレート１１は用紙４の熱を受熱する受熱部であり、ファン１０４を装着したラジエータ１０３、ポンプ１００、タンク１０１と共に配管であるパイプＰで連通／連結され、冷却液が封入されている。冷却液の循環経路はパイプＰの矢印で示すように、ラジエータ１０３で冷やされた冷却液を、冷却プレート１１へ供給し、そして冷却プレート１１内を廻ってから排出し、その後にタンク１０１、ポンプ１００へ送り、再び、ラジエータ１０３に戻す順序であり、ポンプ１００の回転圧力により冷却液を循環させ、ラジエータ１０３で放熱することで冷却液、如いては冷却プレート１１を冷やす。ポンプ１００の送液能力やラジエータ１０３の大きさなどは、熱設計条件（冷却プレート１１が冷却すべき熱量と温度の条件）によって決定される流量、圧力、冷却効率などを元に選定される。
【００２２】
画像の形成プロセスは、画像ステーション５４Ｙに着目すれば、一般の静電記録方式に準じていて、暗中にて帯電装置１１０Ｙにより一様に帯電された感光体１１１Ｙ上に光書込装置１１２Ｙにより露光して静電潜像を形成し、この静電潜像を現像装置１１３Ｙによりトナー像として可視像化する。そのトナー像は一次転写ローラ１１５Ｙにより感光体１１１Ｙ上から中間転写ベルト５１に転写される。転写後の感光体１１１Ｙの表面はクリーニング装置１１４Ｙによりクリーニングされる。他の画像ステーション５４も画像ステーション５４Ｙと同構成であり、同様の画像形成プロセスが行われる。
【００２３】
画像ステーション５４Ｙ，５４Ｃ，５４Ｍ，５４Ｂｋにおける各現像装置１１３Ｙ，１１３Ｃ，１１３Ｍ，１１３Ｂｋは、それぞれ異なる４色のトナーによる可視像化機能を有しており、各画像ステーション５４Ｙ，５４Ｃ，５４Ｍ，５４Ｂｋでイエロー、シアン、マゼンタ、ブラックを分担すれば、フルカラー画像を形成することができる。よって、中間転写ベルト５１の同一画像形成領域が４つの画像ステーション５４Ｙ，５４Ｃ，５４Ｍ，５４Ｂｋを順次通過する間に、中間転写ベルト５１を挟むようにして各感光体１１１とそれぞれ対向して設けられた一次転写ローラ１１５により与えられる転写バイアスによって、それぞれ１色ずつトナー像を中間転写ベルト５１上に重ね転写されるようにすれば、上記同一画像形成領域が各画像ステーション５４Ｙ，５４Ｃ，５４Ｍ，５４Ｂｋを１回通過した時点で、この同一画像領域に、重ね転写によってフルカラートナー画像を得ることができる。
【００２４】
そして、中間転写ベルト５１上に形成されてフルカラートナー画像は、用紙４に転写される。転写後の中間転写ベルト５１はクリーニング装置５９によりクリーニングされる。用紙４への転写は転写時において二次転写ローラ５６に転写バイアスを印加して、中間転写ベルト５１を介して二次転写ローラ５６とローラ５５との間に転写電界を形成し、二次転写ローラ５６と中間転写ベルト５１とのニップ部に用紙４を通過させることにより行なわれる。中間転写ベルト５１から用紙４へのフルカラートナー像の転写後、用紙４上に担持されたフルカラートナー像を熱定着装置１１６で用紙４上に定着することにより、用紙４上にフルカラーの最終画像が形成され、その後、用紙４は排紙収容部１１７に積載される。
【００２５】
本実施形態の画像形成装置においては、排紙収容部１１７に用紙４が積載される前に、用紙４が熱定着装置１１６の直後に配置された冷却装置１２を通過する。通過する際、熱定着装置１１６で熱せられた用紙４が受熱部である冷却プレート１１に冷却ベルトを介して接触し熱交換しながら通過することになるので、冷却プレート１１の冷却面で用紙４から熱を吸熱し、この熱を冷却プレート１１内部の冷却液へ伝達する。熱が伝達され高温となった冷却液は、この後、冷却プレート１１から排出されタンク１０１やポンプ１００を経て、ファン１０４を装着したラジエータ１０３に送られ、そこで熱が画像形成装置外に排熱される。ラジエータ１０３で熱が除去され室温近くにまで下げられた冷却液は、その後、再び冷却プレート１１へと送られる。このような冷却液による高い冷却性能の排熱サイクルによって、熱定着装置１１６で熱せられて高温となった用紙４が効率良く冷やされる。
【００２６】
本実施形態では後述するように、熱交換体である冷却プレート１１内に、少なくとも熱交換面である冷却面と同程度の面積領域を有した広幅流路と、流入口から流入する流動媒体である冷却液を複数箇所で広幅流路へ導き送る流導路と、の二種類の流路を形成することや、冷却プレート１１内における広幅流路の最適位置設定や狭間隔流路設定を行うことで、冷却液が広幅流路全域でスムースに流れ、搬送体である用紙を効率的に冷やすことができるようにしたので、冷却性能が向上している。従って、用紙４が排紙収容部１１７に排出され積載される時点では、用紙４の温度を下げ、用紙４上のトナーを確実に硬化状態とさせることができる。特に両面画像形成出力の際に大きな問題となっていたブロッキング現象を回避することができる。
【００２７】
図３は、熱交換装置である用紙４の冷却装置１２の概略構成図であり、高温の用紙４の温度を下げる液冷方式の冷却プレート１１を備えている。冷却装置１２は主に、冷却装置１２の上方に位置する冷却ベルトユニット１３と下方に位置する搬送ベルトユニット１４で構成されている。上方の冷却ベルトユニット１３には、高温の用紙４の表面と接触して冷却する役割を担う冷却ベルト１５が、そして下方の搬送ベルトユニット１４には、用紙４を冷却ベルト１５と共に挟持して搬送する役割を担う搬送ベルト１６が、それぞれ備えられている。冷却ベルト１５、搬送ベルト１６は、複数のローラによって展張され、図示しないモータ等の駆動手段によって回動される。本実施形態では、冷却ベルト１５は左回動し、搬送ベルト１６が右回動することで、用紙４が紙面左側から右側に搬送される。例えば、冷却ベルト１５の駆動ローラ１７をモータと連結しモータによって駆動ローラ１７を回転駆動させ、駆動ローラ１７の駆動力を搬送ベルト１６のローラ１８にギヤ等で伝達し与えることで、冷却ベルト１５と搬送ベルト１６の線速を合わせ、用紙４を挟持搬送する。冷却ベルト１５と搬送ベルト１６は、対向する外周面同士が適当なテンションで押付け合ながら広い領域で密着接触するように設けられていて、高温の用紙４をその接触領域に送り込み、そして挟込みながら搬送する。その挟持搬送間に用紙４の冷却を行うのである。
【００２８】
熱交換体である冷却プレート１１は、冷却ベルトユニット１３側に不動状態で設けられていて、冷却ベルト１５の内部に配され、冷却ベルト１５を介して用紙４を冷却するのである。このとき冷却ベルト１５は、冷却プレート１１と用紙４との間に介在する熱伝達部材となるため、できるだけ熱伝導率の高い材質、または薄いフィルム状が望ましい（例えば、薄いステンレスベルトやポリイミドフィルムなど）。冷却ベルト１５内での冷却プレート１１の配置位置／状態は、上記した冷却ベルト１５と搬送ベルト１６の互いの外周面が接触する領域における、冷却ベルト１５の内周面と密着接触するように設けられている。そうすることで、冷却ベルト１５の内周面が密着接触する冷却プレート１１の面領域が熱交換面となり、所謂、冷却面１９となる。そして、冷却ベルト１５との密着性を高めるために、冷却プレート１１の冷却面１９を湾曲形状としており、冷却ベルト１５が冷却面１９の全域に略均等な力がかかるようにしている。
【００２９】
以上の状態で冷却ベルト１５が回動すると、冷却ベルト１５の内周面は冷却プレート１１の冷却面１９に対して密着状態を保ちながら接触摺動することになる。つまり、冷却面１９は摺動面の役割も担うことになるので、滑らかな摺動を可能にする意味においても、冷却面１９は湾曲形状が望ましく、その湾曲表面は、凹凸のない高い表面仕上げ精度と、摩擦係数の小さな表面処理が必要となる。なお本実施形態では、用紙４と冷却ベルト１５外周面との接触状態、および冷却ベルト１５内周面と冷却面１９との接触状態をより高め、そして用紙４の挟持搬送力を高めるために、搬送ベルト１６の内側から冷却面１９に向かって力がかかる押圧ローラ２６を適所に設けている。
【００３０】
冷却プレート１１自体の材質は、接触摺動する冷却ベルト１５との熱交換性、及び冷却プレート１１内を流れる冷却液５との熱交換性に関わるものなので、熱伝導率の良い、例えばアルミ製や銅製が良い。
【００３１】
冷却装置１２により、用紙４の熱は狭持搬送間に冷却ベルト１５が受熱し、その熱を冷却プレート１１に伝導して冷却プレート１１の冷却液５と熱交換する。そして、その熱交換によって冷却プレート１１と冷却ベルト１５が冷やされることで、用紙４が冷却され、用紙４の温度が下がるのである。
【００３２】
また、本実施形態では、冷却プレート１１を介して用紙４の熱を受熱し熱交換する流動媒体に冷却液５を用いているが、その冷却液５は、図３に示すような冷却プレート１１の内部に形成した流路２７（流路２７は後述する広幅流路２７ａと複数の流入流導路２７ｂとの総称である）と冷却液循環手段２０とで構成した閉ループの循環システムによって循環するようにしている。その循環過程で冷やされた冷却液５が冷却プレート１１の流路２７を流通することで、冷却プレート１１（冷却面１９）が冷えるのである。冷却面１９で受熱した熱を冷却プレート１１の流路２７に伝達して冷却液５を温め、その温められた冷却液５を図示しない冷却プレート１１の排出口より排出する。そして排出された冷却液５は、タンク１０１、ポンプ１００、ファン１０４を装着したラジエータ１０３に送られる。温められた冷却液５はラジエータ１０３で排熱されて、略室温まで温度が下げられる。その後、冷めた冷却液５は、冷却プレート１１の流入口２５から再び流路２７へと供給される。このような冷却液循環の排熱サイクルによって、高温の用紙４が効率良く冷やされるのである。
【００３３】
ここで、用紙４の温度を効率よく下げるには、用紙４から冷却プレート１１の壁部を挟んで冷却液５までの熱流束を増加させる必要がある。ここで、冷却プレート１１の壁部と冷却液５との間の熱流束は、「Ｊ．Ｐ．ホールマン著  伝熱工学＜上＞（ブレイン図書出版）、Ｐ１１−１２」より、対流熱伝達による数１のように表される。
【００３４】
【数１】
0005761593.tif 000002
【００３５】
ただし、
Ｗ［Ｗ］：熱流束
ｈ［Ｗ／ｍ２・℃］：冷却プレート内壁面の熱伝達率
Ｘ［ｍ２］：冷却プレート内壁面積
Ｔｒ［℃］：冷却プレート内壁面温度
Ｔｗ［℃］：液温（冷却プレート内壁面より十分離れた位置）
【００３６】
数１より、熱流束Ｗを上げるためには、液温Ｔｗを下げるか、冷却プレート内壁面積Ｘを増加するか、冷却プレート内壁面の熱伝達率ｈを向上させる必要がある。
【００３７】
図４（ａ）は冷却プレート１１を用紙搬送方向と直交する方向から見た場合の断面図であり、図４（ｂ）は冷却プレート１１を用紙搬送方向から見た場合の断面図であり、図４（ｃ）は冷却プレート１１を上方から見た場合の断面図である。
【００３８】
図４（ａ）は液冷方式の冷却プレート１１の一例で、冷却プレート１１を中空のブロック形状とし、その中空部を流路２７として内部に冷却液５が流れるようにした。図は冷却プレート１１周辺の概略断面図である。冷却プレート１１の流路２７は、図４（ｃ）に示すように、冷却面１９と同程度の面積領域を有した広幅流路２７ａと、冷却液５が冷却プレート１１内に流れ込む流入口２５に繋がり広幅流路２７ａに向かって延びるように流入口２５と広幅流路２７ａとの間の領域に配設した流入路である流入流導路２７ｂと、冷却液５が冷却プレート１１外に排出される排出口２８に繋がり広幅流路２７ａに向かって延びるように広幅流路２７ａと排出口２８との間の領域に配設した排出路である排出流導路２７ｊとから成っている。
【００３９】
用紙４は、紙面左側から右側方向に回動駆動される冷却ベルト１５と搬送ベルト１６とで挟持され、冷却ベルト１５や搬送ベルト１６と同じ方向に搬送される。冷却プレート１１は、冷却ベルト１５の内周面に接触するように固定されて設けられている。そして、用紙４が冷却ベルト１５と搬送ベルト１６とで挟持搬送される際に、冷却ベルト１５を介して用紙４が冷却プレート１１で冷やされる構成となっている。冷却液５は紙面奥側の流入口２５から流入流導路２７ｂを通って広幅流路２７ａ内に流入し、図示しない紙面手前側の排出流導路２７ｊを通って排出口２８に向かって流れるようになっている。
【００４０】
図４（ｂ）や図４（ｃ）に示すように、冷却液５が流入口２５から流入流導路２７ｂを通って広幅流路２７ａに流入し、排出流導路２７ｊを通って排出口２８から排出される場合、冷却プレート１１内部の広幅流路２７ａにおける冷却液５の流速分布は図中に示す流速プロファイル７のような流れの場を形成する。
【００４１】
図４（ｂ）や図４（ｃ）からわかるように、流入口２５と排出口２８とを結ぶ中心ラインＣＬの周辺の流れは速いが、中心ラインＣＬから用紙搬送方向で遠ざかるほど遅い流れとなっている。冷却液５の流れが遅くなるということは、冷却液５と冷却プレート１１との熱伝達率（熱交換率）の低下を招くだけでなく、用紙４から受熱して暖まった冷却液５と、流路２７に流入して来る冷えた新しい冷却液５との入れ替え、すなわち広幅流路２７ａ内での冷却液５の出入りがスムースに行かないことになる。広幅流路２７ａ内における流れの最悪状態は冷却液５の滞留であり、そのような滞留が生じる虞もある。広幅流路２７ａ内で冷却液５が滞留してしまうと、冷却プレート１１内の冷却液５が高い温度での保温状態となってしまい、用紙４を冷やすことができなくなってしまう。
【００４２】
図４（ｂ）に示した冷却プレート１１を用紙搬送方向から見た場合の断面での冷却プレート１１内の広幅流路２７ａにおける流速プロファイル７を、用紙搬送方向の中央付近と端部付近とで別けると、中央付近の流速プロファイルが符号７ａであり、端部付近の流速プロファイルが符号７ｂである。なお、用紙搬送方向の中央付近と端部付近とは、図４（ｃ）でいうところの前記中心付近が中心ラインＣＬ付近の位置であり、前記端部付近が内側面１１ｃ付近の位置である。
【００４３】
図４（ｂ）に示した流速プロファイル７からわかるように、用紙搬送方向の中央付近に比べて端部付近の流速が遅くなっているが、これは用紙搬送方向の広幅流路２７ａの幅が広いことに起因しており、冷却ベルト１５を介して接触させる冷却プレート１１と用紙４との接触領域（接触幅）を冷却性能を向上させるためにある程度の大きさを必要とする以上は、必然的に起こる現象である。
【００４４】
また、用紙搬送方向の中央付近と端部付近とにおいて共通して、図４（ｃ）に示すように、中心ラインＣＬの周辺に比べて内上面１１ｂ付近と内底面１１ａ付近とで冷却液５の流れが遅くなっているが、これは広幅流路２７の高さ（内上面１１ｂから内底面１１ａまでの間隔）が原因であり、広幅流路２７ａの高さを高くすると（内上面１１ｂから内底面１１ａまでの間隔を大きくすると）必ず起こる現象である。そして、用紙４に近接する内底面１１ａ付近の冷却液５の流れが遅いということは、用紙４を冷却するという冷却性能にとって致命的な問題となってしまう。
【００４５】
また、図４（ｃ）に示した冷却プレート１１を上方から見た場合の断面での流速プロファイル７を見ると、図４（ｂ）と同様に、広幅流路２７ａの用紙搬送方向中央付近である中心ラインＣＬ付近に比べて広幅流路２７ａの用紙搬送方向端部付近である内側面１１ｃ付近での冷却液５の流れが著しく遅くなっているのがわかる。これは広幅流路２７ａの幅を用紙搬送方向に広くしていることが原因であるが、冷却ベルト１５を介して接触させる冷却プレート１１と用紙４との接触領域（接触幅）を冷却性能を向上させるために稼がなければならないので、どうしても起きてしまう現象である。
【００４６】
結果的に、図４（ｃ）に示した冷却プレート１１を上方から見た場合の断面方向では、冷却プレート１１の用紙搬送方向中央付近である中心ラインＣＬ付近の狭い範囲でしか、用紙４を効率的に冷やすことができないことがわかる。
【００４７】
以上、図４（ｂ）と図４（ｃ）とをまとめて流速プロファイル７を立体的に見ると、図４（ｃ）で流れの速かった広幅流路２７ａの用紙搬送方向中央付近においても、図４（ｂ）で示すように広幅流路２７ａの内上面１１ｂ付近や内底面１１ａ付近では流れが遅い。また、図４（ｂ）で示すように内上面１１ｂ付近や内底面１１ａ付近、及び、図４（ｃ）で示すように広幅流路２７ａの用紙搬送方向端部付近である内側面１１ｃ付近では、共に冷却液５の流れが遅くなっている。そのため、冷却液５の流れが遅い領域の交わった、広幅流路２７ａの内上面１１ｂ付近や内底面１１ａ付近であって内側面１１ｃ付近である領域では、冷却液が冷却液５の滞留または滞留が危惧されるほどの流れしか発生していないと予測される。
【００４８】
したがって、構成例１のような形状構成の冷却プレート１１を用いた場合には、液冷方式を用いたとしても、効率の良い用紙４の冷却は難しく大型化は避けられない。
【００４９】
［構成例１］
図１（ａ）は本構成例に係る冷却プレート１１を用紙搬送方向と直交する方向から見た場合の断面図であり、図１（ｂ）は本構成例に係る冷却プレート１１を上方から見た場合の断面図であり、図１（ｃ）は本構成例に係る冷却プレート１１を用紙搬送方向から見た場合の断面図である。
【００５０】
冷却プレート１１の流路２７は、図１（ｂ）に示すように、冷却面１９と同程度の面積領域を有した広幅流路２７ａと、冷却液５が冷却プレート１１内に流れ込む複数の流入口２５（図１では５箇所）のそれぞれに繋がり広幅流路２７ａに向かって延びるように各流入口２５と広幅流路２７ａとの間の領域に配設した複数の流入流導路２７ｂ（図１では流入口２５と同数の５本の流入流導路２７ｂ）と、冷却液５が冷却プレート１１外に排出される複数の排出口２８のそれぞれに繋がり広幅流路２７ａに向かって延びるように広幅流路２７ａと各排出口２８との間の領域に配設した複数の排出流導路２７ｊとから成っている。複数の流入流導路２７ｂ及び排出流導路２７ｊは、用紙搬送方向である広幅流路２７ａの幅方向に並べて配設されている。流入口２５と反対側の流入流導路２７ｂの各端は広幅流路２７ａと繋がるよう貫通しており、それぞれの流入口２５から流入流導路２７ｂに流入した冷却液５は各流入流導路２７ｂを通って広幅流路２７ａに導き送られる。また、排出流導路２７ｊの排出口２８とは反対側の端は広幅流路２７ａと繋がるように貫通しており、広幅流路２７ａの全域に流れ込んだ冷却液５は、各排出流導路２７ｂを通って冷却プレート１１の流入口２５とは反対側に設けられた排出口２８より排出される。本実施形態では流入口２５と排出口２８とを同数箇所設けている。
【００５１】
流路２７（広幅流路２７ａ、複数の流入流導路２７ｂ、及び、複数の排出流導路２７ｊ）は、図１（ｂ）に示すように、冷却液５の流れ方向が、用紙搬送方向と交差するように形成されている。これは、各流入流導路２７ｂから広幅流路２７ａに流入してくる冷却液５の各箇所の流れ方のばらつきにより生じる冷却プレート１１の温度勾配によって、用紙４の冷めかたにばらつきが起きないようにするためである。
【００５２】
図１（ａ）や図１（ｃ）に示すように、冷却プレート１１に形成した広幅流路２７ａは、冷却ベルト１５の内周面が接触する面領域、即ち冷却面１９と同程度の領域を有した、所謂、広幅の流路である。本構成例の広幅流路２７ａは、具体的には、図１（ａ）に示すように、用紙搬送方向における広幅流路２７ａの幅をＬとし、幅Ｌ内における広幅流路２７ａの高さをＧとすると、Ｌ＞Ｇの関係を満たす流路である。
【００５３】
従来例の課題として挙げた『冷却性能を上げるには、用紙４との接触領域（接触幅）を稼ぐ必要がある』に対応するには、できるだけ広幅流路２７ａの幅Ｌを長くする必要があるが、幅Ｌを長くすると冷却液５の流れが遅くなったり滞ってしまったりするという問題が生じてしまう。そこで本構成例では、その問題に対処するために、広幅流路２７ａの高さＧを低くし狭間隙の流路とした。広幅流路２７ａの高さＧを低くする理由は、詳細は下記で説明するが、広幅流路２７ａ内を流れる冷却液５の流速の増加が見込め、冷却性能の向上が見込めるからでる。
【００５４】
本構成例の広幅流路２７ａは、図１（ａ）に示すように、冷却面１９と同様に湾曲形状（冷却面１９と同心円の僅かに離れた湾曲形状）としているので、幅Ｌを弧の長さとしているが、弦の長さでも構わない。また、冷却面１９の表面から広幅流路２７ａの内底面１１ａまでの間隔（所謂、冷却面１９の厚み）が、用紙搬送方向で場所によって極端に異なっていなければ、熱交換効率はあまり変わらないので、成形や加工のし易さやコストなどの理由から、広幅流路２７ａの内底面１１ａを冷却面１９の形状と異なる形状としても構わない。例えば図１（ｄ）のように広幅流路２７ａの内底面１１ａを平面形状としても良く、その場合は用紙搬送方向で広幅流路２７ａの水平方向の長さが幅Ｌとなる。
【００５５】
ここで、流路間隙を狭い間隔とする理由を説明する。狭い間隙の流路に流動媒体を流すと、ポンプのパワーを上げるなどして流量を増さなくても狭流路効果によって、そこを流れる流動媒体の流速は速くなるという現象があるが、本構成例では、その現象を利用した。つまり、広幅流路２７ａ内全域の流速を増加させるために、広幅流路２７ａの流路を狭い間隔としたのである。特に、図４（ｃ）を用いて説明したような、内側面１１ｃ付近で流れが遅くなったり滞ったりする問題は、狭い間隔の流路とすることで内側面１１ｃ付近でも流速が増加することになり改善される。しかしながら、図４（ｃ）と同じような中央１箇所の流入口２５から広幅流路２７ａへの冷却液５流入では、広幅流路２７ａの幅Ｌをさらに長くした場合、広幅流路２７ａの高さＧをどんなに低くしたとしても、広幅流路２７ａの幅方向端部付近である内側面１１ｃ付近で冷却液５の流れが遅くなったり滞ってしまったりするという問題が発生し得る。また、広幅流路２７ａ内での冷却液５の流速が増すからといって広幅流路２７ａの高さＧを低くし狭間隙にし過ぎると流れの圧力損失が大きくなり、逆に流れが悪くなってしまう。
【００５６】
そこで本構成例では、広幅流路２７ａの高さＧを低くし狭間隔としつつ、広幅流路２７ａの幅方向（用紙搬送方向）に流入口２５と流入流導路２７ｂとを複数設けた。具体的に説明すると、複数の流入口２５と、その各流入口２５に繋がる複数の流入流導路２７ｂとを広幅流路２７ａの幅方向に設け、広幅流路２７ａの幅方向に並んだ流入流導路２７ｂの各箇所から広幅流路２７ａに冷却液５がそれぞれ流れ込むようにし、図４（ｃ）のような広幅流路２７ａの中央付近だけから冷却液５が流れ込むのではなく、広幅流路２７ａの幅方向端部付近（図１（ｂ）の内側面１１ｃ付近）においても中央付近と同等な流れが発生するようにした。このようにすれば、冷却プレート１１の冷却面１９全域に亘って、冷却液５の流速が遅くなったり滞ったりするのが抑えられるので、熱交換効率の向上を図ることができる。
【００５７】
本構成例では、流入口２５と流入流導路２７ｂとを広幅流路２７ａの幅方向に５箇所設けているが、流入口２５や流入流導路２７ｂの数はこれに限定されるものではない。通常は流量を条件に流体シミュレーションなどで、流入口２５や流入流導路２７ｂの形状寸法、広幅流路２７ａの幅Ｌに対する適切な数、それらの配置位置、隣接ピッチ間隔などを決める。このことは、以下に記す各構成例にも当てはまる。
【００５８】
なお、流入口２５側から排出口２８側に向かって、広幅流路２７ａ内で冷却液５が全域でスムースに流れるようにするには、流入口２５から流入する冷却液５の流量と、排出口２８から排出する冷却液５の流量とを同等とすることが望ましい。そのため本構成例では、流入口２５と排出口２８との形状寸法及び配設数、配設位置などを同じにしている。しかし、流入口２５と排出口２８それぞれの合計の断面積が同じであれば、流入口２５と排出口２８との形状は同じにする必要はない。ただ、配設数や位置に関しては、流入口２５側と排出口２８側とでそれらが異なってしまうと、広幅流路２７ａ内での冷却液５の流れかたや流れの方向が途中で変わってしまったり、乱流や渦や滞留などの発生も危惧されたりするので、図１（ｂ）に示すように、排出口２８は各流入口２５に対向する位置に設けた方が良い。なお、この点に関しては流体シミュレーションにより確認済みである。
【００５９】
図１に示す広幅流路２７ａと複数の流入流導路２７ｂとが設けられた冷却プレート１１では、流入口２５と流入流導路２７ｂとを同数としている。このときの冷却液循環手段２０の配備の仕方には二通りあり、それぞれの流入口２５に対して個別に冷却液循環手段２０を用意する場合と、１セットの冷却液循環手段２０を共用する場合とがある。
【００６０】
図５は流入口２５に対して個別に冷却液循環手段２０を配備した例である。図６はその際の冷却プレート１１と配管であるパイプとの連結状態を示しており、流入用パイプＰ１の一端側を流入口２５に繋げ、排出用パイプＰ２の一端側を排出口２８に繋げた状態を示したものである。
【００６１】
図５に示すように、流入用パイプＰ１の他端側はラジエータ１０３と繋がっており、排出用パイプＰ２の他端側はタンク１０１と繋がっている。
【００６２】
複数の流入口２５に対して冷却液循環手段２０を個別に配備するメリットとしては、小規模の冷却液循環手段２０を流入口２５の数だけ用意し、それぞれの冷却液循環手段２０で冷却液５を個別に循環させることができるので、流入口２５から流出される冷却液５の流量や流速を個々に制御して調整することができ、流量や流速の最適化を図ることができる。したがって、冷却装置１２の要求仕様に応じて冷却性能を自在にコントロールすることが可能となり、冷却性能を向上させることができる。
【００６３】
しかしながら、複数の流入口２５に対して冷却液循環手段２０を個々に用意するので、部品点数が多くなったり、コストがかかったり、必要設置スペースが大きくなったりなどしてしまい、また規模の小さな冷却液循環手段２０といっても多く使えば、合計の消費電力も大きなものとなってしまう。さらには、冷却プレート１１、タンク１０１、ポンプ１００、及び、ラジエータ１０３を繋ぎ連結するパイプの本数も多くなるので、当然、パイプの配管作業が複雑となり、取付けに時間と労力がかかるという問題も生じる。パイプの本数が多くなるということは、パイプの劣化や抜けによる液漏れの危険性も増してしまう。
【００６４】
図７は、複数の流入口２５に対して１セットの冷却液循環手段２０を共用する場合の例であり、流入用パイプＰ１や排出用パイプＰ２を途中から分岐配管部材である中継ジョイントＪ１や中継ジョイントｊ２で分岐させている。図８はその際の冷却プレート１１と流入用パイプＰ１及び排出用パイプＰ２の連結状態を示しており、流入口２５に流入用パイプＰ１を繋げており、排出口２８に排出用パイプＰ２の一端側を繋げている。
【００６５】
流入用パイプＰ１の他端側は冷却液５を分岐させる中継ジョイントＪ１の一端と繋がっており、排出用パイプＰ２の他端側は冷却液５を集合させる中継ジョイントＪ２の一端と繋がっている。そして、中継ジョイントＪ１の他端は流入用メインパイプＰ１１の一端と繋がっており、中継ジョイントＪ２の他端は排出用メインパイプＰ１２一端と繋がっている。流入用メインパイプＰ１１の他端はラジエータ１０３と繋がっており、排出用メインパイプＰ１２の他端はタンク１０１と繋がっている。以上のように流入用パイプＰ１及び排出用パイプＰ２以外は、冷却液循環手段２０を共用利用するようにしている。
【００６６】
なお、冷却液５を分岐させる位置や集合させる位置（中継ジョイントＪ１の位置及び中継ジョイントＪ２の位置）は、できるだけ冷却プレート１１の近くであった方が設置スペースやパイプの扱い性や作業性などに有利である。
【００６７】
このように、複数の流入口２５に対して１セットの冷却液循環手段２０を共用すれば、低コスト化や省スペース化や省電力化を図ることができる。
【００６８】
［構成例２］
本構成例においては、図９に示すように、複数の流入流導路２７ｃと流入用パイプＰ３とに連通し流入用パイプＰ３から流入口２５を通って送られてきた冷却液５を、各流入流導路２７ｃに分配して導く流入路である分配流導路２７ｄが、冷却プレート１１内に設けられている。そして、流入用パイプＰ３から流入口２５を通って分配流導路２７ｄに送られた冷却液５が、分配流導路２７ｄで各流入流導路２７ｃに分配されて各流入流導路２７ｃから広幅流路２７ａに流入する。
【００６９】
また、複数の排出流導路２７ｆと排出用パイプＰ４とに連通し各排出流導路２７ｆから送られてきた冷却液５を、排出口２８を通して排出用パイプＰ４にまとめて導く排出路である合流流導路２７ｇが、冷却プレート１１内に設けられている。そして、広幅流路２７ａから各排出流導路２７ｆを通って合流流導路２７ｇに送られ合流した冷却液５は、合流流導路２７ｇで一つのまとまった流れとなって排出口２８を通って排出用パイプＰ４に排出される。
【００７０】
図９に示す冷却プレート１１は、言い換えれば、図８に示した冷却プレート１１に、流入用パイプＰ１、排出用パイプＰ２、中継ジョイントＪ１及び中継ジョイントＪ２を収納し一体化した構成と言える。
【００７１】
流入口２５は流入用パイプＰ３の一端と連結され、排出口２８は排出用パイプＰ４の一端と連結されており、流入用パイプＰ３の他端は図３に示すラジエータ１０３と繋がっており、排出用パイプＰ４の他端はタンク１０１と繋がっている。
【００７２】
図９に示すような構成を冷却プレート１１に採用することにより、流入口２５を冷却プレート１１の一箇所にまとめることができ、図８に示すような流入用パイプＰ１、排出用パイプＰ２、中継ジョイントＪ１、及び、中継ジョイントＪ２などが不要で省くことができるので、更なる低コスト化、省スペース化、及び、配管作業性の向上を図ることができる。また、パイプの連結箇所を図８などに示した構成よりも大幅に減らせるので、液漏れの危険性も低減させることができる。
【００７３】
なお、図９では流入口２５を一箇所としているが、広幅流路２７ａの幅Ｌをさらに長くする場合は、流入口２５を複数箇所設けても良く、その際は分配流導路２７ｄと複数の流入流導路２７ｃとを１セットにした流入路も流入口２５と同数設ける。
【００７４】
［構成例３］
本構成例では、図１０に示すように広幅流路２７ａと流導路を形成した冷却プレート１１において、流入口２５から広幅流路２７ａに冷却液５を導く流導路を、流入口２５の位置で５方向に分岐された複数の流入流導路２７ｃのみとし、また、広幅流路２７ａから排出口２８に冷却液５を導く流導路を複数の排出流導路２７ｆのみとして、図９に示した冷却プレート１１から分配流導路２７ｄ及び合流流導路２７ｇを削除した構成とした。
【００７５】
各流入流導路２７ｃの一端側が流入口２５近傍で合流し、まとまって流入口２５と繋がり、そして各流入流導路２７ｃの他端側が個々に広幅流路２７ａと繋がっており、各流入流導路２７ｃから広幅流路２７ａに冷却液５が流れ込むようになっている。図１０に示した冷却プレート１１においては、図９に示した冷却プレート１１に設けられた分配流導路２７ｄを省くので、冷却プレート１１内で分配流導路２７ｄを設けるために必要としていた領域が不要となり、冷却プレート１１の小型化を図ることができる。また、上述したのと同様に流入口２５の箇所を減らせることによる効果に加えて、分配流導路２７ｄという流路の一工程を省略できるので、冷却液５の流れの圧力損失が小さくなり、ポンプ１００のパワー低減や流速アップが可能となる。
【００７６】
また、各排出流導路２７ｆの一端側が排出口２８近傍で合流しまとまって排出口２８と繋がり、そして各排出流導路２７ｆの他端側が個々に広幅流路２７ａと繋がっており、広幅流路２７ａから各流入流導路２７ｃに冷却液５が流れ込み同一の排出口２８から排出されるようになっている。図１０に示した冷却プレート１１においては、図９に示した冷却プレート１１に設けられた合流流導路２７ｇを省くので、冷却プレート１１内で合流流導路２７ｇを設けるために必要としていた領域が不要となり、冷却プレート１１の小型化を図ることができる。また、排出口２８の箇所を減らせることによる効果に加えて、合流流導路２７ｇという流路の一工程を省略できるので、冷却液５の流れの圧力損失が小さくなり、ポンプ１００のパワー低減や流速アップが可能となる。
【００７７】
広幅流路２７ａの幅方向（用紙搬送方向）の全域において、冷却液５がスムースに流れるよう、特に広幅流路２７ａの幅方向端部付近である内側面１１ｃ付近においても十分な流れが発生するよう、流入流導路２７ｂの出口付近の広幅流路２７ａの領域に、冷却液５の流れが広幅流路２７ａの幅方向に拡散して広がる形状を設けた。
【００７８】
図１（ｂ）を例に挙げて説明する。流路２７（広幅流路２７ａ、複数の流入流導路２７ｂ）の形状を、図１（ｂ）に示す二点鎖線Ｓまで拡張した場合、流路２７は冷却プレート１１の四隅まで広がりのある四角形形状となり、流路２７の面領域及び冷却面１９を広げることができる。しかし、その拡張した流路２７（広幅流路２７ａ、複数の流入流導路２７ｂ）に冷却液５を流入させた場合、各流入流導路２７ｂから出た冷却液５は、ある程度は拡散して広がり広幅流路２７ａ全体に流れて行こうとするが、拡張した四隅付近や、各流入流導路２７ｂの冷却液出口脇の周辺では流れが発生せず、冷却液５が滞留状態となってしまう。冷却液５の滞留は、冷却プレート１１の冷却性能を低下させる原因となるので、冷却液５の流れが発生しない領域は不要な領域であり削除すべき領域である。そのような理由から、図１（ｂ）においては冷却プレート１１の四隅の領域を削除（二点鎖線Ｓまで領域を縮小）し、その領域を埋めるようにした。本実施形態ではさらにその埋めた領域を利用して各流入流導路２７ｂから広幅流路２７ａに流入した直後の冷却液５が、広幅流路２７ａの幅方向にスムースに向かう案内板の役割を持たせた。例えば、図１（ｂ）に示すように、各流入流導路２７ｂの出口付近の領域において、埋めた領域の側面２７ｉを、広幅流路２７ａの幅方向（用紙搬送方向）に向かって流路が徐々に広がるような扇形形状とした。
【００７９】
広幅流路２７ａが更に広幅化しても、上記のような、複数の流入流導路２７ｂと、扇形形状に設けた側面２７ｉによる冷却液ガイドとを組み合わせであれば、広幅流路２７ａの全域に亘って均等な流れが発生し、冷却プレート１１の熱交換効率の向上が図れる。
【００８０】
なお、広幅流路２７ａ内で冷却液５がよりスムースに流れるよう、図１（ｂ）に示すように排出流導路２７ｊの入口付近にも同様に広幅流路２７ａの冷却液を各排出流導路２７ｊに導く扇形形状のガイドを形成することが望ましい。
【００８１】
また、図１（ｂ）では、広幅流路２７ａの幅方向（用紙搬送方向）の両側に大きく広がる一つの扇形形状ガイドを側面２７ｉで形成し、その扇形形状ガイドに全ての流入流導路２７ｂの出口を設け開口させているが、扇形形状ガイドの大きさや形成数や流入流導路２７ｂの開口数などは限定されるものではなく、流体シミュレーション等で最適化されるものである。例えば、図１１は複数の流入流導路２７ｂそれぞれの出口に側面２７ｉで扇形形状ガイドを形成した場合であり、図１２は複数の流入流導路２７ｂを幾つかのグループに別けて、具体的に図１２では流入流導路２７ｂを３つずつ１グループとして、そのグループ毎に側面２７ｉで扇形形状ガイドを形成した場合である。なお、図８、図９及び図１０に示した各冷却プレート１１の構成に対しても同様に適応できる。
【００８２】
図１〜図１２に示した冷却プレート１１の構成でも説明したように、広幅流路２７ａ内で冷却液５が全域で、よりスムースに流れるようにするためには、広幅流路２７ａに流入する冷却液５の量と広幅流路２７ａから排出される冷却液５の量とをできるだけ同じにし、広幅流路２７ａ内での冷却液５の流れかたや方向が途中から変わらないにようにする必要がある。そこで、冷却プレート１１の流入口２５側と排出口２８側との流路形態（流入口、流導路、パイプ、扇形形状ガイドなどを含む）を同様とした。
【００８３】
［構成例４］
広幅流路２７ａの幅方向（用紙搬送方向）の全域において、冷却液５が更に均等にスムースに流れるよう、特に広幅流路２７ａの幅方向端部付近である内側面１１ｃ付近においても十分な流れをより確保できるよう、図１３に示すように、流入流導路２７ｂの流入口２５とは反対側の端である出口の付近に、冷却液５を広幅流路２７ａの幅方向に拡散して広げる冷却液拡散手段３０を設けた。
【００８４】
図１（ｂ）に示した冷却プレート１１では、広幅流路２７ａ側にある各流入流導路２７ｂの出口に冷却液５の流れをガイドする大きな扇形形状ガイドを形成することで、冷却液５が広幅流路２７ａの幅方向にもスムースに流れるようにしている。本構成例では、その扇形形状ガイドよりも、冷却液５が更に広幅流路２７ａの幅方向で均等に拡散して広がるようにした。
【００８５】
その方法として、広幅流路２７ａの各流入流導路２７ｂの出口付近に、冷却液５を広幅流路２７ａの幅方向（用紙搬送方向）に均等拡散させる冷却液拡散手段３０を設けた。冷却液拡散手段３０は、例えば、図１３に示すように、全体的に見れば大きな三角形状をしており、冷却液５がその大きな三角形の頂点部分から広幅流路２７ａの幅方向両端に向かって二方向に分かれて流れるようにしている。
【００８６】
ただし、大きな三角形状の冷却液拡散手段３０をミクロ的に見ると、大きさの異なる小さな複数の三角形状ガイド３０ａの集まりで構成されている。その三角形状ガイド３０ａの形状や位置、三角形状ガイド３０ａの開口幅や開口角度などは、流体シミュレーションで最適化する。三角形状ガイド３０ａのそれぞれの形状や位置、開口幅や開口角度などを最適化することで、そこを通過する冷却液５の流量や方向が調節され、広幅流路２７ａの幅方向全域で均等な流れが発生するようになる。したがって、広幅流路２７ａの幅方向端部付近である内側面１１ｃ付近においても十分な流れが発生するようになる。図１３中の流れ方向を示す細線矢印が、冷却液５の流れの拡散や広がり状態である。
【００８７】
また、冷却液拡散手段３０を広幅流路２７ａの流入流導路２７ｂ付近だけではなく排出流導路２７ｊ付近にも設ければ、広幅流路２７ａの幅方向端部付近である内側面１１ｃ付近の冷却液５の流れがより良くなる。
【００８８】
なお、冷却液拡散手段３０の拡散方法や、形状などは図１３に示したものに限定されるものではなく、例えば孔の開いた部材や網状、繊維状の部材を用いても良い。また、配設の仕方も流入流導路２７ｂの出口付近や排出流導路２７ｊの入口付近の領域に一体的に成形しても良いし、別部材として取付けるようにしても良い。
【００８９】
広幅流路２７ａが更に広幅化しても、以上のように、複数の流入流導路２７ｂと、冷却液拡散手段３０とを組み合わせれば、広幅流路２７ａの幅方向全域に亘って均等な流れが発生し、冷却プレート１１の熱交換効率の向上が図れる。さらに、図１３にも示しているが、図１（ｂ）で示した冷却液５をガイドする側面２７ｉで形成された扇形形状ガイドも加えて、複数の流入流導路２７ｂと冷却液拡散手段３０と扇形形状ガイドとの３者を組み合わせれば、より広幅流路２７ａの幅方向全域に亘って均等な流れが発生し、冷却プレート１１の熱交換効率の向上がより図れる。
【００９０】
［構成例５］
本構成例は、構成例１から構成例４で記載した流路形態（流導路、流入口、配管方法、扇形形状ガイド、流動媒体拡散手段などを含む）を設ける広幅流路２７ａに関する内容（位置設定、間隙設定）である。つまり、冷却プレート１１の流路構成を、複数の流入流導路２７ｂを含む構成例１から構成例４の流路形態と、構成例５の広幅流路２７ａの最適位置設定及び狭間隔流路設定とを組み合わせた構成とすることで、構成例１から構成例４で説明した効果に加えて、構成例５の効果が合わさり、冷却プレート１１の冷却性能が更に向上し、用紙４の高い冷却効果が望めるようにした。
【００９１】
図１４（ａ）は本構成例に係る広幅流路２７ａの流路間隙を極めて狭い間隙とした冷却プレート１１を用紙搬送方向と直交する方向から見た場合の断面図であり、図１４（ｂ）は本構成例に係る前記冷却プレート１１を上方から見た場合の断面図であり、図１４（ｃ）は本構成例に係る前記冷却プレート１１を用紙搬送方向から見た場合の断面図である。
【００９２】
広幅流路２７ａの形状に関しては、図１（ａ）でも説明したように広幅流路２７ａの用紙搬送方向の幅をＬとし、その幅Ｌ内における広幅流路２７ａの高さをＧとしたときＬ＞Ｇの関係を満たすようにしている。そして、本構成例では冷却プレート１１内における広幅流路２７ａの位置を最適に設定した。冷却プレート１１内の広幅流路２７ａを設ける最適な位置とは、図１４（ｃ）に示すように、冷却プレート１１の冷却面１９から外上面１１ｄまでの冷却プレート１１の厚み（高さ）をＨとしたとき、冷却面１９からＨ／２の位置よりも冷却面１９に近い位置であり、できれば図１４（ｃ）のように可能な限り冷却面１９に近接する位置が望ましい。また、広幅流路２７ａの位置を冷却面１９に近いＨ／２以下の位置にするということは、図１４（ｃ）のように広幅流路２７ａの流路間隙をＨ／２よりも狭い間隔とするということでもあり、それを冷却面１９に近づけるのである。
【００９３】
このように冷却面１９に近接する位置に狭間隙の広幅流路２７ａを設けることで、冷却面１９（冷却ベルト１５）と冷却液５との熱交換効率（熱伝達効率）が高くなり、冷却面１９との高い熱交換応答性や、冷却プレート１１による用紙４の高効率な冷却が可能となる。また、冷却プレート１１の冷却面１９と反対側にある広い外上面１１ｄから広幅流路２７ａを遠ざけることで、広幅流路２７ａ内を流れる冷却液５に対し外上面１１ｄ側からの外気熱の影響も受け難くなる。
【００９４】
また、本構成例では、熱交換効率（熱伝達効率）の更なる向上を図るために、広幅流路２７ａの流路間隙を更に狭い間隔に後述する条件で設定した。つまり、狭間隙の広幅流路２７ａとし、広幅流路２７ａの全域で更に速くスムースに冷却液が流れるようした。
【００９５】
図１４（ａ）に示すように、冷却液５を広幅流路２７ａに送る各流入流導路２７ｂの直径をＤとし、流入流導路２７ｂの配設数をｎ（図１４（ａ）ではｎ＝５）とし、用紙搬送方向における広幅流路２７ａの幅をＬとし、その幅Ｌ内における広幅流路２７ａの高さをＧとしたとき、Ｌ＞Ｇであり、Ｌ≒Ｄ×ｎまたはＬ＞Ｄ×ｎ、並びに、Ｇ≒Ｄ×ｎまたはＧ＜Ｄ×ｎの関係を満たすように、広幅流路２７ａの幅Ｌと高さＧとを設定した。つまり、幅Ｌと高さＧの関係を以下に示す（１）から（４）の何れかの条件を満たすようにして、広幅な流路であっても流速が増すように流路間隙を決めるのである。なお、広幅流路２７ａの幅Ｌと高さＧとが下記（１）から（４）の条件を満たすことで広幅流路２７ａ内での流速が増すことは、流体シミュレーションで確認済みである。
【００９６】
（１）Ｌ＞Ｇであり、ＬがＤ×ｎと略同寸法のとき、ＧはＤ×ｎよりも短い（Ｇ≧Ｄ×ｎとすると狭間隙になり難い）。
【００９７】
（２）Ｌ＞Ｇであり、ＬがＤ×ｎよりも長いとき、ＧはＤ×ｎと略同寸法、または、ＧはＤ×ｎよりも短い（Ｇ＞Ｄ×ｎとすると狭間隙になり難い）。
【００９８】
（３）Ｌ＞Ｇであり、ＧがＤ×ｎと略同寸法のとき、ＬはＤ×ｎよりも長い（Ｌ≦Ｄ×ｎとすると狭間隙になり難い）。
【００９９】
（４）Ｌ＞Ｇであり、ＧがＤ×ｎよりも短いとき、ＬはＤ×ｎと略同寸法、またはＬはＤ×ｎよりも長い（Ｌ＜Ｄ×ｎとすると狭間隙になり難い）。
【０１００】
広幅流路２７ａの幅Ｌと高さＧとを上述したような関係を満たすようにして、広幅流路２７ａの流路間隙を幅Ｌに対して極めて狭い間隙とする。ただし、狭くし過ぎて流れの圧力損失が大きくなり流れが悪くならないようにすることが大前提なので、流体シミュレーション等で確認する必要はある。広幅流路２７ａが狭間隙となれば、その狭流路効果によって広幅流路２７ａ内全域で流速が増加するようになる。そして、その流速増加が見込める極狭間隙の広幅流路２７ａに、構成例１から構成例４に示した冷却プレート１１の流路形態（流導路、流入口、配管方法、扇形形状ガイド、流動媒体拡散手段などを含む）や、上述したような冷却プレート１１内における広幅流路２７ａの最適位置を組み合わせれば、熱交換効率（熱伝達効率）がより向上する。
【０１０１】
ここで、広幅流路２７ａの形状を上述したような種々の構成を満足する形状にしても、断面積で広幅流路２７ａと複数の流入流導路２７ｂ（ここでの流入流導路２７ｂの断面積は、冷却プレート１１に配設する各流入流導路２７ｂの断面積の総計）とを比べた場合に、その関係によっては広幅流路２７ａの流速が遅くなってしまう場合がある。
【０１０２】
通常、流路の形状が上流側と下流側で異なっていても、断面積が同じで、そこを流れる流量が同じであれば、流速は同じである。流量が上流側と下流側で一定であり、断面積が異なる場合、例えば、断面積が上流側より下流側が大きい場合には、上流側より下流側の流速が遅くなる。逆に、断面積が上流側より下流側が小さい場合には、上流側より下流側の流速が速くなる。つまり、複数の流入流導路２７ｂの断面積の総計より広幅流路２７ａの断面積を大きくしてしまうと、流入流導路２７ｂでの流速よりも広幅流路２７ａ内での流速が遅くなってしまう。
【０１０３】
広幅流路２７ａの断面積が複数の流入流導路２７ｂの断面積の総計よりも大きければ、広幅流路２７ａを幾ら狭間隙にしたとしても、例えば図１（ｂ）でも説明した冷却プレート１１の端部付近である内側面１１ｃ付近の流れが著しく遅くなってしまう。これを回避するためには、広幅流路２７ａ内の流速を全体的に確実に増す必要があり、本構成例では、広幅流路２７ａの断面積を複数の流入流導路２７ｂの断面積の総計よりも小さくするという関係にすることで、広幅流路２７ａ内の流速を増すようにした。
【０１０４】
例えば、図１４（ａ）に示すように、広幅流路２７ａの断面積をＡとし、各流入流導路２７ｂの断面積をＢとし、流入流導路２７ｂの配設数をｎ（図１４（ａ）ではｎ＝５）としたとき、Ａ≦Ｂ×ｎの関係を満たすように広幅流路２７ａの形状、流入流導路２７ｂの形状及び流入流導路２７ｂの配設数を設定する。
【０１０５】
なお、広幅流路２７ａ内で冷却液５がスムースに流れるように、単位時間あたりに流入口２５から流入流導路２７ｂを通って広幅流路２７ａに流入する流量と、広幅流路２７ａから排出流導路２７ｊを通って排出口２８で排出される流量とが同等となるようにするのが望ましい。
【０１０６】
広幅流路２７ａの断面積Ａと流入流導路２７ｂの断面積Ｂとを上述したような関係を満たすように設定すれば、広幅流路２７ａの流路断面は極めて狭小な断面となり、幅Ｌが広幅となれば必然的に高さＧは極めて低くなる。なお、広幅流路２７ａの断面積Ａや流入流導路２７ｂの断面積Ｂの最適値は、流体シミュレーションで決めればよい。
【０１０７】
ただし、広幅流路２７ａを狭小断面にし過ぎて流れの圧力損失が大きくなり流れが悪くならないことが大前提なので、流体シミュレーション等で確認する必要はある。広幅流路２７ａの流路が狭間隙となれば、狭流路効果によって、流路内全域の流速が増加するようになる。
【０１０８】
そして、その流速増加が見込める極狭間隙の広幅流路２７ａに、構成例１から構成例４の流路形態（流導路、流入口、配管方法、扇形形状ガイド、流動媒体拡散手段などを含む）や、構成例５の広幅流路２７ａの最適位置を組み合わせれば、熱交換効率（熱伝達効率）がより向上し、用紙４の高い冷却効果が望める。
【０１０９】
本実施形態では、これまで熱交換装置を定着後の用紙４を冷却する冷却手段である冷却装置１２に適応したが、同じように用紙４の冷却手段として、定着後の用紙４のカールを矯正するカール矯正装置や、用紙４に形成されたトナー画像の光沢度を制御する光沢制御装置など、出力した画像品質や用紙状態品質の高品位化装置としても適応可能ある。これらの場合においても、冷却装置１２と同様に、熱定着装置１１６の直後に熱交換装置を配設すれば良い。
【０１１０】
また、本実施形態の熱交換装置は冷却手段としてだけではなく、流動媒体を熱交換体に流入させる前に温めておけば加温手段としても用いることができる。例えば画像転写前に用紙４を温める加温装置に用いることができ、その場合は用紙収納部１１９とレジストローラ対２１との間に配設する。画像転写前に用紙４を温めるのは、転写時における中間ベルトなどとの転写性向上や、用紙４の含有水分量のコントロールなどからである。
【０１１１】
加温装置に適応する際は、その装置構成としては図３の冷却装置１２をそのまま利用することができる。冷却装置１２の部品名称を変えて図１５に示すように加温装置２１２として見ると、冷えた用紙４は加温ベルトユニット２１３の加温ベルト２１５と搬送ベルトユニット２１４の搬送ベルト２１６とによる狭持搬送の間に加温ベルト２１５によって給熱されるが、その給熱する熱は、加温液２０５と熱交換する加温プレート２１１によって伝導される。熱交換によって加温プレート２１１と加温ベルト２１５とが温められることで、用紙４が加温され、用紙４の温度が上がるのである。
【０１１２】
また、加温液２０５の循環も図３と同様に、加温プレート２１１の内部に形成した流路２２７（広幅流路２２７ａ、流入流導路２２７ｂ）と加温液循環手段２２０とで構成した閉ループの循環システムによって循環するようにしている。その循環過程で温められた加温液２０５が加温プレート２１１の流路を流通することで、加温プレート２１１の加温面２１９が温まるのである。
【０１１３】
加温面２１９で吸い取って冷えた温度を加温プレート２１１の流路２２７に伝達して加温液２０５を冷やし、その冷やされた加温液２０５を加温プレート２１１から排出する。そして排出された加温液２０５は、タンク１０１、ポンプ１００、ファン１０４を装着したラジエータ１０３に送られる。このとき例えば、熱定着装置１１６から排熱される熱をファン１０４によってラジエータ１０３に送風し、冷えた加温液２０５をラジエータ１０３で温めて高い温度に上げる。その後、温まった加温液２０５は、加温プレート２１１の流入口（不図示）から再び流路２２７へと供給される。このような加温液循環の給熱サイクルによって、低温の用紙４が効率良く温められるのである。
【０１１４】
なお、加温液２０５を温める手段としては、ヒーターや温風器などの発熱装置でも良いが、熱定着装置１１６など画像形成装置内の熱源を利用すれば、熱の再利用が可能となり、省エネルギー化など環境性の高い装置となる。
【０１１５】
以上、本実施形態によれば、シート状部材搬送方向である用紙搬送方向と直交する方向に流動媒体である冷却液５が流れる流路である広幅流路２７ａが内部に形成された熱交換体である冷却プレート１１と、広幅流路２７ａの冷却液流れ方向上流側と下流側それぞれに連通する流入路である流入流導路２７ｂと排出路である排出流導路２７ｊとに連結させた配管であるパイプＰを通して広幅流路２７ａに冷却液５を搬送する流動媒体搬送手段であるポンプ１００とを備え、冷却プレート１１の熱交換面である冷却面１９に用紙４を直接または熱伝達部材である冷却ベルト１５を介して接触させて用紙４と冷却液５との間で熱交換を行う熱交換装置である冷却装置１２において、流入流導路２７ｂを冷却プレート１１の用紙搬送方向に複数設けたことで、流入口２５から複数の流入流導路２７ｂを通って用紙搬送方向の複数箇所から広幅流路２７ａに冷却液５が流入するので、用紙搬送方向で一箇所から冷却液５が広幅流路２７ａに流入する場合よりも、広幅流路２７ａの用紙搬送方向で冷却液５の流速が遅くなったり滞ったりする箇所を低減させることができる。よって、その分、広幅流路２７ａ内の冷却液５の温度が高くなり過ぎて冷却液５と用紙４との温度差が小さくなるを抑えられ、冷却液５と用紙４との間での熱交換効率を向上させることができる。
また、本実施形態によれば、広幅流路２７ａの用紙搬送方向の幅をＬとし広幅流路２７ａの高さをＧとするとＧ＜Ｌの関係を満たすことで、広幅流路２７ａの高さＧが広幅流路２７ａの用紙搬送方向の幅Ｌよりも小さいので、前記高さＧが前記幅Ｌより大きい場合よりも広幅流路２７ａ内の冷却液５を少なくすることができる。これにより、前記高さＧが前記幅Ｌよりも大きい場合よりも、用紙４と冷却液５との間で熱交換が行われた際に広幅流路２７ａ内で熱が拡散し得る冷却液５の量が少なく、冷却液５の単位体積当たりの熱量が多くなる。よって、排出口２８から排出された冷却液５の単位体積当たりの熱量が多くなり、広幅流路２７ａ内の冷却液５中に熱が残留し難くなるので、広幅流路２７ａ内の冷却液５と用紙４との温度差が小さくなるを抑えられ、冷却液５と用紙４との間での熱交換効率を向上させることができる。また、冷却プレート１１内に形成した流路をＧ＜Ｌの関係を満たすような広幅で狭間隙な形状としたので、冷却液５が流路全域でスムースに流れ熱交換効率が向上し、その結果、用紙４の効率的な冷却が可能となる。
また、本実施形態によれば、流入口２５が冷却プレート１１の用紙搬送方向に複数設けられており、複数の流入口２５それぞれに流入流導路２７ｂを繋げて設けたことで、広幅流路２７ａの冷却面全域に亘って熱交換効率の向上を図ることができ、用紙４をより効率的に冷却することができる。
また、本実施形態によれば、パイプＰから分岐された分岐配管部材である中継ジョイントＪ１，Ｊ２が設けられており、中継ジョイントＪ１，Ｊ２と複数の流入口２５とをそれぞれ連結したことで、複数の流入口２５に対して１セットの冷却液循環手段２０を共用することができ、低コスト化や省スペース化や省電力化、パイプＰの扱い性の向上などを図ることができる。
また、本実施形態によれば、冷却プレート１１内に設けられ複数の流入流導路２７ｃとパイプＰとに連通しパイプＰから送られてきた冷却液５を各流入流導路２７ｃに分配する分配流入路である分配流導路２７ｄを有することで、更なる低コスト化、省スペース化、配管作業性の向上を図ることができる。また、パイプＰの連結箇所を大幅に減らせるので、連結箇所からの液漏れの危険性を低減させることができる。
また、本実施形態によれば、複数の流入流導路２７ｃのパイプ側端部が流入口２５付近で合流していることで、冷却プレート１１内の流導路を複数の流入流導路２７ｃのみとしたので、前述した分配流導路２７ｄと流入流導路２７ｃとの両方を設ける場合よりも、冷却プレート１１の小型化を図ることができる。また、流導路の簡略化ができるので、冷却液５の流れの圧力損失が小さくなり、省電力化や冷却液５の流速アップが可能となる。
また、本実施形態によれば、複数の流導路の流入口２５側とは反対側の各端から広幅流路２７ａに至るまでの冷却プレート１１内の領域に、広幅流路２７ａが用紙搬送方向に徐々に広がる扇形形状の領域を有していることで、広幅流路２７ａ全域で冷却液５がスムースに流れ、冷却液５と用紙４との間での熱交換効率が向上し、用紙４の冷却効率が非常に良くなる。
また、本実施形態によれば、広幅流路２７ａ内の冷却液５を排出口２８に導くガイド部を冷却プレート１１内に設けたことで、冷却液５を排出口２８からスムームに排出することができ、冷却液５が広幅流路２７ａの全域でスムースに流れるようになる。
また、本実施形態によれば、複数の流導路の流入口２５側とは反対側の各端から広幅流路２７ａに至るまでの冷却プレート１１内の領域に、流導路のそれぞれから流入してきた冷却液５を広幅流路２７ａの用紙搬送方向に拡散させる流動媒体拡散手段である冷却液拡散手段３０を設けたことで、広幅流路２７ａ全域で冷却液５がスムースに流れ、冷却液５と用紙４との間での熱交換効率が向上し、用紙４の冷却効率が非常に良くなる。
また、本実施形態によれば、冷却プレート１１の冷却面１９から冷却面１９と対向する外周面である外上面１１ｄまでの高さをＨとしたとき、冷却プレート１１の冷却面１９からＨ／２の位置よりも冷却面１９に近い位置に広幅流路２７ａを形成したことで、冷却面１９との高い熱交換応答性、高効率な冷却、或いは加温を可能となる。
また、本実施形態によれば、流入流導路２７ｂの直径をＤとし、流入流導路２７ｂの配設数をｎとし、広幅流路２７ａの用紙搬送方向の幅をＬとし、広幅流路２７ａの高さをＧとすると、Ｌ＞Ｇであり、Ｌ≒Ｄ×ｎまたはＬ＞Ｄ×ｎ、並びに、Ｇ≒Ｄ×ｎまたはＧ＜Ｄ×ｎの関係を満たすことで、広幅流路２７ａを冷却液５が全域で速くスムースに流れる流路形状に設定したので、冷却液５と用紙４との間での熱交換効率がさらに向上し、用紙４をより効率的に冷却することができる。
また、本実施形態によれば、広幅流路２７ａの冷却液流れ方向と直交する方向の断面積をＡとし、流入流導路２７ｂの冷却液流れ方向と直交する方向の断面積をＢとし、流入流導路２７ｂの配設数をｎとすると、Ａ≦Ｂ×ｎの関係を満たすことで、広幅流路２７ａを冷却液５が全域で速くスムースに流れる流路形状に設定したので、冷却液５と用紙４との間での熱交換効率がさらに向上し、用紙４をより効率的に冷却することができる。
また、本実施形態によれば、用紙４上にトナー像を形成するトナー像形成手段と、用紙４上に形成されたトナー像を少なくとも熱によって用紙４に定着させる熱定着手段である熱定着装置１１６と、熱定着装置１１６によってトナー像が定着された用紙４を冷却する冷却手段とを備えた画像形成装置において、前記冷却手段として、本発明の冷却プレート１１を有する熱交換装置である冷却装置１２を用いることで、高い冷却性能を持つ冷却プレート１１を有する冷却装置１２を画像形成装置に搭載したので、出力した画像品質や用紙状態品質の高品位化が可能となる。
また、本実施形態によれば、用紙４上にトナー像を形成するトナー像形成手段と、前記用紙４上に形成されたトナー像を少なくとも熱によって該用紙４に定着させる熱定着手段と、前記用紙４を加温する加温手段とを備えた画像形成装置において、前記加温手段として、本発明の加温プレート２１１を有する熱交換装置である加温装置２１２を用いることで、高い加温性能を持つ加温プレート２１１を有する加温装置２１２を画像形成装置に搭載したので、出力した画像品質や用紙状態品質の高品位化が可能となる。
【符号の説明】
【０１１６】
５        冷却液
７        流速プロファイル
７ａ      流速プロファイル
７ｂ      流速プロファイル
１１      冷却プレート
１１ａ    内底面
１１ｂ    内上面
１１ｃ    内側面
１１ｄ    外上面
１２      冷却装置
１３      冷却ベルトユニット
１４      搬送ベルトユニット
１５      冷却ベルト
１６      搬送ベルト
１７      駆動ローラ
１８      ローラ
１９      冷却面
２０      冷却液循環手段
２１      レジストローラ対
２３      給紙コロ
２５      流入口
２６      押圧ローラ
２７      流路
２７ａ    広幅流路
２７ｂ    流入流導路
２７ｃ    流入流導路
２７ｄ    分配流導路
２７ｆ    排出流導路
２７ｇ    合流流導路
２７ｉ    側面
２７ｊ    排出流導路
２８      排出口
２９      用紙搬送路
３０      冷却液拡散手段
３０ａ    三角形状ガイド
５１      中間転写ベルト
５２      ローラ
５３      ローラ
５４      画像ステーション
５５      ローラ
５６      二次転写ローラ
５８      ローラ
５９      クリーニング装置
１００    ポンプ
１０１    タンク
１０３    ラジエータ
１０４    ファン
１１１    感光体
１１２    光書込装置
１１３    現像装置
１１４    クリーニング装置
１１５    一次転写ローラ
１１６    熱定着装置
１１７    排紙収容部
１１９    用紙収納部
１２８    用紙搬送路
２０５    加温液
２１１    加温プレート
２１２    加温装置
２１３    加温ベルトユニット
２１４    搬送ベルトユニット
２１５    加温ベルト
２１６    搬送ベルト
２１９    加温面
２２０    加温液循環手段
２２７    流路
２２７ａ  広幅流路
２２７ｂ  流入流導路
【先行技術文献】
【特許文献】
【０１１７】
【特許文献１】特開２０１０−００２６４４号公報
【特許文献２】特開２００６−００３８１９号公報
【図１】
0005761593.tif 000003
【図２】
0005761593.tif 000004
【図３】
0005761593.tif 000005
【図４】
0005761593.tif 000006
【図５】
0005761593.tif 000007
【図６】
0005761593.tif 000008
【図７】
0005761593.tif 000009
【図８】
0005761593.tif 000010
【図９】
0005761593.tif 000011
【図１０】
0005761593.tif 000012
【図１１】
0005761593.tif 000013
【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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