(57)【要約】【課題】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画像形成装置を提供する。【解決手段】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設けられた流入口と排出口とに連通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。【選択図】図１
2012168216.tif 000002
【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設けられた流入口と排出口とに連通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２】
請求項１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３】
請求項１または２の熱交換装置において、
上記流入口の直径と上記配管の直径とを比べて小さい方の直径をＤとすると、Ｌ≒ＤまたはＬ＞Ｄ、並びに、Ｇ≒ＤまたはＧ＜Ｄの関係を満たすことを特徴とする熱交換装置。
【請求項４】
請求項１、２または３の熱交換装置において、
上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、上記配管または上記流入口の流動媒体流れ方向と直交する方向の断面積をＢとすると、Ａ≦Ｂの関係を満たす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、
上記熱交換体内部の上記流入口から上記流路に至るまでの間に流路が徐々に広がる扇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６】
請求項１、２、３、４または５の熱交換装置において、
上記熱交換体内部の上記流入口から上記流路に至るまでの間に、前記流入口から流入してきた流動媒体をシート状部材搬送方向上流側や下流側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７】
請求項１、２、３、４、５または６の熱交換装置において、
少なくとも上記熱交換体の上記熱交換面と対向する外周面に断熱手段を設けたことを特徴とする熱交換装置。
【請求項８】
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または７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または７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導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流すことが考えられる。
【０００８】
ところが、流路の平面積が一定の場合には、ブロック部材の中空内部の高さである流路高さが高いほど流路内に多くの冷却液が存在し、用紙と冷却液との間で熱交換が行われた際に流路内で熱が拡散し得る冷却液の量が多くなるので、冷却液の単位体積当たりの熱量は少なくなる。よって、排出口から排出される冷却液の流量が同じ場合、流路内から排出された冷却液の単位体積当たりの熱量も少なくなるので、流路内から排出されていない冷却液中に熱が残留し易くなる。そのため、流路内の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設けられた流入口と排出口とに連通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２の発明は、請求項１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３の発明は、請求項１または２の熱交換装置において、上記流入口の直径と上記配管の直径とを比べて小さい方の直径をＤとすると、Ｌ≒ＤまたはＬ＞Ｄ、並びに、Ｇ≒ＤまたはＧ＜Ｄ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４の発明は、請求項１、２または３の熱交換装置において、上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、上記配管または上記流入口の流動媒体流れ方向と直交する方向の断面積をＢとすると、Ａ≦Ｂ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、上記熱交換体内部の上記流入口から上記流路に至るまでの間に流路が徐々に広がる扇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、上記熱交換体内部の上記流入口から上記流路に至るまでの間に、前記流入口から流入してきた流動媒体をシート状部材搬送方向上流側や下流側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、少なくとも上記熱交換体の上記熱交換面と対向する外周面に断熱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、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または７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または７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、流路の平面積が一定の場合、流路の高さＧが流路のシート状部材搬送方向の幅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流路内の流動媒体を少なくすることができる。これにより、前記間隔Ｇが前記幅Ｌよりも大きい場合よりも、シート状部材と流動媒体との間で熱交換が行われた際に流路内で熱が拡散し得る流動媒体の量が少なく、流動媒体の単位体積当たりの熱量が多くなる。よって、排出口から排出される流動媒体の流量が一定の場合、排出口から排出された流動媒体の単位体積当たりの熱量が多くなり、流路内の流動媒体中に熱が残留し難くなるので、流路内の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、流動媒体と熱交換体と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に係る液冷方式の冷却部材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１に係る液冷方式の冷却部材を用紙搬送方向から見た場合の断面図、（ｃ）構成例１に係る液冷方式の冷却部材を上方から見た場合の断面図。
【図２】本実施形態に係る画像形成装置の概略構成図。
【図３】熱交換装置である冷却装置の概略構成図。
【図４】（ａ）構成例２に係る液冷方式の冷却部材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２に係る液冷方式の冷却部材を上方から見た場合の断面図、（ｃ）構成例２に係る液冷方式の冷却部材を用紙搬送方向から見た場合の断面図。
【図５】流入口付近から広幅狭間隙の流路に至るまでの領域に冷却液が幅方向に均等に拡散する冷却液拡散手段を設けた冷却部材を上方から見た場合の断面図。
【図６】広幅狭間隙の流路を冷却面形状と異なる形状（平面形状）にした冷却部材を用紙搬送方向と直交する方向から見た場合の断面図。
【図７】断熱材で冷却面以外の外形面を覆った冷却部材を用紙搬送方向と直交する方向から見た場合の断面図。
【図８】熱交換装置である加熱装置の概略構成図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明の熱交換装置を画像形成装置におけるシート状部材である用紙の冷却手段として用いた場合の実施形態について説明するが、本発明の熱交換装置は画像形成装置に用いられるもの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、本実施形態の熱交換装置は、冷やした流動媒体でシート状部材を冷却すれば冷却装置であり、温めた流動媒体でシート状部材を加温すれば加温装置になる。よって、シート状部材の冷却または加温が必要な装置であれば本発明の熱交換装置は対応可能であり、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。また本実施形態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】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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１０５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配管１０５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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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１５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。
【００２５】
本実施形態では後述するように、冷却プレート１１の冷却面に近接して形成した冷却液の流路を広幅で狭間隙な形状としているので、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。
【００２６】
なお、本実施形態では、熱交換体である冷却プレート１１を用いて、熱伝達部材である冷却ベルト１５を介して用紙４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１１に用紙４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、冷却プレート１１に直接、用紙４を接触させても構わない。
【００２７】
図３は、熱交換装置である用紙の冷却装置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の間に介在する熱伝達媒体となるため、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、冷却ベルト１５との熱交換性、及び冷却液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】
［構成例１］
図１（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１（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１（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。
【００３４】
図１（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６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。
【００３５】
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から流路６内に流入し、図示しない紙面手前側の排出口２８に向かって流れるようになっている。
【００３６】
本構成例においては、流路６の平面積が一定の場合、流路６の高さＧが流路６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流路６内の冷却液５を少なくすることができる。これにより、前記間隔Ｇが前記幅Ｌよりも大きい場合よりも、冷却液５と用紙４との間で熱交換が行われた際に流路６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から排出される冷却液５の流量が同じ場合、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、流路６内の冷却液５中に熱が残留し難くなるので、流路６内の冷却液５と用紙４との温度差が小さくなることを抑えられ、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、その分、高温の用紙４を効率良く冷やすことができる。
【００３７】
［構成例２］
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。
【００３８】
【数１】
2012168216.tif 000003
【００３９】
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）
【００４０】
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。
【００４１】
ここで、図１（ｂ）や図１（ｃ）に示すように、冷却液５が流入口２５からに流入し流路６を通って排出口２８から排出される場合、冷却プレート１１内部の流路６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。
【００４２】
図１（ｂ）や図１（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６に流入して来る冷えた新しい冷却液５との入れ替え、すなわち流路６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。流路６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。流路６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。
【００４３】
図１（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内の流路６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１（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。
【００４４】
図１（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流路６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。
【００４５】
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１（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、これは流路６の高さ（内上面１１ｂから内底面１１ａまでの間隔）が原因であり、流路６の高さを高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。
【００４６】
また、図１（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１（ｂ）と同様に、流路６の用紙搬送方向中央付近である中心ラインＣＬ付近に比べて流路６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。これは流路６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。
【００４７】
結果的に、図１（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。
【００４８】
以上、図１（ｂ）と図１（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１（ｃ）で流れの速かった流路６の用紙搬送方向中央付近においても、図１（ｂ）で示すように流路６の内上面１１ｂ付近や内底面１１ａ付近では流れが遅い。また、図１（ｂ）で示すように内上面１１ｂ付近や内底面１１ａ付近、及び、図１（ｃ）で示すように流路６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、流路６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。
【００４９】
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。
【００５０】
本構成例では、用紙４を効率的に冷やすことができるよう、熱交換体である冷却プレート１１内に形成した流路を広幅で狭間隙な形状とし、図１（ｂ）や図１（ｃ）を用いて説明した、内上面１１ｂ付近、内底面１１ａ付近、及び、内側面１１ｃ付近で冷却液の流れが遅くなったり滞ったりしないように、冷却液５が冷却プレート１１内の流路全域でスムースに流れるようにした
【００５１】
図４（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４（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４（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。
【００５２】
冷却液５は、冷却プレート１１内の流路２７に流入口２５から流入し、流路２７に流れ込んで反対側の排出口２８より排出される。流路２７は、図４（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している。これは冷却液５の流れ方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。
【００５３】
また、冷却プレート１１内に形成した流路２７は、図４（ａ）や図４（ｃ）に示すように、冷却ベルト１５の内周面に接触する冷却プレート１１の外底面の領域すなわち冷却面１９と同程度の領域を有しているとともに、その冷却面１９の領域での流路２７の高さ（内上面１１ｂから内底面１１ａまでの間隔）を低くし狭間隔としている。これは、狭間隙の流路に流動媒体を流すと狭流路効果によって、その流路を流れる流動媒体の流速が速くなるという現象を利用し、ポンプ１００のパワーを上げて流量を増さなくても流路２７内全域の流速を増加させるためである。
【００５４】
つまり、図１（ｂ）を用いて挙げた冷却プレート１１の流路６で問題となっていた、冷却プレート１１の内上面１１ｂ付近や内底面１１ａ付近の流れの遅さ、及び、内側面１１ｃ付近の流れの遅さは、図４（ｃ）などに示したような構成の冷却プレート１１の流路２７では、狭流路効果によって全て解消することができる。つまり、流路２７の高さを低くし狭間隙にすることで流路２７内全域で流速を増加させることができる。
【００５５】
また、図１（ｃ）を用いて挙げた冷却プレート１１の流路６で問題となっていた、用紙搬送方向の中央付近（中心ラインＣＬ付近）から用紙搬送方向上流側や下流側に遠くなればなるほど冷却液５の流れが遅くなることは、流路２７も流路６と同じように広幅流路だが、流路２７の高さ（内上面１１ｂから内底面１１ａまでの間隔）を低くし狭間隙にすれば、ポンプ１００のパワーを上げて流量を増すことなく用紙搬送方向上流側や下流側へ必然的に冷却液５が広がって流れて行くので解消される。したがって、図４（ｂ）に示すように流路２７が用紙搬送方向に広幅な形状であっても流路２７の高さを低くし狭間隙とすれば、流路２７内の全域で冷却液５が滞ることなくスムースに流れ冷却プレート１１内の冷却液５の入れ替えがスムースに行われるので、その結果、用紙４と冷却プレート１１との間での熱交換効率（熱伝達効率）が向上する。
【００５６】
ここで、本構成例の冷却プレート１１内に設けられた広幅で狭間隙な形状の流路２７についてもう少し説明する。
【００５７】
本構成例のおいては、図４（ａ）に示すように、用紙搬送方向における流路２７の幅をＬとし、その幅Ｌ内における流路２７の高さをＧとしたとき、Ｇ＜Ｌの関係を満たすように流路２７の形状を設定している。これにより、冷却面１９に近い内底面１１ａ付近を含む流路２７全域の流速が増し、冷却液５と冷却プレート１１との熱交換効率（熱伝達効率）が高くなる。
【００５８】
また、図４（ｃ）に示すように、冷却液５の流れ方向と直交する方向（冷却プレート１１の高さ方向）における冷却面１９から外上面１１ｄまでの冷却プレート１１の厚みをＨとしたとき、冷却プレート１１内で流路２７を設ける位置を冷却面１９からＨ／２の位置よりも冷却面１９に近い位置としており、できれば図４（ｃ）に示すように可能な限り冷却面１９に近接する位置に流路２７を設けるのが望ましい。このように冷却面１９に近接する位置に流路２７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から流路２７を遠ざけることで、流路２７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。
【００５９】
よって、冷却プレート１１内に設ける流路２７として前述したような構成を採用することによって、冷却プレート１１の冷却性能が向上し、用紙４の高い冷却効果が得られる。実際に同じ条件で冷却シミュレーションを行い確認したところ、特開２０１０−００２６４４号公報（特許文献１）に記載されたヒートシンク形状と比べて１／３〜１／４の冷却面（接触領域）とすることができた。
【００６０】
本構成例の冷却プレート１１内に設けた流路２７は、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、流路２７の幅Ｌを弧の長さとしているが、流路２７の幅Ｌは弦の長さでも構わない。また、冷却面１９から流路２７までの間隔すなわち冷却面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ため、成形や加工のし易さやコストなどの理由から図６に示すように、流路２７を湾曲形状の冷却面１９とは異なる形状（図６では平面形状）としても良く、その場合は流路２７の水平方向の長さが幅Ｌとなる。
【００６１】
なお、流路２７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から流路２７に流入する流量と流路２７から排出口２８を通って排出される流量が同等となるようにすることが望ましい。本構成例では、流入口２５と排出口２８との形状寸法を同じようにしているが、流入口２５と排出口２８と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。
【００６２】
本構成例においては、図４（ａ）に示すように冷却プレート１１を用紙搬送方向と直交する方向から見た場合の断面において、冷却液５が流路２７内に流入する冷却プレート１１に設けた流入口２５の直径をＤ（ただし流入口２５と連結する冷却液循環手段２０の配管１０５の内径と比べて、小さい方の直径をＤとする）とし、用紙搬送方向における流路２７の幅をＬとし、その幅Ｌ内における流路２７の高さ（内上面１１ｂから内底面１１ａまでの間隔）をＧとしたとき、Ｌ＞Ｇであり、Ｌ≒ＤまたはＬ＞Ｄであり、Ｇ≒ＤまたはＧ＜Ｄとなるような関係を満たすように、広幅で狭間隙な形状の流路２７を形成した。つまり、下記（１）、（２）、（３）、（４）のいずれかの条件を満足させて、広幅な流路２７であっても流速が増すよう流路２７を狭間隙とした。
【００６３】
（１）Ｌ＞Ｇであり、ＬがＤと略同寸法のとき、ＧはＤよりも短い（Ｇ≧Ｄとすると流路２７が狭間隙になり難い）。
【００６４】
（２）Ｌ＞Ｇであり、ＬがＤよりも長いとき、ＧはＤと略同寸法、または、ＧはＤよりも短い（Ｇ＞Ｄとすると流路２７が狭間隙になり難い）。
【００６５】
（３）Ｌ＞Ｇであり、ＧがＤと略同寸法のとき、ＬはＤよりも長い（Ｌ≦Ｄとすると流路２７が狭間隙になり難い）。
【００６６】
（４）Ｌ＞Ｇであり、ＧがＤよりも短いとき、ＬはＤと略同寸法、または、ＬはＤよりも長い（Ｌ＜Ｄとすると流路２７が狭間隙になり難い）。
【００６７】
流路２７を広幅で狭間隙な形状にしても断面積で流路２７と流入口２５とを比べた場合に、その関係によっては流路２７内の流速が遅くなってしまう場合がある。
【００６８】
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、流路の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、流路の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、流入口２５の断面積より流路２７の断面積を大きくしてしまうと、流入口２５よりも流路２７内の流速が遅くなってしまい、流路２７が狭間隙であっても、例えば図４（ｂ）に示す冷却プレート１１の内側面１１ｃ付近の流れが著しく遅くなってしまう可能性がある。その可能性を回避するためには、流路２７内の流速を増す必要があり、流路２７の断面積を流入口２５よりも小さくすることで流速を増すのである。具体的には、図４（ａ）に示すように、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において、流路２７の断面積をＡとし、冷却プレート１１の流入口２５の断面積をＢ（または、流入口２５と連結する冷却液循環手段２０の配管１０５の内側断面積をＢ）、とするとき、Ａ≦Ｂの関係を満たすように流路２７や流入口２５（または配管１０５）の形状を設定する。
【００６９】
なお、この際、流路２７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から流路２７に流入する流量と流路２７から排出口２８を通って排出される流量が同等となるように、流入口２５と排出口２８との断面積を同等にするのが望ましい。
【００７０】
本構成例では、流入口２５から流路２７内に流入した冷却液５が、流路２７の用紙搬送方向全域でスムースな流れが発生するように、流入口２５の直後に冷却液５を流路２７内で用紙搬送方向上流側や下流側に拡散させる流路形状を設けている。
【００７１】
流路２７の形状を、図４（ｂ）に示す二点鎖線まで拡張すると冷却プレート１１の四隅まで流路２７が広がり、流路２７の面領域や冷却面１９を広げることができる。しかしながら、その広げた流路２７に冷却液５を流入口２５から流入させると、ある程度、用紙搬送方向上流側や下流側に冷却液５が拡散し広がって流路２７全体に流れて行くが、直ぐに拡張した四隅の三角形領域２９では流れが発生しなくなり、その箇所で冷却液５が滞留した状態となってしまう。このような冷却液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、このような冷却液５の流れが発生しない領域は意味のない領域であり、削除すべき領域となる。
【００７２】
そのため、本構成例においては図４（ｂ）に示すように四隅の三角形領域２９を埋めている。さらに本構成例では、その埋めている三角形領域２９を利用して、流入口２５から流路２７内に流入直後の冷却液５が用紙搬送方向上流側や下流側に向かって流路２７内をスムースに拡散する案内板の役割を果たすよう、埋めた三角形領域２９を冷却液５の流れガイドとした。具体的には、図４（ｂ）に示すように、埋めた三角形領域２９の一辺２７ｂを、流入口２５付近から広幅狭間隙の流路２７に至るまでの領域で、用紙搬送方向上流側や下流側に向かって流路が徐々に広がる扇形状とした。
【００７３】
また、流路２７内で冷却液５がスムースに流れるよう、図４（ｂ）に示すように排出口２８側も同様に三角形領域２９を埋めて、流路２７から排出口２８に向かって流路が徐々に狭まるような扇形状とし、流路２７内の冷却液５が排出口２８に導かれるようにするのが望ましい。
【００７４】
［構成例３］
本構成例では図５に示すように、流路２７の用紙搬送方向全域で冷却液５のスムースな流れが発生するよう、流入口２５の直後に冷却液５が用紙搬送方向に拡散させ広げる冷却液拡散手段３０を流路２７内に設けている。
【００７５】
図４（ｂ）では流入口２５の直後の形状を三角形領域２９の一辺で扇形状とし、それをガイドとして冷却液５が用紙搬送方向上流側や下流側へスムースに流れるようにしているが、本構成例では、より均等に用紙搬送方向上流側や下流側に冷却液５が拡散し広がって、冷却プレート１１内の流路２７の用紙搬送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した。
【００７６】
具体的には、流入口２５付近から広幅で狭間隙の流路２７に至るまでの領域に、冷却液５が用紙搬送方向上流側や下流側へ均等に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５に示すように、全体的に見れば流入口２５に対向する箇所を頂点とした大きな三角形形状をしており、冷却液５が、その大きな三角形の頂点部分から流路２７の用紙搬送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。
【００７７】
大きな三角形形状の冷却液拡散手段３０をミクロ的に見ると、開口幅や開口角度などの異なる小さな複数の三角形形状の集まりで構成されている。それぞれの開口幅や開口角度などによって、そこを通過する冷却液５の量や方向を調節し、流路２７の用紙搬送方向全域で均等な流れが発生するようにした。なお、図５中の矢印が冷却液拡散手段３０による冷却液５の拡散、広がり状態を示したものである。
【００７８】
流路２７に設ける冷却液拡散手段３０の拡散方法や、形状などは限定されるものではなく、流路２７に冷却液拡散手段３０を直接成形しても、別部材として流路２７に冷却液拡散手段３０を取り付けるようにしても良い。また、例えば孔の開いた部材、網状や繊維状の部材などを冷却液拡散手段３０として用いても良い。
【００７９】
［構成例４］
本構成例においては、冷却プレート１１の冷却面１９以外から流路２７内の冷却液５に外気熱が流入するのを抑え、外気熱によって流路２７内の冷却液５の温度が上昇するのを抑制するようにした。
【００８０】
図４（ａ）などを用いて説明したように、広幅な流路２７であっても狭間隙とすることで、冷却プレート１１の冷却性能が向上し、冷却プレート１１の用紙搬送方向の寸法だけでなく、図４（ｃ）に示すように冷却面１９から外上面１１ｄまでの冷却プレート１１の厚みも薄くすることができ、冷却プレート１１の小型化を図ることができる。
【００８１】
しかしながら、冷却プレート１１の厚みを薄くすると、冷却プレート１１の外上面１１ｄから流路２７までの距離が近くなり、流路２７内の冷却液５に広い面領域で外上面１１ｄから外気熱が流入してしまう。このように流路２７内の冷却液５に外気熱が流入してしまうと、流路２７内の冷却液５が外気熱によって温まり冷却プレート１１の冷却性能の低下を招いてしまう。
【００８２】
そこで本構成例では、例えば図７に示すような断熱手段である断熱材３１で、冷却面１９以外の少なくとも外上面１１ｄを含む冷却プレート１１の外面を覆って、外気熱が外上面１１ｄなどから流路２７内の冷却液に流入するのを抑え、外気熱による冷却液５の温度変動を抑制し冷却液５の温度が上昇しないようにしている。なお、前記断熱手段による断熱方法や断熱手段の材質、配設方法などは前述したものに限定されるものではない。
【００８３】
本実施形態では、これまで熱交換装置を定着後の用紙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。
【００８４】
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。
【００８５】
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８に示すように加温装置２１２として見ると、冷えた用紙４は狭持搬送の間に加温ベルト２１５によって給熱されることになるのだが、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。
【００８６】
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。
【００８７】
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２２５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。
【００８８】
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６，２７が内部に形成された熱交換体である冷却プレート１１と、流路６，２７の冷却液流れ方向上流側と下流側それぞれに設けられた流入口２５と排出口２８とに連通させた配管１０５を通して流路６，２７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にシート状部材である用紙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、流路６，２７の用紙搬送方向の幅をＬとし流路６，２７の高さをＧとするとＧ＜Ｌの関係を満たすものである。流路６，２７の高さＧが流路６，２７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流路６，２７内の冷却液５を少なくすることができる。これにより、前記間隔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流路６，２７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、流路６，２７内の冷却液５中に熱が残留し難くなるので、流路６，２７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、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に近い位置に流路２７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、流入口２５の直径と配管１０５の直径とを比べて小さい方の直径をＤとすると、Ｌ≒ＤまたはＬ＞Ｄ、並びに、Ｇ≒ＤまたはＧ＜Ｄの関係を満たすことで、流路全域で速くスムースに冷却液５が流れる流路形状となり、熱交換効率（熱伝達効率）が更に向上し、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、流路２７の冷却液流れ方向と直交する方向の断面積をＡとし、配管１０５または流入口２５の冷却液流れ方向と直交する方向の断面積をＢとすると、Ａ≦Ｂの関係を満たすことで、流路２７全域で速くスムースに冷却液５が流れる流路形状としたので、熱交換効率（熱伝達効率）が更に向上し、用紙４をより以上に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、冷却プレート内部の流入口２５から流路２７に至るまでの間に流路２７が徐々に広がる扇形状の領域を設けたことで、流入口２５の直後に冷却液５が用紙搬送方向上流側や下流側に拡散し広がる扇形状の領域を流路２７に形成したので、流路２７全域で冷却液５がスムースに流れ、流路２７の全域に亘って交換効率が向上し、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、冷却プレート内部の流入口２５から流路２７に至るまでの間に、流入口２５から流入してきた冷却液５を用紙搬送方向上流側や下流側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、流入口２５から流入した冷却液５が用紙搬送方向に亘って拡散し広がるので、流路２７の全域で冷却液５がスムースに流れ、流路２７の全域に亘って交換効率が向上し、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、少なくとも冷却プレート１１の冷却面１９と対向する外上面１１ｄに断熱手段である断熱材３１を設けたことで、外気熱が外上面１１ｄなどから流路２７内の冷却液５に流入するのを抑え、外気熱による冷却液５の温度変動を抑制し冷却液５の温度が上昇しないようにして、冷却プレート１１内での冷却液５の温度を維持することができ、安定した冷却性能を維持することができる。
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】
【００８９】
４      用紙
５      冷却液
６      流路
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
２７ｂ  一辺
２８    排出口
２９    三角形領域
２９    用紙搬送路
３０    冷却液拡散手段
３１    断熱材
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
１０５  配管
１１０  帯電装置
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
２１５  加温ベルト
２１９  加温面
２２０  加温液循環手段
２２５  流入口
２２７  流路
【先行技術文献】
【特許文献】
【００９０】
【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】
2012168216.tif 000004
【図２】
2012168216.tif 000005
【図３】
2012168216.tif 000006
【図４】
2012168216.tif 000007
【図５】
2012168216.tif 000008
【図６】
2012168216.tif 000009
【図７】
2012168216.tif 000010
【図８】
2012168216.tif 000011