JP2005227610A - Cooling method and image forming apparatus performing the same - Google Patents
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Description
本発明は、シート状の記録媒体に転写されたトナーを加熱により定着して永久画像とする電子写真画像形成装置において、画像形成装置本体内部で熱の発生がある場合、ユニット内での機能を果たすために冷却を行なう冷却方法およびこれを実施する、複写機、レーザプリンタ、その複合機等の画像形成装置に関するものである。 The present invention relates to an electrophotographic image forming apparatus in which toner transferred to a sheet-like recording medium is fixed by heating to form a permanent image. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a cooling method in which cooling is performed to achieve this, and an image forming apparatus such as a copying machine, a laser printer, and a multifunction machine that implements the cooling method.
従来、複写機、レーザプリンタ、その複合機等の画像形成装置においてこの装置内を冷却する技術は種々提案されている(例えば特許文献1ないし5参照)。
従来からシート上に画像を形成する装置として、画像形成される感光体と、そこに形成された潜像を顕像化する現像装置を備え、光学書き込み装置により、感光体上に形成した潜像をトナーにより顕像化し、転写装置によりシート状の記録媒体に転写し、記録媒体(転写紙)上のトナーを加熱により定着して永久画像とする電子写真画像形成装置が用いられている。
その作動のさい、画像形成装置内が熱の発生により装置内の空気が暖められることにより、各ユニットでのトナーの溶融や、電子部品の性能低下などの問題が発生するため、種々の冷却方式が提案されている。
光学ユニットにおける熱の発生源および不具合は、回転するミラーの摩擦による熱、光学レンズの熱による歪みによる画像形成のずれの発生、現像装置でのトナーやキャリアの攪拌による熱がトナーのブロッキングを惹起させて現像装置の機能低下を生じること、等である。
感光体のクリーニング部材の摩擦による熱は、感光体表面でのトナーの溶融による感光体汚染を生じる。トナーを溶融し、転写紙上に固着するための定着装置から発生する熱は機器内温度上昇、トナー溶融、ブロッキング、トナー搬送障害を生じる。
転写装置内の接離のためのソレノイドの繰り返し使用による温度上昇は、ベルトの電気抵抗値などの変化による転写性低下をもたらす。また、転写紙がストックされることにより発生する熱は機内温度上昇、転写紙の粘着を生じる。さらに、感光体の温度上昇により、感光性、光による除電性を低下する等の不具合があり、熱を機外に排出するための手段が考えられている。
Conventionally, various techniques for cooling the inside of an image forming apparatus such as a copying machine, a laser printer, and a multifunction machine have been proposed (see, for example, Patent Documents 1 to 5).
Conventionally, as a device for forming an image on a sheet, a photosensitive member having an image formed thereon and a developing device for visualizing the latent image formed thereon are provided, and a latent image formed on the photosensitive member by an optical writing device. An electrophotographic image forming apparatus is used in which a toner is visualized with toner, transferred onto a sheet-like recording medium by a transfer device, and the toner on the recording medium (transfer paper) is fixed by heating to form a permanent image.
During the operation, the air inside the image forming apparatus is heated by the generation of heat, causing problems such as toner melting in each unit and deterioration of the performance of electronic components. Has been proposed.
Heat sources and defects in the optical unit are caused by heat generated by friction of the rotating mirror, image formation deviation caused by distortion of the optical lens, and heat generated by stirring of the toner and carrier in the developing device causes toner blocking. Causing a reduction in the function of the developing device.
Heat due to friction of the cleaning member of the photosensitive member causes contamination of the photosensitive member due to melting of toner on the surface of the photosensitive member. The heat generated from the fixing device for melting the toner and fixing it on the transfer paper causes the temperature inside the apparatus to rise, toner melting, blocking, and toner conveyance trouble.
A temperature increase due to repeated use of a solenoid for contact and separation in the transfer device causes a decrease in transferability due to a change in the electric resistance value of the belt. Further, the heat generated when the transfer paper is stocked increases the temperature inside the machine and causes sticking of the transfer paper. Furthermore, there are problems such as a decrease in photosensitivity and charge-removing property due to light due to a rise in temperature of the photoconductor, and means for exhausting heat to the outside of the apparatus have been considered.
現状では、一般的に、空気の流れを作るファンにより、画像形成装置内の空気の循環を行い、熱を排出する空冷システムによる冷却方式が多く使用されている。例えば、空冷システムによる方式は気流の流れを考慮し、各ユニット間に風路を確保するため、間隙を作り、ユニットの昇温を抑制する(特許文献1参照)。
また、ダクトを作成し、冷却対象の近傍に設置してファンにより空気の流れを作り、熱を排出する技術も開示されている(例えば特許文献1および2など)。空気は、形状の自由度という点は大きいメリットがあるが、風の流れの制御が難しい。
また、風路を確保するためのスペースに余裕が必要となり、小型化に限界があり、流れの漏れにより効率が悪く、ファンの回転による騒音がなくならないなどが、デメリットとして挙げられる。
それに対して、液体の循環による液冷方式はより効率のよい方式である。液冷方式はその効率のよさ、消音化などのメリットにより、幾つかの開示がなされている。
例えば、画像形成装置の冷却に関しては、中間転写ベルト上のトナーを転写と同時に定着する定着装置において、水冷方式を採用している(例えば特許文献4)。水冷方式の構造に関しては、ヒートパイプを使用しその放熱部を冷却液が循環するジャケットに配置する構造の冷却装置が開示されている(例えば特許文献5)。
また本発明者は、ユニットに液体を循環させるパイプを付け、中心となる冷却部分と接続し、液を循環させることにより、冷却する冷却装置を以前に提案している。
Also disclosed is a technique for creating a duct, installing it near the object to be cooled, creating a flow of air with a fan, and discharging heat (for example, Patent Documents 1 and 2). Air has a great advantage in terms of freedom of shape, but it is difficult to control the flow of wind.
In addition, there is a demerit that a space for securing the air passage is required, there is a limit to miniaturization, the efficiency is poor due to the leakage of the flow, and the noise due to the rotation of the fan is not lost.
On the other hand, the liquid cooling method by the circulation of the liquid is a more efficient method. Several disclosures have been made on the liquid cooling system because of its efficiency and noise reduction.
For example, with respect to cooling of the image forming apparatus, a water cooling method is employed in a fixing device that fixes toner on the intermediate transfer belt at the same time as transfer (for example, Patent Document 4). Regarding a water-cooled structure, a cooling device having a structure in which a heat pipe is used and a heat radiating portion thereof is arranged in a jacket in which a coolant circulates is disclosed (for example, Patent Document 5).
In addition, the present inventor has previously proposed a cooling device for cooling by attaching a pipe for circulating a liquid to the unit, connecting it to a central cooling portion, and circulating the liquid.
しかしながら、液体冷却方式にあっては、液体を循環させるパイプなどの設置にスペースを取り、また形状が煩雑になり設計が難しくなるという不具合がある。また液体を循環させるパイプの接続部分での液体の漏れがあると、機器の使用は不可能になり、さらに、他への汚染が心配され、汚染された場合の悪影響が多大となる可能性があり、なかなか画像形成装置には採用されていない。
しかしながら近年は、新しい機能を求められ、画像形成機器に対しても、省スペースであり、かつ最新の機能を備え、その機能を果たすととともに、省資源、リサイクル可能性が求められ、さらに上述した不具合もなく、各機能を有するユニットがその機能を十分果たし使用することが求められている。
また、画像形成装置は転写紙のジャム処理性や、トナーや紙粉などの汚れの除去、機能性部品の交換などでユニットを引き出して収めるという作業ができる必要がある。さらに、設計の自由度の向上(レイアウトのし易さ)も求められている。
本発明の目的は、上述した実情を考慮して、画像形成装置本体に液冷による冷却機構を有し、ユニット内で発生した熱を伝え、熱伝導により画像形成装置本体の冷却装置へ熱を伝達する熱伝達方法、伝達用部材を備えた画像形成装置とした構成を提案することにより、画像機器内の熱排出の効率をあげ、問題を解決するとともに、ユニットの着脱、交換がし易く、設計自由度を向上させた冷却方法およびこれを実施する画像形成装置を提供することにある。
However, in the liquid cooling system, there is a problem that it takes a space to install a pipe for circulating the liquid, and the shape becomes complicated and the design becomes difficult. In addition, if there is a liquid leak at the connection part of the pipe that circulates the liquid, it will be impossible to use the equipment, and there will be concerns about contamination to other parts, which may have a serious adverse effect if it is contaminated. Yes, it is not easily adopted in image forming apparatuses.
However, in recent years, new functions have been demanded, and image forming equipment is space-saving and equipped with the latest functions. In addition to fulfilling those functions, resource saving and recyclability have been demanded. There is a demand for a unit having each function to fulfill its functions without any problems.
In addition, the image forming apparatus needs to be able to perform operations such as jam handling of transfer paper, removal of dirt such as toner and paper dust, replacement of functional parts, and the like for drawing out the unit. Furthermore, improvement in design flexibility (ease of layout) is also demanded.
An object of the present invention is to provide a cooling mechanism by liquid cooling in the image forming apparatus main body in consideration of the above-described circumstances, to transmit heat generated in the unit, and to heat the cooling device of the image forming apparatus main body by heat conduction. By proposing a heat transfer method for transmitting, and a configuration as an image forming apparatus provided with a transmission member, the efficiency of heat discharge in the image equipment is improved, the problem is solved, and the unit can be easily attached and detached, It is an object of the present invention to provide a cooling method with improved design freedom and an image forming apparatus that implements the same.
上記の課題を解決するために、請求項1に記載の発明は、画像形成装置本体に冷却装置を備え、ユニットに熱輸送手段を備えた冷却方法において、前記ユニットを前記画像形成装置本体に設置したときに、前記ユニットと前記冷却装置とで熱交換が可能な冷却方法を特徴とする。
また、請求項2に記載の発明は、画像形成装置本体に冷却装置を備え、ユニットに熱輸送手段と断熱手段を備えた冷却方法において、前記ユニットを前記画像形成装置本体に設置したときに、前記ユニットと前記冷却装置とで熱交換が可能な冷却方法を特徴とする。
また、請求項3に記載の発明は、画像形成装置本体に冷却装置を備え、ユニットに熱輸送手段を備えた画像形成装置において、前記ユニットを前記画像形成装置本体に設置したときに、前記熱輸送手段と前記冷却装置とが熱伝導可能に接触する画像形成装置を特徴とする。
また、請求項4に記載の発明は、画像形成装置本体に冷却装置を備え、ユニットに熱輸送手段と断熱手段を備えた画像形成装置において、前記ユニットを前記画像形成装置本体に設置したときに、前記熱輸送手段と前記冷却装置とが熱伝導可能に接触する画像形成装置を特徴とする。
また、請求項5に記載の発明は、請求項1ないし4記載の冷却装置が液を循環させ、熱を放出させる熱放出装置を設けている画像形成装置を特徴とする。
In order to solve the above problems, the invention according to claim 1 is a cooling method in which the image forming apparatus main body is provided with a cooling device, and the unit is provided with heat transporting means, and the unit is installed in the image forming apparatus main body. And a cooling method capable of exchanging heat between the unit and the cooling device.
According to a second aspect of the present invention, in the cooling method in which the image forming apparatus main body is provided with a cooling device, and the unit is provided with heat transporting means and heat insulating means, when the unit is installed in the image forming apparatus main body, The cooling method is capable of heat exchange between the unit and the cooling device.
According to a third aspect of the present invention, in the image forming apparatus in which the image forming apparatus main body is provided with a cooling device and the unit is provided with a heat transporting unit, the heat is generated when the unit is installed in the image forming apparatus main body. The image forming apparatus is characterized in that a transport unit and the cooling device are in contact with each other so as to be capable of conducting heat.
According to a fourth aspect of the present invention, in the image forming apparatus in which the image forming apparatus main body is provided with a cooling device, and the unit is provided with heat transporting means and heat insulating means, when the unit is installed in the image forming apparatus main body. The image forming apparatus is characterized in that the heat transport means and the cooling device are in contact with each other so as to conduct heat.
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided an image forming apparatus in which the cooling device according to any one of the first to fourth aspects is provided with a heat release device for circulating the liquid and releasing the heat.
また、請求項6に記載の発明は、前記ユニットで発生した熱が雰囲気を介して前記熱輸送手段に運ばれる請求項3ないし5記載の画像形成装置を特徴とする。
また、請求項7に記載の発明は、前記ユニットが光を反射させ光電材料に照射する光学ユニットであり、この光学ユニットが設置されたとき、その一部が前記冷却装置と接触し、熱交換を行う請求項3ないし5記載の画像形成装置を特徴とする。
また、請求項8に記載の発明は、前記ユニットがトナーを溶融し転写紙に固定する機能を有する定着装置であり、この定着装置が設置されたとき、その一部が前記冷却装置と接触し、熱交換を行う請求項3ないし5記載の画像形成装置を特徴とする。
また、請求項9に記載の発明は、前記ユニットがトナーを転写する機能を有する転写装置であり、この転写装置が設置されたとき、その一部が前記冷却装置と接触し、熱交換を行う請求項3ないし5記載の画像形成装置を特徴とする。
また、請求項10に記載の発明は、前記ユニットが画像潜像を形成される像担持体であり、この像担持体が設置されたとき、その一部が前記冷却装置と接触し、熱交換を行う請求項3ないし5記載の画像形成装置を特徴とする。
また、請求項11に記載の発明は、前記ユニットがトナー像を形成した転写紙を再給紙するための再給紙ユニットであり、この再給紙ユニットが設置されたとき、その一部が前記冷却装置と接触し、熱交換を行う請求項3ないし5記載の画像形成装置を特徴とする。
The invention according to
The invention according to
According to an eighth aspect of the present invention, there is provided a fixing device in which the unit has a function of melting toner and fixing it to transfer paper. When the fixing device is installed, a part of the fixing device comes into contact with the cooling device. 6. The image forming apparatus according to claim 3, wherein heat exchange is performed.
The invention according to claim 9 is a transfer device in which the unit has a function of transferring toner, and when the transfer device is installed, a part of the transfer device comes into contact with the cooling device and performs heat exchange. An image forming apparatus according to claim 3.
According to a tenth aspect of the present invention, the unit is an image carrier on which an image latent image is formed, and when the image carrier is installed, a part of the image carrier comes into contact with the cooling device and heat exchange is performed. 6. An image forming apparatus according to claim 3, wherein the image forming apparatus performs the above.
According to an eleventh aspect of the present invention, the unit is a refeed unit for refeeding the transfer paper on which the toner image is formed. When the refeed unit is installed, a part of the refeed unit is installed. 6. The image forming apparatus according to claim 3, wherein the image forming apparatus is in contact with the cooling device for heat exchange.
また、請求項12に記載の発明は、前記ユニットがトナーを攪拌し帯電させ像担持体にトナーを供給する現像装置であり、この現像装置が設置されたとき、その一部が前記冷却装置と接触し、熱交換を行う請求項3ないし5記載の画像形成装置を特徴とする。
また、請求項13に記載の発明は、前記ユニットが像担持体上の残トナーを清掃するクリーニングユニットであり、このクリーニングユニットが設置されたとき、その一部が前記冷却装置と接触し、熱交換を行う請求項3ないし5記載の画像形成装置を特徴とする。
また、請求項14に記載の発明は、前記ユニットが少なくともトナー像を形成する像担持体、およびトナーを攪拌し帯電させる現像装置を含んだプロセスカートリッジであり、このプロセスカートリッジが設置されたとき、その一部が前記冷却装置と接触し、熱交換を行う請求項2ないし5記載の画像形成装置を特徴とする。
また、請求項15に記載の発明は、前記ユニットが着脱可能であり、独立に交換可能な構成になっている請求項3ないし14記載の画像形成装置を特徴とする。
また、請求項16に記載の発明は、前記ユニットにおける前記熱輸送手段がヒートパイプにより構成されている請求項3ないし15記載の画像形成装置を特徴とする。
また、請求項17に記載の発明は、前記ユニットにおける熱輸送手段として前記ユニットの筐体を構成する材料より熱抵抗の低い部材が使われている請求項3ないし15記載の画像形成装置を特徴とする。
また、請求項18に記載の発明は、前記ユニットにおける熱輸送手段が、液循環によるものである請求項3ないし15記載の画像形成装置を特徴とする。
According to a twelfth aspect of the present invention, there is provided a developing device in which the unit agitates and charges the toner and supplies the toner to the image carrier, and when the developing device is installed, a part of the developing device and the cooling device are provided. 6. The image forming apparatus according to claim 3, wherein the image forming apparatus is in contact with each other and performs heat exchange.
According to a thirteenth aspect of the present invention, the unit is a cleaning unit that cleans residual toner on the image carrier. When the cleaning unit is installed, a part of the cleaning unit comes into contact with the cooling device and is heated. 6. The image forming apparatus according to claim 3, wherein the replacement is performed.
The invention according to
The invention described in claim 15 is characterized in that the unit is detachable and can be independently replaced.
The invention according to claim 16 is characterized in that the heat transporting means in the unit is constituted by a heat pipe.
The invention according to claim 17 is the image forming apparatus according to any one of claims 3 to 15, wherein a member having a lower thermal resistance than the material constituting the casing of the unit is used as a heat transport means in the unit. And
The invention according to claim 18 is the image forming apparatus according to claims 3 to 15, wherein the heat transport means in the unit is based on liquid circulation.
本発明によれば、画像形成装置内の各ユニット内で発生する熱を、効率よく冷却、排出でき、また交換がし易く、設計自由度を向上させた画像形成装置を提供できる。 According to the present invention, it is possible to provide an image forming apparatus in which heat generated in each unit in the image forming apparatus can be efficiently cooled and discharged, easily exchanged, and improved in design freedom.
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を詳細に説明する。図1は本発明を適用する画像形成装置の模式図である。以下、本発明を図1の実施の形態に基づき説明する。
本実施の形態の画像形成装置Aは、帯電ローラ2により負の電荷が付与されることによって負に帯電した感光体3上に、スキャナやプリンタなどから送り込まれた書きこみ画像信号により、露光装置1内のレーザダイオード10が発光して、光学的な画像情報が照射される。
レーザダイオード10の発光による光は、回転多面鏡(ポリゴンミラー)11により反射され、光学レンズ12、13を通り、ミラー14で反射して感光体3上に照射される。その光の強度に応じて、帯電した感光体上の電位が変化し、レーザ光の照射の有無、量に応じた電位分布が感光体に書きこまれる。
このポリゴンミラー11はモータ(図示せず)によって高速で定速回転駆動することにより感光体3上での主走査を行う。書きこみは制御装置で記録すべき画素単位の位置信号を、その画素位置がポリゴンミラー11の回転位置と同期するように書きこみLDに印加し、画像の濃度でその画素の濃度、画像信号を書き込み信号に応じたレーザ光がオン/オフ制御している。
これにより感光体3上に静電潜像を形成される。書き込まれた静電潜像は、現像装置4内の現像ローラ4a上の帯電したトナーにより現像される。本実施の形態ではマイナス帯電トナーを使用した反転現像方式を採用している。
一方、現像装置4の下流には、感光体3に接して転写装置5が配置されており、ローラ5a、5bに張架された転写ベルト5cが配置されている。転写ベルト5cの裏側には印加ロ−ラ5dが接触され、図示されていないが、接続された電源によってバイアスが印加される。
一方、給紙装置8では、設定されたタイミングでカセット内の転写紙が転写装置5方面に給紙され、搬送ローラ対8aのところで、転写紙は画像の書き込みに合わせ同期を取り、転写紙を送るタイミングを再調整し送られる。
転写ベルト5c上に転写紙が送られ、この転写ベルト5cは感光体3に接するようにされ、同期を取って印加ローラ5dに電荷が供給され、像担持体(感光体)3上のトナーを給紙された転写紙に転写する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic diagram of an image forming apparatus to which the present invention is applied. Hereinafter, the present invention will be described based on the embodiment of FIG.
The image forming apparatus A according to the present embodiment uses an exposure apparatus based on a written image signal sent from a scanner, a printer, or the like onto a negatively charged photosensitive member 3 by applying a negative charge by a charging roller 2. The
The light emitted from the
The
As a result, an electrostatic latent image is formed on the photoreceptor 3. The written electrostatic latent image is developed by the charged toner on the developing
On the other hand, on the downstream side of the developing
On the other hand, in the
The transfer paper is fed onto the
本実施の形態は、感光体3として、ドラム型の直径60mmの円筒に、負帯電性のOPCを塗布したドラムを用い、帯電には帯電ローラ2を用いている。現像装置4においては、キャリアとトナーを攪拌して帯電させる2成分現像方式を用いている。
トナーは−極性に帯電され、レーザビームで露光された潜像部分に画像を形成する。トナーが転写され転写部を出た転写紙は定着装置6に送られ、転写紙上にトナーを定着する。定着装置6は、図1に示すように、加熱ローラ6a、それに下から押し当てる加圧ローラ6bとともに回転する。
加熱ローラ6aは、パイプ状芯金の周面に耐熱性を有しかつ離型性のよい樹脂層を形成してなる。そして、加熱ローラ6a内には、ハロゲンヒータ6cを備える。
樹脂層の周面には、サーミスタ6dを接触してあり、加熱ローラ6aの表面温度を検知し、その検知信号を受けて適宜温度制御部で制御し、ハロゲンヒータ6cをオン・オフして加熱ローラ6aの表面温度を常に一定に保つ。
加熱ローラ6a上の温度は160から200度の範囲の間に制御している。一方、加圧ローラ6bは、その芯金の外周に、シリコンゴム等で弾性層を形成する。さらに弾性層の周面に導電性フッ素樹脂をコーティングしてなる。
そして、この加圧ローラ6bはその中心軸の両端を立方体状の軸受で支持し、その軸受に付勢ばね6eを当てている。付勢ばね6eは加圧ローラ6bの支持軸で保持して常時軸受を介して加圧ローラ6bを付勢して加熱ローラ6aに押し当てる。
なお、加熱および回転圧ローラ6a、6b間のシート進入側には、先端をそのニップ部に向け入口ガイドが設けられており、画像転写後の転写紙を案内し、加熱ローラ6aと加圧ローラ6b間に通して転写紙上の転写画像を熱と圧力とで定着する。
定着装置6にて、画像が形成された転写紙は排紙ローラ21を通じて、図示していないフィニッシャ方面に送られ、排紙されるか、両面ユニット7にローラ22を通してストックされ、ローラ23を通り、搬送ローラ8b、および8aに送られ再び給紙される。
In the present embodiment, a drum in which a negatively chargeable OPC is applied to a drum-shaped cylinder having a diameter of 60 mm is used as the photosensitive member 3, and the charging roller 2 is used for charging. The developing
The toner is negatively charged and forms an image on the latent image portion exposed by the laser beam. The transfer paper from which the toner is transferred and exits the transfer portion is sent to the
The
The
The temperature on the
The
Note that an inlet guide is provided on the sheet entrance side between the heating and
In the
図2は図1による画像形成装置にこれを冷却する冷却装置を含んだ画像形成装置本体を示す模式図である。図2において、領域24は液冷装置(冷却装置)の配置された場所であり、領域25は画像形成装置の駆動基盤の配置されている領域である。部分26に本体の機能するユニットが収められている。
領域24内の液冷装置は、液を保持するタンク28と、タンク28からの液を循環させるつづら折り状のパイプ27(熱放出装置)を備え、図示されていないポンプで、タンク28内の液をパイプ27内に循環させ、本体から伝わった熱を放熱する。
図示されていないが領域24の外側にさらにフィンなどを備え、放熱面積を広げてもよい。部分26には、本体のユニットが収められているが、そのユニットに備えられた熱伝導性部材が、領域24の液冷装置と接触するようになっている。
図3は画像形成装置の縦断面模式図である。この図はちょうど図1での光学ユニット(露光装置)1、感光体3、転写装置5、両面給紙ユニット7の存在する位置の模式図である。
本体内の上記各ユニットには、熱を伝える熱伝導部材(熱輸送手段)29、31、33、35が備えられ、その一端は、熱伝導性の高い、熱伝導部材29、31、33、35等と同じ材料、または、さらに熱伝導性の高い材料で構成された接続部分(熱輸送手段)30、32、34、36により構成され、接続部分の各一端が液冷装置24のA面に接するような構造をしている。A面とは、例えば熱伝導性の高い板材であり、領域24と25を仕切る手段である。A面は領域24内の液冷装置による冷却効果によって温度が低下しているため、これと接する部材から熱を効率的に奪って冷却することができる。
2 is a schematic diagram showing an image forming apparatus main body including a cooling device for cooling the image forming apparatus shown in FIG. In FIG. 2, a
The liquid cooling device in the
Although not shown, a fin or the like may be further provided outside the
FIG. 3 is a schematic vertical sectional view of the image forming apparatus. This figure is a schematic diagram of positions where the optical unit (exposure device) 1, the photosensitive member 3, the
Each unit in the body is provided with heat conducting members (heat transporting means) 29, 31, 33, 35 for transferring heat, one end of which is highly heat conducting, the
熱伝導性が高いとは、鉄が100℃で70W/m・Kであるため、物質単体でそれ以上であることが望ましい。真の接触面が多いほど熱伝導性がよくなるため、ユニットの熱伝導性の高い部材と液冷装置のユニット側(図3の部分24のA面)との接点には熱伝導性の高いグリスを塗布したり、図示されていないが、ユニット1、3、5、7をばねでA側に押し付ける装置が備えられていてもよい。
またA面は、図では平面であるが、くぼみがあり、接続部分30、32、34、36を差し込むことが可能となっていてもよい。さらに、A面は弾性のある熱伝導性の高い部材で構成されていてもよい。
また、ユニット側の熱伝導性の高い熱伝導部材29、31、33、35が、弾性のある部材で、A面に押し付けられるようになっていてもよい。さらに、ユニット内で発生した熱はユニットの各部品を伝わると共に、熱伝導部材29、31、33、35では、雰囲気の空気が暖められたものを吸収して、熱を伝えることのできる構造としてもよい。さらにまた、熱伝導部材29、31、33、35の少なくとも1つが、ヒートパイプで構成されていていてもよい。
また、熱伝導部材29、31、33、35は、熱伝導性の高い材料である必要があるが、少なくともそのユニットの外装を構成する部材よりも熱伝導性の高い部材である必要がある。それは、例えば、ステンレス鋼、銅、銀などを加工し、合金にして熱伝導性を高くした材料を使用することにより可能になる。
図4は熱輸送として液循環を利用する構成を示す概略図である。さらに、熱伝導部材29、31、33、35の少なくとも1つを、熱輸送をする手段として液循環する構成とすることもできる。
ユニットにおける液循環装置は、液循環のパイプ37が閉じており、中の液体をポンプ39でパイプ37内を循環させる。このパイプ37はどのような形状をしていてもよく、途中でタンクが設けられていてもよい。
また、パイプ37には熱交換コネクタ38が接触して備えられており、かつ熱交換コネクタ38は本体の液冷装置に接するように構成される。ポンプ39は図示していない電源により駆動し、液と共にユニット内外の熱を輸送し、熱交換コネクタ38に運ぶ。
High heat conductivity means that iron is 70 W / m · K at 100 ° C., and therefore it is desirable that the substance be more than a single substance. As the number of true contact surfaces increases, the thermal conductivity improves. Therefore, grease having a high thermal conductivity is provided at the contact point between a member having a high thermal conductivity of the unit and the unit side of the liquid cooling device (A surface of the
Moreover, although A surface is a plane in a figure, there exists a hollow and it may become possible to insert the
Moreover, the heat
Moreover, although the heat
FIG. 4 is a schematic diagram showing a configuration using liquid circulation as heat transport. Furthermore, at least one of the
In the liquid circulation device in the unit, the
The
次に、各ユニットでの伝熱方法の例を示す。ここで、ユニットとは、前述した光学ユニット(露光装置)1、感光体3、転写装置5、両面給紙ユニット7等を示すものとする。
図5は光学ユニット内の熱源を説明する斜視図である。図4における光学ユニット1内の熱源はポリゴンミラー11であり、これが光学ユニット1内の空気を暖める。
光学ユニットの底部、側壁等を構成する熱伝導性の高い部材29は、光学ユニット1内で発生し蓄積されようとする熱を奪い、熱コネクタ(接続部分)30に伝える。さらに部分30では図2の液冷装置A面に接しており、伝熱されてきた熱を液冷装置に放熱する。
図6は別の光学ユニットへの適用として熱輸送手段を液循環にした構成を示す斜視図である。光学ユニット1内の熱源はポリゴンミラー11であり、これが光学ユニット1内の空気を暖める。
光学ユニット内に配管された液循環をするパイプ37は、光学ユニット1内の熱を奪い、熱コネクタ(接続部分)30に伝え、ここで図2の液冷装置A面に接しており、伝熱されてきた熱を放熱する。
図7は感光体での液冷装置の構成を示す概略斜視図である。感光体3の内部の軸3dを熱伝導性の良い部材にして、フランジ3cで支える。軸3dはギア3b内でさらに熱伝導性の良い部材3eと接続され、軸3dの1部分では、液冷装置に接するように本体に備えられる。
図8は現像装置にヒートパイプを備えた一例を示す断面である。現像剤は現像ローラ4a上の薄層を形成するときの摩擦などで熱を発生するため、その上部にヒートパイプを内蔵した熱伝導の良い部材29を配置する。またユニット(現像ユニット)の上部は、熱伝導性の低い部材4cで構成する。
Next, an example of the heat transfer method in each unit is shown. Here, the unit refers to the above-described optical unit (exposure device) 1, photoconductor 3,
FIG. 5 is a perspective view for explaining a heat source in the optical unit. The heat source in the optical unit 1 in FIG. 4 is a
The highly heat-
FIG. 6 is a perspective view showing a configuration in which the heat transporting means is circulated as an application to another optical unit. The heat source in the optical unit 1 is a
The
FIG. 7 is a schematic perspective view showing the configuration of the liquid cooling device on the photosensitive member. The
FIG. 8 is a cross-sectional view showing an example in which a heat pipe is provided in the developing device. Since the developer generates heat due to friction or the like when forming a thin layer on the developing
図9は転写装置に熱伝導性の良い部材とヒートパイプを備えた一例を示す断面図である。この転写装置5は転写ベルト5cを掛け渡した部分に転写時感光体が接するように、ソレノイド41で押し上げている。
しかし、そのソレノイド41の発する熱でユニット(転写ユニット)内の空気が上昇し転写ベルト5cを熱してしまうため、転写ベルト5cとソレノイド54の間に熱伝導性の良い部材29を備え、部材29の一端で、液冷装置に接するように構成している。
また、転写紙の出口側(ローラ5b側)は定着装置6(図1)に近く、空気が熱せられて、転写ベルト5cを熱するため、ヒートパイプ37を設置し、その一端を液冷装置に接するように構成している。
図10は定着装置に液循環装置を備えた一例を示す概略断面図である。定着装置6はトナーを溶かして定着するため170℃から1900℃の範囲で熱せられている。その熱は定着・加熱ローラ6aから四方に漏れることで、装置内の温度を上昇させる。
定着・加熱ローラ6a側のユニットカバー43を2重にして、その間に液冷パイプ37を設置する。その一端に、液冷装置に接するように熱交換コネクタ(図示していない)を設置する。
また、その外側のユニットカバー43は熱伝導性の低い断熱効果のあるたとえば発泡性の部材で構成する。また、定着・加熱ローラ6a側のユニットの外装部材は熱反射の良い部材で構成すると良い。
図11は両面反転ユニットの一例を示す概略断面図である。送られてきた片面トナー定着された転写紙は、その面44に一度とどまる。この面44の部材を導電性の良い部材で構成し、その一端を、液冷装置に接するようにする。
FIG. 9 is a cross-sectional view showing an example in which a transfer device is provided with a member having good thermal conductivity and a heat pipe. The
However, since the air in the unit (transfer unit) rises due to the heat generated by the
Further, the transfer paper exit side (
FIG. 10 is a schematic cross-sectional view showing an example in which the fixing device includes a liquid circulation device. The fixing
The unit cover 43 on the fixing /
The
FIG. 11 is a schematic sectional view showing an example of the double-side reversing unit. The single-sided toner-fixed transfer paper that has been sent stays on the
図12はプロセスカートリッジの一例を示す概略断面図である。また、装置全体は図示されていないが、図12に示した少なくとも感光体3と現像装置4が一体となっている。
トナーがなくなるとユーザが交換可能なカートリッジタイプの画像形成ユニットには、熱伝導性のよい部材を現像部分の上部45側と、定着装置6が設置されている側46側に設置構成し、カートリッジを設置したときその装置の液冷装置のA面に接するように構成する。
図には描かれていないが、感光体3のクリーニングユニットは定着装置6に近いため、その外壁にヒートパイプを設置し、その一端を液冷装置のA面に接するようにする。
上記説明したユニットそれぞれは、ユーザまたは、サービスの人が交換可能であり、その場合、液冷装置を搭載していても、液漏れなど余計な心配をせず、ジャム処理をするとき、トナー、紙粉などを清掃する場合など、簡単に着脱できる装置として構成される。
本実施の形態は、基本的に負帯電のOPCに−のトナーで現像し、転写ベルトで転写するモノクロの2成分電子写真装置において説明したが、電子写真画像形成方式はこれに限定されるものではなく、例えば、カラー画像形成装置のように像担持体および現像装置を4つ並べて画像形成を行う装置にも適用可能である。
さらに本発明は装置本体背面に液冷装置をもってきているが、領域24はこれに限定されるものではなく、ユニットの熱伝導性手段と接触し、冷却の可能な他の場所でも適用可能である。
本発明によれば、上述したように、画像形成装置の各ユニット、例えば、光学装置、定着装置、転写装置、像担持体(感光体)、再給紙装置、再給紙装置、クリーニング装置、少なくとも像担持体と現像装置を備えたカートリッジにおいて発生する熱を効率よく冷却、排出できる。
とくに、画像形成装置内で各ユニットに発生する熱を、効率よく冷却、排出でき、さらに交換がしやすく、設計自由度を向上させた画像形成装置を提供できる。また、ヒートパイプを使って各ユニットに発生する熱を、効率よく冷却、排出ができる。
とくに、ユニットの筐体よりも熱抵抗の低い部材を使用することにより、または液循環による熱輸送をすることにより、各ユニットに発生する熱を、効率よく冷却、排出ができる。
FIG. 12 is a schematic sectional view showing an example of a process cartridge. Although the entire apparatus is not shown, at least the photosensitive member 3 and the developing
In a cartridge type image forming unit that can be replaced by a user when the toner runs out, a member having good heat conductivity is installed on the
Although not shown in the drawing, since the cleaning unit for the photosensitive member 3 is close to the
Each of the above-described units can be replaced by a user or a service person. In that case, even if a liquid cooling device is installed, the toner, It is configured as a device that can be easily attached and detached when cleaning paper dust and the like.
In the present embodiment, a monochrome two-component electrophotographic apparatus in which negatively charged OPC is developed with a negative toner and transferred by a transfer belt has been described. However, the electrophotographic image forming method is limited to this. Instead, for example, the present invention can also be applied to an apparatus that forms an image by arranging four image carriers and developing devices, such as a color image forming apparatus.
Furthermore, although the present invention has a liquid cooling device on the back of the apparatus main body, the
According to the present invention, as described above, each unit of the image forming apparatus, for example, an optical device, a fixing device, a transfer device, an image carrier (photosensitive member), a refeed device, a refeed device, a cleaning device, It is possible to efficiently cool and discharge heat generated at least in a cartridge including an image carrier and a developing device.
In particular, it is possible to provide an image forming apparatus that can efficiently cool and discharge the heat generated in each unit in the image forming apparatus, can be easily replaced, and has improved design freedom. In addition, the heat generated in each unit using a heat pipe can be efficiently cooled and discharged.
In particular, the heat generated in each unit can be efficiently cooled and discharged by using a member having a lower thermal resistance than the housing of the unit or by transporting heat by liquid circulation.
A 画像形成装置
1 光学ユニット
3 感光体
4 現像装置
5 転写装置
6 定着装置
7 両面反転ユニット
8 給紙装置
24 領域(冷却装置)
27 熱輸送手段(パイプ)
29 熱輸送手段(パイプ)
31 熱輸送手段(パイプ)
33 熱輸送手段(パイプ)
35 熱輸送手段(パイプ)
A image forming apparatus 1 optical unit 3
27 Heat transport means (pipe)
29 Heat transport means (pipe)
31 Heat transport means (pipe)
33 Heat transport means (pipe)
35 Heat transport means (pipe)
Claims (18)
16. The image forming apparatus according to claim 3, wherein the heat transporting means in the unit is based on liquid circulation.
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