JP2009169276A - 冷却装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】画像形成装置の使われ方に応じて適切に制御され、無駄のないしかも高効率な液冷システムを備えた冷却装置及びこれを備えた画像形成装置を提供する。
【解決手段】本実施形態の制御装置は、制御すべき熱交換器３２Ａ、３２Ｂ、３２Ｃの冷却能力、即ち、冷却されるべき発熱部材の温度上昇が著しい熱交換器がある場合には、熱交換器による吸熱作用が大きくなり、一方、冷却されるべき発熱部材の温度上昇が少ない場合には、熱交換器による吸熱作用を小さくするように制御するようになっている。即ち、ポンプ３１の循環液の熱交換器への供給量や、ラジエター３３の冷却ファン３４Ａ、３４Ｂの送風量や熱交換器への循環液の供給の有無を制御して、画像形成装置の稼動状況に応じて熱交換器３２Ａ、３２Ｂ、３２Ｃの冷却能力を変化させるようにしている。
【選択図】図２

Description

本発明は、画像形成装置内に存在する複数の発熱部材を冷却する冷却装置、特に循環液体を使用して冷却する冷却装置及びこれを備えた画像形成装置に関する。

複写機、プリンタ等の画像形成装置においては、感光体表面に静電潜像を形成する露光装置や、当該静電潜像にトナーを供給してトナー像を形成する現像装置や、トナー像を転写紙等の転写材上に加熱、加圧して定着装置等熱を発生する部材やユニットが多く設置されており、これらの発熱部材から発生する熱に対する対策が種々検討されている。
そのため、種々の冷熱デバイスを用いて、上記発熱部材の冷却を行うことが提案されている。例えば、特許文献１に記載されているように、ヒートパイプを使用して定着後の記録紙を冷却することが提案されている。
しかしながら、ヒートパイプによる冷却では、輸送できる熱量に限界があり、十分に冷却することが出来ず、画像品質が損なわれてしまう問題を招く。特に、近年、小型かつ、高速の画像形成が要求される画像形成装置においては、さらに効率の良い冷却装置が求められ、このような要求を満たすために、水等の液体を循環させて冷却する液冷システムが開発され、提案されている。（例えば、特許文献２参照）
特開２００２−６２７０２公報 特開２００５−１４８６５９公報

この特許文献２には、画像形成装置内に存在する複数の発熱部材を冷却するための循環液体を収納したタンクと、このタンクから分岐した複数の管路と、各管路に接続された前記各発熱部材を冷却する熱交換器と、循環液体を循環させるための駆動源と、液体の温度調整用熱交換を行う第２の熱交換器を備えて、複数の発熱部材を効率良く冷却する冷却装置が開示されている。この冷却装置では、複数の発熱部材を効果的に冷却することが可能であり、小型かつ高速の画像形成装置においては有効な冷却装置である。
しかしながら、この冷却装置では、各管路に接続された前記各発熱部材を冷却する熱交換器等の動作を制御する制御装置を有していないため、画像形成装置の電源のスイッチがオンにされると同時に循環液体を循環させるためのポンプ等の駆動源や、第２の熱交換器で放熱するための空冷ファンが作動する等液冷システムの各構成が常時稼動してしまうことになる。しかし、画像形成装置の使われ方によっては、画像形成動作が１時間に一度も行われなかったり、或いは、その逆に連続で５００枚のコピーを行ったりと、画像形成装置の稼働率が高い場合もあり常に一定しているものではない。従って、当然、温度上昇も使用状況に応じて変化する。

このように、上記特許文献２記載のものでは、各管路に接続された前記各発熱部材を冷却する熱交換器等の動作を制御する制御装置を有していないため、上記のように、画像形成装置の使用状況とは無関係に常時液冷システムが稼動されるので、場合によっては過剰な冷却が行われて場合が生じていた。これは効率の良い冷却とは言えず、省エネやファン騒音等の点からも望ましいものではなかった。
本発明は、上記実情を考慮してなされたものであり、画像形成装置の使われ方に応じて適切に制御され、無駄のないしかも高効率な液冷システムを備えた冷却装置及びこれを備えた画像形成装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、画像形成装置内に存在する複数の発熱部材と熱交換をする複数の熱交換器と、当該熱交換器に液体を循環させて送給するポンプと、循環させる循環液体を収納する収納タンクと、を備え、前記ポンプは、前記収納タンクから循環液体を吸入し、吸入した前記循環液体を前記熱交換器に送給して前記発熱部材を冷却後、前記循環液体を前記収納タンクに還流させ、前記画像形成装置の稼動状況に応じて前記複数の熱交換器の冷却能力を変化させる制御装置を備えたことを特徴とする。
また、請求項２の発明は、請求項１記載の冷却装置において、前記制御装置は、前記ポンプからの循環液体の前記熱交換器への送給量を、前記ポンプの駆動電力を制御することによって制御することによって制御することを特徴とする。

また、請求項３の発明は、請求項１又は２記載の冷却装置において、前記熱交換器と循環液体収納タンクとの間に前記循環液体を冷却する放熱装置を配設し、前記制御装置は、前記放熱装置に設けた冷却用ファンの風量を当該冷却用ファンの駆動電力を制御することによって制御することによって制御することを特徴とする。
また、請求項４の発明は、請求項１乃至３のいずれか１項記載の冷却装置において、前記熱交換器と前記ポンプとの間に配設した循環液体の補助タンクと、当該補助タンクの供給口に設けた、当該補助タンクからの追加循環液体の前記熱交換器への供給を許容及び停止する開閉バルブと、を備え、前記制御手段は、当該開閉バルブの開閉動作を制御することを特徴とする。
また、請求項５の発明は、請求項１乃至４のいずれか１項記載の冷却装置を備えた冷却装置を特徴とする。

本発明によれば、前記画像形成装置の稼動状況に応じて前記複数の熱交換器の冷却能力を変化させる制御装置を備えたことによって、画像形成装置の使われ方に応じて適切に制御され、無駄のないしかも高効率な液冷システムを備えた冷却装置及びこれを備えた画像形成装置を提供することができる。

複写機やレーザープリンター等の画像形成装置は、一般的に、その使われ方が日ごとに変化する。その日の電源投入からのコピー（複写）やプリント（印刷）の回数や枚数等の使用頻度や利用状況によって、画像形成装置の温度変化は極めて影響される。その結果、使用状況によって画像形成装置内の各所の温度上昇は異なる。極めて使用頻度が少ないときには、画像形成装置内全体の温度上昇も小さいので、循環液体の液量や循環液体の冷却を行う放熱装置の冷却ファンもフルパワーで作動させなくても十分冷却させることができる。一方では、数百枚の連続コピーとか、数十枚を頻繁にプリントすると云った状況では、画像形成装置の温度上昇は大きくなる。このように画像形成装置の稼動状況によって温度上昇は異なるので、液冷方法もこの稼動状況と温度上昇に見合った種々の制御を行うことが重要である。

画像形成装置の機内の各ユニットは、その機能によって温度上昇のタイミングが異なる。画像形成装置電源のスイッチをオンにすると、定着装置などは所定の温度に加熱保持されるため、その周囲はいち早く熱的に影響を受け温度が上昇するので冷却は当然必要となる。一方、他のユニットは、実際に画像形成が開始される前であれば、温度上昇は少なく殆んど冷却は必要ではない。しかし、コピーボタンが押され、装置がコピーを開始すると光学スキャナーや書き込みユニットなどが稼動し始めるため、機内各所で温度が上昇してくる。このように、温度上昇はコピーの使用頻度や連続コピー枚数、さらには待機時間などの稼動状況で異なってくる。そのため、電源投入と同時に液冷システムの循環液体を循環させるポンプや放熱装置の冷却ファンが一律に、定格で動き出す従来の方法では無駄であり、省エネや低騒音化を図る観点からも好ましいものではない。
そこで、本発明では、上記問題点を改善するために、前記画像形成装置の稼動状況に応じて前記複数の熱交換器の冷却能力を変化させる制御装置を備えたことによって、画像形成装置の稼動状況に応じて、画像形成装置内の複数の発熱部材に対応する熱交換器の冷却能力を変化させて、効率的に冷却装置を作動させて省エネや空冷ファンの騒音等を改善可能としたものである。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。
図１は、本発明による一実施形態の画像形成装置の複写機の概略構成を示す図である。
本実施形態に係る複写機は、原稿を光の反射で読み取る読取り用光学ユニット１とその下部に設けられた画像形成ユニット２と、画像形成ユニット２に転写紙等の転写材Ｓを供給する給紙ユニット３とを備えている。
読取り用光学ユニット１は、図示しないガラス板上に載置された原稿に光を照射する第１スキャナー４ａと第２スキャナー４ｂと、第１スキャナー４ａと第２スキャナー４ｂから原稿に照射された反射光を結像するためのレンズ１１と原稿からの反射光を電気信号に変換するＣＣＤ（Charge Coupled Device）イメージセンサ１３を備え、第１スキャナー４ａ及び第２スキャナー４ｂを走査させて原稿の画像をＣＣＤイメージセンサ１３で電気信号に変換させて原稿の画像情報を読取るようになっている。そして、このようにして読取られた原稿の画像情報の電気信号を、後述する画像形成ユニット２の光書込みユニット５に送給して、感光体ドラム２０上に静電潜像を形成する。

画像形成ユニットは、読取り用光学ユニット１から送給された原稿の画像情報の電気信号に基づいて、画像情報に対応するレーザー光を感光体ドラム２０上に照射する光書込みユニット５と、後述するようにして原稿の画像情報に対応するトナー像を形成する感光体ドラム２０と、感光体ドラム２０のトナー像を転写する中間転写ユニット１９と中間転写ユニット１９に転写されたトナー像を転写材Ｓに転写する転写ユニット２４と、転写材Ｓ上に転写されたトナー像を定着する定着ユニット２７とを備えている。
光書込みユニット５は、図示しないレーザーダイオード（ＬＤ）からのイエロー、シアン、マゼンタ及びブラックの色の画像情報に対応して発光されるレーザー光をポリゴンミラー１５、２枚のｆθレンズ１２、ＢＴＬレンズ９と書込みミラー７とで感光体ドラム２０の回転に同期させて感光体ドラム２０の表面に照射して、感光体ドラム２０上に静電潜像を形成する。なお、符号８は防護ガラスである。

感光体ドラム２０は、図示しない駆動モータによって矢印Ａ方向に回転され、感光体ドラム２０の周囲に取り付けられた、帯電チャージャ１０によって一様に帯電され、一様に帯電された感光体ドラム２０は、上述の光書込みユニット５からの上記各色に対応した画像情報に基づいたレーザー光によって各色に対応する静電潜像が形成される。このように各色に対応する静電潜像が形成された感光体ドラム２０は、静電潜像に、リボルバ式現像ユニット６から静電潜像に対応する色のトナーが供給されて静電潜像がトナー像化されて現像される。このように現像されたトナー像は中間転写ユニット１９の中間転写ベルト１９ａ上に転写される。そして中間転写ベルト１９ａ上にトナー像を転写した後に感光体ドラム２０上に残存するトナーは、ドラムクリーニングユニット１６で感光体ドラム２０表面から除去される。

リボルバ式現像ユニット６は、イエロー、シアン、マゼンタ及びブラックのそれぞれの色のトナーを収納し、感光体ドラム２０の表面にトナーを供給する現像装置６ａＹ、６ａＣ、６ａＭ、６ａＫが回転軸６ｂ上で矢印Ｂ方向に回転可能に支持されている。そして、光書込みユニット５からの画像情報に対応する色の静電潜像が感光体ドラム上に形成されるときに、当該色の現像装置６ａが感光体ドラム２０に対向した位置に回転されて、現像装置から対応する色のトナー（図１上ではブラック６ａＫが該当する）が供給されてトナー像が形成される。
中間転写ユニット１９は、ローラ１４上に張架されて矢印Ｃ方向に回転移送される無端状の中間転写ベルト１９ａと感光体ドラム２０の表面に形成されたトナー像を電気的に中間転写ベルト１９ａ上に転写させる中間転写チャージャ２３及び中間転写ベルト１９ａ上に転写されたトナー像を転写材Ｓ上に転写するための転写材転写チャージャ２８を備えている。さらに、中間転写ユニット１９は、中間転写ベルト１９ａ上に潤滑剤を塗布する潤滑剤塗布ブラシ１７や、トナー像を転写材Ｓ上に転写後に残存するトナーを中間転写ベルト１９ａから除去するベルトクリーニングユニット２５が備えられている。
定着ユニット２７は、無端状搬送ベルト２６によって搬送される中間転写ベルト１９ａからトナー像が転写された転写材Ｓのトナー像を転写材Ｓ上に加熱、加圧して定着固定するための加熱ローラ２７ａと加圧ローラ２７ｂを備えている。

このような複写機によって転写材Ｓ上に画像を形成する手順について説明する。先ず、回転する感光体ドラム２０の表面を帯電チャージャ１０で一様に帯電する。このように一様に帯電された感光体ドラム２０の表面に、前述のように、書込みユニット５で画像情報に応じた色に対応するレーザー光を照射して静電潜像を形成する。続いて、感光体ドラム２０上に形成された静電潜像に対して、前記画像情報に応じた色の現像装置からトナーを供給してトナー像を形成する。このようにして形成されたトナー像は、中間転写チャージャ２３によって、中間転写ベルト１９ａに転写される。同様にして画像情報の他の色の応じた静電潜像が感光体ドラム２０上に形成され、この静電潜像に対して、現像ユニット６が回転して他の色の現像装置から他の色のトナーを供給して他の色のトナー像を形成する。その他の色のトナー像は、同様に中間転写ベルト１９ａに転写されているトナー像上に転写される。

このようにして最後の色に対応する色のトナー像が中間転写ベルト１９ａ上に転写されたときに、中間転写ベルト１９ａが回転移送され、中間転写ベルト上のカラートナー像は、転写材転写チャージャ２８によって送給タイミングを図ってレジストローラ２１から送給された転写材Ｓ上に転写する。なお、転写材Ｓは、給紙ユニット３の給紙トレイ３ａ内に収納されている転写材Ｓを１枚ずつ中間ローラ２２を介してレジストローラ２１に送給され、レジストローラで、一時待機し、送給タイミングに合わせて転写材転写チャージャ２８に送給される。
このようにして転写材Ｓ上に転写されたカラートナー像は、搬送ベルト２６によって定着ユニット２７に送給され、定着ユニット２７で加熱、加圧処理を受けて転写材Ｓ上にカラートナー像を定着し、排紙ローラ２９によって排紙される。

複写機等の画像形成装置においては、上記のような画像形成時に、各ユニットや構成部材の作動に伴い熱が発生し、この発熱による温度上昇に伴い、画像形成時の条件が変動して画像品質等が損なわれる場合がある。例えば、現像装置内の温度上昇に伴い、現像装置内に収納されているトナー同士が結着して感光体ドラム２０への供給が適切に行われなくなったり、定着ユニット２７内の温度が上昇して適切な定着処理が行われずオフセットが発生されたりする。従って、複写機等の画像形成装置においては、このような装置内の温度上昇を抑制するために空冷や液冷等による冷却装置が備えられている。
本実施形態における複写機においては、読み取り用光学ユニット１、現像ユニット６、光書込みユニット５、中間転写ユニット１９、定着ユニット２７等において発熱が生じ、装置の温度上昇が生じるが、これらのユニットは、常に同時に作動しているとは限らず、ユニットの一部のみ稼動していたりする等ユニットの稼動状況や画像形成する枚数や画像形成時間等の複写機の稼動状況によって、温度上昇の程度が時間に応じて変化する。このような複写機の稼動状況に応じて、上記ユニットを冷却する熱交換器の冷却能力を制御装置によって制御することによって、効率的に冷却装置を作動させて省エネや空冷ファンの騒音等を改善可能としている。

本実施形態の複写機においては、これらのユニット及び構成装置を効率良く冷却するために、水等の液体を使用し、熱交換器に液体を循環させる液冷システムを採用している。
図２は、本発明による一実施形態に係る液冷システムの概略構成を示す図である。
本実施形態の液冷システム３０においては、循環液リザーブタンク３５、補助タンク３６Ａ、３６Ｂ、熱交換器３２Ａ、３２Ｂ、３２Ｃ及びラジエター（放熱装置）３３とを１本の主流路配管３７で連結し、ポンプ３１で循環液リザーブタンク３５内の循環液を吸入口３１ａから吸入し、排出口３１ｂから排出して、矢印Ｄ方向に液体を循環させるようになっている。
ポンプ３１は、毎分０．５〜２リットル程度の循環液の排出能力を備えており、ＤＣ入力電圧を制御することによって排出流量を変化させることが可能である。このポンプ３１からの循環冷却液は主流路配管３７を通って画像形成装置機内の熱交換器３２Ａ、３２Ｂ、３２Ｃに送給可能となっている。

補助タンク３６Ａ、３６Ｂの排出口３６ｂＡ、３６ｂＢには、図３に示すように、補助タンク３６Ａ、３６Ｂ内に収容されている補充用循環液を主流路配管３７に供給するための補助タンク用バルブ３６ｃＡ、３６ｃＢが取り付けられており、後述するように、これらのバルブ３６ｃＡ、３６ｃＢがコントローラ３８によって開閉動作が制御されて熱交換器３２Ａ、３２Ｂ、３２Ｃへの供給循環液の温度を低下させて熱交換器３２Ａ、３２Ｂ、３２Ｃの冷却能力を変化可能としている。なお、３６ａＡ及び３６ａＢは、循環液が補助タンク３６Ａ、３６Ｂへ供給される供給口である。
同様に、熱交換器３２Ａ、３２Ｂ、３２Ｃは、例えば、複写機の現像ユニット６、定着ユニット２７、光書込みユニット５等のそれぞれのユニットの発熱部材の近傍に配設され、これらの発熱部材を循環液体で吸熱して冷却するが、これらの熱交換器開閉バルブ３２ｃＡ、３２ｃＢ、３２ｃＣの作動を停止させるための熱交換器開閉バルブ３２ｃＡ、３２ｃＢ、３２ｃＣが、図４に示すように、それぞれの流入口３２ａＡ、３２ａＢ、３２ａＣに取り付けられている。そしてこれら熱交換器開閉バルブ３２ｃＡ、３２ｃＢ、３２ｃＣは、後述するように、コントローラ３８によって開閉動作が制御されるようになっている。

また、熱交換器３２Ａ、３２Ｂ、３２Ｃのそれぞれの流入口３２ａＡ、３２ａＢ、３２ａＣと排出口３２ｂＡ、３２ｂＢ、３２ｂＣとの間の主流路配管３７には、図４に示すように、流路開閉バルブ３７Ａ、３７Ｂ、３７Ｃが取り付けられ、後述するように、コントローラ３８によって熱交換器３２Ａ、３２Ｂ、３２Ｃの冷却動作を制御することが可能となっている。
ラジエター３３は、図５に示すように、コルゲートフィン型ラジエターが使用されており、左上の流入口３３ａから循環液が流れ込み、偏平な管路３３ｃを水平に流れ、右下の排出口３３ｂから流出する。偏平な管路３３ｃは１０列あり、その間を波板のような形状をしたフィン３３ｄが付帯し、２台の冷却ファン３４Ａ、３４Ｂの気流がそのフィン３３ｄの隙間を矢印Ｅのごとく、奥から手前に流れ循環液を冷却する。本例では８０ｍｍ角の軸流ファン３４Ａ、３４Ｂを２個設けた。そして、この冷却ファンの風量を、後述するコントローラ３８によって制御するようになっている。

複写機やレーザープリンター等の画像形成装置は、一般的にその使われ方が日毎に変化する。その日の電源投入からのコピー（複写）やプリント（印刷）の回数や枚数等の使用頻度や利用状況によって、装置の温度変化は極めて影響される。その結果、使用状況によって機内各所の温度上昇は異なる。極めて使用頻度が少ないときは機内全体の温度上昇も小さいので、循環液量やラジエターの冷却ファンもフルパワーで作動させなくても十分冷却させることができる。一方では、数百枚の連続コピーとか、数十枚を頻繁にプリントすると云った状況では温度上昇は大きくなる。このように稼動状況によって温度上昇は異なるので、液冷方法もこの稼動状況と温度上昇にみあった種々の制御を行うことが重要である。

また、画像形成装置の機内の各ユニットはその機能によって温度上昇のタイミングが異なる。装置電源のスイッチをオンにすると、定着ユニット２７などは所定の温度に加熱保持されるため、その周囲はいち早く熱的に影響を受け温度が上昇するので冷却は当然必要となる。一方、他のユニットは、実際にコピーが行われる前であれば、温度上昇は少なく殆んど冷却は必要ではない。しかし、コピーボタンが押され、装置がコピー動作を開始すると読み取り用光学ユニット１や光書き込みユニット５などが稼動し始めるために、画像形成装置の機内各所で温度が上昇してくる。このような機内の温度上昇はコピーの使用頻度や連続コピー枚数、さらには待機時間などの稼動状況で異なってくる。そのため、電源投入と同時に液冷システムのポンプ３１やラジエター３３の冷却ファン３４Ａ、３４Ｂが一律に、定格で動き出す従来の方法では無駄であり、省エネや低騒音化を図る観点からも好ましいものではない。そこで、本発明では、画像形成装置の稼動状況に応じて液冷システムの冷却法を制御するものである。つまり、数多くのコピーがとられ、常時連続して稼動して時は、液冷システムは冷却効率が最大となるように制御し、また殆んど稼動していない時には、冷却効率を下げるような制御を行わせる液冷コントローラを備えた冷却装置としたものである。
なお、本発明でいう画像形成装置の発熱部材としては、定着ユニット２７の定着ローラ２７ａのように、それ自体が発熱する部材だけでなく、定着ローラ２７ａの発熱によって昇温する定着ユニット２７や感光体ドラム２０のようにそれ自体発熱しないが感光体ドラム２０を回転する図示しない駆動モータ等によって昇温する部材やユニットをも包含するものである。さらに、本発明においては、画像形成装置内の全ての発熱部材に熱交換器を備える必要はなく、画像形成に大きな影響を与える少なくとも現像装置及び定着ユニットの２個所の発熱部材に対してそれぞれ熱交換器をそなえるようにすれば十分である。

図６は、本発明による一実施形態の冷却装置のコントローラ（制御装置）の概略構成を示す図である。本実施形態の制御装置は、制御すべき熱交換器３２Ａ、３２Ｂ、３２Ｃの冷却能力、即ち、冷却されるべき発熱部材の温度上昇が著しい熱交換器がある場合には、熱交換器による吸熱作用が大きくなり、一方、冷却されるべき発熱部材の温度上昇が少ない場合には、熱交換器による吸熱作用を小さくするように制御するようになっている。即ち、ポンプ３１の循環液の熱交換器への供給量や、ラジエター３３の冷却ファン３４Ａ、３４Ｂの送風量や熱交換器への循環液の供給の有無を制御して、画像形成装置の稼動状況に応じて熱交換器３２Ａ、３２Ｂ、３２Ｃの冷却能力を変化させるようにしている。

具体的には、コントローラ３８は、主流路配管３７に取り付けられた流路開閉バルブ３７Ａ、３７Ｂ、３７Ｃの開閉動作を行うソレノイド等の流路開閉バルブ作動手段３９Ａ、３９Ｂ、３９Ｃへの電流または電圧等の電力を制御するインターフェース３８１Ａ、３８１Ｂ、３８１Ｃ、補充液開閉用バルブ３６ｃＡ、３６ｃＢの開閉動作を行うソレノイド等の補助タンク用バルブ作動手段４０Ａ、４０Ｂへの電力を制御するインターフェース３８２を備えている。さらに、コントローラ３８は、ポンプ３１への循環液の排出量を変化させるポンプ用駆動モータ４１の供給電力を制御するインターフェース３８５ａ、３８５ｂ、３８５ｃ及びラジエター３３の冷却ファン３４Ａ、３４Ｂを駆動する冷却ファン用駆動モータ４２Ａ、４２Ｂの供給電力を制御するインターフェース３８４Ａ、３８４Ｂを備えている。また、コントローラ３８は、後述するように、複写機本体を制御する制御手段４３から送給される複写機の稼動状況、例えば、コピー枚数や画像形成ユニット２の作動時間、複写機内の温度等の情報信号を入力するインターファース３８３ａ、３８３ｂを有している。

次にこのようなコントローラ３８を用いて、熱交換器３２Ａ、３２Ｂ、３２Ｃの冷却能力を制御する方法について説明する。
コントローラ３８は、前記インターフェースを介して本体複写機の稼動状況と連動しているので、複写機の制御装置４３からの複写機の稼動状況を示す信号がインターフェース３８３ａ、３８３ｂに入力されて、この信号に基づいて、ポンプ３１や冷却ファン３４Ａ、３４Ｂの駆動モータ４１、４２や、補助タンク３６Ａ、３６Ｂ及び流路配管３７の開閉バルブ３６ｃＡ、３６ｃＢ及び３９Ａ、３９Ｂ、３９Ｃを作動させて熱交換器３２Ａ、３２Ｂ、３２Ｃの冷却能力を制御するようになっている。例えば、複写機が現時点より５分前に７５枚コピーを出力し、今２００枚コピーした場合には、５分前のコピーによって循環液の液温や発熱部材（被冷却部材）の温度が何度昇温するか、また、さらに２００枚コピーした場合に、循環液の液温や発熱部材（被冷却部材）の温度がどの位温度がさらに上昇するかのデータは、予め実験的にデータが得られており、これらのデータがコントローラ３８内の図示しないメモリ手段に記憶されている。これらのデータに基づいて、コントローラ３８は、発熱部材の温度上昇も少ないと判断し、ラジエター空冷用のファン３４Ａ、３４Ｂを定格電圧の半分で作動させ、風量を半分に下げて稼動するように制御した。
また、他の例では、現時点の直前に１５００枚のコピーをとり、次に連続して３００枚をコピー出力した場合には、直前の１５００枚で温度上昇は急激になることが、予めコントローラ３８内のメモリ手段に記憶されているためポンプ３１の循環液の排出流量、ラジエター３３の冷却ファン３４Ａ、３４Ｂの風量とも最大で作動させ、続いて連続して３００枚のコピー出力であっても以前の温度上昇が大きいのでこの条件のまま液冷システムを稼動させた。

また、他の例では、コントローラ３８によってポンプ３１の作動電圧を制御した。ポンプ３１は、ＤＣの入力電圧を可変にすることによって流量を毎分０．５〜２リットルの間で変化させることができるが、本体複写機の稼働率が高く、例えば、連続的に１００〜２００枚を間断なくコピーする場合などは、画像形成ユニット２の発熱部材の温度は徐々に上がり、しかも上がり続けることになり、当該発熱部材の熱交換器３２Ａ、３２Ｂ、３２Ｃへ流す循環液の流量を多くして冷却の効率もあげなければならず、予めコントローラ３８のメモリ手段に保存された条件に基づいてポンプ３１の作動電圧を定格にして循環液の流量を最大に上げ冷却効率をあげる。その逆に、複写機の稼動時間が少なく、例えば数十分に一回程度のしかも数枚のコピーであったりした場合など、あまり複写機自体の温度が上昇しないときなどは、コントローラ３８はその状況を判断して、コントローラ３８内のメモリ手段のデータからポンプ３１の作動電圧を８Ｖ程度に下げて流量を０．５ｌ／ｍｉｎ程度にして、発熱部材の温度が適正になるように循環液の流量を変化させた。

また、他の例として、コントローラ３８からラジエター３３を空冷する冷却ファン３４Ａ、３４Ｂの駆動電圧を制御して風速（風量）を可変にした。風速が速くなると、風量が増えることになる。ラジエター３３は、８０ｍｍ角の軸流ファンを２個（３４Ａ、３４Ｂ）設けた。ここでは、コントローラ３８は、複写機本体の稼動状況を判断しながら、冷却ファンの駆動電圧を制御し風速を変えた。例えば、電源投入からしばらくコピーを取らない場合には、複写機本体は省エネのため休止モードになるが、この場合には、冷却ファン３４Ａ、３４Ｂは駆動電圧を定格より下げ回転数を半分程度に下げてラジエター３３の排出側での風速を０．８ｍ／ｓｅｃと低下させた。また、その逆に、連続で１０００枚のコピーをとった場合には、循環液の液温を低下させるためにファンは定格で作動させ、風速を３．８ｍ／ｓｅｃと大きくして冷却効率を上げた。

また、他の例として、複写機の電源投入直後や待機モード、休止モード時など、画像形成ユニット２が作動していなく、温度が上昇していない発熱部材もあり、その際には、主流路配管３７の流路開閉バルブ３７Ａ、３７Ｂ、３７Ｃの一部を閉じ冷却が必要な熱交換器３２Ａ、３２Ｂ、３２Ｃに循環液を流すようにした。図４で示す流路切替の模式図で示すように、流路開閉バルブ３７Ａ、３７Ｂ、３７Ｃは、通常、全部閉じられているために、循環液は、熱交換器３２Ａ、３２Ｂ、３２Ｃ内を順次流れていって、発熱部材を冷却する。しかし、例えば、複写機本体が休止モード時に、熱交換器３２Ｂの付いた発熱部材の温度上昇をもたらしていないときには、コントローラ３８から熱交換器開閉バルブ３２ｃを閉め、流路バルブ３７Ｂを開にして循環液の流路を熱交換器３２Ａから直接熱交換３２Ｃに変更させることが可能となり、無駄な冷却を防止することができる。
さらに、熱交換器３２Ｃの冷却も不要であるとすれば、２−１Ｃ熱交換器開閉バルブ３２ｃＣを閉め、流路開閉バルブ３７Ｃを開にして、結局熱交換器３２Ａの発熱部材のみが冷却されることになる。このように循環液の流路を替えて、必用に応じて冷却効率を高めたり、弱めることが可能である。

さらに、他の例としては、補助タンク内の補充循環液を使用して、熱交換器３２Ａ、３２Ｂ、３２Ｃ内に供給される循環液の液温を変化させる場合について説明する。複写機本体のコピーや出力の使用頻度が高い場合など、循環液の温度は比較的急激に上昇する。この場合などはポンプ３１の流量やラジエター３３の冷却ファン３４Ａ、３４Ｂがフルに作動して液温を下げるように制御されるが、コントローラ３８からの指示で補助タンク３６Ａ、３６Ｂの開閉バルブ３６ｃＡ、３５ｃＢを開放にして、補助タンク３６Ａ、３６Ｂの補充循環液を利用して一緒に循環させることにより熱交換器３２Ａ、３２Ｂ、３２Ｃに供給される循環液の液体温度を効果的に下げることができた。なお、図２及び図３においては、補助タンクは３６Ａと３６Ｂの２個を設けたが、２個に限らず１個、あるいはもっと数多く設けても良い。

以上のように、本実施形態の冷却装置では、画像形成装置の稼動状況に応じて前記複数の熱交換器の冷却能力を変化させる制御装置を備えたので、画像形成装置本体の運転・稼動状況に合せて刻々変化する画像形成装置内の発熱部材の温度上昇を予測し、それに応じた逐次最適な液冷システムの制御ができるようになり、温度の最適化と省エネや低騒音化も図ることが可能となった。

本発明による一実施形態の画像形成装置の概略構成を示す断面図である。 本発明による一実施形態の冷却装置の概略構成を示す模式図である。 本発明による一実施形態の冷却装置の補助タンクの流路の概略構成を示す模式図である。 本発明による一実施形態の冷却装置の熱交換器への流路の概略構成を示す模式図である。 本発明による一実施形態の冷却装置で使用されるラジエターの概略構成を示す斜視図である。 本発明による一実施形態の冷却装置で使用されるコントローラの概略構成を示す模式図である。

符号の説明

１ 読み取り光学ユニット、２ 画像形成ユニット、３ 給紙ユニット、５ 光書込みユニット、６ 現像ユニット、６ａＹ、６ａＣ、６ａＭ、６ａＫ 現像装置、１０ 帯電チャージャ、１６ ドラムクリーニングユニット、１９ 中間転写ユニット、２０ 感光体ドラム、２１ レジストローラ、２３ 中間転写チャージャ、２４ 転写材転写ユニット、２６ 搬送ベルト、２７ 定着ユニット、２７ａ 定着ローラ、２８ 転写材転写チャージャ、３０ 液冷システム、３１ ポンプ、３２Ａ、３２Ｂ、３２Ｃ 熱交換器、３２ｃＡ、３２ｃＢ、３２ｃＣ 熱交換器開閉バルブ、３３ ラジエター、３４Ａ、３４Ｂ 冷却ファン、３５ 循環液リザーブタンク、３６Ａ、３６Ｂ 補助タンク、３６ｃＡ、３６ｃＢ 補充液開閉用バルブ、３７ 主流路配管、３７Ａ、３７Ｂ、３７Ｃ 流路開閉バルブ、３８ コントローラ、３９Ａ、３９Ｂ、３９Ｃ 流路開閉バルブ作動手段、４０Ａ、４０Ｂ 補助タンク開閉バルブ作動手段、４１ ポンプ用駆動モータ、４２Ａ、４２Ｂ 冷却ファン用駆動モータ、４３ 複写機用制御装置

Claims (5)

1. 画像形成装置内に存在する複数の発熱部材と熱交換をする複数の熱交換器と、当該熱交換器に液体を循環させて送給するポンプと、循環させる循環液体を収納する収納タンクと、を備え、
   前記ポンプは、前記収納タンクから循環液体を吸入し、吸入した前記循環液体を前記熱交換器に送給して前記発熱部材を冷却後、前記循環液体を前記収納タンクに還流させ、
   前記画像形成装置の稼動状況に応じて前記複数の熱交換器の冷却能力を変化させる制御装置を備えたことを特徴とする冷却装置。
2. 請求項１記載の冷却装置において、
   前記制御装置は、前記ポンプからの循環液体の前記熱交換器への送給量を、前記ポンプの駆動電力を制御することによって制御することを特徴とする冷却装置。
3. 請求項１又は２記載の冷却装置において、
   前記熱交換器と循環液体収納タンクとの間に前記循環液体を冷却する放熱装置を配設し、
   前記制御装置は、前記放熱装置に設けた冷却用ファンの風量を当該冷却用ファンの駆動電力を制御することによって制御することを特徴とする冷却装置。
4. 請求項１乃至３のいずれか１項記載の冷却装置において、
   前記熱交換器と前記ポンプとの間に配設した循環液体の補助タンクと、
   当該補助タンクの供給口に設けた、当該補助タンクからの追加循環液体の前記熱交換器への供給を許容及び停止する開閉バルブと、を備え、
   前記制御手段は、当該開閉バルブの開閉動作を制御することを特徴とする冷却装置。
5. 請求項１乃至４のいずれか１項記載の冷却装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。

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