JP2014059485A - Image forming apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、複写機、ファクシミリ、プリンタなどの画像形成装置について、装置内の温度制御対象部の温度を制御する温度制御手段を備える画像形成装置に関するものである。 BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an image forming apparatus provided with a temperature control means for controlling the temperature of a temperature control target part in the image forming apparatus such as a copying machine, a facsimile machine, or a printer.
複写機、ファクシミリ、プリンタ及びこれらの複合機など、電子写真方式の画像形成装置では、画像情報に基づいて書込装置で像担持体上に潜像として書き込み、この潜像を現像装置でトナー像に現像する。このトナー像を給紙装置から搬送される記録媒体(転写紙)に転写装置で転写し、更にこの転写画像(未定着状態のトナー像)を定着装置で定着するように構成されている。 In an electrophotographic image forming apparatus such as a copying machine, a facsimile machine, a printer, or a combination of these, a latent image is written on an image carrier by a writing device based on image information, and the latent image is developed by a developing device. Develop. The toner image is transferred to a recording medium (transfer paper) conveyed from a paper feeding device by a transfer device, and the transferred image (toner image in an unfixed state) is further fixed by a fixing device.
画像形成装置の設置環境が常温から低温に変化すると結露が生じ、装置内の記録紙が吸湿することで、記録紙の搬送不良やこの搬送不良に起因する画像不良等の品質低下を招くことがある。また、結露は、設置環境の温度変化に限らず、定着装置の周辺等、画像形成装置の稼動によって常温よりも高い温度となった箇所が、装置の停止後、温度が下がることによっても発生することがある。
特許文献1には、用紙搬送経路のガイド板を加熱する加熱手段を備えた構成が記載されている。特許文献1の画像形成装置では、ガイド板を加熱することで用紙搬送経路の結露を防止し、用紙搬送経路での結露発生に起因する搬送不良等の不具合の発生を防止することができる。
When the installation environment of the image forming apparatus is changed from room temperature to low temperature, condensation occurs, and the recording paper in the apparatus absorbs moisture, which may lead to deterioration of the quality of the recording paper due to poor conveyance of the recording paper or image defects due to this poor conveyance. is there. Condensation occurs not only due to temperature changes in the installation environment, but also occurs when the temperature of the image forming apparatus becomes higher than normal due to operation of the image forming apparatus, such as the periphery of the fixing device, after the apparatus is stopped. Sometimes.
Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-228561 describes a configuration including a heating unit that heats a guide plate in a paper conveyance path. In the image forming apparatus disclosed in Patent Document 1, the guide plate is heated to prevent condensation on the sheet conveyance path, and it is possible to prevent the occurrence of defects such as conveyance failure due to the occurrence of condensation on the sheet conveyance path.
また、画像形成装置としては、特許文献2には、エア・コンディショナーを用いて現像装置の温度が現像に適した温度となるように加熱や冷却を行い、温度制御する構成が記載されている。
In addition, as an image forming apparatus,
特許文献2の画像形成装置のように、エア・コンディショナーによって現像装置の温度制御をする構成でも、結露発生に起因する搬送不良等の不具合が発生するおそれがある。このような不具合を防止するために、特許文献2の画像形成装置に、特許文献1に記載のガイド板を加熱する加熱手段を設ける構成が考えられる。しかし、用紙搬送経路での結露防止のためだけに、エア・コンディショナーとは別の加熱手段を設けて加熱を行うことは、装置の大型化、コスト高、及び、消費電力高に繋がるという問題が生じる。
Even in the configuration in which the temperature of the developing device is controlled by an air conditioner as in the image forming apparatus of
このような問題は、エア・コンディショナーよって温度制御を行う温度制御対象部が現像装置である場合に限るものではない。また、結露防止等のために加熱する加熱対象部が用紙搬送経路のガイド板である場合に限るものではない。温度制御を行う温度制御対象部とは別に、加熱を行うべき加熱対象部を備える構成であれば、生じ得る問題である。さらに、温度制御対象部の温度を制御する温度制御手段としては、エア・コンディショナーのように、吸熱部と排熱部との間を冷媒が循環し、吸熱部から吸熱した熱を冷媒によって排熱部に移動させて排熱する熱媒体循環型の熱移動手段を用いたものに限るものではない。吸熱部から吸熱した熱を排熱部に移動して排熱する熱移動手段を用いて、吸熱部または排熱部を配置した温度制御対象部の温度制御を行う温度制御手段を備える構成では、同様の問題が生じ得る。 Such a problem is not limited to the case where the temperature control target portion that performs temperature control by the air conditioner is a developing device. Further, the present invention is not limited to the case where the heating target portion to be heated for preventing condensation or the like is a guide plate for the paper transport path. If it is the structure provided with the heating object part which should be heated separately from the temperature control object part which performs temperature control, it is a problem which may arise. Furthermore, as a temperature control means for controlling the temperature of the temperature control target part, a refrigerant circulates between the heat absorption part and the exhaust heat part, such as an air conditioner, and the heat absorbed from the heat absorption part is exhausted by the refrigerant. It is not limited to the one using the heat transfer means of the heat medium circulation type that moves to the section and exhausts heat. In the configuration comprising the temperature control means for controlling the temperature of the temperature control target part where the heat absorption part or the exhaust heat part is disposed using the heat transfer means for transferring the heat absorbed from the heat absorption part to the exhaust heat part and exhausting the heat, Similar problems can arise.
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、熱移動手段を用いて装置内の温度制御対象部の温度を制御する温度制御手段と、温度制御対象部以外の加熱対象部とを備える構成で、大型化、コスト高、及び消費電力の上昇を抑制することが出来る画像形成装置を提供することである。 The present invention has been made in view of the above problems, and its purpose is to control the temperature of the temperature control target part in the apparatus using the heat transfer means and the heating target other than the temperature control target part. And an image forming apparatus that can suppress an increase in size, cost, and power consumption.
上記目的を達成するために、請求項1の発明は、熱移動手段熱移動手段を用いて装置内の温度制御対象部の温度を制御する温度制御手段を備える画像形成装置において、上記熱移動手段の稼動によって発生する熱を上記温度制御対象部以外の加熱対象部に伝達する熱伝達手段を備えることを特徴とするものである。 In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 is an image forming apparatus comprising a temperature control means for controlling the temperature of a temperature control target part in the apparatus using the heat transfer means. It is characterized by comprising a heat transfer means for transferring heat generated by the operation to a heating target part other than the temperature control target part.
熱移動手段を用いて温度制御対象部を冷却する場合には熱移動のために廃熱が生じ、従来はこれを装置外部に排出していた。本発明においては、熱伝達手段によってこの廃熱を加熱対象部に伝達し、加熱対象部を加熱するため、熱移動手段とは別の加熱手段を稼動させて加熱対象部を加熱する必要がなく、消費電力の上昇を抑制することができる。また、加熱対象部を加熱するために温度制御手段とは別に加熱手段を要さないため、装置の大型化、コスト高を抑制することができる。
熱移動手段を用いて温度制御対象部を加熱する場合には、熱移動手段が発生させた熱を熱伝体手段で伝達して加熱対象部を加熱することができる。このため、温度制御手段とは別に加熱手段を要さず、装置の大型化、コスト高を抑制することができる。
When the temperature control target portion is cooled by using the heat transfer means, waste heat is generated due to the heat transfer, and conventionally this is discharged outside the apparatus. In the present invention, this waste heat is transmitted to the heating target part by the heat transfer means and the heating target part is heated, so that it is not necessary to operate a heating means different from the heat transfer means to heat the heating target part. Thus, an increase in power consumption can be suppressed. Moreover, since a heating means is not required separately from the temperature control means in order to heat the heating target part, it is possible to suppress an increase in size and cost of the apparatus.
In the case where the temperature control target part is heated using the heat transfer means, the heat generated by the heat transfer means can be transmitted by the heat transfer means to heat the heating target part. For this reason, a heating means is not required separately from the temperature control means, and an increase in size and cost of the apparatus can be suppressed.
本発明によれば、熱移動手段を用いて装置内の温度制御対象部の温度を制御する温度制御手段と、温度制御対象部以外の加熱対象部とを備える構成で、大型化、コスト高、及び消費電力の上昇を抑制することが出来るという優れた効果がある。 According to the present invention, the temperature control means for controlling the temperature of the temperature control target part in the apparatus using the heat transfer means, and the heating target part other than the temperature control target part, the size is increased, the cost is high, In addition, there is an excellent effect that an increase in power consumption can be suppressed.
以下、本発明を適用した画像形成装置の実施形態について説明する。まず、本実施形態に係る画像形成装置の構成及び動作について説明する。 Hereinafter, embodiments of an image forming apparatus to which the present invention is applied will be described. First, the configuration and operation of the image forming apparatus according to the present embodiment will be described.
図2は、本実施形態に係る画像形成装置である複写機100の概略構成図である。
図2の画像形成装置は、五つの画像形成ユニット11(Y,M,C,K,S)が並列に配置された画像形成部1を有している。各画像形成ユニット11(Y,M,C,K,S)は、潜像担持体たるドラム状の感光体18(Y,M,C,K,S)、ドラムクリーニングユニット12(Y,M,C,K,S)、帯電ユニット13(Y,M,C,K,S)、二成分現像方式の現像ユニット19(Y,M,C,K,S)等を図示しない枠体に収めている。これら画像形成ユニット11(Y,M,C,K,S)は、複写機100本体に脱着可能であり、一度に消耗部品を交換できるようになっている。なお、符号に付しているY、M、C、K及びSは、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック及びクリアの各色用の部材であることを示している。
FIG. 2 is a schematic configuration diagram of a
The image forming apparatus of FIG. 2 has an image forming unit 1 in which five image forming units 11 (Y, M, C, K, S) are arranged in parallel. Each image forming unit 11 (Y, M, C, K, S) includes a drum-shaped photosensitive member 18 (Y, M, C, K, S) serving as a latent image carrier, and a drum cleaning unit 12 (Y, M, S). C, K, S), charging unit 13 (Y, M, C, K, S), two-component developing type developing unit 19 (Y, M, C, K, S), etc. are housed in a frame not shown. Yes. These image forming units 11 (Y, M, C, K, and S) are detachable from the main body of the
画像形成部1の上方には、潜像形成手段としての露光ユニット9が設けられている。また、装置上部には、コンタクトガラス上に載置された原稿を走査して読み取る読取装置10が設けられている。画像形成部1の下方には、中間転写体としての中間転写ベルト15を備えた転写ユニット2が設けられている。中間転写ベルト15は、複数の支持ローラに掛け渡されており、図2中時計回り方向に回転移動する。転写ユニット2の下方には二次転写装置4が設けられている。
Above the image forming unit 1, an exposure unit 9 is provided as a latent image forming unit. In addition, a
二次転写装置4は、二次転写ローラ17を備えており、二次転写ローラ17は、中間転写ベルト15における転写対向ローラ16に対する掛け回し箇所にベルトおもて面から当接して二次転写ニップを形成している。二次転写ローラ17には図示しない電源によって二次転写バイアスが印加されている。また、転写対向ローラ16は、電気的に接地されている。これにより、二次転写ニップ内に2次転写電界が形成されている。二次転写装置4の図中左方には、用紙上に転写されたトナー像を定着するために、内部に発熱体を備えた加熱ローラを有する定着ユニット7が設けられている。
The secondary transfer device 4 includes a secondary transfer roller 17, and the secondary transfer roller 17 abuts on the
また、二次転写装置4と定着ユニット7との間には、トナー像転写後の用紙を定着ユニット7へと搬送する搬送ベルト6が設けられている。また、装置下方には、図示しない給紙収容部から1枚ずつ分離して給送された用紙を二次転写装置4へ給紙する給紙ユニット3が設けられている。また、定着ユニット7を通過した用紙を機外または両面ユニット5へ搬送する排紙ユニット8が設けられている。
In addition, a
この複写機100でコピーをとるときは、読取装置10により原稿を読み取る。この原稿読み取りに並行して、中間転写ベルト15が図中時計回り方向に移動する。これと同時に、画像形成部1では、各帯電ユニット13(Y,M,C,K)によって各感光体18(Y,M,C,K)の表面上を帯電する。さらに、帯電された各感光体18(Y,M,C,K)の表面上に、読み取った原稿内容に基づきイエロー、マゼンタ、シアン及びブラックの色別情報を用いて、露光ユニット9によりそれぞれ露光して潜像を形成する。一方、クリア用帯電ユニット13Sによって表面が帯電せしめられたクリア用感光体18S上には、読取装置10とは別の手段によって得られたクリア用の色別情報を用いて露光ユニット9により露光して潜像を形成する。
When making a copy with the copying
次いで、各感光体18(Y,M,C,K,S)上の潜像を現像ユニット19(Y,M,C,K,S)により現像し単色のトナー像(顕像)を形成する。そして、各感光体18(Y,M,C,K,S)上のトナー像を中間転写ベルト15上に互いに重なり合うように順次転写して、中間転写ベルト15上に合成トナー像を形成する。トナー像転写後の各感光体18(Y,M,C,K,S)は、ドラムクリーニングユニット12(Y,M,C,K,S)で、感光体18(Y,M,C,K,S)上に残留する残留トナーを除去し再度の画像形成に備える。
Next, the latent image on each photoconductor 18 (Y, M, C, K, S) is developed by the developing unit 19 (Y, M, C, K, S) to form a single color toner image (visual image). . Then, the toner images on the photoconductors 18 (Y, M, C, K, S) are sequentially transferred onto the
このようなトナー像形成に並行して、図示しない給紙収容部から一枚づつ用紙を繰り出しレジストローラ対14に突き当てて止める。そして、中間転写ベルト15上の合成トナー像の形成にタイミングを合わせてレジストローラ対14を回転し、二次転写装置4の二次転写ローラ17と中間転写ベルト15との間に用紙を送り込む。そして、中間転写ベルト15上のトナー像を二次転写装置4で用紙上に転写する。トナー像転写後の用紙は、搬送ベルト6で搬送して定着ユニット7へと送り込み、定着ユニット7で熱と圧力とを加えてトナー像を定着した後、排紙ユニット8へ送り込む。
In parallel with the toner image formation, paper is fed out from a paper feed storage unit (not shown) one by one against the registration roller pair 14 and stopped. Then, the registration roller pair 14 is rotated in synchronization with the formation of the composite toner image on the
排紙ユニット8では切換爪で搬送経路を切り換えて、機外(装置左側)の図示しない排紙トレイまたは下方の両面ユニット5へ案内する。両面ユニット5では、用紙を反転して再び二次転写位置(二次転写ローラ17と中間転写ベルト15とのニップ位置)へと導き、裏面にも画像を記録して後、排紙ユニット8で排紙トレイ上に排出する。なお、画像転写後の中間転写ベルト15は、中間転写ベルトクリーニングユニット90で、中間転写ベルト15上に残留する残留トナーを除去し再度の画像形成に備える。
In the
本実施形態の複写機100では、装置サイズを小型化する観点から機械内部の高密度化と共に定着ユニット7を転写ユニット2の下側にもぐりこませるような配置としている。図2に示すように、中間転写ベルト15は、定着ユニット7の上面および右側面を覆うよう屈曲している。この構成により装置の高さ方向と幅方向とをコンパクトにしている。
In the copying
また、現像ユニット19(Y,M,C,K,S)は、その内部に収容する現像剤を攪拌搬送する現像剤攪拌搬送部材を駆動した際に、現像剤攪拌搬送部材と現像剤との摺擦による摩擦熱や、現像剤同士の摺擦による摩擦熱により現像ユニット内を温度上昇させる。また、現像剤を現像領域に搬送する前に現像剤担持体上に担持されている現像剤の層厚を規制する現像剤規制部材と現像剤との摺擦による摩擦熱や、現像剤規制部材による規制の際の現像剤同士の摺擦による摩擦熱により現像ユニット内を温度上昇させる。 The developing unit 19 (Y, M, C, K, S) is configured such that when the developer agitating and conveying member that agitates and conveys the developer accommodated therein is driven, the developer agitating and conveying member and the developer The temperature in the developing unit is increased by frictional heat due to rubbing or frictional heat due to rubbing between developers. In addition, the friction heat generated by the friction between the developer regulating member and the developer that regulates the layer thickness of the developer carried on the developer carrying body before the developer is transported to the developing area, and the developer regulating member. The temperature inside the developing unit is raised by frictional heat caused by rubbing between the developers at the time of regulation.
現像ユニット19内の温度が上昇すると、トナーの帯電量が低下してトナー付着量が増加し、所定の画像濃度が得られなくなる。また、温度上昇によりトナーが溶融して現像剤規制部材や現像剤担持体、感光体18などに固着し、画像にスジ状の異常画像などが生じるおそれがある。近年、定着エネルギーを小さくするために溶融温度の低いトナーを用いた場合は、トナーの固着による異常画像などが生じやすい。また、印刷スピードの高速化により、現像ユニットが高温になりやすくなっている。 When the temperature in the developing unit 19 rises, the charge amount of the toner decreases, the toner adhesion amount increases, and a predetermined image density cannot be obtained. Further, the toner may be melted by the temperature rise and fixed to the developer regulating member, the developer carrying member, the photosensitive member 18 or the like, and a streaky abnormal image may be generated in the image. In recent years, when a toner having a low melting temperature is used in order to reduce the fixing energy, an abnormal image or the like is likely to occur due to toner fixation. In addition, the development unit tends to become hot due to the increase in printing speed.
このため、本実施形態の画像形成装置においては、現像ユニット19(Y,M,C,K,S)の冷却を以下に示す冷却装置30で行っている。
〔実施形態1〕
次に、本発明に適用可能な冷却装置の一つ目の実施形態(以下、実施形態1と呼ぶ)について説明する。
図1は、実施形態1の冷却装置30を模式的に示した概略説明図である。実施形態1は、熱媒体として気体(以下、「冷却気体」と呼ぶ)を用いる構成で、排熱部となる熱交換部60と受熱部32との間を気流が循環する構成である。冷却気体としては、エア・コンディショナーで用いられる冷媒や空気など、熱交換が可能な気体であればよい。
For this reason, in the image forming apparatus of this embodiment, the cooling of the developing unit 19 (Y, M, C, K, S) is performed by the cooling
Embodiment 1
Next, a first embodiment (hereinafter referred to as Embodiment 1) of a cooling device applicable to the present invention will be described.
FIG. 1 is a schematic explanatory view schematically showing a
冷却装置30は、五つの現像ユニット19の熱を冷却気体に伝達させて冷却する五つの受熱部32を備え、各受熱部32は対応する現像ユニット19に接触している。循環パイプ34としては、受熱部32に供給する冷却気体が通過する熱媒体供給流路である供給パイプ34aと、受熱部32から排出された冷却気体が通過する排出パイプ34bと、を備える。さらに、排出パイプ34bを通過し、供給パイプ34aに向かう冷却気体の熱を外気に移動させることで排熱するエア・コンディショナー600を備える。また、エア・コンディショナー600が備える二つの熱交換器(601、602)のうちの第二熱交換器602は、冷却装置30における熱交換部60内に配置されている。
The
図1に示す冷却装置30では、五つの受熱部32(Y,M,C,K,S)が供給パイプ34aの下流側、且つ、排出パイプ34bの上流側で、並列に連結されている。それぞれの受熱部32(Y,M,C,K,S)の直前の流路である並列供給パイプ41(Y,M,C,K,S)には、互いに独立して動作制御が可能なバルブ39(Y,M,C,K,S)がそれぞれ設けられている。バルブ39(Y,M,C,K,S)が開放されると冷却気体がそれぞれの受熱部32(Y,M,C,K,S)に供給されて冷却状態となり、バルブ39(Y,M,C,K,S)が閉鎖されると冷却気体の供給が停止され非冷却状態となる。
In the
図1に示す冷却装置30は、熱交換部60、供給パイプ34a、五つの受熱部32及び排出パイプ34bの順に循環パイプ34で環状に連結され、冷却気体が循環する構成になっている。冷却装置30は、熱交換部60に気流発生手段を備えており、その出力を制御することによって循環パイプ34を循環する気流の流量を制御することができる。
The
図1の冷却装置30では、五つの受熱部32のそれぞれに対する冷却気体の供給量を制御する熱媒体供給量制御手段としては、五つのバルブ39と、熱交換部60内の気流発生手段と、これらの動作を制御する制御部50とを備える。
また、冷却装置30は、熱交換部60内の気流発生手段による気流の流量と、エア・コンディショナー600による外気への熱の移動量とを、制御部50の制御によって調節可能となっている。気流の流量及び熱の移動量とを調節することによって、冷却装置30冷却性能、及び、後述する昇温性能が変化する。
In the
In addition, the
この冷却装置30によれば、複写機100における印刷モードごとに、稼動する現像ユニット19を冷却する受熱部32のみに冷却気体が通るように、五つのバルブ39を開閉する。このとき、開放しているバルブ39の数に応じて、気流の流量及び熱の移動量とを変化させることによって冷却の出力制御を行い、冷却性能を最適化し、必要以上の冷却を抑えることができる。
また、各現像ユニット19に温度検知手段である温度センサを配置して、その検知結果に基づいて、バルブ39の開閉や気流の流量及び熱の移動量を変化させるように制御してもよい。
According to this
Further, a temperature sensor, which is a temperature detecting means, may be arranged in each developing unit 19, and based on the detection result, control may be performed so that the opening / closing of the valve 39, the flow rate of airflow, and the amount of heat transfer are changed.
以下、実施形態1の複写機100の冷却装置30が備えるエア・コンディショナー600について説明する。
Hereinafter, the
図3は、実施形態1の複写機100が備えるエア・コンディショナー600の前提となる一般的なエア・コンディショナー600を模式的に示した説明図である。エア・コンディショナー600は冷媒を圧縮する圧縮器604と、冷媒と空気との熱交換を行う第一熱交換器601及び第二熱交換器602と、冷媒を減圧する膨張弁603と、冷媒が流れる循環経路を切り替える四方弁605と、から構成される。さらに、各部材の間を接続し、冷媒が通過する冷媒流路606を備える。そして、後述のサイクルを繰り返すことで、空気を加熱したり、冷却したりすることができる。
FIG. 3 is an explanatory diagram schematically showing a
図3(a)は、第二熱交換器602近傍の空気を冷却する状態の説明図であり、図3(b)は、第二熱交換器602近傍の空気を加熱する状態の説明図である。
図3(a)の状態では、冷媒の循環経路は、圧縮器604⇒第一熱交換器601⇒膨張弁603⇒第二熱交換器602⇒圧縮器604、となっている。以下、図3(a)に示す状態における冷媒のサイクルについて説明する。
FIG. 3A is an explanatory diagram of a state in which the air near the
In the state of FIG. 3A, the refrigerant circulation path is as follows:
(1)圧縮:低圧・低温の冷媒蒸気を圧縮器604により圧縮して高圧・高温の冷媒蒸気にする。
(2)凝縮:圧縮器604で高圧・高温になった冷媒蒸気を、第一熱交換器601に送り、第一熱交換器601近傍の空気と熱交換することで冷媒蒸気を冷却して冷媒液にする(第一熱交換器601近傍の空気は加熱される)。
(3)膨張:第一熱交換器601により液化された高圧の冷媒液は、膨張弁603により減圧される。
(4)蒸発:膨張弁603で減圧された冷媒液が、第二熱交換器602において蒸発し、第二熱交換器602の空気から熱を奪う(第二熱交換器602近傍の空気は冷却される)。
図3(a)の状態では、第一熱交換器601が凝縮器として機能し、第二熱交換器602が蒸発器として機能する。
(1) Compression: A low-pressure / low-temperature refrigerant vapor is compressed by a
(2) Condensation: Refrigerant vapor that has become high-pressure and high-temperature in the
(3) Expansion: The high-pressure refrigerant liquid liquefied by the
(4) Evaporation: The refrigerant liquid decompressed by the
In the state of Fig.3 (a), the
図3(a)に示す状態から四方弁605を切り替えて、図3(b)の状態とすると、冷媒の循環経路が、圧縮器604⇒第二熱交換器602⇒膨張弁603⇒第一熱交換器601⇒圧縮器604、となるように切り替わる。図3(b)の状態では、第一熱交換器601が凝縮器として機能し、第二熱交換器602が蒸発器として機能し、第二熱交換器602近傍の空気は加熱される。
When the four-
上記(1)〜(4)の過程は、図4の温度TとエントロピーSとのT−S線図で説明される。圧縮器604は、冷媒の乾き飽和蒸気Aを第一熱交換器601(凝縮器)における所定温度に対する飽和蒸気圧以上の圧力まで圧縮して過熱飽和蒸気Bにして第一熱交換器601に送る。そして、第一熱交換器601に送られた過熱飽和蒸気Bは空気との熱交換によって熱Q1を捨てて、冷やされ液化して飽和液Cになる。この飽和液Cは膨張弁603に送られ、膨張弁603によって等エンタルピー膨張をして、湿り蒸気Dになって第二熱交換器602に送られる。第二熱交換器602(蒸発器)に送られた湿り蒸気Dは空気から熱量Q2を吸収し気化し、乾き飽和蒸気Aに戻る。
The processes (1) to (4) will be described with reference to the TS diagram of the temperature T and the entropy S in FIG. The
本実施形態の冷却装置30では、エア・コンディショナー600の第二熱交換器602によって、熱交換部60を通過する冷却気体との熱交換を行う。エア・コンディショナー600を図3(a)に示す状態で用いることにより、熱交換部60は冷却気体から熱を奪い、冷却装置30は、複写機100における冷却手段としての機能を果たすことができる。また、エア・コンディショナー600の四方弁605を切り換えて図3(b)に示す状態で用いることにより、熱交換装置60は冷却気体に熱を加えることができるため、冷却装置30は、複写機100において保温手段としての機能も果たすことができる。
In the
現像ユニット19においては、低温時は感光体18の帯電能力が落ちる傾向があるため、低温時は各バルブ39を開放し、温かい気流を流すことで安定した画質を実現可能となる。現像ユニット19に温かい気流を流すときには、これから稼動させる現像ユニット19に隣接する受熱部32に対応したバルブ39のみを開放する。これにより、待機時間の短縮を行うと共に、保温手段として使用する場合における必要以上の加熱を防止することができる。
また、各現像ユニット19に温度/湿度センサを配置し、稼動前の待機状態において、温度/湿度センサの検知結果に基づいて、これから稼動する現像ユニット19のみ、気流を供給して、所望の温度となるように制御してもよい。これにより、省電力化と待機時間の短縮とを図ることができる。
In the developing unit 19, the charging ability of the photoconductor 18 tends to decrease at low temperatures. Therefore, stable image quality can be realized by opening the valves 39 and flowing warm air current at low temperatures. When a warm air current is passed through the developing unit 19, only the valve 39 corresponding to the
In addition, a temperature / humidity sensor is arranged in each developing unit 19 and, in a standby state before operation, based on the detection result of the temperature / humidity sensor, only the developing unit 19 to be operated is supplied with an air flow at a desired temperature. You may control so that it may become. Thereby, power saving and standby time can be shortened.
実施形態1の冷却装置30は受熱部32を通過した冷却気体をエア・コンディショナー600で冷却する空冷方式である。
空冷方式では、発熱部、もしくは温度上昇箇所に装着した受熱部と、受熱部より離間した放熱部との間で、冷却気体を循環させ熱を取る(=冷却する)。
従来の空冷方式では、ラジエータで環境温度の気流によって冷却しているため受熱部を配置したユニットの温度を環境温度(機械周囲温度)よりも低くしたり、逆に環境温度よりも高い温度を機内に送り込んだりすることができない。画像形成装置において、結露が問題となる箇所や低温では画像に不具合が出てしまう感光体などでは、温かい気流を流し込むことで不具合の発生を抑制することができる。
The
In the air cooling method, a cooling gas is circulated between the heat generating part or the heat receiving part attached to the temperature rising portion and the heat radiating part spaced from the heat receiving part to take heat (= cool).
In the conventional air-cooling system, the radiator is cooled by the airflow at the ambient temperature, so the temperature of the unit where the heat receiving unit is arranged is lower than the ambient temperature (machine ambient temperature), or conversely, the temperature higher than the ambient temperature is set in the machine. Cannot be sent to In an image forming apparatus, in a portion where condensation is a problem or a photoconductor in which an image is defective at low temperatures, the occurrence of the defect can be suppressed by flowing a warm air current.
実施形態1の冷却装置30では、エア・コンディショナー600等の熱移動手段を用いる構成により、受熱部32における温度をコントロールすることができ、画質の安定、機械の故障を抑制することができる。なお、エア・コンディショナーを用いる実施形態1では、冷却対象(温度制御対象)である現像ユニット19の湿・温度を検知し、その検知結果に基づいて、循環させる冷却気体の温度だけでなく、装置内の湿度の調整を行う構成としてもよい。
In the
エア・コンディショナーを用いて現像ユニット等の温度管理を行う従来の画像形成装置では、検知した温度に対し、全ての流路、ユニットに必要な温度の必要な空気を流し込んでいた。また、多色の画像形成装置においては、印刷される画像によって使用されない現像ユニットも生まれる。これら、使用されない現像ユニットにも不必要に風を流すことは余分な電力を使うため、電力コストがかかる。また、近年の印刷手法の発展により、クリアのトナーなど、装飾用に使用される現像ユニットも生まれている。このようなクリアのトナーは、すでに印刷された印刷物への装飾にも使用されるため、単独で稼動する場合も少なくない。このように、単色で使用される場合や装飾用として使用される場合に不必要な電力を消費しないで安定な画質が求められてきた。 In a conventional image forming apparatus that manages the temperature of a developing unit or the like using an air conditioner, necessary air having a necessary temperature is supplied to all the flow paths and units with respect to the detected temperature. In a multicolor image forming apparatus, a developing unit that is not used depending on the image to be printed is also born. Since unnecessarily flowing air to these unused development units uses extra power, it costs power. In addition, recent developments in printing techniques have led to development units that are used for decoration, such as clear toner. Such a clear toner is also used for decoration on a printed matter that has already been printed, and is often operated alone. As described above, there has been a demand for a stable image quality without consuming unnecessary power when used in a single color or used for decoration.
実施形態1の複写機100では、稼動するユニット(現像ユニット19等)のみに熱媒体(冷却気体)を流し込むため、必要以上の冷却を抑えることができる。また、稼動するユニットのみの周囲の温度を制御するため、稼動するユニット数が少ないときには、熱媒体(冷却気体)を循環させる経路が短くなり、温度制御の指令を出してからの応答性の向上を図ることができる。
In the copying
次に、実施形態1の複写機100の特徴部について説明する。
図1に示すように、実施形態1の複写機100の冷却装置30は、熱移動手段としてエア・コンディショナー600を備え、エア・コンディショナー600のシステム内の熱を、加熱対象部である用紙搬送経路を形成する搬送ガイド612へ伝達する構成である。
加熱対象部となる搬送ガイド612としては、例えば、図2中の符号「612」で示す各搬送ガイドを挙げることができる。
Next, features of the copying
As shown in FIG. 1, the
Examples of the conveyance guides 612 that serve as heating target portions include the conveyance guides denoted by reference numeral “612” in FIG.
実施形態1では、圧縮器604と四方弁605との間の冷媒流路606に吸熱装置610を配置し、冷媒流路606内を循環している冷媒の熱を、熱伝達部材611を介して搬送ガイド612に伝達する構成となっている。この熱の伝達によって搬送ガイド612が温められる。
実施形態1では、上部ガイド板613と下部ガイド板614とからなる搬送ガイド612を加熱対象部とする構成である。画像形成装置内において、結露の発生が懸念される箇所は多数あると考えられるが、特に画像への影響が大きいのは用紙搬送経路の結露に起因する搬送不良であると考えられるためである。なお、図1中のαは、搬送ガイド612における用紙の通紙方向を示している。
In the first embodiment, the
In the first embodiment, the
図1では、熱伝達部材611が上部ガイド板613にのみ繋がっているが、下部ガイド板614に繋がっている構成としてもよい。また、上部ガイド板613と下部ガイド板614との両方に、熱伝達部材611が繋がった構成としても良い。熱伝達部材611に使用する部材には特に制約は無いが、ヒートパイプを介する等の手段を利用すると良い。
In FIG. 1, the
実施形態1の複写機100では、結露防止用のヒータ等を設置せずにエア・コンディショナー600のシステム内で発生する熱を利用して加熱対象物(結露発生箇所)である搬送ガイド612を加熱している。これによって、省エネルギー化、省スペース化、低コスト化を図りながら結露防止が可能となる。
In the copying
吸熱装置610が圧縮器604を通過した後、熱交換器(601、602)を通過する前の冷媒(熱媒体)が通過する冷媒流路60に設置されていることによって、常に加熱された冷媒(熱媒体)から熱を吸熱し、結露防止に利用することになる。このため、特にエア・コンディショナー600が冷房機能時(第二熱交換器602近傍を冷却するとき)には廃熱利用となる。これにより、用紙搬送経路を形成する搬送ガイド612を加熱するための新たな熱を生成することなく結露防止を図ることができる。
After the
さらに、図1に示す冷却装置30では、吸熱装置610が圧縮器604と四方弁605との間の冷媒流路606に設置されている。これにより、エア・コンディショナー600が、冷房機能時だけでなく暖房機能時(第二熱交換器602近傍を加熱するとき、図3(b)の状態)であっても高温の冷媒が通過する箇所から吸熱を行うことができる。これにより、エア・コンディショナー600の冷房機能時と暖房機能時とで、吸熱装置610の設置位置を変えることなく、搬送ガイド612の加熱を行うことができる。
Further, in the
図1に示す冷却装置30を有する複写機100は、上部ガイド板613の温度を検知する上部ガイド温度センサ620と、下部ガイド板614の温度を検知する下部ガイド温度センサ630と、を備える。さらに、搬送ガイド612周辺の温度と湿度とを検知する搬送ガイド温湿度センサ640を備える。
また、これらのセンサの検知結果に基づいて、吸熱装置610から搬送ガイド612への熱の伝達量を制御する制御手段を備えている。
The copying
In addition, control means for controlling the amount of heat transferred from the
図5は、実施形態1の加熱対象部への熱伝達にかかかるブロック図である。制御部50は、温度センサ(620,630)と湿温度センサ(640)との検知情報を取得し、この検知情報に基づいて吸熱装置610を制御している。
FIG. 5 is a block diagram related to heat transfer to the heating target portion of the first embodiment. The
吸熱装置610が、冷媒流路606の外表面に当接する伝熱部材を備える構成の場合、制御部50は吸熱装置610の伝熱部材の冷媒流路606に対する接離動作を制御することにより、加熱対象部である搬送ガイド612に伝達する熱量を制御する。
また、吸熱装置610が、冷媒流路606に連結され冷媒を運ぶ吸熱用流路を備える構成の場合、制御部50は、冷媒流路606と吸熱用流路との分岐部に設けられた不図示の流路切り替え弁の開閉を制御する。制御部50が流路切り替え弁の開閉を制御することにより、吸熱用流路へ搬送される冷媒の流れを制御し、冷媒を介して伝熱される搬送ガイド612への伝達熱量を制御する。
When the
Further, in the case where the
図6は、搬送ガイド612への伝熱量の制御に係るフローチャートである。
図6に示すように、複写機100は画像形成動作を開始する(S1)と、エア・コンディショナー600をONにする(S2)。
画像形成動作中に、制御部50は、温度センサ(620,630)や湿温度センサ(640)の検知情報に基づいて、搬送ガイド612が露点温度以上か否かを判断する(S3)。搬送ガイド612の温度が露点温度以上の場合は(S3で「Yes」)、吸熱装置610による伝熱は行わずに、画像形成動作を継続する。
FIG. 6 is a flowchart relating to the control of the amount of heat transferred to the
As shown in FIG. 6, when the image forming operation is started (S1), the copying
During the image forming operation, the
搬送ガイド612の温度が露点温度以上では無い場合は(S3で「No」)、吸熱装置610による伝熱を行い(S6)、搬送ガイド612が露点温度以上か否かを判断する(S7)。ここで、伝熱を開始しても搬送ガイド612が露点温度以上とならない間は(S7で「No」)、伝熱動作を継続する。そして、搬送ガイド612が露点温度以上となったら(S7で「Yes」)、吸熱装置610による伝熱を解除し(S8)、画像形成動作を継続する。このような制御は画像形成動作が終了するまで継続され(S4で「No」)、画像形成動作が終了すると(S4で「Yes」)、エア・コンディショナー600をOFFにして(S5)、複写機100を停止させる。
When the temperature of the
図6中のS6で示す「吸熱装置610による伝熱」とは、吸熱装置610が上記伝熱部材を備える構成の場合は伝熱部材を冷媒流路に当接させる状態とする。また、吸熱装置610が上記吸熱用流路を備える構成の場合は上記流路切り替え弁を開放する状態とする。
このような制御手段を備えることにより、搬送ガイド612で必要な熱量のみを冷媒流路606から搬送ガイド612に伝達することができる。
“Heat transfer by the
By providing such control means, only the amount of heat necessary for the
エア・コンディショナー600が暖房機能である場合、圧縮器604と四方弁605との間の熱を利用して搬送ガイド612を加熱する場合は廃熱利用ではなくなる。このような場合にも、搬送ガイド612及びその周囲の温湿度を検知するセンサ(620、630及び640)と、センサの検出値に基づいて加熱量を管理する上述した制御手段とを備えることにより、暖房機能の効率低下を抑制しながら加熱対象部を加熱できる。
When the
〔変形例1〕
以下、実施形態1と同様に、冷却装置30がエア・コンディショナー600を備える構成の一つ目の変形例(以下、変形例1という)について説明する。
図7は、変形例1の冷却装置30の説明図である。
図7に示す変形例1の構成は、加熱対象部となる搬送ガイド612が、第一搬送ガイド612Aと第二搬送ガイド612Bとのように、複数ある構成の説明図である。なお、図7中のαは、第一搬送ガイド612Aにおける用紙の通紙方向を示しており、図7中のβは、第二搬送ガイド612Bにおける用紙の通紙方向を示している。
[Modification 1]
Hereinafter, as in the first embodiment, a first modified example (hereinafter, referred to as modified example 1) of the configuration in which the
FIG. 7 is an explanatory diagram of the
The configuration of Modification 1 shown in FIG. 7 is an explanatory diagram of a configuration in which there are a plurality of conveyance guides 612 that are heating target portions, such as a
変形例1の冷却装置30が備える第一搬送ガイド612A及び第二搬送ガイド612Bは、図1に示す冷却装置30の搬送ガイド612と同様の構成である。
変形例1では、図7のように二つの吸熱装置610(610A及び610B)を設置している。そして、それぞれの吸熱装置610に取り付けられた熱伝達部材611(611A及び611B)を介して、それぞれの搬送ガイド612(612A及び612B)に熱を伝達する。
The
In the first modification, two heat absorbing devices 610 (610A and 610B) are installed as shown in FIG. And heat is transmitted to each conveyance guide 612 (612A and 612B) via the heat transfer member 611 (611A and 611B) attached to each
変形例1の二つの搬送ガイド612(612A及び612B)は、実施形態1の搬送ガイド612と同様に、上部ガイド板613(613A及び613B)及び下部ガイド板614(614A及び614B)を備える。また、上部ガイド板613の温度を検知する上部ガイド温度センサ620(620A及び620B)と、下部ガイド板614の温度を検知する下部ガイド温度センサ630(630A及び630B)と、を備える。さらに、搬送ガイド612(612A及び612B)周辺の温度と湿度とを検知する搬送ガイド温湿度センサ640(640A及び640B)を備える。
また、これらのセンサの検知結果に基づいて、吸熱装置610(610A及び610B)から搬送ガイド612(612A及び612B)への熱の伝達量を制御する制御手段を備えている。
The two conveyance guides 612 (612A and 612B) of Modification 1 include an upper guide plate 613 (613A and 613B) and a lower guide plate 614 (614A and 614B), similarly to the
Moreover, based on the detection results of these sensors, there is provided control means for controlling the amount of heat transferred from the heat absorbing device 610 (610A and 610B) to the transport guide 612 (612A and 612B).
変形例1は、複写機100内での記録紙搬送経路のうち、加熱対象部となる搬送ガイド612が複数ある構成である。このような構成の場合、それぞれの搬送ガイド612にセンサを備えることによって、それぞれの搬送ガイド612で結露防止するために必要な熱量のみを伝達することができる。これにより、温湿度条件次第では加熱不要な加熱対象部には熱を送らないようにする等、エア・コンディショナー600のシステム内での熱量を有効利用することが可能となる。
Modification 1 has a configuration in which there are a plurality of conveyance guides 612 serving as heating target portions in the recording paper conveyance path in the copying
変形例1の構成で、図6に示すフローチャートを実行する場合、図6中のS3の「搬送ガイド612は露点温度以上?」の判断は、二つの搬送ガイド612(620A及び620B)のそれぞれについて行う。そして、露点温度以上ではない搬送ガイド612のみに吸熱装置610を用いた伝熱を行う。
When the flowchart shown in FIG. 6 is executed with the configuration of the first modification, the determination of “the
〔変形例2〕
以下、実施形態1と同様に、冷却装置30がエア・コンディショナー600を備える構成の二つ目の変形例(以下、変形例2という)について説明する。
図8は、変形例2の冷却装置30の説明図である。
変形例2は、実施形態1で説明した加熱対象部である搬送ガイド612を定着ユニット7の直後の用紙搬送路を形成する定着後ガイド部材に適用した構成である。
[Modification 2]
Hereinafter, as in the first embodiment, a second modified example (hereinafter, referred to as a modified example 2) in which the
FIG. 8 is an explanatory diagram of the
The second modification is a configuration in which the
変形例2の冷却装置30も図1に示す冷却装置30と同様に、搬送ガイド612は、上部ガイド板613と下部ガイド板614とを備える。また、上部ガイド板613の温度を検知する上部ガイド温度センサ620と、下部ガイド板614の温度を検知する下部ガイド温度センサ630と、を備える。さらに、搬送ガイド612周辺の温度と湿度とを検知する搬送ガイド温湿度センサ640を備える。また、これらのセンサの検知結果に基づいて、吸熱装置610から搬送ガイド612への熱の伝達量を制御する制御手段を備えている。
Similarly to the
変形例2では、画像形成装置内で最も高温高湿になりやすいと考えられる定着ユニット7付近のガイド板(613、614)を加熱できる構成としておくことによって、結露に起因する搬送不良や不良画像を効率的に抑制できる。
In the second modification, the guide plate (613, 614) in the vicinity of the fixing
画像形成装置が高湿度環境に長時間放置された場合、給紙装置内の記録紙が吸湿するため、記録紙の搬送不良やこの搬送不良に起因する画像不良等の品質低下を招く。このような記録紙の吸湿や結露を防止するために、記録紙の搬送経路を形成するガイド板にヒータを設置することは、コスト・スペース・消費電力等の観点から不利な面も存在する。
実施形態1の複写機100は、既存の熱源であるエア・コンディショナー600から発生する熱を利用することによって、記録紙の吸湿や結露を防止している。これにより、記録紙の吸湿や結露に起因する不具合の発生を防止しつつ、大型化、コスト高、及び消費電力の上昇を抑制することが出来る。
When the image forming apparatus is left in a high humidity environment for a long time, the recording paper in the paper feeding device absorbs moisture, which leads to quality deterioration such as defective conveyance of the recording paper and defective images due to this conveyance failure. In order to prevent such moisture absorption and dew condensation of the recording paper, it is disadvantageous in terms of cost, space, power consumption and the like to install a heater on the guide plate forming the recording paper conveyance path.
The copying
上述した実施形態1では、エア・コンディショナー600によって、現像装置19を循環する熱媒体の温度を制御する構成について説明したが、エア・コンディショナーによって温度を制御する対象としては、これに限るものではない。装置内のいずれの箇所の温度を制御するものであってもよく、また、湿度を制御するものであってもよい。
また、上述した実施形態1では、熱移動手段として、蒸気圧縮式冷凍機を用いたエア・コンディショナー600の稼動時に発生する熱を加熱対象部に伝達する構成について説明した。加熱対象部に伝達する熱の熱源としては、エア・コンディショナー600のように熱媒体を循環させる熱移動手段に限るものではなく、ペルチエ素子を使用するものなど、その他のヒートポンプ等、公知の熱移動手段を用いることができる。
In the first embodiment described above, the configuration in which the temperature of the heat medium circulating in the developing device 19 is controlled by the
Further, in the first embodiment described above, a configuration has been described in which heat generated during operation of the
また、実施形態1に記載の蒸気圧縮式冷凍機を用いたエア・コンディショナー600は、四方弁605を切り替えることで、第二熱交換器602近傍の空気を冷却する冷房機能から、第二熱交換器602近傍の空気を加熱する暖房機能に切り替えることが出来る。稼動によって熱を発生し、その熱が加熱対象部に伝達されるエア・コンディショナー600として、暖房機能を有さず、冷房機能のみを備える構成であってもよい。
The
また、実施形態1では、熱媒体として冷却気体を循環し、熱移動手段であるエア・コンディショナー600によって冷却気体から熱を移動させる空冷方式の構成について説明した。熱移動手段が熱を奪う熱媒体としては、気体に限るものではなく、冷却液を用いた構成であってもよい。
Further, in the first embodiment, the configuration of the air cooling system in which the cooling gas is circulated as the heat medium and the heat is transferred from the cooling gas by the
〔実施形態2〕
次に、本発明に適用可能な冷却装置の二つ目の実施形態(以下、実施形態2と呼ぶ)について説明する。
図9は、実施形態2の冷却装置30を模式的に示した概略説明図である。実施形態2は、熱媒体として液体(以下、「冷却液」と呼ぶ)を用いる構成で、排熱部となる熱交換部60と受熱部32との間を冷却液が循環する構成である。
[Embodiment 2]
Next, a second embodiment (hereinafter referred to as a second embodiment) of a cooling device applicable to the present invention will be described.
FIG. 9 is a schematic explanatory view schematically showing the
図9に示すように、実施形態2の冷却装置30は、五つの受熱部32(Y,M,C,K,S)、熱交換部60、循環パイプ34、冷却ポンプ31及びリザーブタンク33などを備えている。五つの受熱部32(Y,M,C,K,S)は、温度上昇箇所である五つの現像ユニット19(Y,M,C,K,S)の壁面に隣接し、冷却液が現像ユニット19からの熱を受ける部材である。熱交換部60は、冷却液から熱を排出させ冷却する排熱手段として機能する。また、循環パイプ34は、冷却液を内包する冷却液搬送管であり、冷却ポンプ31は、冷却液を循環パイプ34内で循環させるための搬送手段であり、リザーブタンク33は、余剰の冷却液を貯留する冷却液貯留部である。
As illustrated in FIG. 9, the
冷却装置30は、熱交換部60内を通過する冷却液の熱を外気に移動させる図示を省略した熱移動手段を備える。実施形態2の複写機100は、液冷方式の冷却装置30において、冷却液の熱を外気に移動させる熱移動手段から生じる熱を搬送ガイド612に伝達する構成となっている。
熱移動手段としては、上記実施形態1のエア・コンディショナー600と同様の構成を備えた蒸気圧縮式冷凍機を用いる構成や、ペルチエ素子を用いる構成など、公知のヒートポンプを用いることが出来る。
The
As the heat transfer means, a known heat pump such as a configuration using a vapor compression refrigerator having the same configuration as the
また、熱移動手段から生じる熱を、搬送ガイド612に伝達する各構成(610、611、612、620、630及び640)は上述した実施形態1と同様のものを用いることが出来るが、これに限るものではない。
In addition, each configuration (610, 611, 612, 620, 630, and 640) that transmits heat generated from the heat transfer means to the
図10は、図9に示す五つの受熱部32(Y,M,C,K,S)のうちの一つの概略側面図である。五つの受熱部32(Y,M,C,K,S)は同様な構成であるので、図10では、使用するトナーの色を示す添え字は省略する。
受熱部32は、熱伝導性の高い部材で形成されたケース32a内部に熱伝導性の高い部材で形成された流路32bが設けられている。通常、熱伝導率が400[W/mK]程の銅、もしくは200[W/mK]程のアルミニウムをベースにして受熱部32のケース32aおよび流路32bが構成されている。
FIG. 10 is a schematic side view of one of the five heat receiving portions 32 (Y, M, C, K, S) shown in FIG. Since the five heat receiving portions 32 (Y, M, C, K, S) have the same configuration, the suffix indicating the color of the toner to be used is omitted in FIG.
The
また、さらに熱伝導率の高い材質(例えば、銀や金)を用いても良い。流路32bの先端には、ゴムチューブや樹脂チューブのような柔軟性のある部材で構成された循環パイプ34が接続されている。受熱部32は、不図示の接離機構によって画像形成ユニット11の着脱方向に移動可能に支持されている。このため、循環パイプ34をゴムチューブや樹脂チューブなどの柔軟性のある部材で構成した方が、循環パイプ34を受熱部32の動きに追随させることができる。これにより、流路32bから循環パイプ34が外れてしまうなどの不具合が生じることを抑制することができる。ただし、必ずしも全系でゴムチューブが必要というわけではなく、循環パイプ34の一部を金属配管にしてもよく、またそのほうが水分透過性を極力抑えることができるなど、都合が良い場合がある。
Further, a material having higher thermal conductivity (for example, silver or gold) may be used. A
冷却ポンプ31は冷却液を受熱部32(Y,M,C,K,S)と排熱手段として機能する熱交換部60とで循環させる駆動源であり、冷却液は図9中矢印のように循環させる。また、リザーブタンク33は冷却液保管用のタンクである。冷却液は、受熱部32(Y,M,C,K,S)で受けた熱を熱交換部60まで輸送する熱輸送媒体である。この冷却液は、水を主成分とし、凍結温度を下げるためにプロピレングリコールやエチレングリコールなどを添加してもよい。また、冷却液としては、金属の構成部品の錆を防ぐために防錆剤(例えば、リン酸塩系物質:リン酸カリ塩、無機カリ塩等)を添加してもよい。冷却液が水の場合、定積熱容量が空気の3000倍以上であり、少ない流量で大きな熱量を移送できるので、強制空冷に比べ効率のよい冷却が可能である。
The cooling
冷却装置30は、複数の冷却部である受熱部32(Y,M,C,K,S)のそれぞれに対する熱媒体である冷却液の供給量を制御する熱媒体供給量制御手段を備える。そして、この熱媒体供給量制御手段による冷却液の供給量の制御状態に応じて、排熱手段として機能する熱交換部60における排熱量を制御する排熱量制御手段を備える。
The
特に、本実施形態の冷却装置30は、画像形成装置である複写機100内の複数の現像ユニット19のそれぞれに隣接するように、冷却部である受熱部32を備えている。そして、稼動している現像ユニット19のみを選択して冷却するように、稼動している現像ユニット19に隣接する受熱部32にのみ選択して冷却液を供給する。そして、その選択に伴って排熱量を制御することで、冷却装置30のシステム全体の冷却性能を調節する。これにより現像ユニット19の稼動状態によって必要以上の冷却を抑制することができ、冷却に必要な出力を最適化し、低電力化を実現する。
In particular, the
実施形態2の複写機100が備える冷却装置30は液冷方式である。
液冷方式では、発熱部、もしくは温度上昇箇所に装着した受熱部と、受熱部より離間した放熱部との間で、冷却液を循環させ熱を取る(=冷却する)。液冷方式は、空冷方式に比べ、空気より熱容量の高い水を主成分とする冷却液を使用するため受熱特性が高く、発熱部、もしくは温度上昇箇所を低い温度に抑えられる。
The
In the liquid cooling method, the coolant is circulated between the heat receiving part attached to the heat generating part or the temperature rising portion and the heat radiating part spaced from the heat receiving part to take heat (= cool). Compared to the air cooling method, the liquid cooling method uses a cooling liquid mainly composed of water having a heat capacity higher than that of air, so that the heat receiving characteristics are high, and the heat generating portion or the temperature rising portion can be suppressed to a low temperature.
従来の液冷方式では、ラジエータで環境温度の気流によって冷却しているため受熱部を配置したユニットの温度を環境温度(機械周囲温度)よりも低くしたり、逆に環境温度よりも高い温度を機内に送り込んだりすることができない。
実施形態2の冷却装置30では、熱移動手段を用いる構成により、低温部から高温部への熱の移動が可能である。このため、受熱部を配置したユニットの温度を環境温度(機械周囲温度)よりも低くしたり、逆に環境温度よりも高い温度を機内に送り込んだりすることが可能である。
In the conventional liquid cooling system, the radiator is cooled by the airflow at the environmental temperature, so the temperature of the unit where the heat receiving unit is arranged is lower than the environmental temperature (machine ambient temperature), or conversely, the temperature is higher than the environmental temperature. I can't send it into the plane.
In the
〔変形例3〕
以下、実施形態2と同様に、冷却装置30が液冷方式である構成の変形例(以下、変形例3という)について説明する。
図11は、変形例3の冷却装置30の説明図である。
図11に示す変形例3の構成は、図9に示す実施形態2の冷却装置30に対して、加熱対象部となる搬送ガイド612が、第一搬送ガイド612Aと第二搬送ガイド612Bとのように、複数ある点で異なる。なお、加熱対象部となる搬送ガイド612が、複数ある構成については、上記変形例1と同様の構成を適用している。
[Modification 3]
Hereinafter, as in the second embodiment, a modified example (hereinafter referred to as a modified example 3) of a configuration in which the
FIG. 11 is an explanatory diagram of the
The configuration of
変形例3は、複写機100内での記録紙搬送経路のうち、加熱対象部となる搬送ガイド612が複数ある構成である。このような構成の場合、それぞれの搬送ガイド612にセンサを備えることによって、それぞれの搬送ガイド612で結露防止するために必要な熱量のみを伝達することができる。これにより、温湿度条件次第では加熱不要な加熱対象部には熱を送らないようにする等、不図示の熱移動手段の稼動によって生じる熱量を有効利用することが可能となる。
The third modification is a configuration in which there are a plurality of conveyance guides 612 to be heated in the recording paper conveyance path in the copying
上述した実施形態1及び2では、熱伝達手段が加熱対象部に伝達する熱の熱源となる熱移動手段が、エア・コンディショナーやペルチエ素子等の低温部から高温部へ熱を移動させることができる、所謂、ヒートポンプである場合について説明した。
熱伝達手段が加熱対象部に伝達する熱の熱源となる熱移動手段としては、ヒートポンプに限らず、高温部の熱を低温へと移動させる構成であってもよい。
このような構成を図9を用いて説明する。
In
The heat transfer means serving as a heat source for the heat transferred by the heat transfer means to the heating target part is not limited to the heat pump, and may be configured to move the heat of the high temperature part to a low temperature.
Such a configuration will be described with reference to FIG.
熱移動手段が高温部の熱を低温部に移動させる構成の場合、図9に示す構成では、冷却装置30が熱移動手段に該当する。
この構成の場合、図9に示す冷却装置30では、外気よりも高温となった現像ユニット19の熱を冷却液に移動させ、冷却液の熱を熱交換部60で外気に移動させる。このような構成の熱交換部60としては、上述したヒートポンプを備える構成に限らず、温度差によって外気に熱を放出するラジエータ等の放熱手段を用いることができる。
In the case where the heat transfer means is configured to move the heat of the high temperature part to the low temperature part, the
In the case of this configuration, in the
この構成の場合、上述した実施形態2のように、熱交換部60に熱移動手段を設けず、熱交換部から外気に放出される熱を、吸熱装置610及び熱伝達部材611によって加熱対象である搬送ガイド612に伝達する。これにより、冷却装置30の排熱として発生する熱量を有効利用することが可能となる。
また、冷却装置30は、冷却を行うときに冷却ポンプ31は駆動させて冷却液を循環させている。冷却ポンプ31の駆動の際には熱が発生するが、この時発生する熱も排熱として加熱対象に伝達することが望ましい。これにより、熱移動手段である冷却装置30の稼動によって発生する熱をさらに有効に利用することが可能となる。
In the case of this configuration, as in
Moreover, the
以上に説明したものは一例であり、本発明は、次の態様毎に特有の効果を奏する。
(態様A)
エア・コンディショナー600等の熱移動手段を用いて装置内の現像ユニット19等の温度制御対象部の温度を制御する冷却装置30等の温度制御手段を備える複写機100等の画像形成装置において、熱移動手段の稼動によって発生する熱を温度制御対象部以外の搬送ガイド612等の加熱対象部に伝達する吸熱装置610及び熱伝達部材611等の熱伝達手段を備える。
これによれば、上記実施形態について説明したように、画像形成装置に既存の発熱部の熱を利用して、加熱対象部を上昇させることができ、加熱対象部を加熱するための加熱手段が不要となり省エネルギー化、省スペース化、低コスト化を図ることが可能となる。また、上記実施形態のように、記録体搬送経路の搬送ガイドを加熱対象部として温度を上昇させることで、記録体の吸湿や結露の発生を抑制でき、高品質な画像を得ることができる。さらに、画像形成装置の機内環境制御のために設置されたエア・コンディショナーから発生する熱を利用するため、新たなヒータが不要となり省エネルギー化、省スペース化、低コスト化を図ることが可能となる。
(態様B)
態様Aにおいて、熱移動手段は、通過した冷媒等の熱媒体が高温高圧となるように圧縮する圧縮器604等の圧縮手段と、通過した熱媒体の圧力を低下させる膨張弁603等の膨張手段との間を熱媒体が循環し、熱媒体が圧縮手段から膨張手段に向かう冷媒流路606等の熱媒体流路と、熱媒体が膨張手段から圧縮手段に向かう熱媒体流路とのそれぞれに、通過する熱媒体と外気との間で熱交換を行う第一熱交換器601及び第二熱交換器602等の熱交換部を備え、熱伝達手段が伝達する熱は、圧縮手段から膨張手段に向かう熱媒体の熱である。
これによれば、上記実施例1について説明したように、加熱対象部へ移動させる熱は、熱移動手段が備える圧縮手段で加圧及び加熱された熱媒体の熱である。圧縮手段で加圧及び加熱された熱媒体の熱を利用することで、冷房機能時等の熱移動手段が温度制御対象部の冷却を行うときには、廃熱利用となり、熱の有効利用ができる。
(態様C)
態様Bにおいて、圧縮手段と膨張手段との間の熱媒体流路を切り替え、圧縮手段から膨張手段に向かう熱媒体が通過する熱交換手段(図1における第一熱交換器601)と、膨張手段から圧縮手段に向かう熱媒体が通過する熱交換手段(図1における第二熱交換器602)と、の機能を入れ替える四方弁605等の流路切替手段を備え、熱伝達手段が伝達する熱を吸熱する吸熱装置610等の吸熱部を、圧縮手段を通過した熱媒体が流路切替手段に向かう熱媒体流路に設ける。
これによれば、上記実施例1について説明したように、加熱対象部へ移動させる熱は、圧縮手段から流路切替手段に向かう熱媒体の熱となる。これにより、熱移動手段が温度制御対象部を冷却するとき、及び、加熱するときの何れの場合も、圧縮手段と圧縮手段の下流側の熱交換手段との間の熱媒体流路を通過する熱媒体の熱を利用することが出来る。冷房機能時等の冷却時と暖房機能時等の加熱時との両方の状態において高温の熱媒体の熱を利用することができるため、吸熱部の位置の切換機能が不要となる。
(態様D)
態様A乃至Cの何れかの態様において、加熱対象部またはその周辺の温度と湿度との少なくとも何れか一方を検知する上部ガイド温度センサ620、下部ガイド温度センサ630及び搬送ガイド温湿度センサ640等の加熱対象部環境検知手段を備え、加熱対象部環境検知手段の検知結果に基づいて熱伝達手段が伝達する熱量を制御する不図示の制御手段等の加熱対象部加熱量制御手段を備える。
これによれば、上記実施例1について説明したように、効率的に必要な熱量のみを移動させることが可能となる。
(態様E)
態様Dにおいて、加熱対象部を複数備え、複数の加熱対象部のそれぞれに加熱対象部環境検知手段を備え、加熱対象部加熱量制御手段は、それぞれの加熱対象部環境検知手段の検知結果に基づいて、それぞれの加熱対象部に伝達する熱量を個別に制御する。
これによれば、上記変形例1について説明したように、加熱対象部が複数ある場合に各々の加熱対象部の加熱量を個別に制御する構成となっていることによって、各加熱対象部に対して必要な加熱量のみを供給することができる。よって、全ての加熱対象部の温度を効率良く目標温度まで上昇させることが可能となる。
(態様F)
態様DまたはEにおいて、熱移動手段が温度制御対象部の温度を上昇させる暖房機能時等の加熱時には、加熱対象部加熱量制御手段は、加熱対象部環境検知手段の検知結果が加熱対象部での結露が発生している状態を示す検知結果である場合にのみ、加熱対象部に向けて熱量を伝達する。
これによれば、上記実施形態1について説明したように、結露発生の温湿度条件時にのみ加熱対象部の加熱を実施することによって、廃熱利用ではない温度制御対象部の加熱時の加熱効率低下を抑制することができる。
(態様G)
態様A乃至Fの何れか一つの態様において、用紙等の記録媒体に形成された未定着画像を加熱することで定着させる定着ユニット7等の定着手段を備え、加熱対象部は、定着手段の直後の記録媒体の搬送経路を形成する定着後ガイド部材等の定着後搬送経路形成部材である。
これによれば、上記変形例2について説明したように、画像形成装置内で最も結露発生条件が揃いやすい定着手段の直後の記録媒体の搬送経路を形成する定着後搬送経路形成部材の温度上昇を図ることで効率的な結露防止が可能となり、高品質な画像を得ることができる。
What has been described above is merely an example, and the present invention has a specific effect for each of the following modes.
(Aspect A)
In an image forming apparatus such as a
According to this, as described in the above embodiment, the heating target unit can be raised using the heat of the existing heat generating unit in the image forming apparatus, and the heating unit for heating the heating target unit is provided. This eliminates the need for energy saving, space saving, and cost reduction. Further, as in the above-described embodiment, by increasing the temperature using the conveyance guide of the recording medium conveyance path as a heating target portion, it is possible to suppress the moisture absorption and condensation of the recording medium, and it is possible to obtain a high quality image. Furthermore, since heat generated from the air conditioner installed for controlling the in-machine environment of the image forming apparatus is used, a new heater is not required, and energy saving, space saving, and cost reduction can be achieved. .
(Aspect B)
In aspect A, the heat transfer means includes a compression means such as a
According to this, as described in the first embodiment, the heat to be moved to the heating target portion is the heat of the heat medium pressurized and heated by the compression means provided in the heat transfer means. By utilizing the heat of the heat medium pressurized and heated by the compression means, when the heat transfer means at the time of the cooling function or the like cools the temperature control target part, it becomes waste heat utilization, and the heat can be effectively utilized.
(Aspect C)
In aspect B, the heat medium flow path between the compression means and the expansion means is switched, and the heat exchange means (
According to this, as described in the first embodiment, the heat that is moved to the heating target portion is the heat of the heat medium that travels from the compression means to the flow path switching means. As a result, the heat transfer means passes through the heat medium flow path between the compression means and the heat exchange means on the downstream side of the compression means in both cases of cooling and heating the temperature control target part. The heat of the heat medium can be used. Since the heat of the high-temperature heat medium can be used in both the cooling state such as the cooling function and the heating state such as the heating function, the function of switching the position of the heat absorbing portion is not necessary.
(Aspect D)
In any of the aspects A to C, the upper
According to this, as described in the first embodiment, it is possible to efficiently move only a necessary amount of heat.
(Aspect E)
In aspect D, a plurality of heating target parts are provided, each of the plurality of heating target parts is provided with a heating target part environment detection means, and the heating target part heating amount control means is based on the detection result of each heating target part environment detection means. Thus, the amount of heat transferred to each heating target part is individually controlled.
According to this, as described in the first modification, when there are a plurality of heating target portions, the heating amount of each heating target portion is individually controlled. Only the necessary heating amount can be supplied. Therefore, it becomes possible to raise the temperature of all the heating object parts to the target temperature efficiently.
(Aspect F)
In aspect D or E, when heating such as during a heating function in which the heat transfer means increases the temperature of the temperature control target part, the heating target part heating amount control means indicates that the detection result of the heating target part environment detection means is the heating target part. Only when the detection result indicates a state in which the dew condensation occurs, the amount of heat is transmitted to the heating target portion.
According to this, as described in the first embodiment, by performing heating of the heating target part only at the temperature and humidity conditions in which condensation occurs, the heating efficiency is reduced when heating the temperature control target part that is not using waste heat. Can be suppressed.
(Aspect G)
In any one of the aspects A to F, the image forming apparatus includes a fixing unit such as a fixing
According to this, as described in the second modification, the temperature increase of the post-fixing conveyance path forming member that forms the conveyance path of the recording medium immediately after the fixing unit in which the dew generation condition is most easily met in the image forming apparatus is increased. By doing so, it is possible to prevent condensation efficiently and obtain a high-quality image.
1 画像形成部
2 転写ユニット
3 給紙ユニット
4 二次転写装置
5 両面ユニット
6 搬送ベルト
7 定着ユニット
8 排紙ユニット
9 露光ユニット
10 読取装置
11 画像形成ユニット
12 ドラムクリーニングユニット
13 帯電ユニット
14 レジストローラ対
15 中間転写ベルト
16 転写対向ローラ
17 二次転写ローラ
18 感光体
19 現像ユニット
30 冷却装置
31 冷却ポンプ
32 受熱部
32a ケース
32b 流路
32Y イエロー用受熱部
32C シアン用受熱部
33 リザーブタンク
34 循環パイプ
34a 供給パイプ
34b 排出パイプ
36 流量制御弁
37 流路切替弁
38 バイパス流路
39 バルブ
41 並列供給パイプ
50 制御部
60 熱交換装置
90 中間転写ベルトクリーニングユニット
100 複写機
600 エア・コンディショナー
601 第一熱交換器
602 第二熱交換器
603 膨張弁
604 圧縮器
605 四方弁
606 冷媒流路
610 吸熱装置
611 熱伝達部材
612 搬送ガイド
612A 第一搬送ガイド
612B 第二搬送ガイド
613 上部ガイド板
614 下部ガイド板
620 上部ガイド温度センサ
630 下部ガイド温度センサ
640 搬送ガイド温湿度センサ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (7)
上記熱移動手段の稼動によって発生する熱を上記温度制御対象部以外の加熱対象部に伝達する熱伝達手段を備えることを特徴とする画像形成装置。 In an image forming apparatus provided with a temperature control means for controlling the temperature of a temperature control target part in the apparatus using a heat transfer means,
An image forming apparatus comprising heat transfer means for transferring heat generated by operation of the heat transfer means to a heating target part other than the temperature control target part.
上記熱移動手段は、通過した熱媒体が高温高圧となるように圧縮する圧縮手段と、通過した該熱媒体の圧力を低下させる膨張手段との間を熱媒体が循環し、該熱媒体が該圧縮手段から該膨張手段に向かう熱媒体流路と、該熱媒体が該膨張手段から該圧縮手段に向かう該熱媒体流路とのそれぞれに、通過する該熱媒体と外気との間で熱交換を行う熱交換部を備え、
上記熱伝達手段が伝達する熱は、該圧縮手段から該膨張手段に向かう該熱媒体の熱であることを特徴とする画像形成装置。 The image forming apparatus according to claim 1.
In the heat transfer means, the heat medium circulates between a compression means for compressing the passed heat medium so as to be a high temperature and a high pressure, and an expansion means for reducing the pressure of the passed heat medium. Heat exchange between the heat medium and the outside air passing through the heat medium flow path from the compression means to the expansion means and the heat medium flow path from the expansion means to the compression means. A heat exchange part that performs
2. The image forming apparatus according to claim 1, wherein the heat transferred by the heat transfer means is heat of the heat medium directed from the compression means to the expansion means.
上記圧縮手段と上記膨張手段との間の上記熱媒体流路を切り替え、該圧縮手段から該膨張手段に向かう該熱媒体が通過する熱交換手段と、該膨張手段から該圧縮手段に向かう該熱媒体が通過する熱交換手段と、の機能を入れ替える流路切替手段を備え、
上記熱伝達手段が伝達する熱を吸熱する吸熱部を、該圧縮手段を通過した該熱媒体が該流路切替手段に向かう該熱媒体流路に設けることを特徴とする画像形成装置。 The image forming apparatus according to claim 2.
The heat medium flow path between the compression means and the expansion means is switched, the heat exchange means through which the heat medium from the compression means to the expansion means passes, and the heat from the expansion means to the compression means It comprises a flow path switching means for changing the function of the heat exchange means through which the medium passes,
An image forming apparatus, comprising: a heat absorbing portion that absorbs heat transmitted by the heat transfer means in the heat medium flow path where the heat medium that has passed through the compression means faces the flow path switching means.
上記加熱対象部またはその周辺の温度と湿度との少なくとも何れか一方を検知する加熱対象部環境検知手段を備え、
該加熱対象部環境検知手段の検知結果に基づいて該熱伝達手段が伝達する熱量を制御する加熱対象部加熱量制御手段を備えることを特徴とする画像形成装置。 The image forming apparatus according to any one of claims 1 to 3,
A heating target part environment detecting means for detecting at least one of the temperature and humidity of the heating target part or its surroundings,
An image forming apparatus comprising heating target part heating amount control means for controlling the amount of heat transmitted by the heat transfer means based on a detection result of the heating target part environment detection means.
上記加熱対象部を複数備え、複数の該加熱対象部のそれぞれに上記加熱対象部環境検知手段を備え、
上記加熱対象部加熱量制御手段は、それぞれの該加熱対象部環境検知手段の検知結果に基づいて、それぞれの加熱対象部に伝達する熱量を個別に制御することを特徴とする画像形成装置。 The image forming apparatus according to claim 4.
A plurality of the heating target parts, each of the plurality of heating target parts includes the heating target part environment detection means,
The image forming apparatus characterized in that the heating target part heating amount control means individually controls the amount of heat transmitted to each heating target part based on the detection result of each heating target part environment detection means.
上記熱移動手段が上記温度制御対象部の温度を上昇させる加熱時には、
上記加熱対象部加熱量制御手段は、上記加熱対象部環境検知手段の検知結果が上記加熱対象部での結露が発生している状態を示す検知結果である場合にのみ、該加熱対象部に向けて熱量を伝達することを特徴とする画像形成装置。 The image forming apparatus according to claim 4 or 5,
During heating in which the heat transfer means increases the temperature of the temperature control target part,
The heating target part heating amount control means is directed to the heating target part only when the detection result of the heating target part environment detection means is a detection result indicating a state where condensation occurs in the heating target part. An image forming apparatus characterized by transmitting heat.
記録媒体に形成された未定着画像を加熱することで定着させる定着手段を備え、
上記加熱対象部は、該定着手段の直後の該記録媒体の搬送経路を形成する定着後搬送経路形成部材であることを特徴とする画像形成装置。 The image forming apparatus according to claim 1.
A fixing means for fixing the unfixed image formed on the recording medium by heating;
The image forming apparatus, wherein the heating target portion is a post-fixing conveyance path forming member that forms a conveyance path of the recording medium immediately after the fixing unit.
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