JP2020101748A - 冷却ユニットおよびそれを備えた画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】被冷却体を効率良く冷却することが可能な冷却ユニットおよびそれを備えた画像形成装置を提供する。【解決手段】冷却ユニットは、循環チューブと、循環チューブ内の冷却液の熱を放熱する放熱部と、冷却液を循環させるポンプと、保持部材と、接離機構と、を有する。循環チューブは、被冷却体の熱を受熱する受熱部を有し、少なくとも受熱部が弾性変形可能な材料で形成されている。保持部材は、被冷却体の被圧接部に対向配置され受熱部を保持する。受熱部は、被圧接部に接触する接触面と、保持部材に保持され接触面と対向する保持面と、接触面および保持面の幅方向両端部を連結する接触面および保持面よりも幅狭の一対の支持面と、を含む断面視偏平矩形状である。接触面は断面視凸形状であり、支持面は断面視凹形状である。【選択図】図２

Description

本発明は、現像装置等の被冷却体を冷却する冷却ユニットおよびそれを備えた画像形成装置に関する。

画像形成装置においては、感光体等からなる像担持体上に形成した潜像を現像装置により現像し、トナー像として可視化することを行っている。現像装置は、現像容器内にトナーを含む現像剤を収容し、像担持体に現像剤を供給する現像ローラーを配設するとともに、現像容器内部の現像剤を攪拌しながら搬送して現像ローラーへと供給する攪拌搬送部材を配設している。

良好な画像品質を確保するためには、現像ローラーの外周面と感光体ドラムの外周面との間隔（現像ギャップ）を高精度に保持する必要がある。このため、現像ローラーの回転軸の両端に現像プーリーを設けるとともに、現像ローラーを感光体ドラムに押圧する押圧機構を設けた画像形成装置が広く用いられている。この画像形成装置では、現像プーリーが感光体ドラムの外周面に当接するとともに感光体ドラムに対して従動回転することによって、現像ローラーが感光体ドラムに対して所定の現像ギャップを保持した状態で回転する。

ところで、現像装置の攪拌搬送部材を駆動すると、攪拌搬送部材と現像剤との間で生じる摩擦熱や、現像剤同士の間で生じる摩擦熱に起因して、現像装置内の温度が上昇する。

そこで、例えば特許文献１には、現像装置内の温度上昇を抑制するために、現像容器の熱を受熱する受熱部と、受熱部が受熱した熱を放熱する放熱部と、受熱部と放熱部との間で冷却液を循環させるための流路と、を備えた画像形成装置が開示されている。受熱部は、現像装置に直接又は熱伝導シートを介して接触する筐体と、筐体の内部空間に配置される流路と、によって構成される。

また、特許文献２には、画像形成装置本体に設けられた冷却装置の受熱部と接触し、受熱部と放熱部との間で循環する冷却媒体により冷却される被冷却体である現像装置において、受熱部と接触する現像装置の接触部を可撓性部材で構成した画像形成装置が開示されている。

特開２０１０−２４４０１０号公報 特開２０１２−２３７８７９号公報

しかしながら、特許文献１のように受熱部、放熱部および流路を備えた従来の画像形成装置では、現像装置の熱は、受熱部の筐体に伝達された後、空気を介して流路に伝達される。このため、現像装置から流路までの熱伝導効率を向上させることが困難であるため、現像装置を効率良く冷却することが困難であるという問題点がある。

また、特許文献２の構成では、現像装置内の発熱源である現像剤と冷却装置の冷却液との間に循環チューブ、受熱部、接触部の３部材が介在している。介在する部材が多くなると部材間の接触熱抵抗が大きくなり、冷却効率が低下するという問題点があった。

本発明は、上記問題点に鑑み、被冷却体を効率良く冷却することが可能な冷却ユニットおよびそれを備えた画像形成装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明の第１の構成は、循環チューブと、放熱部と、ポンプと、保持部材と、接離機構と、を有する冷却ユニットである。循環チューブは、被冷却体に圧接され被冷却体の熱を受熱する受熱部を有する。放熱部は、循環チューブ内の冷却液の熱を放熱する。ポンプは、冷却液を循環させる。保持部材は、被冷却体の被圧接部に対向配置され受熱部を保持する。接離機構は、保持部材を被冷却体に対して接触または離間させる。循環チューブは、少なくとも受熱部が弾性変形可能な材料で形成されている。受熱部は、被圧接部に接触する接触面と、保持部材に保持され接触面と対向する保持面と、接触面および保持面の幅方向両端部を連結する接触面および保持面よりも幅狭の一対の支持面と、を含む断面視偏平矩形状である。接触面は断面視凸形状であり、支持面は断面視凹形状である。

本発明の第１の構成によれば、被圧接部に保持部材を押し当てた際に、受熱部の接触面が弾性変形により凹形状に変形するのを防止することができ、接触面が平坦状に保持される。従って、受熱部の接触面と被圧接部とが密着するため、被冷却体と受熱部との間の熱伝導効率を向上させることができる。

本発明の冷却ユニット４０が搭載される画像形成装置１００の内部構造を示す概略断面図 本発明の第１実施形態に係る冷却ユニット４０により冷却される現像装置３ａの構造を示す側面断面図 現像装置３ａの外観斜視図 現像装置３ａ周辺の構造を示す側面断面図であり、押圧部材１１１が押圧位置に配置された状態を示す図 現像装置３ａ周辺の構造を示す側面断面図であり、押圧部材１１１が離間位置に配置された状態を示す図 現像装置３ａの底面部２３の構造を示す斜視図 第１実施形態の冷却ユニット４０および現像装置３ａ〜３ｄの配置を上方から見た斜視図 第１実施形態の冷却ユニット４０および現像装置３ａ〜３ｄの配置を下方から見た斜視図 第１実施形態の冷却ユニット４０を下方から見た斜視図 画像形成装置１００の保持部材９０および受熱部５１ａ周辺の構造を示す断面拡大図 画像形成装置１００の接離機構１１０周辺の構造を示す斜視図 画像形成装置１００の接離機構１１０周辺の構造を示す側面断面図 比較例である第１チューブ５１の受熱部５１ａの断面図であり、底面部２３から保持部材９０を離間させた状態（図１３（ａ））、および底面部２３に保持部材９０を押し当てた状態（図１３（ｂ））を示す図 他の比較例である第１チューブ５１の受熱部５１ａの断面図であり、底面部２３から保持部材９０を離間させた状態（図１３（ａ））、および底面部２３に保持部材９０を押し当てた状態（図１３（ｂ））を示す図 第１実施形態の冷却ユニット４０に用いられる第１チューブ５１の受熱部５１ａの断面図であり、底面部２３から保持部材９０を離間させた状態（図１５（ａ））、および底面部２３に保持部材９０を押し当てた状態（図１５（ｂ））を示す図 本発明の第２実施形態に係る冷却ユニット４０を下方から見た斜視図 第２実施形態の冷却ユニット４０により冷却される現像装置３ａ周辺の構造を示す側面断面図であり、押圧部材１１１が押圧位置に配置された状態を示す図 第２実施形態の冷却ユニット４０により冷却される現像装置３ａ周辺の構造を示す側面断面図であり、押圧部材１１１が離間位置に配置された状態を示す図 本発明の第３実施形態に係る冷却ユニット４０により冷却される現像装置３ａ周辺の構造を示す側面断面図 第３実施形態の冷却ユニット４０に用いられる第１チューブ５１の受熱部５１ａの断面図

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。図１は、本発明の冷却ユニット４０が搭載される画像形成装置１００の内部構造を示す断面図である。なお、図１では冷却ユニット４０の記載を省略している。画像形成装置１００（ここではカラープリンター）本体内には４つの画像形成部Ｐａ、Ｐｂ、ＰｃおよびＰｄが、搬送方向上流側（図１では右側）から順に配設されている。これらの画像形成部Ｐａ〜Ｐｄは、異なる４色（シアン、マゼンタ、イエローおよびブラック）の画像に対応して設けられており、それぞれ帯電、露光、現像および転写の各工程によりシアン、マゼンタ、イエローおよびブラックの画像を順次形成する。

これらの画像形成部Ｐａ〜Ｐｄには、各色の可視像（トナー像）を担持する感光体ドラム（像担持体）１ａ、１ｂ、１ｃおよび１ｄが配設されており、さらに駆動手段（図示せず）により図１において時計回りに回転する中間転写ベルト（中間転写体）８が各画像形成部Ｐａ〜Ｐｄに隣接して設けられている。これらの感光体ドラム１ａ〜１ｄ上に形成されたトナー像が、各感光体ドラム１ａ〜１ｄに当接しながら移動する中間転写ベルト８上に順次一次転写されて重畳される。その後、中間転写ベルト８上に一次転写されたトナー像は、二次転写ローラー９によって記録媒体の一例としての転写紙Ｐ上に二次転写される。さらに、トナー像が二次転写された転写紙Ｐは、定着部１３においてトナー像が定着された後、画像形成装置１００本体より排出される。感光体ドラム１ａ〜１ｄを図１において反時計回りに回転させながら、各感光体ドラム１ａ〜１ｄに対する画像形成プロセスが実行される。

トナー像が二次転写される転写紙Ｐは、画像形成装置１００の本体下部に配置された用紙カセット１６内に収容されており、給紙ローラー１２ａおよびレジストローラー対１２ｂを介して二次転写ローラー９と中間転写ベルト８の駆動ローラー１１とのニップ部へと搬送される。中間転写ベルト８には誘電体樹脂製のシートが用いられ、継ぎ目を有しない（シームレス）ベルトが主に用いられる。また、二次転写ローラー９の下流側には中間転写ベルト８表面に残存するトナー等を除去するためのブレード状のベルトクリーナー１９が配置されている。

次に、画像形成部Ｐａ〜Ｐｄについて説明する。回転可能に配設された感光体ドラム１ａ〜１ｄの周囲および下方には、感光体ドラム１ａ〜１ｄを帯電させる帯電器２ａ、２ｂ、２ｃおよび２ｄと、各感光体ドラム１ａ〜１ｄに画像情報を露光する露光装置５と、感光体ドラム１ａ〜１ｄ上にトナー像を形成する現像装置３ａ、３ｂ、３ｃおよび３ｄと、感光体ドラム１ａ〜１ｄ上に残留した現像剤（トナー）等を除去するクリーニング部７ａ、７ｂ、７ｃおよび７ｄが設けられている。

パソコン等の上位装置から画像データが入力されると、先ず、帯電器２ａ〜２ｄによって感光体ドラム１ａ〜１ｄの表面を一様に帯電させる。次いで露光装置５によって画像データに応じて光照射し、各感光体ドラム１ａ〜１ｄ上に画像データに応じた静電潜像を形成する。現像装置３ａ〜３ｄには、それぞれシアン、マゼンタ、イエローおよびブラックの各色のトナーを含む二成分現像剤が所定量充填されている。なお、後述のトナー像の形成によって各現像装置３ａ〜３ｄ内に充填された二成分現像剤中のトナーの割合が規定値を下回った場合にはトナーコンテナ４ａ〜４ｄから各現像装置３ａ〜３ｄにトナーが補給される。この現像剤中のトナーは、現像装置３ａ〜３ｄにより感光体ドラム１ａ〜１ｄ上に供給され、静電的に付着することにより、露光装置５からの露光により形成された静電潜像に応じたトナー像が形成される。

そして、一次転写ローラー６ａ〜６ｄにより一次転写ローラー６ａ〜６ｄと感光体ドラム１ａ〜１ｄとの間に所定の転写電圧で電界が付与され、感光体ドラム１ａ〜１ｄ上のシアン、マゼンタ、イエローおよびブラックのトナー像が中間転写ベルト８上に一次転写される。これらの４色の画像は、所定のフルカラー画像形成のために予め定められた所定の位置関係をもって形成される。その後、引き続き行われる新たな静電潜像の形成に備え、一次転写後に感光体ドラム１ａ〜１ｄの表面に残留したトナー等がクリーニング部７ａ〜７ｄにより除去される。

中間転写ベルト８は、上流側の従動ローラー１０と、下流側の駆動ローラー１１とに掛け渡されており、駆動モーター（図示せず）による駆動ローラー１１の回転に伴い中間転写ベルト８が時計回りに回転を開始すると、転写紙Ｐがレジストローラー対１２ｂから所定のタイミングで駆動ローラー１１とこれに隣接して設けられた二次転写ローラー９とのニップ部（二次転写ニップ部）へ搬送され、中間転写ベルト８上のフルカラー画像が転写紙Ｐ上に二次転写される。トナー像が二次転写された転写紙Ｐは定着部１３へと搬送される。

定着部１３に搬送された転写紙Ｐは、定着ローラー対１３ａにより加熱および加圧されてトナー像が転写紙Ｐの表面に定着され、所定のフルカラー画像が形成される。フルカラー画像が形成された転写紙Ｐは、複数方向に分岐した分岐部１４によって搬送方向が振り分けられ、そのまま（或いは、両面搬送路１８に送られて両面コピーされた後に）、排出ローラー対１５によって排出トレイ１７に排出される。

図２は、本発明の第１実施形態に係る冷却ユニット４０により冷却される現像装置３ａの構造を示す側面断面図であり、図３は、現像装置３ａの外観斜視図である。なお、図２は図１の紙面奥側から見た状態を示しており、現像装置３ａ内の各部材の配置は図１と左右が逆になっている。また、以下の説明では図１の画像形成部Ｐａに配置される現像装置３ａを例示するが、画像形成部Ｐｂ〜Ｐｄに配置される現像装置３ｂ〜３ｄの構成についても基本的に同様であるため説明を省略する。

図２に示すように、現像装置３ａは、磁性キャリアとトナーとを含む二成分現像剤（以下、単に現像剤とも言う）が収納される現像容器２０を備えており、現像容器２０は仕切壁２０ａによって攪拌搬送室２１、供給搬送室２２に区画されている。攪拌搬送室２１および供給搬送室２２には、トナーコンテナ４ａ（図１参照）から供給されるトナーを磁性キャリアと混合して攪拌し、帯電させるための攪拌搬送スクリュー２５ａおよび供給搬送スクリュー２５ｂがそれぞれ回転可能に配設されている。

そして、攪拌搬送スクリュー２５ａおよび供給搬送スクリュー２５ｂによって現像剤が攪拌されつつ軸方向（図２の紙面と垂直な方向）に搬送され、仕切壁２０ａの両端部に形成された不図示の現像剤通過路を介して攪拌搬送室２１、供給搬送室２２間を循環する。即ち、攪拌搬送室２１、供給搬送室２２、現像剤通過路によって現像容器２０内に現像剤の循環経路が形成されている。

現像容器２０は図２の右斜め上方に延在しており、現像容器２０内において供給搬送スクリュー２５ｂの右斜め上方には現像ローラー３１が配置されている。そして、現像ローラー３１の外周面の一部が現像容器２０の開口部２０ｂから露出し、感光体ドラム１ａに対向している。現像ローラー３１は、図２において反時計回り方向に回転する。

現像ローラー３１は、図２において反時計回り方向に回転する円筒状の現像スリーブと、現像スリーブ内に固定された複数の磁極を有するマグネット（図示せず）とで構成されている。

また、現像容器２０には規制ブレード３５が現像ローラー３１の長手方向（図２の紙面と垂直方向）に沿って取り付けられている。規制ブレード３５の先端部と現像ローラー３１表面との間には僅かな隙間（ギャップ）が形成されている。

現像ローラー３１には、現像バイアス電源（図示せず）により直流電圧（以下、Ｖｓｌｖ（ＤＣ）ともいう）および交流電圧（以下、Ｖｓｌｖ（ＡＣ）ともいう）が印加される。

図３に示すように、現像装置３ａの長手方向両端部には揺動軸３６が設けられている。図４および図５に示すように、現像装置３ａは、揺動軸３６（図３参照）を中心として揺動することにより、感光体ドラム１ａに対して接離可能である。なお、現像ローラー３１の回転軸の両端には、感光体ドラム１ａの外周面に当接する現像プーリー（図示せず）が設けられているため、現像装置３ａが感光体ドラム１ａに押圧された状態（図４の状態）で、現像ローラー３１と感光体ドラム１ａとの間に所定の現像ギャップが形成される。

前述のように、攪拌搬送スクリュー２５ａおよび供給搬送スクリュー２５ｂによって、現像剤が攪拌されつつ現像容器２０内の攪拌搬送室２１および供給搬送室２２を循環してトナーが帯電し、供給搬送スクリュー２５ｂによって現像剤が現像ローラー３１に搬送される。そして、現像ローラー３１上に磁性キャリアおよびトナーからなる磁気ブラシ（図示せず）を形成し、現像ローラー３１上の磁気ブラシは規制ブレード３５によって層厚規制された後、現像ローラー３１と感光体ドラム１ａとの対向領域に搬送される。現像ローラー３１には所定のバイアス（Ｖｓｌｖ（ＤＣ）およびＶｓｌｖ（ＡＣ））が印加されているため、感光体ドラム１ａとの間の電位差によって現像ローラー３１から感光体ドラム１ａにトナーが飛翔し、感光体ドラム１ａ上の静電潜像が現像される。

図４および図５は、現像装置３ａ周辺の構造を示す側面断面図であり、それぞれ押圧部材１１１が押圧位置および離間位置に配置された状態を示す図である。図６は、現像装置３ａの底面部２３の構造を示す斜視図である。現像容器２０の底面部（被圧接部）２３はアルミニウム等の金属からなり、現像容器２０の他の部分は樹脂からなる。底面部２３は図２および図６に示すように、攪拌搬送室２１および供給搬送室２２の内面の一部および仕切壁２０ａを構成する上部２３ａと、現像容器２０の下面を構成する下部２３ｂと、を有する。上部２３ａおよび下部２３ｂは一体で形成されており、例えば金型により成形された部材を切削加工することにより形成されている。

底面部２３の下部２３ｂには、現像容器２０を冷却する冷却ユニット４０の循環チューブ５０が圧接される。

図７および図８は、それぞれ第１実施形態の冷却ユニット４０および現像装置３ａ〜３ｄの配置を上方および下方から見た斜視図である。図９は、第１実施形態の冷却ユニット４０を下方から見た斜視図である。図７〜図９に示すように、冷却ユニット４０は現像容器２０の底面部２３（図２参照）に圧接される循環チューブ５０と、循環チューブ５０内の冷却液の熱を放熱するラジエーター（放熱部）６０と、循環チューブ５０内の冷却液を循環させるポンプ７０と、冷却液を収容するタンク８０と、によって構成されている。ラジエーター６０には、ラジエーター６０内を流動する冷却液を空冷するためのファン６１が設けられている。

循環チューブ５０は、ポンプ７０とラジエーター６０とを接続する第１チューブ５１と、ラジエーター６０とタンク８０とを接続する第２チューブ５２と、タンク８０とポンプ７０とを接続する第３チューブ５３と、を含んでいる。

第１チューブ５１は図２、図８に示すように、現像装置３ａ〜３ｄの現像容器２０の底面部２３を通過するように形成されている。より詳しくは、第１チューブ５１は、底面部２３に接触して現像容器２０の熱を受熱する受熱部５１ａを有する。図９に示すように、受熱部５１ａは現像容器２０の長手方向に沿ってＵ字状に形成されており、循環チューブ５０内の冷却液は現像容器２０の底面部２３を一方向（図９の下から上方向）および他方向（図９の上から下方向）に往復するように受熱部５１ａ内を通過する。

ポンプ７０によりタンク８０から送り出された冷却液は、第１チューブ５１の受熱部５１ａにおいて現像装置３ａ〜３ｄの熱を受熱し、ラジエーター６０で冷却された後、タンク８０に戻る。

第１チューブ５１の少なくとも受熱部５１ａ（ここでは第１チューブ５１全体）は、例えばセラミック等の熱伝導材を含有するシリコーンチューブやゴムチューブからなり、弾性および高熱伝導率を有する。本実施形態では、熱伝導率０．５〜２０Ｗ／ｍｋのゴムチューブを用いている。なお、第２チューブ５２および第３チューブ５３は、例えば熱伝導材を含有しないゴムチューブや、金属製又は樹脂製のチューブによって形成されている。

ここで、第１チューブ５１は図４および図５に示すように、現像容器２０に対して接離可能に構成されている。具体的には、第１チューブ５１の下方には、第１チューブ５１を保持する保持部材９０と、保持部材９０を上下方向に移動させることにより第１チューブ５１を現像容器２０に対して接離させる接離機構１１０と、が設けられている。

図１０は、画像形成装置１００の保持部材９０および受熱部５１ａ周辺の構造を示す断面拡大図である。図１０に示すように、保持部材９０の上面には、現像容器２０の長手方向に延びるとともに第１チューブ５１の受熱部５１ａを位置決めする一対の第１凹部９１が形成されている。現像容器２０の底面部２３には、第１凹部９１に対向するように、第２凹部２３ｃが形成されている。第１凹部９１の深さＨ９１と第２凹部２３ｃの深さＨ２３ｃとの和は、受熱部５１ａの外径（厚み方向の径）Ｄ５１よりも小さく形成されている。このため、図２に示すように、保持部材９０を現像容器２０の下面に圧接させた状態で、第１チューブ５１は扁平状に変形し、第１チューブ５１と現像容器２０との接触面積が増加する。

また、保持部材９０の現像容器２０の短手方向（図１０の左右方向）の両端には、現像容器２０の長手方向に延びる断面コの字状の係合片９２が設けられている。図２および図６に示すように、底面部２３の下部２３ｂの短手方向の両端には、長手方向に延びるとともに保持部材９０の係合片９２が係合する係合突起２３ｄが形成されている。これにより、図５に示すように、保持部材９０の上面が現像容器２０から離間した状態（後述する押圧部材１１１が離間位置に配置された状態）で保持部材９０が落下するのを防止することができる。

図１１および図１２は、画像形成装置１００の接離機構１１０周辺の構造を示す斜視図および側面断面図である。図１１および図１２に示すように、接離機構１１０は押圧部材１１１（図４も参照）と、回転軸１１２と、入力ギア１１３と、カバーギア１１４ａと、連動ギア１１５と、によって構成されている。なお、接離機構１１０および後述する開閉カバー１１４は、画像形成部Ｐａ〜Ｐｄ毎に設けられている。

押圧部材１１１は図４に示すように、保持部材９０を現像容器２０に押圧することにより第１チューブ５１の受熱部５１ａを現像容器２０に押圧する。回転軸１１２は図１１および図１２に示すように、現像容器２０の長手方向に沿って配置されている。押圧部材１１１は、回転軸１１２の両端部に固定されている。入力ギア１１３は、回転軸１１２の一端に固定される。

カバーギア１１４ａは、開閉カバー１１４の回動軸に設けられる。開閉カバー１１４は、画像形成装置１００本体の前面に開閉可能に設けられ、感光体ドラム１ａ〜１ｄや現像装置３ａ〜３ｄの交換を可能にする。連動ギア１１５は、１個以上（ここでは２個）設けられており、カバーギア１１４ａから入力ギア１１３に回転力を伝達する。

また、押圧部材１１１は図４に示すように、回転軸１１２に固定される固定部１１１ａと、固定部１１１ａに収納される圧縮バネ１１１ｂと、圧縮バネ１１１ｂの先端に配置され保持部材９０を押圧する押圧片１１１ｃと、によって構成されている。押圧部材１１１は、回転軸１１２が回転することにより、保持部材９０を押圧する押圧位置（図４の位置）と、保持部材９０から離間した離間位置（図５の位置）と、に選択配置される。押圧部材１１１が押圧位置に配置された状態で、保持部材９０は現像容器２０の底面部２３に圧接され、第１チューブ５１は底面部２３に接触する。一方、図５に示すように、押圧部材１１１が離間位置に配置された状態で、保持部材９０は現像容器２０の底面部２３から離間し、第１チューブ５１は底面部２３から離間する。

図１１および図１２に示すように、入力ギア１１３、カバーギア１１４ａおよび連動ギア１１５は、はすばギアからなり、図１２の紙面に対して垂直な方向（現像容器２０の短手方向）に延びる軸回りのカバーギア１１４ａの回転が、図１２の左右方向（現像容器２０の長手方向）に延びる軸回りの回転になって入力ギア１１３に伝達される。

また、現像装置３ａは図４および図５に示すように、押圧部材１１１の押圧力により感光体ドラム１ａに接近するように構成されている。

開閉カバー１１４を開くことにより、カバーギア１１４ａが図１２の時計回り方向に回転し、図５に示すように押圧部材１１１が反時計回り方向（第１方向）に回転し、第１チューブ５１の現像容器２０に対する押圧が解除される。このとき、現像装置３ａは、自重により、揺動軸３６（図３参照）を中心として反時計回り方向に揺動し、感光体ドラム１ａから離間する。

一方、開閉カバー１１４を閉じることにより、カバーギア１１４ａが図１２の反時計回り方向に回転し、図４に示すように押圧部材１１１が時計回り方向（第２方向）に回転して保持部材９０を押圧し、第１チューブ５１が現像容器２０に押圧される。このとき、現像装置３ａは、押圧部材１１１の押圧力により感光体ドラム１ａに接近する。

本実施形態では、接離機構１１０の押圧部材１１１によって、第１チューブ５１の受熱部５１ａが現像容器２０に圧接される。これにより、現像容器２０の熱が第１チューブ５１に直接伝達されるので、発熱源である現像剤と冷却液との間には現像容器２０の底面部２３と第１チューブ５１の２部材のみが介在する。従って、現像剤から冷却液までの熱伝導効率を向上させることができ、現像装置３ａ〜３ｄを効率良く冷却することができる。

また、現像装置３ａ〜３ｄは、押圧部材１１１の押圧力により感光体ドラム１ａ〜１ｄに接近するように構成されている。これにより、現像装置３ａ〜３ｄを感光体ドラム１ａ〜１ｄに押圧する押圧機構を別途設ける必要がないので、部品点数の増加を抑制することができる。

また、第１チューブ５１は弾性を有する。これにより、第１チューブ５１を現像容器２０に押圧した状態で、第１チューブ５１と現像容器２０との接触面積を増加させることができるので、現像容器２０から第１チューブ５１までの熱伝導効率をより向上させることができる。このため、現像装置３ａ〜３ｄをより効率良く冷却することができる。

また、第１チューブ５１は熱伝導材を含有するゴムにより形成されている。これにより、現像容器２０から第１チューブ５１までの熱伝導効率をさらに向上させることができるので、現像装置３ａ〜３ｄをさらに効率良く冷却することができる。

また、保持部材９０の第１凹部９１の深さＨ９１と底面部２３の第２凹部２３ｃの深さＨ２３ｃとの和は、受熱部５１ａの外径Ｄ５１よりも小さい。これにより、第１チューブ５１を現像容器２０に押圧した状態で、第１チューブ５１と現像容器２０との接触面積を容易に増加させることができる。

また、現像容器２０の底面部２３は、金属製である。これにより、現像容器２０から第１チューブ５１までの熱伝導効率をさらに向上させることができるので、現像装置３ａ〜３ｄをさらに効率良く冷却することができる。

また、第１チューブ５１は現像容器２０の底面に圧接される。現像装置３ａ〜３ｄの温度上昇は、現像装置３ａ〜３ｄの攪拌搬送部材（攪拌搬送スクリュー２５ａおよび供給搬送スクリュー２５ｂ）を駆動した際の、攪拌搬送部材と現像剤との間で生じる摩擦熱や、現像剤同士の間で生じる摩擦熱に起因して生じるため、現像容器２０の底部の温度が上昇しやすい。このため、第１チューブ５１を現像容器２０の底面に圧接することによって、現像装置３ａ〜３ｄをさらに効率良く冷却することができる。

また、開閉カバー１１４を開くことによりカバーギア１１４ａが回転し、押圧部材１１１が第１方向に回転する。その結果、第１チューブ５１の現像容器２０に対する押圧が解除されるとともに、現像装置３ａ〜３ｄは感光体ドラム１ａ〜１ｄから離間する。一方、開閉カバー１１４を閉じることによりカバーギア１１４ａが逆回転し、押圧部材１１１が第２方向に回転する。その結果、第１チューブ５１は押圧部材１１１により現像容器２０に押圧されるとともに、現像装置３ａ〜３ｄは感光体ドラム１ａ〜１ｄに接近する。

これにより、開閉カバー１１４を開く動作に連動して現像装置３ａ〜３ｄから第１チューブ５１が離間するとともに、感光体ドラム１ａ〜１ｄから現像装置３ａ〜３ｄが離間する。このため、感光体ドラム１ａ〜１ｄや現像装置３ａ〜３ｄを容易に交換することができる。また、開閉カバー１１４を閉じる動作に連動して第１チューブ５１を現像容器２０に自動的に押圧させることができるとともに、現像装置３ａ〜３ｄを感光体ドラム１ａ〜１ｄに自動的に接近させることができる。

次に、第１チューブ５１の受熱部５１ａの断面形状について説明する。受熱部５１ａの断面形状を図１３（ａ）のような六角形や、図１４（ａ）のような小判形とすると、現像容器２０の底面部２３に保持部材９０を押し当てた際の弾性変形により、図１３（ｂ）や図１４（ｂ）のように受熱部５１ａの接触面５１ａａが凹形状となる。そのため、接触面５１ａａが底面部２３（第２凹部２３ｃ）と密着せず、熱伝導効率が低下する。

図１５（ａ）は、第１実施形態の冷却ユニット４０に用いられる第１チューブ５１の受熱部５１ａの断面図である。受熱部５１ａは、底面部２３の第１凹部２３ｃに接触する接触面５１ａａと、接触面５１ａａに対向し、保持部材９０の第２凹部９１に保持される保持面５１ａｂと、接触面５１ａａおよび保持面５１ａｂの幅方向両端部を連結する一対の支持面５１ａｃと、を有する。支持面５１ａｃの幅方向の寸法は、接触面５１ａａ、保持面５１ａｂに比べて狭くなっている。

図１３や図１４に示した形状を含む様々な断面形状の受熱部５１ａについて、保持部材９０を押し当てた際の弾性変形を検討した結果、弾性変形により接触面５１ａａが凹形状に変形するのを防ぐためには、図１５に示すように接触面５１ａａを支持する支持面５１ａｃを断面視凹形状にするとよいことがわかった。これにより、底面部２３に保持部材９０を押し当てた際に、図１５（ｂ）に示すように接触面５１ａａが平坦状に保持される。従って、接触面５１ａａと底面部２３（第２凹部２３ｃ）とが密着するため、底面部２３と受熱部５１ａとの間の熱伝導効率を向上させることができる。

また、第１チューブ５１の成形後の収縮により、受熱部５１ａの断面が凹形状に変形する傾向があるため、図１５（ａ）に示すように接触面５１ａａを断面視凸形状にすることが好ましい。

図１６は、本発明の第２実施形態に係る冷却ユニット４０を下方から見た斜視図である。図１７および図１８は、第２実施形態の冷却ユニット４０により冷却される現像装置３ａ周辺の構造を示す側面断面図であり、それぞれ押圧部材１１１が押圧位置および離間位置に配置された状態を示す図である。

本実施形態では、冷却ユニット４０の受熱部５１ａが第１実施形態に比べて幅広に形成されており、受熱部５１ａは現像装置３ａ〜３ｄの底面部２３を一方向にのみ通過する。受熱部５１ａの幅方向（図１７、１８の左右方向）の寸法は現像装置３ａの底面部２３の幅方向の寸法と略同一となっている。第１チューブ５１の材質や受熱部５１ａの断面形状等、冷却ユニット４０の他の部分の構成は第１実施形態と同様である。

本実施形態の構成によれば、受熱部５１ａが底面部２３全体に接触するため、第１実施形態に比べて受熱部５１ａと底面部２３との接触面積が大きくなる。従って、底面部２３を介して現像装置３ａ〜３ｄを効率よく冷却することができる。また、受熱部５１ａの断面積も大きくなるため十分な量の冷却液を循環させることができる。

また、受熱部５１ａが底面部２３を一方向にのみ通過するため、受熱部５１ａを複数回折り返して往復させる必要がなくなる。その結果、第１チューブ５１の長さを削減することができ、冷却液の循環経路も簡素化することができる。従って、第１チューブ５１の配管作業効率も向上し、コスト面でも有利となる。

図１９は、本発明の第３実施形態に係る冷却ユニット４０により冷却される現像装置３ａ周辺の構造を示す側面断面図であり、押圧部材１１１が離間位置に配置された状態を示す図である。本実施形態では、第１チューブ５１の受熱部５１ａと接触する保持部材９０の第２凹部９１に熱交換プレート９３が配置されている。冷却ユニット４０の他の部分の構成は第２実施形態と同様である。

熱交換プレート９３は、アルミ等の熱伝導率の大きい金属で形成されている。熱交換プレート９３を設けることで、現像装置３ａから受熱部５１ａに伝導した熱を効率よく放熱することができ、現像装置３ａ〜３ｄを効率よく冷却することができる。

図２０は、第３実施形態の冷却ユニット４０に用いられる第１チューブ５１の受熱部５１ａの断面図である。図２０に示すように、受熱部５１ａは、底面部２３の第１凹部２３ｃに接触する接触面５１ａａに加えて、第２凹部９１に保持される保持面５１ａｂも断面視凸形状となっている。これにより、接触面５１ａａと底面部２３（第２凹部２３ｃ）、保持面５１ａｂと熱交換プレート９３とが密着するため、底面部２３と受熱部５１ａとの間の熱伝導効率、受熱部５１ａと熱交換プレート９３の間の熱伝導効率の両方を向上させることができる。

その他、本発明は上記各実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。例えば、上記各実施形態では本発明を図１に示したようなカラープリンターに適用した例について示したが、本発明はこれに限らず、モノクロおよびカラー複写機、モノクロプリンター、デジタル複合機、ファクシミリ等の、現像装置を備えた種々の画像形成装置に適用可能である。

また、上記各実施形態では、第１チューブ５１を現像容器２０の底面に圧接させる例について示したが、本発明はこれに限らない。例えば、第１チューブ５１を現像容器２０の側面（感光体ドラム１ａ〜１ｄとは反対側の面、図２の左面）に圧接させてもよい。

また、上記各実施形態では、保持部材９０に第１凹部９１を設けるとともに、現像容器２０に第２凹部２３ｃを設ける例について示したが、本発明はこれに限らず、保持部材９０に第１凹部９１を設けるとともに、現像容器２０に第２凹部２３ｃを設けなくてもよい。すなわち、現像容器２０の底面を平坦に形成してもよい。

また、上記各実施形態では現像装置３ａ〜３ｄを冷却する冷却ユニット４０について説明したが、本発明の冷却ユニットは、例えば露光装置５等の、現像装置３ａ〜３ｄ以外の装置を冷却する冷却ユニットとしても利用可能である。

１ａ〜１ｄ 感光体ドラム（像担持体）
３ａ〜３ｄ 現像装置（被冷却体）
２０ 現像容器
２３ 底面部（被圧接部）
２３ｃ 第２凹部
３１ 現像ローラー
４０ 冷却ユニット
５０ 循環チューブ
５１ａ 受熱部
５１ａａ 接触面
５１ａｂ 保持面
５１ａｃ 支持面
６０ ラジエーター（放熱部）
７０ ポンプ
９０ 保持部材
９１ 第１凹部
９３ 熱交換プレート（熱交換部材）
１００ 画像形成装置
１１０ 接離機構
１１１ 押圧部材
１１２ 回転軸
１１３ 入力ギア
１１４ 開閉カバー
１１４ａ カバーギア
Ｄ５１ 外径
Ｈ２３ｃ、Ｈ９１ 深さ

Claims (9)

1. 被冷却体に圧接され前記被冷却体の熱を受熱する受熱部を有する循環チューブと、
   前記循環チューブ内の冷却液の熱を放熱する放熱部と、
   前記冷却液を循環させるポンプと、
   前記被冷却体の被圧接部に対向配置され前記受熱部を保持する保持部材と、
   前記保持部材を前記被冷却体に対して接触または離間させる接離機構と、
   を有する冷却ユニットにおいて、
   前記循環チューブは、少なくとも前記受熱部が弾性変形可能な材料で形成されており、
   前記受熱部は、前記被圧接部に接触する接触面と、前記保持部材に接触するとともに前記接触面と対向する保持面と、前記接触面および前記保持面の幅方向両端部を連結する前記接触面および前記保持面よりも幅狭の一対の支持面と、を含む断面視偏平矩形状であり、
   前記接触面が断面視凸形状であり、前記支持面が断面視凹形状であることを特徴とする冷却ユニット。
2. 前記保持部材は、前記受熱部との対向面に熱交換部材が設けられており、
   前記受熱部は、前記保持面が断面視凸形状であることを特徴とする請求項１に記載の冷却ユニット。
3. 前記受熱部の幅方向の寸法は、前記被圧接部の幅方向の寸法と略同一であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の冷却ユニット。
4. 前記保持部材は、前記受熱部を位置決めする第１凹部を有し、
   前記被圧接部は、前記第１凹部に対向配置される第２凹部を有し、
   前記保持部材を前記被冷却体に接触させた状態での前記第１凹部と前記第２凹部との距離が、外力を加えない状態での前記受熱部の厚み方向の径よりも小さいことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の冷却ユニット。
5. 前記受熱部は、熱伝導材を含有するゴムにより形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の冷却ユニット。
6. 静電潜像が形成される像担持体と、
   前記像担持体と対向して配置され前記像担持体にトナーを供給する現像ローラーと、トナーを含む現像剤を収容する現像容器と、を有し、前記像担持体上に形成された前記静電潜像をトナー像に現像する現像装置と、
   前記現像装置を冷却する請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の冷却ユニットと、を備えた画像形成装置。
7. 前記被圧接部は金属製であり、前記現像容器の底面に設けられることを特徴とする請求項６に記載の画像形成装置。
8. 前記接離機構は、前記受熱部を前記被圧接部に押圧する押圧部材を有し、
   前記現像装置は、前記押圧部材の押圧力により前記像担持体に接近するように構成されていることを特徴とする請求項６又は請求項７に記載の画像形成装置。
9. 前記接離機構は、前記押圧部材と、前記現像装置の長手方向に延びるとともに前記押圧部材が固定される回転軸と、前記回転軸の一端部に固定される入力ギアと、画像形成装置本体に設けられる開閉カバーの回動軸に設けられ、前記入力ギアに回転力を伝達するカバーギアと、を有し、
   前記開閉カバーを開くことにより前記カバーギアが回転し、前記押圧部材が第１方向に回転して前記保持部材が前記被圧接部から離間するとともに、前記現像装置が前記像担持体から離間し、
   前記開閉カバーを閉じることにより前記カバーギアが逆回転し、前記押圧部材が第１方向とは反対の第２方向に回転して前記保持部材が前記押圧部材により前記被圧接部に接触するとともに、前記現像装置が前記像担持体に接近することを特徴とする請求項８に記載の画像形成装置。

Images