JP4768312B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ、プロッタ等の画像形成装置に関し、詳しくは、画像形成装置における温度上昇部の冷却技術に関する。

複写機、プリンタ、ファクシミリ、プロッタ等の画像形成装置は、画像情報に基づいて、紙やＯＨＰシートなどの記録媒体に文字、記号等の画像を記録するものである。このような記録装置には種々の方式があるが、電子写真方式が普通紙に高精細な画像を高速で記録することができる点から広く使用されている。
一般的な電子写真方式では、光学装置で原稿を読み取り、その情報に基づいて書き込み装置で像担持体上に静電潜像を形成し、現像装置により静電潜像をトナー像に可視像化し、該トナー像を記録媒体上に転写し、定着装置で記録媒体上のトナーを加熱溶融・加圧して定着させるようになっている。
これらの工程では、発熱や温度上昇を伴う。すなわち、光学装置では、原稿をスキャンするスキャナランプやスキャナランプを駆動するスキャナモータが発熱し、書き込み装置においては高速回転するポリゴンミラーを駆動するモータが発熱する。

現像装置においては、トナーに帯電性を付与する際のトナーと現像剤の攪拌による摩擦熱によって温度上昇が起こる。定着部においては熱定着のためにヒータの熱によって周辺部の温度が上昇したり、定着後の記録媒体が高温となるためその後の搬送径路である両面ユニットなどを昇温させてしまう。
これらの熱が機内（装置内）に滞留することにより様々な弊害が生じる。例えば、トナーが軟化点温度まで昇温させられると、画質不良が発生したり、ドラムユニットや現像器、トナーコンテナなどの可動部をロックさせて故障が発生したりする。また、温度の上昇により軸受等のオイルが劣化したり、モータ等の機械的寿命を早めてしまう。
あるいは、機内の電気基板上のＩＣの放熱が問題になり、誤作動、故障の原因となる。さらには、耐熱温度が低い樹脂部品などでは、変形の問題が生じることがある。
そこで、これらの現象が生じないように、冷却用ファンとダクトなどを利用した熱の強制対流伝達や、液冷による熱輸送、ペルチェ素子による熱電変化等により、装置の各部分を冷却している。

一方、画像形成装置は、主電源を入れたまま装置本来の動作を行っていない状態、いわゆる待機状態をとるものがほとんどである。このような状態でヒータの電源を入れファンを回したままにするのは不経済であり、近年の省エネや低騒音に対する要請にも反している。
そこで、上述のように主電源を入れたまま長時間使用されない場合、ヒータの電源を落としたり制限したりして予熱状態にし、冷却ファンについてはタイマを用いて動作停止から一定の時間を設定してその時間経過後に冷却ファンの回転数を落としたり停止させる方法や、温度上昇部分の温度を温度センサで感知して、その情報に基づいて冷却ファンの回転数を制御する方法などが行われている。

特開２００１−１８８４５８号公報には、熱定着用ヒータと機内の温度をサーミスタで検出し、その検出した温度と運転状況によってファンモータの回転数を、最高回転、通常回転、待機時回転、任意回転のように制御して機内温度を適正に保つと共に、ファンモータの電源をパルス制御、あるいは電圧制御し、低速回転の場合は制御回路の電力を軽減すると共に騒音も低下させ、省エネ効果と騒音防止を狙った技術が開示されている。
特開平０９−００６１８８号公報には、画像形成装置を制御するＤＣコントローラは、スタンバイモードが設定されたときは、スタンバイモード設定からの経過時間をタイマで計測し、所定時間経過を計測したら記録用紙に画像を定着させる定着ヒータへの電力供給を予熱モードに移行させ、前記定着ヒータ部分の冷却ファンを駆動するファンモータの回転を低下させる技術が開示されている。

特開２００１−１８８４５８号公報 特開平０９−００６１８８号公報

状況に応じて冷却ファンの回転数を制御するようにすればそれなりの騒音低下は得られるが、冷却ファンを回している限りは電力を消費してしまうとともに、完全に騒音を無くすことは難しい。
また、画像形成装置の小型化に伴い装置内部が密集して効率的に冷やすことが難しいため、温度上昇部分の温度がなかなか低下せず、待機時においても冷却ファンの停止や回転数を下げるまでに時間がかかってしまうという問題もあった。

本発明は、省エネルギー及び低騒音化を図りながら十分な冷却性能を得ることができる画像形成装置の提供を、その主な目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明では、温度上昇部と、該温度上昇部を冷却する複数の異なる方式の冷却手段と、装置の状況に応じて前記複数の冷却手段の使用状態を制御する冷却制御手段を有し、前記複数の冷却手段の少なくとも一つが蓄冷材料を用いるものであり、前記温度上昇部と前記蓄冷材料を用いる冷却手段との間に熱移動を任意に遮断可能な熱スイッチング機構が設けられ、前記冷却制御手段は前記装置の稼動状態時には前記熱スイッチング機構を制御して熱移動を遮断することを特徴とする画像形成装置である。

請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の画像形成装置において、前記蓄冷材料は結晶性材料であることを特徴とする。

請求項３に記載の発明では、請求項２に記載の画像形成装置において、前記結晶性材料は前記温度上昇部の温度以下の融解温度をもち、凝固点温度が画像形成装置の使用環境温度以上であることを特徴とする。

請求項４に記載の発明では、請求項１に記載の画像形成装置において、少なくとも前記装置の稼動状態と待機状態を有し、前記冷却制御手段は前記待機状態時には前記蓄冷材料を用いない他の冷却手段を停止し、前記蓄冷材料を用いる冷却手段を使用することを特徴とする。

請求項５に記載の発明では、請求項４に記載の画像形成装置において、前記使用の対象となった蓄冷材料を用いる冷却手段が冷却機能を有する状態にない場合、前記冷却制御手段は前記他の冷却手段を選択して使用することを特徴とする。

請求項６に記載の発明では、請求項１に記載の画像形成装置において、前記温度上昇部と前記蓄冷材料間の熱移動路が断熱材で覆われていることを特徴とする。

請求項７に記載の発明では、請求項１に記載の画像形成装置において、前記温度上昇部の温度を測定する温度測定手段を有し、前記冷却制御手段は前記温度測定手段の測定情報に基づいて前記複数の冷却手段の使用パターンを決定することを特徴とする。

請求項８に記載の発明では、請求項１に記載の画像形成装置において、前記蓄冷材料を用いる冷却手段の状態を把握する状態把握手段を有し、前記冷却制御手段は前記状態把握手段からの情報に基づいて前記熱スイッチング機構を制御することを特徴とする。

請求項９に記載の発明では、請求項８に記載の画像形成装置において、前記蓄冷材料を用いる冷却手段が放熱過程にあると判断された場合、前記冷却制御手段は前記熱スイッチング機構を制御して熱移動を遮断することを特徴とする。

請求項１０に記載の発明では、温度上昇部と、蓄冷材料を用いて前記温度上昇部を冷却する冷却手段と、前記温度上昇部と前記蓄冷材料を用いる冷却手段との間に設けられ熱移動を遮断可能な熱スイッチング機構と、該熱スイッチング機構を制御する冷却制御手段を有していることを特徴とする。

請求項１１に記載の発明では、請求項１０に記載の画像形成装置において、前記蓄冷材料を用いる冷却手段の状態を把握する状態把握手段を有し、前記冷却制御手段は前記状態把握手段からの情報に基づいて前記熱スイッチング機構を制御することを特徴とする。

請求項１２に記載の発明では、請求項１１に記載の画像形成装置において、前記蓄冷材料を用いる冷却手段が放熱過程にあると判断された場合、前記冷却制御手段は前記熱スイッチング機構を制御して熱移動を遮断することを特徴とする。

請求項１３に記載の発明では、請求項８又は１１に記載の画像形成装置において、前記状態把握手段は前記蓄冷材料の温度を測定する構成を有し、前記冷却制御手段は前記状態把握手段からの情報に基づいて、予め求められた前記蓄冷材料の温度とその相状態との関係データテーブルから前記蓄冷材料を用いる冷却手段の使用の可否を判断することを特徴とする。

請求項１４に記載の発明では、請求項８又は１１に記載の画像形成装置において、前記状態把握手段は前記蓄冷材料の温度Ａと、前記温度上昇部と前記蓄冷材料間の熱移動路の温度Ｂを測定する構成を有し、前記冷却制御手段は前記状態把握手段からの情報に基づいて前記温度Ａと前記温度Ｂ間の温度勾配を判断し、その結果に基づいて前記蓄冷材料を用いる冷却手段の使用の可否を判断することを特徴とする。

請求項１５に記載の発明では、請求項８又は１１に記載の画像形成装置において、前記状態把握手段は前記蓄冷材料の硬さを測定する構成を有し、前記冷却制御手段は前記状態把握手段からの情報に基づいて、予め求められた前記蓄冷材料の硬さとその相状態との関係データテーブルから前記蓄冷材料を用いる冷却手段の使用の可否を判断することを特徴とする。

請求項１６に記載の発明では、請求項１に記載の画像形成装置において、前記蓄冷材料が着脱自在であることを特徴とする。

請求項１又は２に記載の発明によれば、冷却手段の選択使用により冷却効率の最適化を図ることができるとともに、蓄冷材料を用いた冷却手段を使用した場合、電力を必要とせず、また騒音を出さずに冷却できるので、従来の冷却手段の負荷を減らすことができ、稼動時、待機時ともに冷却エネルギーと騒音の低減が可能となり、かつ、蓄冷材料を用いた冷却手段の無駄な使用を防止できる。
請求項３に記載の発明によれば、蓄冷材料の融解、凝固が使用環境温度内で繰り返されるので、そのための設備が不要であり、簡易な構成で省エネ、静穏化の冷却機能を長期に亘り得ることができる。
請求項４に記載の発明によれば、省エネ、静穏化を効率的に達成できる。

請求項５に記載の発明によれば、蓄冷材料が凝固していない場合の不具合を回避できる。
請求項６に記載の発明によれば、温度上昇部と冷却手段間の熱の授受を効率的に行うことができる。
請求項７に記載の発明によれば、温度上昇による故障や不具合を防止できるとともに、冷却のエネルギーや騒音の過剰発生を抑制して効率的な冷却を行える。また、装置立ち上げ時等の急速な発熱に対して短時間に冷却することができる。
請求項８、９、１０、１１又は１２に記載の発明によれば、蓄冷材料の放熱による画像形成装置への影響を高精度に抑制できる。
請求項１３、１４又は１５に記載の発明によれば、蓄冷材料を用いた冷却手段の使用効率を高めることができる。
請求項１６に記載の発明によれば、必要な時に冷却機能を有する蓄冷材料に交換できるので、待機時や緊急の発熱時に蓄冷材料で確実に冷却することができる。また、メンテナンス時等の作業性の向上を図ることができる。

以下、本発明の参考例を図１及び図２に基づいて説明する。
まず、図１に基づいて本参考例における画像形成装置の構成の概要を説明する。符号４はスキャナランプ２やスキャナモータ３を備えた読み取り装置を、符号５は書き込み装置を示している。
像担持体としての感光体ドラム６は図示しない駆動機構により矢印方向に回転駆動され、その表面を帯電装置７により一様に帯電される。帯電された感光体ドラム６の表面に書き込み装置５により静電潜像が形成され、該静電潜像は現像装置８によりトナー像として可視像化される。
感光体ドラム６上のトナー像は、図示しない給紙トレイから所定のタイミングで給紙された記録媒体としての転写紙に転写装置９により転写される。トナー像を転写された転写紙は定着ローラ１０ａと加圧ローラ１０ｂを有する定着装置１０に送られ、ここで熱と圧力によりトナー像を定着される。
定着を終えた転写紙は図示しない排紙ローラ対により排紙トレイ１１上に排出・スタックされる。トナー像を転写した後の感光体ドラム６の表面はクリーニング装置１２によりクリーニングされ、続いて図示しない除電装置により表面電位を初期化され、次の作像工程に備えられる。
両面コピーの場合には、定着装置１０を出た転写紙は両面ユニット２６へ案内され、ここで反転されて再度給紙される。

画像形成装置本体１の一側面の外部には空気断熱層としての隙間ｗをおいて、冷却室１３が取り付けられている。読み取り装置４の冷却室１３と反対側の側面には、強制空冷方式の冷却手段としてのスキャナ冷却ファン１４が設けられており、機外の空気が機内に送り込まれると同時に画像形成装置本体１に設けられた図示しない穴から排気されるようになっている。
熱源であり温度上昇部としてのスキャナランプ２は、蓄冷材料を用いる冷却手段としての蓄冷型冷却手段１５により冷却される。ここで、「温度上昇部」とは、自ら発熱して温度上昇する場合と他の熱源により暖められて温度上昇する場合の双方の部位を含む意味である。
蓄冷型冷却手段１５は、スキャナランプ２の表面に面接触した銅製の良熱伝導部材１５ａと、該良熱伝導部材１５ａに接続され、冷却室１３内へ延びる可撓性を有するアルミニウム製の良熱伝導部材１５ｂと、冷却室１３内に設けられ、良熱伝導部材１５ｂに接続された蓄冷パック１５ｃを有している。良熱伝導部材１５ｂはその端部の表面積を大きくして蓄冷パック１５ｃに面接触している。

熱源であり温度上昇部としてのスキャナモータ３は、蓄冷材料を用いる冷却手段としての蓄冷型冷却手段１６により冷却される。
蓄冷型冷却手段１６は、スキャナモータ３の表面に面接触した銅製の良熱伝導部材１６ａと、該良熱伝導部材１６ａに接続され、冷却室１３内へ延びる銅製の良熱伝導部材１６ｂと、冷却室１３内に設けられ、良熱伝導部材１６ｂに接続された蓄冷パック１６ｃを有している。良熱伝導部材１６ｂはその端部の表面積を大きくして蓄冷パック１６ｃに面接触している。
蓄冷パック１５ｃ、１６ｃは、図２に示すように、樹脂製のパッケージ１７に蓄冷材料１８を封入した構成を有している。
本参考例では蓄冷材料１８として、水にＭｎＳＯ_４（硫酸マンガン）を配分した結晶性材料を用いている。この蓄冷材料１８は、材料配分を変えることで融解温度を０〜５０°Ｃの範囲で任意に変えることができる。融解熱は水のほぼ半分、密度、熱伝導率、通常比熱（顕熱）はともに水と同程度であり、順に１Ｅ＋３［ｋｇ／ｍ^３］、０．６［Ｗ／ｍＫ］、４．２Ｅ＋３［Ｊ／Ｋ・ｋｇ］である。
本参考例では蓄冷材料１８として４０°Ｃで融解するものを選択した。よって温度上昇部としてのスキャナランプ２、スキャナモータ３の温度が４０°Ｃ以上に上昇した場合、蓄冷パック１５ｃ、１６ｃの蓄冷材料１８が融解し、その吸熱作用により冷却が行われる（以下の他の蓄冷パックにおいても構成、冷却機能は同様である）。

従って、スキャナランプ２とスキャナモータ３は、スキャナ冷却ファン１４により強制空冷されるとともに、温度が蓄冷材料１８の融解温度（４０°Ｃ）以上になった場合には蓄冷材料１８の吸熱により冷却される。蓄冷材料１８は画像形成装置の使用環境温度以上により凝固する。すなわち、使用環境に放置するだけで凝固し、その状態を維持するから、吸熱し融解した蓄冷材料１８を容易に凝固させることができる。これにより電力を必要とせず繰り返し使用することができる。融解温度は画像形成装置が使用される環境温度を考慮して決定すればよい。
蓄冷材料１８は他に添料、防腐剤等と混合して用いても構わない。

図１に示すように、熱源であり温度上昇部としての書き込み装置５が配置される画像形成装置本体１の側面には、強制空冷方式の冷却手段としての書き込み冷却ファン１９が設けられており、書き込み冷却ファン１９により機外の空気が機内に送り込まれると同時に画像形成装置本体１に設けられた図示しない穴から排気されるようになっている。
書き込み装置５は、蓄冷材料を用いる冷却手段としての蓄冷型冷却手段２０により冷却される。蓄冷型冷却手段２０は、書き込み装置５の下面に面接触したアルミニウム製の良熱伝導部材２０ａと、該良熱伝導部材２０ａに接続され、冷却室１３内へ延びるアルミニウム製の良熱伝導部材２０ｂと、冷却室１３内に設けられ、良熱伝導部材２０ｂに接続された蓄冷パック２０ｃを有している。良熱伝導部材２０ｂはその端部の表面積を大きくして蓄冷パック２０ｃに面接触している。
従って、書き込み装置５は、書き込み冷却ファン１９により強制空冷されるとともに、温度が蓄冷材料１８の融解温度（４０°Ｃ）以上になった場合には蓄冷材料１８の吸熱により冷却される。

熱源であり温度上昇部としての現像装置８が配置される位置の画像形成装置本体１の側面には、強制空冷方式の冷却手段としての現像冷却ファン２１が設けられており、現像冷却ファン２１により機外の空気が機内に送り込まれると同時に画像形成装置本体１に設けられた図示しない穴から排気されるようになっている。
現像装置８は、蓄冷材料を用いる冷却手段としての蓄冷型冷却手段２２により冷却される。蓄冷型冷却手段２２は、現像装置８の下面に面接触した銅製の良熱伝導部材２２ａと、該良熱伝導部材２２ａに接続され、冷却室１３内へ延びる銅製の良熱伝導部材２２ｂと、冷却室１３内に設けられ、良熱伝導部材２２ｂに接続された蓄冷パック２２ｃを有している。良熱伝導部材２０ｂはその端部の表面積を大きくして蓄冷パック２０ｃに面接触している。
従って、現像装置８は、現像冷却ファン２１により強制空冷されるとともに、温度が蓄冷材料１８の融解温度（４０°Ｃ）以上になった場合には蓄冷材料１８の吸熱により冷却される。

定着装置１０は周囲が断熱材２５により覆われており、蓄冷材料を用いる冷却手段としての蓄冷型冷却手段２４により冷却される。蓄冷型冷却手段２４は、断熱材２５に面接触したアルミニウム製の良熱伝導部材２４ａと、該良熱伝導部材２４ａに接続され、冷却室１３内へ延びるアルミニウム製の良熱伝導部材２４ｂと、冷却室１３内に設けられ、良熱伝導部材２４ｂに接続された蓄冷パック２４ｃを有している。良熱伝導部材２４ｂはその端部の表面積を大きくして蓄冷パック２４ｃに面接触している。
また、定着装置１０が配置される位置の画像形成装置本体１の背面には図示しない強制空冷方式の冷却手段としての定着冷却ファンが設けられており、定着冷却ファンにより機外の空気が機内に送り込まれると同時に画像形成装置本体１に設けられた図示しない穴から排気されるようになっている。
従って、定着装置１０の周辺が、定着冷却ファンにより強制空冷されるとともに、断熱材２５の温度が蓄冷材料１８の融解温度（４０°Ｃ）以上になった場合には蓄冷材料１８の吸熱により冷却される。

熱源であり温度上昇部としての両面ユニット２６が配置される位置の画像形成装置本体１の側面には、強制空冷方式の冷却手段としての両面ユニット冷却ファン２７が設けられており、両面ユニット冷却ファン２７により機外の空気が機内に送り込まれると同時に画像形成装置本体１に設けられた図示しない穴から排気されるようになっている。
両面ユニット２６は、蓄冷材料を用いる冷却手段としての蓄冷型冷却手段２８により冷却される。蓄冷型冷却手段２８は、銅製の板材とヒートパイプで構成され両面ユニット２６の下面に面接触した良熱伝導部材２８ａと、該良熱伝導部材２８ａに接続され、冷却室１３内へ延びる銅製の良熱伝導部材２８ｂと、冷却室１３内に設けられ、良熱伝導部材２８ｂに接続された蓄冷パック２８ｃを有している。良熱伝導部材２８ｂはその端部の表面積を大きくして蓄冷パック２８ｃに面接触している。

従って、両面ユニット２６は、両面ユニット冷却ファン２７により強制空冷されるとともに、その下面の温度が蓄冷材料１８の融解温度（４０°Ｃ）以上になった場合には蓄冷材料１８の吸熱により冷却される。
各蓄冷パック１５ｃ、１６ｃ、２０ｃ、２２ｃ、２４ｃ、２８ｃは着脱自在に設けられており、冷却室１３の側板を開放して交換できるようになっている。
従って、機外で凝固させた蓄冷パックに交換したり、装置の稼動状況に合わせて冷却能力の異なる蓄冷パック（蓄冷部材）に交換することができる。

冷却ファンの場合には通電により回転する部材（モータ）を有しているため、それを使用している間は騒音を無くすことは難しく、また、動作中は電力を消費することを避けられない。
これに比べて、蓄冷型冷却手段では電力を必要とせず、且つ、回転等の動作をする部材が存在しないので騒音が発生せず、省エネ、静穏化を実現できる。従って、冷却ファンを少なくし、あるいは冷却ファンの回転数を少なくし、その分を蓄冷型冷却手段によりカバーすれば、画像形成装置全体における省エネ、静穏化を促進することができる。

本参考例では温度上昇部を限定して記載したが、これらに限定される趣旨ではなく、電子基板や電源についても同様に冷却できる。但し、必ずしも全ての温度上昇部を複数の冷却手段（冷却ファン＋蓄冷型冷却手段）で冷却する必要はなく、冷却ファンの気流が到達しにくいところや、温度が下がりにくい箇所に蓄冷型冷却手段を適用するだけでも大きな効果（省エネ、静穏化）を得ることができる。
また、本参考例では、１つの温度上昇部に対して蓄冷パックを１つ設ける構成としたが、複数の蓄冷パックで１つの温度上昇部を冷却したり、複数の蓄冷パックで複数の温度上昇部を冷却したり、あるいは１つの蓄冷パックで複数の温度上昇部を冷却することも可能である。
また、機内の良熱伝導部材からの放熱により機内温度の上昇を防ぐと同時に確実に蓄冷パックに熱を搬送するために、良熱伝導部材を断熱材で覆うことも効果的である。

図３乃至図６に基づいて第１の実施形態を説明する。なお、特に必要がない限り既にした構成上及び機能上の説明は省略して要部のみ説明する。
図３に示すように、本実施形態における画像形成装置は、温度上昇部３４と、該温度上昇部３４の表面に面接触した銅製の薄板状の良熱伝導部材３５と、蓄冷型冷却手段３０と、水冷型冷却手段３１と、空冷型冷却手段３２と、画像形成装置本体１の外部に一体に配置された冷却室３３を有している。
蓄冷型冷却手段３０は、一端部を良熱伝導部材３５に接続され、冷却室３３側へ延びる銅製の良熱伝導部材３０ａと、該良熱伝導部材３０ａの他端との間に間隔をおいて冷却室３３内へ延びる銅製の良熱伝導部材３０ｂと、冷却室３３内に設けられ、良熱伝導部材３０ｂに接続（接触）された蓄冷パック３０ｃと、温度上昇部３４と蓄冷パック３０ｃ間の熱移動を任意に遮断可能な熱スイッチング機構３０ｄを有している。良熱伝導部材３０ｂはその端部の表面積を大きくして蓄冷パック３０ｃに面接触している。

水冷型冷却手段３１は、良熱伝導部材３５に接続され、Ｕ字状に折り返す形状を有する銅製のパイプ３１ａと、該パイプ３１ａの往路の上流側に配置されたタンク３１ｂと、パイプ３１ａの復路の下流側途中に配置されたポンプ３１ｃと、パイプ３１ａの復路の下流側端部に接続されたヒートシンク３１ｄを有している。
ポンプ３１ｃによりパイプ３１ａ内を冷媒が循環されている。冷却室３３ではヒートシンク３１ｄが図示しない熱伝導性ラバーを介してパイプ３１ａの復路の下流側端部に接触しており、自然空冷によって冷媒を冷却している。
移送手段としてのポンプ３１ｃのＯＮ・ＯＦＦによりヒートシンク３１ｄへの熱移送を切り替えることができる。
空冷型冷却手段３２は、良熱伝導部材３５に接続され、冷却室３３へ延びる銅製の良熱伝導部材３２ａと、冷却室３３に設けられ、良熱伝導部材３２ａに接続されたヒートシンク３２ｂと、冷却室３３に設けられ、ヒートシンク３２ｂを強制空冷する冷却ファン３２ｃを有している。良熱伝導部材３２ａはその端部の表面積を大きくしてヒートシンク３２ｂに面接触している。冷却ファン３２ｃのＯＮ・ＯＦＦにより強制空冷の切り替えがなされる。

図４に示すように、蓄冷型冷却手段３０における熱スイッチング機構３０ｄは、良熱伝導部材３０ａと良熱伝導部材３０ｂを接続する銅製の良熱伝導部材３６と、該良熱伝導部材３６を矢印方向に変位させる直動アクチュエータとしてのソレノイド３７を有している。
ソレノイド３７がオンすると良熱伝導部材３６は下方に移動し、良熱伝導部材３０ａと良熱伝導部材３０ｂに対して非接触状態となって温度上昇部３４と蓄冷パック３０ｃ間の熱移動が遮断される。ソレノイド３７がオフすると、良熱伝導部材３６は上方に移動して接触し、良熱伝導部材３０ａと良熱伝導部材３０ｂ間を熱移動可能に接続する。すなわち、熱スイッチング機構３０ｄは接触と非接触の２つのポジションをとることで、熱の授受を切り替えることができる。
ソレノイド３７のオン・オフ動作は逆態様でもよい。良熱伝導部材３６は、接触面積を大きくするために、良熱伝導部材３０ａと良熱伝導部材３０ｂの周面に沿う断面円弧形状（樋状）とするのが望ましい。
良熱伝導部材３０ａと良熱伝導部材３０ｂの表面は断熱材３８で覆われている。

図５に示すように、蓄冷型冷却手段３０の蓄冷パック３０ｃの表面温度を検知する状態把握手段としてのサーミスタ３９、４０、４１が設けられている。
また、図６に示すように、装置の状況に応じて前記複数の冷却手段（蓄冷型冷却手段３０、水冷型冷却手段３１、空冷型冷却手段３２）の使用状態を制御する冷却制御手段４２を有している。
冷却制御手段４２は、Ｉ／Ｏインターフェース４３、ＣＰＵ４４、ＲＯＭ４５、ＲＡＭ４６を有するマイクロコンピュータであり、サーミスタ３９、４０、４１や操作パネル４７等から情報が入力され、ソレノイド３７、ポンプ３１ｃ、冷却ファン３２ｃ等を制御する。
冷却制御手段４２は、装置の状況に応じて上記３つの冷却手段を表１に示す使用パターンで切り替える。

各冷却ユニットの冷却能力は、蓄冷型冷却手段（蓄冷ユニット）＜空冷型冷却手段（空冷ユニット）＜水冷型冷却手段（水冷ユニット）である。また、冷却の際のエネルギー消費は、蓄冷ユニット＜空冷ユニット＜水冷ユニットである。
表１に示すように、画像形成装置の稼動時は、冷却制御手段４２は熱スイッチング機構３０ｄを制御して温度上昇部３４と蓄冷パック３０ｃの接続を遮断し、水冷型冷却手段３１と空冷型冷却手段３２により冷却する。稼動状態にあるときに蓄冷型冷却手段３０により温度上昇部３４を冷却しないことで、蓄冷材料１８を凝固させ、冷却可能に蓄冷することができる。
待機状態時には、冷却制御手段４２は蓄冷型冷却手段３０を優先して使用する制御を行う。

すなわち、待機状態に入った後、初めの所定時間（待機時１）では、空冷型冷却手段３２を停止（冷却ファン３２ｃを停止）し、熱スイッチング機構３０ｄを制御して温度上昇部３４と蓄冷パック３０ｃを接続し、水冷型冷却手段３１と蓄冷型冷却手段３０により冷却を行う。
それ以降（待機時２；スリープモード）では、水冷型冷却手段３１も停止（ポンプ３１ｃ停止）し、蓄冷型冷却手段３０のみにより冷却を行う。待機時２では動作する部材が全く存在しないので、騒音がなくなるとともにエネルギー消費もない。
複数の冷却手段の冷却能力の総和を制御することにより、冷却の不足による温度上昇や、冷却のエネルギーや騒音を過剰に発生させないようにすることができる。
本実施形態では、冷却手段（冷却ユニット）の組み合わせを表１に示す使用パターンとしたが、待機時に確実に蓄冷型冷却手段３０により冷却できる組み合わせであればよく、これに限定される趣旨ではない。蓄冷材料１８の量を多くしたり、温度上昇部３４の温度によっては待機時に蓄冷型冷却手段３０のみで冷却することも可能である。

冷却制御手段４２が蓄冷型冷却手段３０を優先して使用する場合、蓄冷型冷却手段３０の蓄冷パック３０ｃが温度上昇部３４を冷却する機能を有する状態に無い場合もある。
すなわち、吸熱過程を終えて凝固過程に移行する状態、あるいは凝固過程において放熱が始まっている状態にあるときは、温度上昇部３４と蓄冷パック３０ｃを接続しても冷却機能は発現せず、あるいは逆に温度上昇部３４へ熱が移動して温度上昇部３４が加熱される不具合が生じる。
冷却制御手段４２は、状態把握手段としてのサーミスタ３９、４０、４１からの検知情報に基づいて蓄冷パック３０ｃの状態（融解・凝固）を判断又は推定し、冷却機能を有する状態に無い場合には、蓄冷型冷却手段３０の優先使用を止め、残りの他の冷却手段を選択して使用する制御を行う。
蓄冷型冷却手段３０を優先して使用するケースでない場合も、蓄冷パック３０ｃが放熱状態にあるときは、冷却制御手段４２は熱スイッチング機構３０ｄを制御して温度上昇部３４と蓄冷パック３０ｃ間の熱移動を遮断する。
画像形成装置全体において冷却手段として蓄冷型冷却手段のみを用いる構成とすることもでき、この場合にも上記と同様の熱スイッチング機構３０ｄの制御が行われる。

冷却制御手段４２のＲＯＭ４５又はＲＡＭ４６には、予め実験等（コンピュータシミュレーションを含む）により得られた蓄冷パック３０ｃの温度（蓄冷材料１８の温度）とその相状態との関係データテーブルが記憶されており、冷却制御手段４２はサーミスタ３９、４０、４１からの検知情報に基づいて蓄冷材料１８の状態（例えば放熱過程にあるか否か）を判断又は推定し、蓄冷型冷却手段３０の使用の可否を決定する。
本実施形態ではサーミスタ３９、４０、４１による検知温度の平均値により関係データテーブルを作成しているが、状態把握手段としてのサーミスタは１つでもよい。
また、蓄冷材料１８の熱放出時の温度を（室温との差）予め測定し、蓄冷材料の温度（蓄冷パック３０ｃ）の温度がその温度になったら蓄冷材料１８が放熱していると判断するようにしてもよい。
本実施形態では画像形成装置本体１の外部に冷却室３３を有する構成としたが、各冷却ユニットが機内（画像形成装置本体１内）に配置される構成や、機内と機外に冷却ユニットを分散させる構成としてもよい。

図７に基づいて第２の実施形態を説明する。なお、上記参考例や上記実施形態と同一部分は同一符号で示し、特に必要がない限り既にした構成上及び機能上の説明は省略して要部のみ説明する（以下の他の実施形態において同じ）。
本実施形態では、温度上昇部３４の温度を測定する温度測定手段としてのサーミスタ５０が設けられており、冷却制御手段４２はサーミスタ５０からの検知情報（測定情報）に基づいて前記複数の冷却手段の使用パターンを決定する。温度上昇部３４の温度により、冷却能力の不足、過剰を把握することができる。
冷却制御手段４２は、サーミスタ５０の検知情報に基づいて熱スイッチング機構３０ｄのＯＮ・ＯＦＦ（接触・非接触）とポンプ３１ｃの流量と冷却ファン３２ｃの回転数を制御する。

例えば温度上昇部３４の温度が高いときは、全ての冷却ユニット（蓄冷型冷却手段３０、水冷型冷却手段３１、空冷型冷却手段３２）により冷却を行い、ポンプ３１ｃの流量と冷却ファン３２ｃの回転数も最大とする。
温度上昇部３４の温度が低くなるにしたがって、ポンプ３１ｃの流量の低減、冷却ファン３２ｃの回転数の低減、蓄冷型冷却手段３０のＯＦＦ（熱スイッチング機構３０ｄのＯＦＦ）の順に制御を行い、温度上昇部３４が所定の温度になるようにする。
本実施形態においては上記の順に制御が行われるが、冷却ユニットの冷却能力やエネルギー効率により制御の順序や仕方は変わってもよい。

図８に基づいて第３の実施形態（状態把握手段の変形例）を説明する。
第２の実施形態では、蓄冷パック３０ｃの温度のみを測定して蓄冷材料１８の状態を把握する構成としたが、本実施形態における状態把握手段は、蓄冷材料１８の温度Ａを測定するサーミスタ５１と、温度上昇部３４と蓄冷パック３０ｃ間の熱移動路としての良熱伝導部材３０ｂの温度Ｂを測定するサーミスタ５２を有している。
冷却制御手段４２Ａは、サーミスタ５１による検出温度Ａと、サーミスタ５２による検出温度Ｂを比較し、検出温度Ａ＜検出温度Ｂの場合には蓄冷材料１８は吸熱していると判断又は推定し、検出温度Ａ＞検出温度Ｂの場合には蓄冷材料１８は発熱（放熱）していると判断又は推定する。
蓄冷材料１８が発熱していると判断した場合には、冷却制御手段４２Ａは蓄冷型冷却手段３０の使用不可と判断し、熱スイッチング機構３０ｄを制御して温度上昇部３４と蓄冷パック３０ｃ間の熱移動を遮断する。
温度Ａ、温度Ｂの検出部位にサーミスタ等の温度検出手段をそれぞれ複数設け、平均値で比較するようにしてもよい。

図９に基づいて第４の実施形態（状態把握手段の他の変形例）を説明する。
本実施形態では蓄冷材料１８の硬さを測定してその状態を把握することを特徴としている。
状態把握手段５３は、直動アクチュエータとしてのシリンダ５４と、位置センサ５５を有している。蓄冷パック３０ｃのパッケージは柔軟性を有する材料で袋状に形成されている。
良熱伝導部材３０ｂの反対側から蓄冷パック３０ｃにシリンダ５４のヘッド５４ａを所定の力で押し付け、位置センサ５５によりヘッド５４ａの位置変位量を検出する。位置センサ５５の検出情報は冷却制御手段４２Ｂへ送られる。
蓄冷材料１８の凝固状態によりヘッド５４ａの位置は変化するため、ヘッド５４ａを蓄冷パック３０ｃから離れた初期位置に戻し、定期的に押し付けることにより蓄冷パック３０ｃの凝固状態を把握することができる。

予めヘッド５４ａと同じ押圧面積、押圧力で加圧した際の蓄冷材料１８の変位量と相状態との関係データテーブルを求め、冷却制御手段４２ＢのＲＯＭ４５又はＲＡＭ４６に記憶する。
冷却制御手段４２Ｂは位置センサ５５からの検出情報に基づいて蓄冷材料１８の状態（例えば放熱過程にあるか否か）を判断又は推定し、蓄冷型冷却手段３０の使用の可否を決定する。
シリンダ５４を複数設け、その平均値により上記関係データテーブルを作成してもよい。
蓄冷材料１８の状態を把握（監視）する状態把握手段としては、他に、サーモセンサによるサーモグラフィを用いて判断する構成としてもよく、蓄冷パック３０ｃの厚み方向における音の伝達変化を測定して判断する構成としてもよい。

上記参考例や上記各実施形態では温度上昇部と蓄冷パック間を良熱伝導部材で接続する構成としたが、蓄冷パックを温度上昇部に直接接触させて冷却してもよい。温度上昇部に蓄冷材料を装填する隙間を設け、そこに装填してもよい。
また、蓄冷材料として結晶性材料を用いたが、これに限定される趣旨ではなく、例えば通電により状態変化して吸熱特性を呈するような材料でもよい。この場合でもモータ等の回転部材は存在しないので、静穏化を実現できる。
蓄冷材料としては、上記硫酸マンガンの他に、硫酸ナトリウム、塩化カリウム、塩化カルシウムなどと水の混合物を用いてもよい。

本発明の参考例における画像形成装置の概要側面図である。 蓄冷パックの斜視図である。 本発明の第１の実施形態における画像形成装置の概要側面図である。 熱スイッチング機構の動作を示す図である。 状態把握手段の構成を示す図である。 制御ブロック図である。 第２の実施形態における画像形成装置の概要側面図である。 第３の実施形態における状態把握手段の構成を示す図である。 第４の実施形態における状態把握手段の構成を示す図である。

符号の説明

２ 温度上昇部としてのスキャナランプ
３ 温度上昇部としてのスキャナモータ
５ 温度上昇部としての書き込み装置
８ 温度上昇部としての現像装置
１０ 温度上昇部としての定着装置
１８ 蓄冷材料
２６ 温度上昇部としての両面ユニット
３０ 冷却手段としての蓄冷型冷却手段
３０ｄ 熱スイッチング機構
３１ 冷却手段としての水冷型冷却手段
３２ 冷却手段としての空冷型冷却手段
３４ 温度上昇部
３９、４０、４１ 状態把握手段としてのサーミスタ
４２ 冷却制御手段
５０ 温度計測手段としてのサーミスタ

Claims (16)

1. 温度上昇部と、該温度上昇部を冷却する複数の異なる方式の冷却手段と、装置の状況に応じて前記複数の冷却手段の使用状態を制御する冷却制御手段を有し、前記複数の冷却手段の少なくとも一つが蓄冷材料を用いるものであり、前記温度上昇部と前記蓄冷材料を用いる冷却手段との間に熱移動を任意に遮断可能な熱スイッチング機構が設けられ、前記冷却制御手段は前記装置の稼動状態時には前記熱スイッチング機構を制御して熱移動を遮断することを特徴とする画像形成装置。
2. 請求項１に記載の画像形成装置において、
   前記蓄冷材料は結晶性材料であることを特徴とする画像形成装置。
3. 請求項２に記載の画像形成装置において、
   前記結晶性材料は前記温度上昇部の温度以下の融解温度をもち、凝固点温度が画像形成装置の使用環境温度以上であることを特徴とする画像形成装置。
4. 請求項１に記載の画像形成装置において、
   少なくとも前記装置の稼動状態と待機状態を有し、前記冷却制御手段は前記待機状態時には前記蓄冷材料を用いない他の冷却手段を停止し、前記蓄冷材料を用いる冷却手段を使用することを特徴とする画像形成装置。
5. 請求項４に記載の画像形成装置において、
   前記使用の対象となった蓄冷材料を用いる冷却手段が冷却機能を有する状態にない場合、前記冷却制御手段は前記他の冷却手段を選択して使用することを特徴とする画像形成装置。
6. 請求項１に記載の画像形成装置において、
   前記温度上昇部と前記蓄冷材料間の熱移動路が断熱材で覆われていることを特徴とする画像形成装置。
7. 請求項１に記載の画像形成装置において、
   前記温度上昇部の温度を測定する温度測定手段を有し、前記冷却制御手段は前記温度測定手段の測定情報に基づいて前記複数の冷却手段の使用パターンを決定することを特徴とする画像形成装置。
8. 請求項１に記載の画像形成装置において、
   前記蓄冷材料を用いる冷却手段の状態を把握する状態把握手段を有し、前記冷却制御手段は前記状態把握手段からの情報に基づいて前記熱スイッチング機構を制御することを特徴とする画像形成装置。
9. 請求項８に記載の画像形成装置において、
   前記蓄冷材料を用いる冷却手段が放熱過程にあると判断された場合、前記冷却制御手段は前記熱スイッチング機構を制御して熱移動を遮断することを特徴とする画像形成装置。
10. 温度上昇部と、蓄冷材料を用いて前記温度上昇部を冷却する冷却手段と、前記温度上昇部と前記蓄冷材料を用いる冷却手段との間に設けられ熱移動を遮断可能な熱スイッチング機構と、該熱スイッチング機構を制御する冷却制御手段を有していることを特徴とする画像形成装置。
11. 請求項１０に記載の画像形成装置において、
    前記蓄冷材料を用いる冷却手段の状態を把握する状態把握手段を有し、前記冷却制御手段は前記状態把握手段からの情報に基づいて前記熱スイッチング機構を制御することを特徴とする画像形成装置。
12. 請求項１１に記載の画像形成装置において、
    前記蓄冷材料を用いる冷却手段が放熱過程にあると判断された場合、前記冷却制御手段は前記熱スイッチング機構を制御して熱移動を遮断することを特徴とする画像形成装置。
13. 請求項８又は１１に記載の画像形成装置において、
    前記状態把握手段は前記蓄冷材料の温度を測定する構成を有し、前記冷却制御手段は前記状態把握手段からの情報に基づいて、予め求められた前記蓄冷材料の温度とその相状態との関係データテーブルから前記蓄冷材料を用いる冷却手段の使用の可否を判断することを特徴とする画像形成装置。
14. 請求項８又は１１に記載の画像形成装置において、
    前記状態把握手段は前記蓄冷材料の温度Ａと、前記温度上昇部と前記蓄冷材料間の熱移動路の温度Ｂを測定する構成を有し、前記冷却制御手段は前記状態把握手段からの情報に基づいて前記温度Ａと前記温度Ｂ間の温度勾配を判断し、その結果に基づいて前記蓄冷材料を用いる冷却手段の使用の可否を判断することを特徴とする画像形成装置。
15. 請求項８又は１１に記載の画像形成装置において、
    前記状態把握手段は前記蓄冷材料の硬さを測定する構成を有し、前記冷却制御手段は前記状態把握手段からの情報に基づいて、予め求められた前記蓄冷材料の硬さとその相状態との関係データテーブルから前記蓄冷材料を用いる冷却手段の使用の可否を判断することを特徴とする画像形成装置。
16. 請求項１に記載の画像形成装置において、
    前記蓄冷材料が着脱自在であることを特徴とする画像形成装置。

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