JP5194457B2 - 画像形成装置の冷却装置 - Google Patents

Description

本発明は、循環パイプ内に冷却液を循環させて装置内の現像装置や書き込み装置などの温度上昇箇所の冷却を行う画像形成装置の冷却装置に関する。

複写機、プリンタ、ファクシミリなどや、これらを備えた複合機等の電子写真方式の画像形成装置は、内部に書き込み装置、現像装置、定着装置などの画像形成動作時に発熱を伴う複数のユニットが設置されている。更に、近年の画像形成装置は、高速化に伴って各ユニット（書き込み装置、現像装置等）の発熱量が増加し、かつ小型化に伴って各ユニット（書き込み装置、現像装置等）が装置内に高密度に実装されているので、従来の冷却ファンによる空冷方式では各ユニットに対して十分な冷却が難しくなっている。

特に、現像装置においては、トナーおよびキャリアを攪拌して、トナーに帯電性を付与する際に発生する摩擦熱、および定着装置等からの輻射熱によりトナーが軟化点程度まで温度上昇すると、溶融したトナーが凝集して現像不良が発生するため、トナーを軟化点温度以下に保持するように冷却を行う必要がある。

そこで、最近では、冷却能力をより高めるために、液体の冷媒（冷却液）を装置内の温度上昇箇所に循環させて、冷媒に蓄熱された各ユニット等から発せられた熱を放熱部（熱交換器）を介して装置外に放熱する、いわゆる液冷方式の冷却装置を備えた画像形成装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００５−１０３８８号公報

ところで、従来の画像形成装置に設けられている液冷方式の冷却装置では、水などの冷却液をポンプの運転により圧送して、途中に放熱部が接続されている循環パイプ内を循環させている。即ち、循環パイプ内を循環する冷却液には、大気圧以上の圧力が付与されている。

このため、例えば、経年変化等により循環パイプ（高分子材料からなるゴムチューブや金属パイプなど）に腐食や孔食が生じた場合には、冷却液が画像形成装置内に漏れ出す虞があった。

このように、万一循環パイプから冷却液が漏れると、漏れた冷却液が画像形成装置内の絶縁が必要な電気回路や高電圧部などに触れて短絡が生じるなどの不具合が起きる可能性がある。

そこで、本発明は、経年変化等により循環パイプに腐食や孔食が生じた場合などにおいても、循環パイプから冷却液が漏れるのを確実に防止して、良好な液冷を行うことができる画像形成装置の冷却装置を提供することを目的とする。

前記目的を達成するために請求項１に記載の発明は、冷却液が貯留されたタンクと、画像形成動作により温度上昇する温度上昇箇所に熱的に接するように設置された受熱部材と、冷却液を前記タンクと前記受熱部材との間で循環させるための循環パイプと、前記循環パイプに連結され該循環パイプに冷却液を循環させるポンプと、前記循環パイプに連結され該循環パイプを循環する冷却液に蓄熱される熱を放出する放熱手段とを備えた画像形成装置の冷却装置において、前記タンクと前記受熱部材と前記ポンプは、冷却液の循環方向上流側から下流側に向けて前記タンク、前記受熱部材、前記ポンプの順に配置され、前記タンクを冷却液の循環方向に対して前記受熱部材の上流側で、かつ前記受熱部材よりも下方側に配置するとともに、前記ポンプを冷却液の循環方向に対して前記受熱部材の下流側で、かつ前記受熱部材よりも上方側に配置し、更に、冷却液の循環方向に沿って配置された前記ポンプ、放熱手段、タンクの間を接続した部分の前記循環パイプの周囲、及び該ポンプ、放熱手段、タンクの周囲を覆うようにして隔壁部材を設け、前記ポンプの作動により冷却液を前記タンク側から吸引して、冷却液の循環方向に沿って前記循環パイプ内の前記ポンプと前記タンクとの間にある冷却液の絶対圧力を大気圧力よりも低い状態にして前記受熱部材内に流すようにすることを特徴としている。

また、請求項２に記載の発明は、前記放熱手段が、冷却液の循環方向に対して前記ポンプの下流側で、かつ前記タンクの上流側に配置されることを特徴としている。

また、請求項３に記載の発明は、前記タンクと前記ポンプと前記放熱手段は、画像形成装置内の画像形成動作に用いられる部材から離間して配置されていることを特徴としている。

また、請求項４に記載の発明は、前記タンクが、画像形成装置内の最下部近傍に配置されることを特徴としている。

また、請求項５に記載の発明は、前記タンクが、大気開放されていることを特徴としている。

また、請求項６に記載の発明は、冷却液が貯留されたタンクと、吐出口側が前記タンク中の冷却液と接するように配置され、流入口と前記吐出口との間のくびれ部に吸入管が連通するように接続されたベンチュリー管と、前記タンクと前記ベンチュリー管の前記流入口との間に接続された第１循環パイプと、前記第１循環パイプに連結され、冷却液を前記ベンチュリー管の前記流入口側に供給するポンプと、前記タンクと前記吸入管との間に接続された第２循環パイプと、前記第２循環パイプに接続され、画像形成動作により温度上昇する温度上昇箇所に熱的に接するように設置された受熱部材と、前記第１循環パイプまたは前記第２循環パイプに連結され、前記第１循環パイプまたは前記第２循環パイプを循環する冷却液に蓄熱される熱を放出する放熱手段と、を備えた画像形成装置の冷却装置であって、前記ポンプの作動により前記第１循環パイプを通して前記タンク側から冷却液を前記ベンチュリー管の前記流入口に供給して前記くびれ部での絶対圧力を大気圧力以下にすることにより、前記タンク側から前記第２循環パイプを通して冷却液を前記吸入管から前記くびれ部に吸引し、冷却液の絶対圧力を大気圧力よりも低い状態にして前記受熱部材内に流すようにすることを特徴としている。

また、請求項７に記載の発明は、前記放熱手段が、前記第１循環パイプの冷却液の循環方向に対して前記ポンプの上流側で、かつ前記タンクの下流側に配置されることを特徴としている。

また、請求項８に記載の発明は、前記タンク、前記吸入管が接続された前記ベンチュリー管、前記ポンプ、および前記放熱手段がそれぞれ近接して配置されていることを特徴としている。

また、請求項９に記載の発明は、前記タンク、前記吸入管が接続された前記ベンチュリー管、前記ポンプ、および前記放熱手段は、画像形成装置内の画像形成動作に用いられる部材から離間して配置されていることを特徴としている。

また、請求項１０に記載の発明は、前記タンクが、大気開放されていることを特徴としている。

本発明によれば、冷却液の絶対圧力を大気圧力よりも低い状態にして受熱部材内に流して、受熱部材と熱的に接している温度上昇箇所を冷却することにより、循環パイプを流れる冷却液の絶対圧力が大気圧力よりも低い領域においては、冷却液の漏洩を確実に防止することができる。

以下、本発明を図示の実施形態に基づいて説明する。
〈実施形態１〉

図１は、本発明の実施形態１に係る画像形成装置の冷却装置を示す概略構成図、図２は、前記冷却装置を備えた画像形成装置を示す概略図である。

図１、図２に示すように、本実施形態に係る液冷方式の冷却装置１は、冷却液（冷媒）が循環される循環パイプ２と、この循環パイプ２に接続されている、画像形成装置（本実施形態では、電子写真方式の複写機）３内の温度上昇箇所としての現像装置４に熱的に接するように設けられた受熱部材５と、冷却液を循環させるためのポンプ６と、温度上昇した冷却液の熱を放熱する熱交換器７と、冷却液が貯留されるタンク８とを有しており、ポンプ６の作動により冷却液が循環パイプ２内を矢印ａ方向に沿って、受熱部材５、ポンプ６、熱交換器７、タンク８の順に循環する。なお、循環パイプ２のポンプ６付近には逆止弁（不図示）が配置されている。

循環パイプ２は、本実施形態では銅やステンレスなどの金属製のパイプによって形成されている。受熱部材５は、現像装置４の現像容器４ａ（図２参照）の表面に熱的に接するように設けられており、現像装置４から受熱した熱を速やかに、かつ効率よく冷却液側へ移動できるように、アルミニウム製からなり、かつその内部の流路（不図示）は蛇行形状に形成されている。

ポンプ６は、冷却液の循環方向に対して現像装置４の下流側で、かつ現像装置４の位置よりも上方側に設置されており、また、タンク８は、冷却液の循環方向に対して現像装置４の上流側で、かつ現像装置４の位置よりも下方側に設置されている。これにより、ポンプ６が作動すると冷却液がタンク８側からポンプ６側へ吸引されることによって、循環パイプ２のタンク８とポンプ６間の流路における冷却液の絶対圧力は大気圧よりも低い状態となる。

熱交換器７は、冷却液の循環方向に対してポンプ６の下流側で、かつタンク８の上流側に設置されており、表面に複数の放熱用フィン９を有する蛇行形状に形成された流路（不図示）と、放熱を効果的に行うためのファン１０を備えている。なお、熱交換器７は、画像形成装置３の側面または背面に形成した排気口（不図示）付近に設けられている。冷却液Ｃが貯留されるタンク８は、冷却液の循環方向に対して現像装置４の上流側で、画像形成装置３内の最下部付近に位置するようにして設置されている。なお、タンク８は大気開放されている。

循環パイプ２内を循環する冷却液（冷媒）としては、水または防錆材を含有した不凍液などを用いることができる。なお、不凍液としては、エチレングリコール水溶液、あるいは毒性が小さく、融点が低いプロピレングリコール水溶液などを用いることができる。

また、ポンプ６、熱交換器７、タンク８、およびこれらの間に位置する循環パイプ２の周囲には、これらを覆うようにして隔壁部材１１が設けられている。更に、ポンプ６、熱交換器７、タンク８およびこれらの間に位置する循環パイプ２は、画像形成装置３内の画像形成動作に用いられる、絶縁が必要な電気回路や高電圧部（感光体ドラム、帯電装置、現像装置、転写装置、書き込み装置、定着装置、制御装置、電源装置など）、用紙トレイ等からできるだけ離間するようにして配置されている。

図２に示す本実施形態に係る冷却装置１を備えたモノクロ画像を出力する画像形成装置３は、感光体ドラム２０の周囲に帯電装置２１、書き込み装置（露光装置）２２、前記現像装置４、転写装置２３、クリーニング装置２４が配置され、転写装置２３の下流側には定着装置２５が配置されている。現像装置４の現像容器４ａには、前記したように循環パイプ２が接続された受熱部材５が熱的に接している。現像容器４ａ内にはトナー（不図示）が収納されている。

前記画像形成装置３の画像形成動作時においては、所定のプロセススピードで回転駆動される感光体ドラム２０の表面を帯電装置２１により一様に帯電させ、読取り装置（不図示）で読取った原稿の画像情報に応じて書き込み装置２２により露光を行って静電潜像を形成した後、現像装置４のトナー（現像剤）で現像を行うことにより、トナー像が感光体ドラム２０上に形成される。

そして、カセット２６から所定のタイミングで搬送路（不図示）を通して転写部位に搬送される記録紙Ｐに、転写装置２３により感光体ドラム２０上に担持されているトナー像が転写される。トナー像が転写された記録紙Ｐは定着装置２５に搬送されて、定着ローラ２５ａと加圧ローラ２５ｂ間で加熱・加圧されることにより、記録紙Ｐ上にモノクロのトナー像が定着される。モノクロのトナー像が定着された記録紙Ｐは、排紙ローラ（不図示）により外部に排出される。なお、感光体ドラム２０上のトナー像が記録紙Ｐに転写された後に、感光体ドラム２０の表面はクリーニング装置２４のクリーニングブレード２４ａにより残トナーが除去されて、次の作像に供される。

前記した画像形成動作時には、定着装置２５の定着ローラ２５ａ内のヒータ（不図示）の発熱によって画像形成装置３内が温度上昇する。更に、現像装置４による現像動作時に、トナーおよびキャリアを攪拌して、トナーに帯電性を付与する際に発生する摩擦熱等によって現像容器４ａ内のトナーが軟化点温度以上に上昇しないように、前記冷却装置１により現像装置４の冷却が行われる。以下、画像形成動作時における冷却装置１による現像装置４の冷却動作について説明する。

（冷却装置１による画像形成動作時の冷却動作）
前記した画像形成動作時においては、制御装置（不図示）からの信号に基づいてポンプ６が作動することにより、冷却液がタンク８側からポンプ６側へ吸引され、受熱部材５内の流路を流れる。この際、循環パイプ２のタンク８とポンプ６の間の流路における冷却液の絶対圧力は大気圧よりも低い状態となる。

これにより、前記したように現像装置４から発せられる熱が、受熱部材５を介してその内部の流路を流れる冷却液に吸熱されることにより、現像装置４が冷却される。そして、昇温した冷却液は循環パイプ２を通して熱交換器７へ送られて、冷却液に蓄熱された熱を放熱用フィン９を介して外へ放熱する。この際、ファン１０を回転させてより効果的に放熱を行う。熱交換器７により放熱された冷却液は大気開放されているタンク８に戻り、以下同様に循環パイプ２内を冷却液が循環して現像装置４の冷却を行う。

そして、前記した冷却装置１による現像装置４に対する冷却効果を評価するために、常温・常湿環境下で連続通紙による画像形成動作を数時間行い、かつ冷却装置１により現像装置４の冷却を行った場合における現像装置４の温度を測定した。この結果、現像容器４ａ内の温度は約４７℃であり、使用したトナーの軟化点温度（約５０℃）よりも低く維持されて、現像不良による画質低下は認められなかった。なお、受熱部材５内の冷却液の温度は約４５℃であった。

このように、本実施形態における冷却装置１によれば、現像装置４よりも上方に設けたポンプ６により、画像形成装置３の最下部付近に設けたタンク８から循環パイプ２を通して冷却液を吸引して受熱部材５内に流し、現像装置４から発せられる熱を冷却液に吸熱させることによって、現像装置４を良好に冷却することができる。

また、現像装置４よりも上方に設けたポンプ６により、画像形成装置３の最下部付近に設けたタンク８から循環パイプ２を通して冷却液を吸引して、受熱部材５内に冷却液を流すことにより、循環パイプ２のタンク８とポンプ６の間の流路における冷却液の絶対圧力は大気圧よりも低い状態となる。これにより、万一循環パイプ２の継手部分等に微小な隙間が生じたり、経年変化等により循環パイプ２に腐食や孔食が生じた場合でも、冷却液の循環方向に沿ったタンク８とポンプ６の間に位置する循環パイプ２から冷却液が画像形成装置３内に漏洩することはない。

更に、ポンプ６、熱交換器７、タンク８、およびこれらの間に位置する循環パイプ２の周囲は隔壁部材１１によって覆われているので、万一循環パイプ２の継手部分等に微小な隙間が生じたり、経年変化等により循環パイプ２に腐食や孔食が生じた場合でも、冷却液の循環方向に沿ったポンプ６とタンク８の間に位置する循環パイプ２から冷却液が画像形成装置３内に漏洩することはない。また、タンク８を画像形成装置３内の最下部付近に設置したことにより、画像形成装置３内の各ユニット（感光体ドラム、帯電装置、現像装置、転写装置、書き込み装置、定着装置、制御装置、電源装置など）の配置位置に対する影響を小さくすることができる。

また、ポンプ６、熱交換器７、タンク８およびこれらの間に位置する循環パイプ２を、画像形成装置３内の画像形成動作に用いられる、絶縁が必要な電気回路や高電圧部（感光体ドラム、帯電装置、現像装置、転写装置、書き込み装置、定着装置、制御装置、電源装置など）、用紙トレイ等からできるだけ離間するようにして配置しているので、画像形成動作に用いられるこれらの部材に対して、冷却液の漏洩に対する安全性をより高めることができ、更に、循環パイプ２を循環する冷却液の温度上昇を抑えることができる。

なお、前記実施形態のように、現像装置４よりも上方に設けたポンプ６により、画像形成装置３の最下部付近に設けたタンク８から循環パイプ２を通して冷却液を吸引して受熱部材５内に流す構成では、サイフォンの原理により、タンク８とポンプ６間の高さに制約（常温の水の場合は約１０ｍ）があるが、画像形成装置３の高さは通常１ｍ程度以内なので全く支障はない。

〈実施形態２〉
図３は、本発明の実施形態２に係る画像形成装置の冷却装置を示す概略構成図、図４は、前記冷却装置を備えた画像形成装置を示す概略図である。なお、図１、図２に示した実施形態１の冷却装置、画像形成装置と同一機能を有する部材には同一符号を付し、重複する説明は省略する。

図３、図４に示すように、本実施形態に係る冷却装置１ａは、冷却液（冷媒）Ｃが貯留されたタンク８の外面に吐出し口２７ｂ側が連通するように接続されたベンチュリー管２７を有しており、タンク８とベンチュリー管２７の流入口２７ａとの間には、ポンプ６と熱交換器７が連結されている第１循環パイプ２ａが接続されている。ベンチュリー管２７の流入口２７ａと吐出し口２７ｂとの間の中間部のくびれ部２７ｃには、吸引管２８が連通するようにして接続されている。

更に、タンク８と吸引管２８との間に接続された第２循環パイプ２ｂには、画像形成装置（本実施形態では、電子写真方式の複写機）３ａ内の温度上昇箇所としての複数の現像装置４に熱的に接するように設けられた各受熱部材５が連結されている。なお、本実施形態の画像形成装置３ａは、４つの現像装置４を有している（図４参照）。

熱交換器７は、画像形成装置３の側面または背面に形成した排気口（不図示）付近に設けられている。タンク８は、画像形成装置３ａ内の最下部付近に位置するようにして設置されている。なお、タンク８は大気開放されている。ポンプ６、熱交換器７、タンク８、および吸引管２８が接続されたベンチュリー管２７は、それぞれ近接して配置されている。

ベンチュリー管２７は、流入口２７ａからくびれ部２７ｃへ向けて管径が小さくなっており、くびれ部２７ｃから吐出し口２７ｂへ向けて管径が大きくなっている。

これにより、ポンプ６の作動により冷却液がベンチュリー管２７の流入口２７ａに供給されると、ベルヌーイの定理により、管径が小さいくびれ部２７ｃでの冷却液の流れが早くなり、圧力が低下する。このとき、ベンチュリー管２７の吐出し口２７ｂが接続されているタンク８は大気開放されているので、ベンチュリー管２７のくびれ部２７ｃでの絶対圧力は大気圧力以下となる。従って、タンク８内の冷却液は、第２循環パイプ２ｂを通して各受熱部材５内を流れてくびれ部２７ｃに連通している吸引管２８に吸引されて、ベンチュリー管２７のくびれ部２７ｃ、吐出し口２７ｂを通してタンク８に戻る。

なお、第１循環パイプ２ａのポンプ６付近には逆止弁（不図示）が配置されており、更に、第２循環パイプ２ｂの吸引管２８付近にも逆止弁（不図示）が配置されている。

また、ポンプ６、熱交換器７、タンク８、吸引管２８が接続されたベンチュリー管２７はそれぞれ近接して画像形成装置３ａ内の下部付近に設置されており、更に、これらの部材およびこれらの周囲付近に位置する第１、第２循環パイプ２ａ，２ｂの周囲には、これらを覆うようにして隔壁部材１１が設けられている。

更に、ポンプ６、熱交換器７、タンク８、吸引管２８が接続されたベンチュリー管２７およびこれらの周囲付近に位置する第１、第２循環パイプ２ａ，２ｂは、画像形成装置３ａ内の画像形成動作に用いられる、絶縁が必要な電気回路や高電圧部（感光体ドラム、帯電装置、現像装置、転写装置、書き込み装置、定着装置、制御装置、電源装置など）、用紙トレイ等からできるだけ離間するようにして配置されている。

また、第２循環パイプ２ｂの隔壁部材１１が位置する外側付近には連結解除自在なジョイント部材２８ａ，２８ｂが設けられており、ジョイント部材２８ａ，２８ｂの連結を解除することによって、隔壁部材１１内のポンプ６、熱交換器７、タンク８、吸引管２８が接続されたベンチュリー管２７およびこれらの周囲付近に位置する第１、第２循環パイプ２ａ，２ｂを含む隔壁部材１１全体を画像形成装置３ａの外に取り出すことができるように構成されている。なお、第２循環パイプ２ｂの各ジョイント部材２８ａ，２８ｂの前後には開閉バルブ（不図示）が設けられている。

図４に示す本実施形態に係る冷却装置１ａを備えたフルカラー画像（モノクロ画像も可）を出力する画像形成装置３ａは、一定の間隔で並設された４つの画像形成部３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄと、中間転写ベルト３１と、書き込み装置（露光装置）３２、定着装置２５等を備えている。各画像形成部３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄは、感光体ドラム２０、帯電器２１、前記現像装置４、クリーニング装置（不図示）をそれぞれ有しており、画像形成部３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄの各現像装置４には、現像剤としてのＹ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）、Ｋ（ブラック）の各トナーを有している。各現像装置４の現像容器（不図示）に熱的に接続された各受熱部材５には、第２循環パイプ２ｂが連結されている。

前記画像形成装置３ａの画像形成動作時においては、各画像形成部３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄの所定のプロセススピードで回転駆動される各感光体ドラム２０の表面を各帯電装置２１によりそれぞれ一様に帯電させ、読取り装置（不図示）で読取った原稿の画像情報に応じて書き込み装置３２により露光を行って静電潜像を形成した後、各現像装置４でそれぞれ現像を行うことにより、各色（イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック）のトナー像が各感光体ドラム２０上に形成される。そして、各感光体ドラム２０上のトナー像は、複数のローラ間に張架された無端状の中間転写ベルト３１上に各色のトナー像が順次重ね合わされるようにして転写（１次転写）される。

そして、カセット２６から所定のタイミングで搬送路（不図示）を通して転写部位に搬送される記録紙Ｐに、２次転写ローラ３３により中間転写ベルト３１上に担持されているフルカラーのトナー像が一括して転写（２次転写）される。トナー像が転写された記録紙Ｐは定着装置２５に搬送されて、定着ローラ２５ａと加圧ローラ２５ｂ間で加熱・加圧されることにより、記録紙Ｐ上にフルカラーのトナー像が定着される。フルカラーのトナー像が定着された記録紙Ｐは、排紙ローラ（不図示）により外部に排出される。

なお、各感光体ドラム２０上のトナー像が記録紙Ｐに転写された後に、各感光体ドラム２０の表面はクリーニング装置（不図示）により残トナーが除去されて、次の作像に供される。

前記した画像形成動作時には、定着装置２５の定着ローラ２５ａ内のヒータ（不図示）の発熱によって画像形成装置３ａ内が温度上昇する。更に、画像形成部３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄの各現像装置４による現像動作時に、トナーおよびキャリアを攪拌して、トナーに帯電性を付与する際に発生する摩擦熱等によって各現像装置４の現像容器（不図示）内のトナーが軟化点温度以上に上昇しないように、前記冷却装置１ａにより各現像装置４の冷却が行われる。以下、画像形成動作時における冷却装置１ａによる各現像装置４の冷却動作について説明する。

（冷却装置１ａによる画像形成動作時の冷却動作）
前記した画像形成動作時においては、制御装置（不図示）からの信号に基づいてポンプ６が作動することにより、第１循環パイプ２ａ内の冷却液は矢印ａ方向に沿ってベンチュリー管２７の流入口２７ａに供給され、くびれ部２７ｃ、吐出し口２７ｂを通してタンク８に戻る。タンク８に戻った冷却液は大気開放される。

この際、前記したようにベルヌーイの定理によってベンチュリー管２７の管径が小さいくびれ部２７ｃでの冷却液の流れが早くなり、くびれ部２７ｃでの絶対圧力は大気圧力以下となる。これにより、タンク８内の冷却液は、第２循環パイプ２ｂを通して矢印ｂ方向に沿って、各受熱部材５内を流れてくびれ部２７ｃに連通している吸引管２８に吸引されて、ベンチュリー管２７のくびれ部２７ｃ、吐出し口２７ｂを通してタンク８に戻る。これにより、前記したように各画像形成部３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄの各現像装置４から発せられる熱が、各受熱部材５を介してその内部の流路を流れる冷却液に吸熱されることにより、各現像装置４が冷却される。

そして、タンク８に戻った昇温した冷却液は、ポンプ６の作動により第１循環パイプ２ａを通して熱交換器７へ送られて、冷却液に蓄熱された熱を放熱用フィン９を介して外へ放熱する。この際、ファン１０を回転させてより効果的に放熱を行う。これにより、タンク８内に貯留される冷却液の温度上昇が抑えられ、各現像装置４の冷却を安定して行うことができる。

そして、前記した冷却装置１ａによる各現像装置４に対する冷却効果を評価するために、常温・常湿環境下で連続通紙による画像形成動作を数時間行い、かつ冷却装置１ａにより各現像装置４の冷却を行った場合における各現像装置４の温度を測定した。この結果、画像形成部３０ａ，３０ｂのイエロートナー、マゼンタトナーがそれぞれ収納されている現像装置４の現像容器内の温度は約４２℃で、画像形成部３０ｃ，３０ｄのシアントナー、ブラックトナーがそれぞれ収納されている現像装置４の現像容器内の温度は約４３℃であり、使用した各色のトナーの軟化点温度（約４５℃）よりも低く維持されて、現像不良による画質低下は認められなかった。なお、各受熱部材５内の冷却液の温度は約４０℃であった。

このように、本実施形態における冷却装置１ａによれば、ポンプ６の作動によりベンチュリー管２７の吸引管２８が接続されたくびれ部２７ｃに吸引される冷却液が途中で各受熱部材５内を流れることにより、各現像装置４から発せられる熱が冷却液に吸熱されることによって、現像装置４を良好に冷却することができる。

また、ポンプ６の作動によりベンチュリー管２７の吸引管２８が接続されたくびれ部２７ｃに冷却液を吸引して、各受熱部材５内に冷却液を流すことにより、タンク８から各受熱部材５を介して吸引管２８に接続されている第２循環パイプ２ｂ内を流れる冷却液の絶対圧力は大気圧よりも低い状態となる。これにより、万一第２循環パイプ２ｂの継手部分等に微小な隙間が生じたり、経年変化等により第２循環パイプ２ｂに腐食や孔食が生じた場合でも、第２循環パイプ２ｂから冷却液が画像形成装置３ａ内に漏洩することはない。

更に、ポンプ６、熱交換器７、タンク８、吸引管２８が接続されたベンチュリー管２７およびこれらの周囲付近に位置する第１、第２循環パイプ２ａ，２ｂの周囲は隔壁部材１１によって覆われているので、万一第１循環パイプ２ａの継手部分等に微小な隙間が生じたり、経年変化等により第１循環パイプ２ａに腐食や孔食が生じた場合でも、冷却液が画像形成装置３ａ内に漏洩することはない。

また、ポンプ６、熱交換器７、タンク８、吸引管２８が接続されたベンチュリー管２７およびこれらの周囲付近に位置する第１、第２循環パイプ２ａ，２ｂは、画像形成装置３ａ内の画像形成動作に用いられる、絶縁が必要な電気回路や高電圧部（感光体ドラム、帯電装置、現像装置、転写装置、書き込み装置、定着装置、制御装置、電源装置など）、用紙トレイ等からできるだけ離間するようにして配置しているので、画像形成動作に用いられるこれらの部材に対して、冷却液の漏洩に対する安全性をより高めることができ、更に、第１、第２循環パイプ２ａ，２ｂを循環する冷却液の温度上昇を抑えることができる。

また、第２循環パイプ２ｂの各ジョイント部材２９ａ，２９ｂの連結を解除することによって、隔壁部材１１内のポンプ６、熱交換器７、タンク８、吸引管２８が接続されたベンチュリー管２７およびこれらの周囲付近に位置する第１、第２循環パイプ２ａ，２ｂを含む隔壁部材１１全体を画像形成装置３ａの外に容易に取り出すことができるので、これらの部材のメンテナンス等を容易に行うことができる。

また、ポンプ６、熱交換器７、タンク８、吸引管２８が接続されたベンチュリー管２７はそれぞれ近接して画像形成装置３ａ内の下部付近に設置したことにより、画像形成装置３ａ内の各ユニット（感光体ドラム、帯電装置、現像装置、転写装置、書き込み装置、定着装置、制御装置、電源装置など）の配置位置に対する影響を小さくすることができる。

〈実施形態３〉
図５は、本発明の実施形態３に係る画像形成装置の冷却装置を示す概略構成図である。なお、前記実施形態２の冷却装置、画像形成装置と同一機能を有する部材には同一符号を付し、重複する説明は省略する。

図５に示すように、本実施形態に係る冷却装置１ｂは、ベンチュリー管２７をタンク８内の冷却液Ｃ中に位置するように配置した構成であり、他の構成は前記実施形態２と同様である。なお、タンク８は大気開放されている。

本実施形態に係る冷却装置１ｂも前記実施形態２と同様に、ポンプ６の作動により第１循環パイプ２ａ内の冷却液が矢印ａ方向に沿ってベンチュリー管２７の流入口２７ａに供給されることにより、ベルヌーイの定理によってベンチュリー管２７の吸引管２８が接続されたくびれ部２７ｃに吸引される冷却液が矢印ｂ方向に沿って受熱部材５内を流れることにより、現像装置４が冷却される。本実施形態においても前記実施形態２と同様の効果を得ることができる。

なお、前記した各実施形態では、画像形成装置内の温度上昇箇所としての現像装置を冷却液によって冷却する例であったが、現像装置以外にも帯電装置、書き込み装置、転写装置、クリーニング装置などの温度上昇箇所を冷却する場合においても同様に本発明を適用することができる。

本発明の実施形態１に係る画像形成装置の冷却装置を示す概略構成図。 本発明の実施形態１に係る冷却装置を備えた画像形成装置を示す概略図。 本発明の実施形態２に係る画像形成装置の冷却装置を示す概略構成図。 本発明の実施形態２に係る冷却装置を備えた画像形成装置を示す概略図。 本発明の実施形態３に係る画像形成装置の冷却装置を示す概略構成図。

符号の説明

１、１ａ、１ｂ 冷却装置
２ 循環パイプ
２ａ 第１循環パイプ
２ｂ 第２循環パイプ
３、３ａ 画像形成装置
４ 現像装置（温度上昇箇所）
５ 受熱部材
６ ポンプ
７ 熱交換器（放熱手段）
８ タンク
９ 放熱用フィン
１０ ファン
１１ 隔壁部材
２０ 感光体ドラム
２５ 定着装置
２７ ベンチュリー管
２８ 吸引管
３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄ 画像形成部
３１ 中間転写ベルト

Claims (10)

1. 冷却液が貯留されたタンクと、画像形成動作により温度上昇する温度上昇箇所に熱的に接するように設置された受熱部材と、冷却液を前記タンクと前記受熱部材との間で循環させるための循環パイプと、前記循環パイプに連結され該循環パイプに冷却液を循環させるポンプと、前記循環パイプに連結され該循環パイプを循環する冷却液に蓄熱される熱を放出する放熱手段とを備えた画像形成装置の冷却装置において、
   前記タンクと前記受熱部材と前記ポンプは、冷却液の循環方向上流側から下流側に向けて前記タンク、前記受熱部材、前記ポンプの順に配置され、
   前記タンクを冷却液の循環方向に対して前記受熱部材の上流側で、かつ前記受熱部材よりも下方側に配置するとともに、前記ポンプを冷却液の循環方向に対して前記受熱部材の下流側で、かつ前記受熱部材よりも上方側に配置し、
   更に、冷却液の循環方向に沿って配置された前記ポンプ、放熱手段、タンクの間を接続した部分の前記循環パイプの周囲、及び該ポンプ、放熱手段、タンクの周囲を覆うようにして隔壁部材を設け、
   前記ポンプの作動により冷却液を前記タンク側から吸引して、冷却液の循環方向に沿って前記循環パイプ内の前記ポンプと前記タンクとの間にある冷却液の絶対圧力を大気圧力よりも低い状態にして前記受熱部材内に流すようにする、
   ことを特徴とする画像形成装置の冷却装置。
2. 前記放熱手段は、冷却液の循環方向に対して前記ポンプの下流側で、かつ前記タンクの上流側に配置される、
   ことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置の冷却装置。
3. 前記タンクと前記ポンプと前記放熱手段は、画像形成装置内の画像形成動作に用いられる部材から離間して配置されている、
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の画像形成装置の冷却装置。
4. 前記タンクは、画像形成装置内の最下部近傍に配置される、
   ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の画像形成装置の冷却装置。
5. 前記タンクは、大気開放されている、
   ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の画像形成装置の冷却装置。
6. 冷却液が貯留されたタンクと、
   吐出口側が前記タンク中の冷却液と接するように配置され、流入口と前記吐出口との間のくびれ部に吸入管が連通するように接続されたベンチュリー管と、
   前記タンクと前記ベンチュリー管の前記流入口との間に接続された第１循環パイプと、
   前記第１循環パイプに連結され、冷却液を前記ベンチュリー管の前記流入口側に供給するポンプと、
   前記タンクと前記吸入管との間に接続された第２循環パイプと、
   前記第２循環パイプに接続され、画像形成動作により温度上昇する温度上昇箇所に熱的に接するように設置された受熱部材と、
   前記第１循環パイプまたは前記第２循環パイプに連結され、前記第１循環パイプまたは前記第２循環パイプを循環する冷却液に蓄熱される熱を放出する放熱手段と、を備えた画像形成装置の冷却装置であって、
   前記ポンプの作動により前記第１循環パイプを通して前記タンク側から冷却液を前記ベンチュリー管の前記流入口に供給して前記くびれ部での絶対圧力を大気圧力以下にすることにより、前記タンク側から前記第２循環パイプを通して冷却液を前記吸入管から前記くびれ部に吸引し、冷却液の絶対圧力を大気圧力よりも低い状態にして前記受熱部材内に流すようにする、
   ことを特徴とする画像形成装置の冷却装置。
7. 前記放熱手段は、前記第１循環パイプの冷却液の循環方向に対して前記ポンプの上流側で、かつ前記タンクの下流側に配置される、
   ことを特徴とする請求項６に記載の画像形成装置の冷却装置。
8. 前記タンク、前記吸入管が接続された前記ベンチュリー管、前記ポンプ、および前記放熱手段はそれぞれ近接して配置されている、
   ことを特徴とする請求項６または７に記載の画像形成装置の冷却装置。
9. 前記タンク、前記吸入管が接続された前記ベンチュリー管、前記ポンプ、および前記放熱手段は、画像形成装置内の画像形成動作に用いられる部材から離間して配置されている、
   ことを特徴とする請求項６乃至８のいずれか一項に記載の画像形成装置の冷却装置。
10. 前記タンクは、大気開放されている、
    ことを特徴とする請求項６乃至９のいずれか一項に記載の画像形成装置の冷却装置。

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