JP5251314B2 - 液冷式冷却装置および画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、画像形成装置の温度上昇を防止する冷却装置に関し、特に循環液体を使用して冷却する液冷式冷却装置に関する。

複写機、プリンタまたはファクシミリや、それらの機能を備えた複合機の画像形成装置として、電子写真方式やインクジェット方式等を利用したものが知られている。このような画像形成装置には、いずれの方式であっても動作に伴って温度上昇するユニットや部材が数多く設置されている。このユニットや部材としては、例えば、電子写真方式の画像形成装置においては、光を照射して原稿を読み取る読取装置、書込装置により静電潜像が形成される感光体、トナーを攪拌しながら当該トナーを感光体の静電潜像に供給して可視画像を形成する現像装置、その攪拌により摩擦されるトナー、および転写紙上に転写された可視画像を熱定着する定着装置等があげられる。

画像形成装置では、温度上昇による弊害が知られており、一般的には、このような温度上昇するユニットや部材（以下、温度上昇箇所という）を冷却するために冷却ファンが用いられて空冷されていた。ところが、画像形成装置では、近年、高速化が進むことによる発熱量の増加や、小型化が進むことによる発熱密度の増大により、空冷により温度上昇箇所を十分に冷却することが困難になってきている。このため、空冷よりも冷却性能の高い先進的な冷却デバイスが幾つか提案され始めている。その冷却デバイスの中に、液体の冷媒を循環させることにより受熱部で温度上昇箇所から吸熱し、その液体冷媒の熱を放熱部で放熱する所謂液冷を行う冷却装置がある。このような液冷式冷却装置は、特に冷却性能が高く、受熱部において高効率に吸熱することができる。このため、液冷式冷却装置を画像形成装置に搭載することが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

ここで、画像形成装置内では、転写紙から水分が蒸発するので、装置の外方に比べて湿度が高くなる。特に、液冷式冷却装置が搭載された画像形成装置では、空冷式冷却装置が搭載されその空冷に伴って換気される従来の画像形成装置と比較して、湿度の上昇を招き易い。すると、液冷式冷却装置を搭載した画像形成装置では、高効率である受熱部の外表面温度が画像形成装置内の雰囲気温度よりも低くなることにより、当該外表面温度が露点温度以下になり、受熱部の外表面に結露が生じてしまう虞がある。この結露により発生した水滴が大きくなり、その水滴が受熱部から落下すると、その周囲を濡らしてしまう。これが、感光体や現像装置や転写紙等の画像形成に関わるユニットや部材である場合、画像を滲ませて画像品質を低下させたり、転写紙を汚したりしてしまう。

このため、結露が生じた場合であっても、この結露により発生した水滴が大きくなることを防止するために、液冷式冷却装置の受熱部の外表面に親水性材料を塗布することが考えられている（例えば、特許文献２参照）。
特開２００５−１６４９２７号公報 特開２００７−２９３１１１号公報

しかしながら、特許文献２の技術は、結露により発生した水滴が大きくなることを防止するものであることから、液冷式冷却装置の受熱部から水滴が落下してしまうことを確実に防止するためには改善の余地がある。

本発明は、上記の問題に鑑みて為されたもので、画像形成装置に搭載しても、受熱部からの水滴が落下することを防止することができる液冷式冷却装置を提供することを目的としている。

上記課題を解決するため、請求項１に係る発明は、画像形成装置の温度上昇箇所の冷却のための液体冷媒の循環路を形成すべく、前記温度上昇箇所の熱を前記液体冷媒に吸収させる受熱部と、前記液体冷媒の熱を放出させる放熱部と、前記液体冷媒を循環させるポンプとを備える液冷式冷却装置であって、前記受熱部は、前記液体冷媒の流路が穿設されるとともに外側面の１つで前記温度上昇箇所への当接面を形成する受熱本体部分と、該受熱本体部分において前記当接面を除く全ての外側面を覆うように当該各外側面に密着された受熱被覆部分と、を有し、該受熱被覆部分は、前記受熱本体部分よりも熱伝導率の低い部材で構成されていることを特徴とする。

請求項２に係る発明は、請求項１に記載の液冷式冷却装置であって、前記受熱被覆部分は、樹脂により構成されていることを特徴とする。

請求項３に係る発明は、請求項１または請求項２に記載の液冷式冷却装置であって、前記受熱被覆部分は、外表面が親水性の高い材料で構成されていることを特徴とする。

請求項４に係る発明は、請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の液冷式冷却装置であって、外表面の少なくとも一部が吸湿性の高い材料で構成されていることを特徴とする。

請求項５に係る発明は、請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の液冷式冷却装置であって、前記受熱被覆部分には、外表面の少なくとも一部に水滴の保持のための溝が設けられていることを特徴とする。

請求項６に係る発明は、請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の液冷式冷却装置を搭載したことを特徴とする画像形成装置。

本発明に係る液冷式冷却装置では、流路に液体冷媒が流される受熱本体部分が受熱部の設置位置の周辺雰囲気温度よりも低くなった場合であっても、受熱部の外側面を被覆する受熱被覆部分が低い熱伝導率の部材で形成されていることから、この受熱被覆部分は受熱本体部分よりも高い温度を維持することができ、受熱被覆部分すなわち受熱部の外表面の温度と周辺雰囲気温度との差を小さくすることができる。このため、受熱部の外表面の温度が、受熱部の設置位置の雰囲気における露点温度よりも低くなることを抑制することができ、当該外表面に結露が生じることを抑制することができる。このように、受熱部の外表面に結露が生じることを抑制することができることから、従来の液冷式冷却装置に比較して受熱部の外表面に水滴が発生することを抑制することができるので、その外表面に発生した水滴が大きくなることを防止することができ、受熱部から水滴が落下するのを防止することができる。

上記した構成に加えて、前記受熱被覆部分は、樹脂により構成されていることとすると、容易にかつ安価に受熱被覆部分により受熱本体部分が被覆された受熱部を形成することができる。

上記した構成に加えて、前記受熱被覆部分は、外表面が親水性の高い材料で構成されていることとすると、画像形成装置内の湿度が極めて高くなって、受熱部の設置位置の雰囲気における露点温度が高くなってしまうことにより、受熱部の外表面に結露が発生してしまった場合であっても、結露により発生した水が当該外表面で水滴となるのではなく当該外表面を全体的に薄く覆う水の膜となる。ここで、受熱被覆部分の外表面において結露により発生する水は極めて少ないものであり、結露により発生した水は、受熱部の外表面を薄く覆う水の膜となることから、落下するような大きな水滴となることなく蒸発する。このため、大きな水滴が受熱部の外表面に発生することをより確実に防止することができ、受熱部から水滴が落下するのを防止することができる。

上記した構成に加えて、前記受熱被覆部分は、外表面の少なくとも一部が吸湿性の高い材料で構成されていることとすると、画像形成装置内の湿度が極めて高くなって、受熱部の設置位置の雰囲気における露点温度が高くなってしまうことにより、受熱部の外表面に結露が発生してしまった場合であっても、結露により発生した水は、受熱被覆部分の一部を構成する吸湿性の高い部材に保持されるので、大きな水滴が外表面に発生することを防止することができ、受熱部から水滴が落下するのを防止することができる。

上記した構成に加えて、前記受熱被覆部分には、外表面の少なくとも一部に水滴の保持のための溝が設けられていることとすると、画像形成装置内の湿度が極めて高くなって、受熱部の設置位置の雰囲気における露点温度が高くなってしまうことにより、受熱部の外表面すなわち受熱被覆部分の外表面に結露が発生してしまった場合であっても、結露により発生した水は、当該外表面に形成された溝に保持されるので、大きな水滴が外表面に発生することを防止することができ、受熱部から水滴が落下するのを防止することができる。

上記した構成の液冷式冷却装置を搭載した画像形成装置では、温度上昇箇所が適切に冷却され、かつ受熱部からの水滴の落下が防止されているので、温度上昇による弊害を確実に防止しつつ受熱部からの水滴の落下に起因する画像品質の低下や転写紙が汚れてしまうことを防止することができる。

以下に、本発明に係る液冷式冷却装置の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。

まず、本発明に係る液冷式冷却装置１０の構成を説明する。図１は、本発明に係る液冷式冷却装置１０の構成を模式的に示す説明図である。図２は、液冷式冷却装置１０の受熱部１１の構成を説明するための模式的な斜視図であり、図３は、受熱部１１が温度上昇箇所１８に当接された様子を図２のＩ−Ｉ線に沿って得られた断面で模式的に示す説明図である。

液冷式冷却装置１０は、液体冷媒の循環路を形成するように、受熱部１１とラジエータ１２とタンク１３とポンプ１４とが、循環パイプ１５により環状に接続されて構成されている。この液体冷媒としては、本実施例では、プロピレングリコールを主成分とし、防錆材が含有された不凍液が用いられている。循環パイプ１５は、本実施例では、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１１は、冷却対象物の熱を循環する液体冷媒に熱を吸収させる箇所である。この受熱部１１の詳細な構成は後述する。受熱部１１を通過して熱を吸収した液体冷媒は、循環パイプ１５を経てラジエータ１２に至る。

ラジエータ１２は、放熱面積の大きな水路（図示せず）が設けられたコア１６と、そこに風を送る冷却ファン１７とを有する。ラジエータ１２では、コア１６に液体冷媒を通過させることにより液体冷媒を冷やす、すなわち液体冷媒から熱を放出させる。このため、ラジエータ１２は、液冷式冷却装置１０における放熱部として機能する。このラジエータ１２を通過した液体冷媒は、循環パイプ１５を経てタンク１３に至る。

タンク１３は、ラジエータ１２からの液体冷媒を一時的に貯留する。このタンク１３は、循環路内での大きな圧力変動を防止する。タンク１３を通過した液体冷媒は、循環パイプ１５を経てポンプ１４に至る。

ポンプ１４は、自らに接続された受熱部１１に至る循環パイプ１５へと液体冷媒を送り出す。これにより、液冷式冷却装置１０では、その循環路を液体冷媒が循環し、この液体冷媒を介した受熱部１１での吸熱およびラジエータ１２での放熱により冷却対象物を冷却することができる。

この冷却対象物に受熱部１１が当接される。この冷却対象物とは、後述する画像形成装置５０、５０１（図７または図８参照）における温度上昇箇所１８であり、例えば、読取装置（図示せず）、感光体ドラム５１、現像装置５４、トナー（図示せず）および定着ユニット５７等があげられる。

この温度上昇箇所１８に当接される受熱部１１は、図２および図３に示すように、受熱本体部分２０と受熱被覆部分２１とを有する。受熱本体部分２０は、熱伝導率の高い部材から形成されており、本実施例ではアルミニウムから形成されている。受熱本体部分２０は、本実施例では、全体に直方体形状を呈し、外側面の１つが当接面２２とされている。受熱本体部分２０には、流路２３が設けられている。この流路２３は、受熱本体部分２０の外側面において当接面２２に隣接する一つの外側面２４ａで、一端２３ａと他端２３ｂとが隣接しつつその両端２３ａ、２３ｂを一本の通路で結ぶように、受熱本体部分２０に穿設されている。この流路２３は、本実施例では、受熱本体部分２０内で、一端２３ａから延在する箇所と他端２３ｂから延在する箇所とが当接面２２に沿って並列され、両延在箇所がＵ字状箇所により連結されて構成されている。この流路２３には、両端２３ａ、２３ｂそれぞれに連通する連結路２５が設けられており、この一方の連結路２５（一端２３ａ側）にポンプ１４に至る循環パイプ１５が接続され、他方の連結路２５（他端２３ｂ側）にラジエータ１２に至る循環パイプ１５が接続されている。このため、受熱部１１へと送られた液体冷媒は、受熱本体部分２０の流路２３を通ってラジエータ１２へと向かうこととなり、この両流路２３を通る際に受熱本体部分２０すなわちその当接面２２に当接された温度上昇箇所１８から熱を吸収することができる。なお、この流路２３は、当接面２２に沿って延在するＵ字状の孔により形成されているが、流される液体冷媒が、当接面２２すなわち受熱本体部分２０を介して冷却対象物から熱を効率よく吸収することを可能とする構成であれば、本数や形状は適宜設定すればよく、本実施例に限定されるものではない。また、流路２３は、連結路２５を介して循環パイプ１５に接続されているが、液体冷媒の循環路を形成すべく循環パイプ１５に接続されていればよく、本実施例に限定されるものではない。

この受熱本体部分２０の外側面のうち、当接面２２を除く全ての外側面（図２の符号２４ａ〜２４ｅ参照）を覆うように当該各外側面に密着されて受熱被覆部分２１が設けられている。受熱被覆部分２１は、受熱本体部分２０よりも低い熱伝導率の部材から形成されており、本実施例では、ポリアセタール（ＰＯＭ：Ｐｏｌｙｏｘｙｍｅｔｈｙｌｅｎｅ（ｐｏｌｙａｃｅｔａｌ））から形成されている。また、本実施例では、受熱被覆部分２１において、受熱本体部分２０の外側面２４ａを覆う箇所に、２つの連結路２５の挿通を許す挿通孔２１ａが設けられている。

このように構成された受熱部１１は、図３に示すように、受熱本体部分２０の当接面２２が温度上昇箇所１８に当接するように設置される。なお、受熱本体部分２０の当接面２２は、本実施例では、温度上昇箇所１８に直に当接されているが、温度上昇箇所１８の熱を受熱本体部分２０の流路２３を流れる液体冷媒に効率よく吸収させるものであればよく、本実施例に限定されるものではない。

この液冷式冷却装置１０は、搭載された画像形成装置が画像形成すべく動作する際、制御装置（図示せず）からの信号に基づいてポンプ１４が作動することにより、液体冷媒がタンク１３側からポンプ１４側へと吸引され、受熱部１１内の流路２３へと送られる。これにより、画像形成装置の温度上昇箇所１８から発せられる熱が、受熱部１１を介してその内部の流路２３を流れる液体冷媒に吸熱されることにより、温度上昇箇所１８が冷却される。この昇温した液体冷媒は、循環パイプ１５を通してラジエータ１２へ送られ、当該ラジエータ１２で放熱する。ラジエータ１２により放熱された液体冷媒は、循環パイプ１５を経てタンク１３に戻り、以下同様に循環パイプ１５内を液体冷媒が循環して温度上昇箇所１８の冷却を行う。

このとき、受熱部１１では、受熱本体部分２０の当接面２２に当接された温度上昇箇所１８の熱を、当該受熱本体部分２０の流路２３を流れる液体冷媒に吸収させる。この受熱本体部分２０は、高い熱伝導率の材料で形成されており、その流路２３を流れる液体冷媒は、上記したようにラジエータ１２により十分に冷却されたものであることから、受熱部１１では、温度上昇箇所１８の熱を高い効率で吸収することができる。

また、受熱部１１では、受熱本体部分２０において、当接面２２が温度上昇箇所１８に当接され、かつその当接面２２以外の外側面が受熱被覆部分２１により覆われていることから、この受熱本体部分２０が受熱部１１の外表面に位置することはない。このため、高い熱伝導率の材料で形成された受熱本体部分２０は、受熱部１１の周囲の雰囲気に直に触れることがないので、流路２３を流れる液体冷媒により温度が低下しても、外側面（図２の符号２２および２４ａ〜２４ｅ参照）に結露が生じることが防止されている。

さらに、受熱部１１では、周囲の雰囲気に触れる外表面が低い熱伝導率の部材からなる受熱被覆部分２１により構成されていることから、液体冷媒が流路２３を流れることにより受熱本体部分２０の温度が低下しても、その外側面を覆う受熱被覆部分２１では温度の低下が抑制されるので、この受熱被覆部分２１の外表面すなわち受熱部１１の外表面の温度とその周辺雰囲気温度との差を小さくすることができる。このため、受熱部１１の外表面の温度が、受熱部１１の設置位置における雰囲気の露点温度よりも低くなることを抑制することができ、当該外表面に結露が生じることを抑制することができることから、従来の液冷式冷却装置に比較して受熱部の外表面に水滴が発生することを抑制することができる。よって、受熱部１１の外表面に発生した水滴が大きくなることを防止することができ、受熱部１１から水滴が落下するのを防止することができる。

したがって、本発明に係る液冷式冷却装置１０では、湿度が高くなり易い画像形成装置（図７および図８の符号５０、５０１参照）に搭載しても、受熱部１１から水滴が落下することを防止することができる。これにより、受熱部１１からの水滴の落下に起因して、画像が滲んで画像品質が低下したり、転写紙（図７および図８の符号Ｓ参照）が汚れたりすることを防止することができる。また、画像形成装置の温度上昇箇所１８を適切に冷却することができるので、当該画像形成装置をより適切に動作させることができる。

また、本発明に係る液冷式冷却装置１０は、図示は略すが、例えば、印刷所のように大量の枚数の印刷を行うべく数日間に渡って連続で駆動される画像形成装置、所謂高速機に搭載するのに好適である。これは、次のことによる。上記した高速機は、長期間連続で駆動されることから、その温度上昇箇所を冷却する液冷式冷却装置も長期間連続で駆動される。すると、その受熱部１１では、駆動されている間は高速機の温度上昇箇所の熱を吸収すべく液体冷媒が供給され続けることにより常に低い温度が維持されているので、結露が生じるような場合には、連続駆動時間が長くなるほど発生する水滴が大きくなり易い。このため、従来技術の液冷式冷却装置のように結露により受熱部に発生した水滴が大きくなることを抑制するものでは、高速機に用いると、連続駆動時間が長くなるほどに受熱部の外表面に発生する水の量が増えてしまうので、結果として水滴の落下が生じてしまう虞がある。これに対し、本発明に係る液冷式冷却装置１０では、受熱部１１に結露が生じること自体を抑制するものであることから、連続駆動時間の長さに拘らず水滴の落下を防止することができる。
［変形例１］
次に、実施例における変形例１の液冷式冷却装置１０１について説明する。変形例１の液冷式冷却装置１０１は、基本的な構成は液冷式冷却装置１０（図２および図３参照）と同様であることから、等しい箇所には同じ符号を付してその詳細な説明は省略する。図４は、液冷式冷却装置１０１を模式的に示す図３と同様の説明図である。

変形例１の液冷式冷却装置１０１では、図４に示すように、受熱部１１１における受熱本体部分２０の当接面２２以外の外側面を覆う受熱被覆部分２１１の外表面すなわち受熱部１１１の外表面に相当する箇所に、親水性の高い材料が塗布されて高親水性層３０が形成されている。この高親水性層３０は、界面活性剤やシリカガラスコーティング剤等を塗布することにより形成することができる。

この液冷式冷却装置１０１では、液冷式冷却装置１０（図２および図３参照）と同様に、受熱部１１１の外表面に結露が生じることが抑制されていることから、水滴が大きくなることを防止することができ、受熱部１１１から水滴が落下するのを防止することができる。

これに加えて、液冷式冷却装置１０１では、設置された画像形成装置（図７および図８の符号５０、５０１参照）内の湿度が極めて高くなって、受熱部１１１の設置位置の雰囲気における露点温度が高くなってしまうことにより、受熱部１１１の外表面に結露が発生してしまった場合であっても、この外表面が高親水性層３０により構成されていることから、結露により発生した水が当該外表面で水滴となるのではなく外表面を全体的に薄く覆う水の膜３１となる。この水の膜３１は、結露が生じることが抑制された受熱被覆部分２１１にできるものであることから、極めて薄いものであり、落下するような大きな水滴となることなく蒸発する。このため、受熱部１１１の外表面に大きな水滴が発生することを防止することができ、受熱部１１１から水滴が落下するのをより確実に防止することができる。

よって、変形例１の液冷式冷却装置１０１では、湿度が高くなり易い画像形成装置に搭載しても、受熱部１１１から水滴が落下することを確実に防止することができる。

なお、変形例１では、受熱被覆部分２１１の外表面に親水性の高い材料が塗布されて高親水性層３０が形成されていたが、受熱被覆部分２１１の外表面すなわち受熱部１１１の外表面に相当する箇所が、親水性の高い材料により構成されていればよく、変形例１に限定されるものではない。
［変形例２］
次に、変形例２の液冷式冷却装置１０２について説明する。変形例２の液冷式冷却装置１０２は、基本的な構成は変形例１の液冷式冷却装置１０１（図４参照）と同様であることから、等しい箇所には同じ符号を付してその詳細な説明は省略する。図５は、液冷式冷却装置１０２を模式的に示す図４と同様の説明図である。

変形例２の液冷式冷却装置１０２では、図５に示すように、受熱部１１２の外表面すなわち受熱被覆部分２１２の外表面に、変形例１の受熱部１１１と同様の高親水性層３０が形成されている。この受熱部１１２では、高親水性層３０に加えて吸湿部３２が設けられている。

吸湿部３２は、吸湿性の高い材料で形成されており、変形例２では、珪藻土をベースとしたセラミック材料から形成されている。吸湿部３２は、変形例２では、受熱部１１２において重力方向で見て下側に位置する外側面（受熱本体部分２０の外側面２４ｅ側）に面当接可能な板状を呈し、当該外側面に張り付けられている。

この液冷式冷却装置１０２では、液冷式冷却装置１０（図２および図３参照）と同様に、受熱部１１２の外表面に結露が生じることが抑制されていることから、水滴が大きくなることを防止することができ、受熱部１１２から水滴が落下するのを防止することができる。

また、液冷式冷却装置１０１（図４参照）と同様に、受熱部１１２の外表面に結露が生じてしまった場合であっても、水滴が発生することなく水の膜３１となるので、受熱部１１２から水滴が落下するのをより確実に防止することができる。

これに加えて、液冷式冷却装置１０２では、受熱部１１２の外表面に結露が発生してしまった場合であっても、結露により発生した水は、吸湿部３２に保持されるので、大きな水滴が外表面に発生することをより確実に防止することができ、受熱部１１２から水滴が落下するのをより確実に防止することができる。

よって、変形例２の液冷式冷却装置１０２では、湿度が高くなり易い画像形成装置（図７および図８の符号５０、５０１参照）に搭載しても、受熱部１１２から水滴が落下することをより確実に防止することができる。

なお、変形例２では、受熱部１１２の下側の外側面に板状の吸湿部３２が設けられていたが、受熱被覆部分２１２の外表面の少なくとも一部に吸湿性の高い部材が設けられていればよく、変形例２に限定されるものではない。

また、変形例２では、高親水性層３０が設けられた受熱被覆部分２１２に吸湿部３２が設けられて構成されていたが、高親水性層３０は設けられていなくてもよく、変形例２に限定されるものではない。

さらに、変形例２では、吸湿部３２は、珪藻土をベースとしたセラミック材料から形成されていたが、吸湿性の高い材料で形成されていればよく、変形例２に限定されるものではない。
［変形例３］
次に、変形例３の液冷式冷却装置１０３について説明する。変形例３の液冷式冷却装置１０３は、基本的な構成は液冷式冷却装置１０（図２および図３参照）と同様であることから、等しい箇所には同じ符号を付してその詳細な説明は省略する。図６は、液冷式冷却装置１０３を模式的に示す図３と同様の説明図である。なお、この図６では、各溝３３が水を保持している様子を示している。

変形例３の液冷式冷却装置１０３では、図６に示すように、受熱部１１３における受熱本体部分２０の当接面２２以外の外側面を覆う受熱被覆部分２１３の外表面すなわち受熱部１１３の外表面に相当する箇所に、複数の溝３３が形成されている。この各溝３３は、結露が生じることにより当該外側面に発生した水を適切に保持することができるように、幅寸法および深さ寸法が設定されている。この各溝３３による水分の保持は毛管現象によるものと考えられる。なお、溝３３は、水を適切に保持する観点から、受熱部１１３が設置された状態において水平方向に沿って延在するように設けることが望ましい。

この液冷式冷却装置１０３では、液冷式冷却装置１０（図２および図３参照）と同様に、受熱部１１３の外表面に結露が生じることが抑制されていることから、水滴が大きくなることを防止することができ、受熱部１１３から水滴が落下するのを防止することができる。

これに加えて、液冷式冷却装置１０３では、設置された画像形成装置（図７および図８の符号５０、５０１参照）内の湿度が極めて高くなって、受熱部１１３の設置位置の雰囲気における露点温度が高くなってしまうことにより、受熱部１１３の外表面に結露が発生してしまった場合であっても、この外表面に各溝３３が形成されていることから、結露により発生した水が当該外表面で水滴となるのではなく、各溝３３に保持される。このため、受熱部１１３の外表面に大きな水滴が発生することを防止することができ、受熱部１１３から水滴が落下するのをより確実に防止することができる。

よって、変形例３の液冷式冷却装置１０３では、湿度が高くなり易い画像形成装置に搭載しても、受熱部１１３から水滴が落下することを確実に防止することができる。

なお、変形例３では、受熱被覆部分２１３の外表面に複数の溝３３が設けられていたが、変形例１の高親水性層３０が設けられた受熱被覆部分に複数の溝を設けるものであってもよく、変形例２の吸湿部３２が設けられた受熱被覆部分に複数の溝を設けるものであってもよく、それらを併せ持った受熱被覆部分に複数の溝を設けるものであってもよく、変形例３に限定されるものではない。

次に、本発明に係る液冷式冷却装置１０（各変形例の液冷式冷却装置１０１〜１０３であっても同様である。）が搭載された画像形成装置の具体例１について説明する。

この具体例１は、モノクロ画像形成装置であるリコー社製「ｉｍａｇｉｏ Ｎｅｏ ７５０」に液冷式冷却装置１０を搭載し、その動作を検証したものである。図７は、具体例１の画像形成装置５０を模式的に示す説明図である。

画像形成装置５０は、図７に示すように、感光体ドラム５１と、帯電装置５２と、書込装置５３と、現像装置５４と、転写装置５５と、クリーニング装置５６と、定着ユニット５７と、デカーラ５８とを備える。

感光体ドラム５１は、円柱状を呈し、静電潜像が形成される。この感光体ドラム５１は、図示しない駆動機構からの駆動力を得て、図示奥行き方向に延びる軸を中心として矢印Ａ１方向に回転する。この感光体ドラム５１に対向して帯電装置５２が設けられている。

帯電装置５２は、図示を略す供給装置から電力の供給を受けて帯電し、対向する感光体ドラム５１の外表面５１ａを所望の電位で一様に帯電させる。このとき、感光体ドラム５１は、矢印Ａ１方向に回転するため、感光体ドラム５１の外表面５１ａのうち、帯電装置５２に対向している部分よりも回転方向下流側となる外表面部分が、回転にしたがって順次一様に帯電する。

続いて、この一様に帯電された感光体ドラム５１の外表面５１ａに、書込装置５３からレーザ光（あるいは原稿からの反射光や透過光等原稿の画像情報を担持した光）Ｌが照射される。このレーザ光Ｌは、原稿から読み取って得られた画像や文字等の画像情報あるいは予め記憶された画像情報に応じた出射光量に制御されている。

このとき、感光体ドラム５１の外表面５１ａの電位（負の電位）は、レーザ光Ｌの照射によって低下（絶対的な電位は、０（ゼロ）に近付く方向に上昇）する。そして、この低下する電位の幅は、レーザ光Ｌによる照射光量が大きくなるにしたがって大きくなる。したがって、上述した画像情報等を担持したレーザ光Ｌの照射によって、感光体ドラム５１の外表面５１ａには、その画像情報等に応じた電位分布の静電潜像が形成される。

この感光体ドラム５１上の静電潜像にトナーを付着させるために現像装置５４が設けられている。感光体ドラム５１の静電潜像が形成された外表面５１ａの部分が現像装置５４を通過すると、この静電潜像の電位分布に応じた量のトナーが付着し、感光体ドラム５１の外表面５１ａには、静電潜像に対応した濃度分布のトナー像が可視的に顕像（現像）される。

このトナー像を転写紙Ｓに転写処理するために転写装置５５が設けられている。トナー像は、シート搬送パス５９により感光体ドラム５１に向かって所定のタイミングで給送された転写紙Ｓが、感光体ドラム５１と転写装置５５とに挟まれつつ通過することにより、転写紙Ｓに圧着されて転写される。そして、このトナー像が転写された転写紙Ｓは、定着ユニット５７に向けて矢印Ａ２方向に搬送される。

定着ユニット５７は、加熱定着ローラ６０と加圧ローラ６１とを有する。定着ユニット５７に搬送された転写紙Ｓは、加圧ローラ６１と加熱定着ローラ６０との間を通過されることにより、転写紙Ｓ上に付着しているトナーが加熱定着ローラ６０の熱により軟化されつつ、加圧ローラ６１と加熱定着ローラ６０との間に挟まれることで加圧されることにより、転写紙Ｓ上にトナー像が定着される。このトナー像が定着された転写紙Ｓは、デカーラ５８を通過することにより、定着ユニット５７等で生じたカールが矯正され冷却される。

また、転写処理後の感光体ドラム５１の清浄化のためにクリーニング装置５６が設けられている。トナー像を転写紙Ｓに転写した後の感光体ドラム５１は、外表面５１ａに残留するトナーがクリーニング装置５６により除去されて清浄化されるとともに、図示しないクエンチングランプにより残留電荷が除去されて帯電処理の状態に戻り、次回の帯電処理待ちの状態となる。

この具体例１では、現像装置５４を冷却するために液冷式冷却装置１０が用いられている。すなわち、具体例１では、画像形成装置５０における温度上昇箇所１８を現像装置５４としている。ここで、現像装置５４では、トナーに帯電性を付与すべく当該トナーを攪拌することにより摩擦熱が生じたり、定着ユニット５７等からの輻射熱を受けたりすることでトナーの温度が上昇する。トナーは、一般に、軟化点温度の近傍まで温度が上昇すると、溶融、固化および変質すること等により現像不良が発生してしまうことから、現像装置５４の内部の温度が、用いたトナーの軟化点温度に基づいて設定された目標温度値よりも常に低くなるように、現像装置５４が冷却される。この具体例１の画像形成装置５０では、目標温度値が５０℃未満とされている。

液冷式冷却装置１０は、受熱部１１の当接面２２を現像装置５４に当接させるように、画像形成装置５０に設けられている。液冷式冷却装置１０における他の各構成部は、画像形成装置５０の内方において、絶縁が必要な電気回路や高電圧部（感光体ドラム５１、帯電装置５２、書込装置５３、現像装置５４、転写装置５５、定着ユニット５７、制御装置および電源装置（図示せず）等）、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、液冷式冷却装置１０のラジエータ１２は、冷却ファン１７により送られてコア１６を通過した風を画像形成装置５０の外方（画像形成装置５０の筐体（図示せず）の外方）へと排出できるように配置されている。この液冷式冷却装置１０は、画像形成装置５０の画像形成の動作に応じて駆動されるものであってもよく、温度上昇箇所１８（この具体例１では現像装置５４）の温度に応じて駆動されるものであってもよい。

この具体例１では、検証実験として、上記したように液冷式冷却装置１０が搭載された画像形成装置５０（リコー社製「ｉｍａｇｉｏ Ｎｅｏ ７５０」）を用いて、両面印刷を１分間に７５枚のペースで３時間連続して行った。

この検証実験において、現像装置５４の内部の温度を測定したところ、最も高い温度値であっても４７℃であり、用いたトナーに基づいて設定した目標温度値である５０℃未満を満たしている。加えて、現像装置５４に収容されたトナーの状態を確認しても不具合は生じていなかった。

また、この検証実験において、図示は略すが画像形成装置５０内で液冷式冷却装置１０の受熱部１１の周辺に水分検知センサを設けたが、当該水分検知センサが水分を検知することはなかった。加えて、目視による確認でも、受熱部１１の周辺への水滴の落下が見られず、受熱部１１の外表面に水滴も発生していなかった。

さらに、この検証実験において、両面印刷された大量の転写紙Ｓの中からランダムに選択した複数の転写紙Ｓを検査したが、画像品質の観点から問題となるような滲み等が生じておらず、その転写紙Ｓが汚れていることもなかった。

次に、本発明に係る液冷式冷却装置１０´が搭載された画像形成装置の具体例２について説明する。

この具体例２は、４連タンデムのカラー作像装置であるリコー社製「ｉｍａｇｉｏ Ｎｅｏ Ｃ６００」に液冷式冷却装置１０´を搭載し、その動作を検証したものである。図８は、具体例２の画像形成装置５０１を模式的に示す説明図である。

画像形成装置５０１は、図８に示すように、４つの色の作像装置６２と、中間転写ベルト６３と、転写装置５５と、定着ユニット５７と、デカーラ５８とを備える。この転写装置５５、定着ユニット５７およびデカーラ５８は、画像形成装置５０（図７参照）と同様であることから、その詳細な説明は省略する。

作像装置６２は、黄色ＹとマゼンタＭとシアンＣと黒Ｂｋとに対応すべく４つ設けられており、それぞれに対応されて画像形成装置５０（図７参照）と同様の、感光体ドラム５１と、帯電装置５２と、書込装置５３と、現像装置５４、クリーニング装置５６とが設けられている。各作像装置６２では、それぞれに対応する感光体ドラム５１に静電潜像が形成され、それに応じたトナー像が形成される。この各感光体ドラム５１上に形成されたトナー像は、画像担持媒体としての中間転写ベルト６３に転写される。

この中間転写ベルト６３に転写されたトナー像は、シート搬送パス５９により給送された転写紙Ｓに転写装置５５により転写され、定着ユニット５７により転写紙Ｓに定着される。これにより、転写紙Ｓに任意の画像が形成されることとなる。

この具体例２では、各作像装置６２の現像装置５４を冷却するために液冷式冷却装置１０´が用いられている。すなわち、具体例２では、画像形成装置５０１における温度上昇箇所１８を各作像装置６２の現像装置５４としている。この具体例２の画像形成装置５０１では、用いたトナーの軟化点温度から、各作像装置６２の現像装置５４の内部における目標温度値が４５℃未満とされている。

液冷式冷却装置１０´は、４つの作像装置６２の現像装置５４に対応すべく、循環路において４つの受熱部１１を直列に設けて構成されており、各受熱部１１の当接面２２（図２および図３参照）を各作像装置６２の現像装置５４に当接させるように、画像形成装置５０１に設けられている。

この具体例２では、各受熱部１１において、受熱本体部分２０を銅で形成し、受熱被覆部分２１を上述したものと同様にポリアセタールで形成した。

また、液体冷媒としては、エチレングリコールとプロピレングリコールとの混合物を主成分とし、防錆材が含有された水溶液を用いた。

この具体例２では、検証実験として、上記したように液冷式冷却装置１０´が搭載された画像形成装置５０１（リコー社製「ｉｍａｇｉｏ Ｎｅｏ Ｃ６００」）を用いて、カラー両面印刷を１分間に４５枚のペースで４時間連続して行った。

この検証実験において、各作像装置６２の現像装置５４の内部の温度を測定したところ、最も高い温度値で見て４２〜４４℃であり、用いたトナーに基づいて設定した目標温度値である４５℃未満を満たしている。加えて、各作像装置６２の現像装置５４に収容されたトナーの状態を確認しても不具合は生じていなかった。

また、この検証実験において、図示は略すが画像形成装置５０１内で液冷式冷却装置１０´の各受熱部１１の周辺に水分検知センサを設けたが、当該水分検知センサが水分を検知することはなかった。加えて、目視による確認でも、各受熱部１１の周辺への水滴の落下が見られず、各受熱部１１の外表面に水滴も発生していなかった。

さらに、この検証実験において、カラー両面印刷された大量の転写紙Ｓの中からランダムに選択した複数の転写紙Ｓを検査したが、画像品質の観点から問題となるような滲み等が生じておらず、その転写紙Ｓが汚れていることもなかった。

以上、本発明を実施例に基づき詳述してきたが、この具体的な構成に限らず、本発明の趣旨を逸脱しない程度の設計的変更は、本発明の技術的範囲に含まれる。

なお、上記した実施例では、電子写真方式の画像形成装置に適用する例を示したが、動作することにより温度上昇するユニットや部材（温度上昇箇所）を有する画像形成装置であれば、例えば、インクジェット方式の画像形成装置であってもよく、上記した実施例に限定されるものではない。

また、上記した実施例では、受熱部１１は全体に直方体形状とされて当接面２２が平坦面とされていたが、画像形成装置における温度上昇箇所１８を冷却するために当該温度上昇箇所１８に当接面２２を当接させることができるものであればよく、上記した実施例に限定されるものではない。

本発明に係る液冷式冷却装置の構成を模式的に示す説明図である。 液冷式冷却装置の受熱部の構成を説明するための模式的な斜視図である。 受熱部が温度上昇箇所に当接された様子を図２のＩ−Ｉ線に沿って得られた断面で模式的に示す説明図である。 変形例１の液冷式冷却装置を模式的に示す図３と同様の説明図である。 変形例２の液冷式冷却装置を模式的に示す図３と同様の説明図である。 変形例３の液冷式冷却装置を模式的に示す図３と同様の説明図である。 具体例１の画像形成装置を模式的に示す説明図である。 具体例２の画像形成装置を模式的に示す説明図である。

符号の説明

１０、１０１、１０２、１０３ 液冷式冷却装置
１１、１１１、１１２、１１３ 受熱部
１２ （放熱部としての）ラジエータ
１４ ポンプ
１８ 温度上昇箇所
２０ 受熱本体部分
２１、２１１、２１２、２１３ 受熱被覆部分
２２ 当接面
２３ 流路
２４ａ、２４ｂ、２４ｃ、２４ｄ、２４ｅ 外側面
３０ （親水性の高い材料で形成された）高親水性層
３２ （吸湿性の高い材料で形成された）吸湿部
３３ 溝
５０、５０１ 画像形成装置

Claims (6)

1. 画像形成装置の温度上昇箇所の冷却のための液体冷媒の循環路を形成すべく、前記温度上昇箇所の熱を前記液体冷媒に吸収させる受熱部と、前記液体冷媒の熱を放出させる放熱部と、前記液体冷媒を循環させるポンプとを備える液冷式冷却装置であって、
   前記受熱部は、前記液体冷媒の流路が穿設されるとともに外側面の１つで前記温度上昇箇所への当接面を形成する受熱本体部分と、該受熱本体部分において前記当接面を除く全ての外側面を覆うように当該各外側面に密着された受熱被覆部分と、を有し、
   該受熱被覆部分は、前記受熱本体部分よりも熱伝導率の低い部材で構成されていることを特徴とする液冷式冷却装置。
2. 前記受熱被覆部分は、樹脂により構成されていることを特徴とする請求項１に記載の液冷式冷却装置。
3. 前記受熱被覆部分は、外表面が親水性の高い材料で構成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の液冷式冷却装置。
4. 前記受熱被覆部分は、外表面の少なくとも一部が吸湿性の高い材料で構成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の液冷式冷却装置。
5. 前記受熱被覆部分には、外表面の少なくとも一部に水滴の保持のための溝が設けられていることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の液冷式冷却装置。
6. 請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の液冷式冷却装置を搭載したことを特徴とする画像形成装置。

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