JP5594528B2 - 冷却装置及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、冷却液を用いた液冷式の冷却装置、及びその冷却装置を備えた画像形成装置に関する。

複写機、プリンタ、ファクシミリ、あるいはこれらの複合機等の画像形成装置において、紙やＯＨＰ等の記録媒体に文字、記号等の画像を記録する方式として種々の方式が採用されている。中でも、電子写真方式は、高精細な画像を高速で形成することができることから広く使用されている。一般的に、電子写真方式の画像形成装置における画像形成工程は、光学装置で画像情報を読み込む工程と、読み込んだ画像情報に基づいて感光体上に静電潜像を書き込む工程と、感光体上に現像装置からトナーを供給してトナー像を形成する工程と、感光体上に形成されたトナー像を記録媒体に転写する工程と、転写したトナー像を記録媒体に定着する工程などから成る。

ところで、上記画像形成工程を行う際、画像形成装置内の種々の装置の駆動によって生じた熱により装置内の温度が上昇して、様々な弊害が生じることが知られている。例えば、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させるスキャナモータが発熱し、書き込み装置においては、ポリゴンミラーを高速回転させるモータが発熱する。現像装置においては、トナーを攪拌して帯電させる際に摩擦熱が生じ、定着装置では、トナー像を熱定着するためのヒータが発熱する。また、両面印刷の場合は、定着装置によって加熱された記録媒体が両面印刷用の搬送路に送られるため、その搬送路の周辺温度が上昇する。そして、これらの熱によって装置内の温度が上昇すると、トナーが軟化して不良画像が発生したり、溶融したトナーが固まると現像装置内の可動部をロックして故障が発生したりする。また、温度上昇により、軸受け等のオイルの劣化、モータの機械的寿命の短縮、電気基板上のＩＣの誤作動、故障、耐熱温度の低い樹脂部品の変形などの問題も生じる。従来は、このような画像形成装置内の温度上昇による弊害を防止するために、冷却ファンとダクトなどを用いた空冷式の冷却装置によって冷却を行っていた。

しかし、近年、印刷等の処理の高速化に伴い、画像形成装置内部に備えた発熱体の数が増加している。また、画像形成装置は小型化を達成するためその構成部品は高密度化しており、それに伴い、画像形成装置内部の気流設計の最適化が困難になって、画像形成装置の内部は熱がこもりやすくなっている。また、省エネルギー化の要請から、画像定着時の消費エネルギーを少なくすべく、溶融温度の低いトナーが開発されており、特に、溶融温度の低いトナーを使用した場合は、画像形成装置内の温度上昇をこれまでよりも一層抑制する必要が生じる。このような理由から、従来の空冷方式では十分な冷却効果を得ることが困難になりつつある。そのため、より冷却能力の高い冷却方式として液冷式の冷却装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

図７に、一般的な液冷式冷却装置の構成を示す。
図７に示すように、液冷式冷却装置９００は、発熱部又は温度上昇箇所３００に装着された受熱部３１０、ポンプ３２０、ラジエータ３３０、ファン３４０、リザーブタンク３５０、これらを接続し冷却液を循環させる配管３６０によって構成されている。冷却液をポンプ３２０によって受熱部３１０とラジエータ３３０との間で循環させることにより、受熱部３１０で吸収した熱をラジエータ３３０で放熱する。さらに、ファン３４０からラジエータ３３０に送風することによって、ラジエータ３３０内を流れる冷却液の温度を強制的に低下させる。液冷式は、空冷式と異なり、空気に比べて熱容量の大きい液体冷媒（冷却液）によって熱を輸送するため、受熱特性が高く、発熱部又は温度上昇箇所３００を効果的に冷却することが可能である。

一般的に、受熱部３１０の構成材料としては、できるだけ高い受熱特性を持たせるため、熱伝導率の高い銅又はアルミニウムが用いられる。例えば、受熱部３１０は、内部に流路を形成したアルミニウム製又は銅製のブロックや、アルミニウム製のパイプとアルミニウム板をロウ付けしたもの、あるいは、銅製のパイプとパイプ状のアルミニウム製ブロックを拡管、かしめなどの方法で接合したもので構成される。

また、ラジエータ３３０の構成材料も、同様の理由で銅又はアルミニウムが用いられる。例えば、ラジエータ３３０は、アルミニウム、銅又はステンレス製のチューブと、アルミニウム、銅又はステンレス製のコルゲートフィンとを、ロウ付けなどで接合して構成される。

また、配管３６０は、金属パイプ、ゴム又は樹脂のチューブで構成される。金属パイプは、ゴム又は樹脂のチューブに比べて冷却液の蒸発を軽減できる点で好ましいが、曲げるのが容易ではないため、装置への組み付けが困難である。そのため、部分的に柔軟なゴム又は樹脂のチューブを使用して組付け容易性を確保している。なお、ゴム又は樹脂のチューブを使用する場合は、できるだけ水分蒸発が少なく、かつ、冷却液が接触する金属部分の腐食を防止するために、低ハロゲン溶出の材料、形状を選定することが望ましい。

上述のように、冷却装置の受熱部やラジエータ等には金属材料が用いられているが、それらの金属部分が異種金属材料で構成されている場合、いわゆるガルバニック腐食を起こす虞がある。ガルバニック腐食とは、異種金属が電気的に接続された状態で電解質溶液中に浸漬された場合に、図８に示す異種金属間の標準電極電位に基づくイオン化傾向の差によって、貴な（イオン化傾向が小さい）金属を陰極に、卑な（イオン化傾向が大きい）金属を陽極にして電位差が形成され、陽極の卑金属が金属イオンとなって電解質溶液中に溶出して腐食される現象である。また、異種金属間の電位差が大きいほど電流が増大して腐食も促進される。

例えば、銅製のブロックで構成されている受熱部と、アルミニウム製のコルゲートフィンタイプのラジエータを用いた冷却装置において、受熱部とラジエータが電気的に接続されていると、両者間には電子伝導路が形成された状態となっている。また、一般的に冷却液は、導電性を有する防錆剤が含有された電解質溶液となっているため、冷却液を介して両者間にはイオン伝導路が形成された状態となっている。このため、受熱部とラジエータの冷却液に接触している各金属部分の一方が陽極、他方が陰極となって、陽極側（この場合、ラジエータ側）が金属イオンとなって冷却液中に溶出するガルバニック腐食が生じる。そして、腐食した箇所から冷却液が漏出すると、必要な冷却が行えなくなり、温度上昇による異常画像が発生する虞がある。また、漏出した冷却液が画像形成部などの装置に付着することにより、画像品質が低下する虞もある。

上記ガルバニック腐食を防止する方法として、金属部分を同種の金属材料で構成することが挙げられる。しかし、一般的には、冷却性能を向上させるために受熱部に銅を用い、低コスト化の観点からラジエータにアルミニウムを用いることが多く、性能やコストの観点から必ずしも同種の金属材料を選択できるわけではない。

また、ガルバニック腐食を防止するために、金属部分同士を電気的に絶縁することも考えられる。しかし、絶縁された金属部分が存在すると、そこに静電気が溜まりやすいため、金属部分が帯電してしまうことがある。例えば、感光体を帯電させる帯電装置として、細い金属ワイヤに高電圧を印加してコロナ放電を起こし、発生したイオンを感光体の表面に付与することによって帯電を行うコロナ放電方式の帯電装置や、中抵抗の帯電ローラを感光体に接触又は近接して電圧を印加し、接触又は近接位置の近傍で放電を発生させて感光体の帯電を行う近接放電方式の帯電方式がある。特に、このようなコロナ放電方式や近接放電方式の帯電装置を用いている場合、画像形成部の周辺には帯電装置で発生したイオンが浮遊しているため、絶縁された金属部分が帯電する。そして、金属部分が帯電すると、画像に悪影響を及ぼす虞がある。さらに、帯電量が大きくなると放電する虞もあり安全性に問題が生じる。

本発明は、斯かる事情に鑑み、金属材料で構成した部分のガルバニック腐食を抑制しつつ、当該金属材料部分が帯電することによる周囲への影響を低減できる冷却装置、その冷却装置を備えた画像形成装置を提供しようとするものである。

請求項１の発明は、温度上昇箇所を冷却するための冷却液の循環路と、前記温度上昇箇所の熱を前記冷却液に吸収させる受熱部と、前記冷却液の熱を放出させる放熱部と、前記冷却液を循環させるポンプとを備えた液冷式の冷却装置において、金属材料で構成され前記冷却液に接触する複数の金属接液部を、互いに電気的に絶縁した絶縁状態と、それぞれがアース部に電気的に接続されたアース状態とに切り換える切換手段を設け、前記切換手段によって、１つの前記金属接液部ごとに前記アース状態に切り換えるように構成したものである。

切換手段を操作して各金属接液部を絶縁状態にしておくことにより、絶縁状態にしている間は、各金属接液部に異種金属間の標準電極電位差による電流が流れることがないので、ガルバニック腐食を抑制することができる。一方、各金属接液部が絶縁状態となっていると、これらの金属接液部は帯電する虞があるので、所定のタイミングで切換手段を操作して各金属接液部をアース状態にすることにより、金属接液部の帯電を未然に防ぐ、あるいは金属接液部が帯電しても除電することができる。しかも、１つの金属接液部ごとにアース状態に切り換えることにより、金属接液部同士は、電気的に接続されることがないので、ガルバニック腐食をより効果的に抑制することが可能となる。

請求項２の発明は、温度上昇箇所を冷却するための冷却液の循環路と、前記温度上昇箇所の熱を前記冷却液に吸収させる受熱部と、前記冷却液の熱を放出させる放熱部と、前記冷却液を循環させるポンプとを備えた液冷式の冷却装置において、金属材料で構成され前記冷却液に接触する複数の金属接液部を、互いに電気的に絶縁した絶縁状態と、それぞれがアース部に電気的に接続されたアース状態とに切り換える切換手段を設け、前記切換手段によって、イオン化傾向が同じ又は近い値の前記金属接液部同士を同時に前記アース状態に切り換えるように構成したものである。

切換手段を操作して各金属接液部を絶縁状態にしておくことにより、絶縁状態にしている間は、各金属接液部に異種金属間の標準電極電位差による電流が流れることがないので、ガルバニック腐食を抑制することができる。一方、各金属接液部が絶縁状態となっていると、これらの金属接液部は帯電する虞があるので、所定のタイミングで切換手段を操作して各金属接液部をアース状態にすることにより、金属接液部の帯電を未然に防ぐ、あるいは金属接液部が帯電しても除電することができる。しかも、イオン化傾向が同じ又は近い値の金属接液部同士を同時にアース状態に切り換えることにより、金属接液部材間の電位差が生じない、又は電位差が小さくなるため、ガルバニック腐食を防止又は抑制することができる。

請求項３の発明は、温度上昇箇所を冷却するための冷却液の循環路と、前記温度上昇箇所の熱を前記冷却液に吸収させる受熱部と、前記冷却液の熱を放出させる放熱部と、前記冷却液を循環させるポンプとを備えた液冷式の冷却装置において、金属材料で構成され前記冷却液に接触する複数の金属接液部を、互いに電気的に絶縁した絶縁状態と、それぞれがアース部に電気的に接続されたアース状態とに切り換える切換手段を設け、前記切換手段による前記アース状態への切換頻度を、帯電手段からの距離が近い前記金属接液部の順に多くするように構成したものである。

切換手段を操作して各金属接液部を絶縁状態にしておくことにより、絶縁状態にしている間は、各金属接液部に異種金属間の標準電極電位差による電流が流れることがないので、ガルバニック腐食を抑制することができる。一方、各金属接液部が絶縁状態となっていると、これらの金属接液部は帯電する虞があるので、所定のタイミングで切換手段を操作して各金属接液部をアース状態にすることにより、金属接液部の帯電を未然に防ぐ、あるいは金属接液部が帯電しても除電することができる。また、各金属接液部の帯電量は、それらと帯電手段段との距離が近いほど多くなる傾向にある。そのため、上記のように、切換手段によるアース状態への切換頻度を、帯電手段からの距離が近い金属接液部の順に多くすることで、帯電しやすい環境下にある金属接液部でも、帯電量が多くなる前に除電することができるようになる。

請求項４の発明は、温度上昇箇所を冷却するための冷却液の循環路と、前記温度上昇箇所の熱を前記冷却液に吸収させる受熱部と、前記冷却液の熱を放出させる放熱部と、前記冷却液を循環させるポンプとを備えた液冷式の冷却装置において、金属材料で構成され前記冷却液に接触する複数の金属接液部を、互いに電気的に絶縁した絶縁状態と、それぞれがアース部に電気的に接続されたアース状態とに切り換える切換手段を設け、前記金属接液部の前記アース状態への切り換えを、所定の時間間隔をおいて短時間行うように設定したものである。

切換手段を操作して各金属接液部を絶縁状態にしておくことにより、絶縁状態にしている間は、各金属接液部に異種金属間の標準電極電位差による電流が流れることがないので、ガルバニック腐食を抑制することができる。一方、各金属接液部が絶縁状態となっていると、これらの金属接液部は帯電する虞があるので、所定のタイミングで切換手段を操作して各金属接液部をアース状態にすることにより、金属接液部の帯電を未然に防ぐ、あるいは金属接液部が帯電しても除電することができる。しかも、アース状態への切り換えを、所定の時間間隔をおいて短時間行うように設定することにより、金属接液部が互いに電気的に接続される時間が短くなるので、ガルバニック腐食をより効果的に抑制することが可能となる。

請求項５の発明は、請求項１から４のいずれか１項に記載の冷却装置において、前記切換手段と放電による影響を回避すべき装置又は部材との間に、導電性の遮蔽部材を配設したものである。

アース状態に切り換える際、万が一、切換手段で放電が発生した場合であっても、その放電により生じる電磁波に対して導電性の遮蔽部材がシールドの役割を果たすことで、放電による影響を回避すべき装置又は部材への悪影響を防止することができる。

請求項６の発明は、請求項１から５のいずれか１項に記載の冷却装置において、前記切換手段を、可動することにより前記金属接液部と前記アース部との導通と遮断とを切り換えるスイッチとしたものである。

切換手段を上記のように構成されたスイッチとすることで、簡単な構成により絶縁状態とアース状態とを切換可能となる。

請求項７の発明は、請求項１から６のいずれか１項に記載の冷却装置において、前記受熱部が、表面に静電潜像を担持する潜像担持体と、前記潜像担持体を帯電させる帯電手段と、前記潜像担持体上にトナー像を形成する現像手段とを備えた画像形成装置の前記現像手段の熱を吸収するように配設されたものであって、当該受熱部の前記金属接液部を、前記切換手段によって前記絶縁状態と前記アース状態とに切り換えるように構成したものである。

この場合、受熱部が帯電手段の近傍に配設されるため、受熱部の金属接液部は帯電しやすい環境下にあるが、切換手段によって当該金属接液部をアース接続することにより、金属接液部の帯電を未然に防ぐ、あるいは金属接液部が帯電しても除電することができる。これにより、金属接液部が帯電することによる画像への影響を低減することが可能となる。

請求項８の発明は、請求項１から７のいずれか１項に記載の冷却装置を備えた画像形成装置である。

画像形成装置が、請求項１から７のいずれか１項に記載の冷却装置を備えているので、この冷却装置による上記効果が得られる。

本発明によれば、冷却装置における金属接液部を電気的に絶縁した絶縁状態にしておくことができる。これにより、絶縁状態にしている間は、各金属接液部に異種金属間の標準電極電位差による電流が流れることがないので、ガルバニック腐食を抑制することができる。その結果、金属接液部が腐食することによる冷却液の漏出が抑制され、冷却性能を長期に亘って維持することが可能となる。また、漏出した冷却液が周囲の装置に付着することによる不具合も低減することができる。

また、本発明によれば、絶縁状態からアース状態に切り換えることができるので、金属接液部の帯電を未然に防ぐ、あるいは金属接液部が帯電しても除電することができる。これにより、金属接液部が帯電することによる周囲への影響も回避又は低減することができる。このように、本発明によれば、金属接液部におけるガルバニック腐食と帯電の両方の抑制又は防止を実現することができ、信頼性の高い画像形成装置等を提供することが可能となる。

本発明に係るカラー画像形成装置の概略構成図である。 本発明の第１実施形態の構成を示す概略図である。 本発明の第２実施形態におけるスイッチのアース状態への切り換えのタイミングを説明するための図である。 スイッチを共通化した構成を示す概略図である。 本発明の第３実施形態におけるスイッチのアース状態への切り換えのタイミングを説明するための図である。 本発明の第４実施形態の構成を示す概略図である。 一般的な液冷式冷却装置の構成を示す概略図である。 各種金属の標準電極電位に基づくイオン化傾向の差を示す図である。

以下、本発明に係る実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、各図中、同一又は相当する部分には同一の符号を付しており、その重複説明は適宜に簡略化ないし省略する。

図１は、本発明に係るカラー画像形成装置の概略構成図である。
図１に示す画像形成装置は、画像形成ユニットとしての４つのプロセスユニット１Ｙ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｂｋを並べて配設したタンデム型の画像形成部を備える。各プロセスユニット１Ｙ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｂｋは、画像形成装置本体１００に着脱可能に構成されており、カラー画像の色分解成分に対応するイエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｂｋ）の異なる色のトナーを収容している以外は同様の構成となっている。

具体的には、各プロセスユニット１Ｙ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｂｋは、潜像担持体としてのドラム状の感光体２と、感光体２の表面を帯電させる帯電手段としての帯電ローラ３と、感光体２の表面にトナー像を形成する現像手段としての現像装置４と、感光体２の表面を清掃するクリーニング手段としてのクリーニングブレード５を備えている。なお、図１では、イエローのプロセスユニット１Ｙが備える感光体２、帯電ローラ３、現像装置４、クリーニングブレード５のみに符号を付しており、その他のプロセスユニット１Ｃ，１Ｍ，１Ｂｋにおいては符号を省略している。

図１において、各プロセスユニット１Ｙ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｂｋの上方には、感光体２の表面を露光する露光手段としての露光装置６が配設されている。露光装置６は、光源、ポリゴンミラー、ｆ−θレンズ、反射ミラー等を有し、画像データに基づいて各感光体２の表面へレーザ光を照射するようになっている。

また、各プロセスユニット１Ｙ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｂｋの下方には、転写装置７が配設されている。転写装置７は、転写体としての無端状のベルトから構成される中間転写ベルト１０を有する。中間転写ベルト１０は、支持部材としての複数のローラ２１〜２４に張架されており、それらローラ２１〜２４のうちの１つが駆動ローラとして回転することによって、中間転写ベルト１０は図の矢印に示す方向に周回走行（回転）するように構成されている。

４つの感光体２に対向した位置に、一次転写手段としての４つの一次転写ローラ１１が配設されている。各一次転写ローラ１１はそれぞれの位置で中間転写ベルト１０の内周面を押圧しており、中間転写ベルト１０の押圧された部分と各感光体２とが接触する箇所に一次転写ニップが形成されている。各一次転写ローラ１１は、図示しない電源に接続されており、所定の直流電圧（ＤＣ）及び／又は交流電圧（ＡＣ）が一次転写ローラ１１に印加されるようになっている。

また、中間転写ベルト１０を張架する１つのローラ２４に対向した位置に、二次転写手段としての二次転写ローラ１２が配設されている。この二次転写ローラ１２は中間転写ベルト１０の外周面を押圧しており、二次転写ローラ１２と中間転写ベルト１０とが接触する箇所に二次転写ニップが形成されている。二次転写ローラ１２は、一次転写ローラ１１と同様に、図示しない電源に接続されており、所定の直流電圧（ＤＣ）及び／又は交流電圧（ＡＣ）が二次転写ローラ１２に印加されるようになっている。

画像形成装置本体１００の下部には、紙やＯＨＰ等のシート状の記録媒体Ｐを収容した複数の給紙カセット１３が配設されている。各給紙カセット１３には、収容されている記録媒体Ｐを送り出す給紙ローラ１４が設けてある。また、画像形成装置本体１００の図の左側の外面には、機外に排出された記録媒体Ｐをストックする排紙トレイ２０が設けてある。

画像形成装置本体１００内には、記録媒体Ｐを給紙カセット１３から二次転写ニップを通って排紙トレイ２０へ搬送するための搬送路Ｒ１が配設されている。搬送路Ｒ１において、二次転写ローラ１２の位置よりも記録媒体搬送方向上流側にはレジストローラ１５が配設されている。また、二次転写ローラ１２の位置よりも記録媒体搬送方向下流側には、定着装置８が配設され、さらにその搬送方向下流側に一対の排紙ローラ１６が配設されている。定着装置８は、例えば、内部にヒータ１７を有する定着部材としての定着ローラ１８と、定着ローラ１８を加圧する加圧部材としての加圧ローラ１９を備える。定着ローラ１８と加圧ローラ１９とが接触した箇所には、定着ニップが形成されている。

また、画像形成装置本体１００内に、両面印刷を行う際に記録媒体Ｐを表裏反転させて供給するための反転路Ｒ２が配設されている。反転路Ｒ２は、定着装置８と排紙ローラ１６との間で搬送路Ｒ１から分岐し、レジストローラ１５の上流側で搬送路Ｒ１に合流している。反転路Ｒ２には正逆方向に回転するスイッチバックローラ２６が設けてある。

以下、図１を参照して上記画像形成装置の基本的動作について説明する。
作像動作が開始されると、各プロセスユニット１Ｙ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｂｋの感光体２が図の反時計回りに回転駆動され、帯電ローラ３によって各感光体２の表面が所定の極性に一様に帯電される。図示しない読取装置によって読み取られた原稿の画像情報に基づいて、露光装置６から帯電された各感光体２の表面にレーザ光が照射されて、各感光体２の表面に静電潜像が形成される。このとき、各感光体２に露光する画像情報は所望のフルカラー画像をイエロー、シアン、マゼンタ及びブラックの色情報に分解した単色の画像情報である。このように感光体２上に形成された静電潜像に、各現像装置４によってトナーが供給されることにより、静電潜像はトナー画像として顕像化（可視像化）される。

中間転写ベルト１０を張架するローラの１つが回転駆動し、中間転写ベルト１０を図の矢印の方向に周回走行させる。また、各一次転写ローラ１１に、トナーの帯電極性と逆極性の定電圧又は定電流制御された電圧が印加されることによって、各一次転写ローラ１１と各感光体２との間の一次転写ニップにおいて転写電界が形成される。そして、各感光体２に形成された各色のトナー画像が、上記一次転写ニップにおいて形成された転写電界によって、中間転写ベルト１０上に順次重ね合わせて転写される。かくして中間転写ベルト１０はその表面にフルカラーのトナー画像を担持する。また、中間転写ベルト１０に転写しきれなかった各感光体２上のトナーは、クリーニングブレード５によって除去される。

給紙ローラ１４が回転することによって、給紙カセット１３から記録媒体Ｐが搬出される。搬出された記録媒体Ｐは、レジストローラ１５によってタイミングを計られて、二次転写ローラ１２と中間転写ベルト１０との間の二次転写ニップに送られる。このとき二次転写ローラ１２には、中間転写ベルト１０上のトナー画像のトナー帯電極性と逆極性の転写電圧が印加されており、これにより、二次転写ニップに転写電界が形成されている。そして、二次転写ニップに形成された転写電界によって、中間転写ベルト１０上のトナー画像が記録媒体Ｐ上に一括して転写される。その後、記録媒体Ｐは定着装置８に送り込まれ、定着ローラ１８と加圧ローラ１９によって記録媒体Ｐが加圧及び加熱されてトナー画像が記録媒体Ｐ上に定着される。そして、記録媒体Ｐは一対の排出ローラ１６によって排紙トレイ２０に排出される。

また、両面印刷を行う場合は、片面（表側の面）に画像を定着した記録媒体Ｐを、排紙トレイ２０に排出せずに反転路Ｒ２へ搬送する。反転路Ｒ２において、記録媒体Ｐはスイッチバックローラ２６による逆回転によって逆向きに搬送され、再び搬送路Ｒ１へと送られる。これを、一般に、スイッチバック動作と呼び、この動作によって記録媒体Ｐの表裏を反転させる。

反転された記録媒体Ｐは二次転写ニップへと搬送され、二次転写ニップにおいて、上記片面に画像を転写した場合と同様にして、記録媒体Ｐの裏面に画像が転写される。そして、定着装置８によって記録媒体Ｐの裏面に画像を定着させた後、その記録媒体Ｐを排紙トレイ２０へ排出する。

以上の説明は、記録媒体にフルカラー画像を形成するときの画像形成動作であるが、４つのプロセスユニット１Ｙ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｂｋのいずれか１つを使用して単色画像を形成したり、２つ又は３つのプロセスユニットを使用して、２色又は３色の画像を形成したりすることも可能である。

図２は、本発明に係る特徴部分の第１実施形態の構成を示す概略図である。
図２に示すように、画像形成装置本体１００内には、画像形成装置の温度上昇箇所を冷却するための冷却装置９が配設されている。この冷却装置９は、液冷式の冷却装置であり、受熱部３１と、放熱部３０と、ポンプ３２と、タンク３５と、これらを接続し冷却液を循環させる循環路を構成するための配管３６等を備える。冷却液には、水を主成分とし、凍結温度を下げるためのプロピレングリコール又はエチレングリコールや、金属製の部品の錆を防止するための防錆剤（例えば、リン酸塩系物質：リン酸カリ塩、無機カリ塩等）が添加されたものが用いられる。

受熱部３１は、画像形成装置の温度上昇箇所としての冷却対象に配設される。ここでは、冷却対象として、各プロセスユニット１Ｙ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｂｋが有する現像装置４に、それぞれ受熱部３１が接触して配設されている。

現像装置４では、画像形成時、トナーを摩擦帯電させるためのトナー攪拌動作によって摩擦熱が発生する。このとき、現像装置４で発生した熱は、受熱部３１を介して内部の冷却液に伝達される。そして、ポンプ３２によって、冷却液は受熱部３１から配管３６を経て放熱部３０に配設されたラジエータ３３に送られ、ラジエータ３３において冷却液の熱が放熱される。また、放熱部３０にはファン３４が設けられており、このファン３４からラジエータ３３に送風することによって、ラジエータ３３内を流れる冷却液が強制的に冷却される。このように、冷却液を受熱部３１と放熱部３０との間で循環させて吸熱と放熱のサイクルを繰り返し行うことにより、現像装置４の温度上昇が抑制される。これにより、現像装置４内でのトナーの溶融及び固着を防止することができ、異常画像の発生を回避できる。さらに、本実施形態では、各現像装置４のケーシングを熱伝導率が高いアルミニウムで構成しているので、ケーシングの側面を冷却することでケーシング全体を冷却することが可能である。また、タンク３５は、ラジエータ３３からの冷却液を一時的に貯留し、配管３６内での大きな圧力変動を防止する。

本実施形態では、受熱部３１、ラジエータ３３は金属材料で構成されている。具体的には、受熱部３１は銅製の部材で構成され、ラジエータはアルミニウム製の部材で構成されている。なお、ポンプ３２及びタンク３５は、ポリプロピレン製の部材で構成されている。また、配管３６は、アルミニウム製の金属パイプ３７とゴムチューブ３８によって構成されている。図２では、配管３６の白色で示された部分が金属パイプ３７、黒色で示された部分がゴムチューブ３８である。

また、各受熱部３１、ラジエータ３３、各金属パイプ３７は、それぞれ、金属材料で構成され冷却液に接触する部分（以下「金属接液部」という）を有する。さらに、各受熱部３１、ラジエータ３３、各金属パイプ３７は、図示しない樹脂製のブラケットで画像形成装置本体１００に固定されており、それらの上記金属接液部は互いに電気的に絶縁されている。また、各受熱部３１とそれらに対応する現像装置４との間には、絶縁性が高い低硬度のシリコーン製の熱伝導シートを介在させて、両者間を電気的に絶縁している。

また、各受熱部３１、ラジエータ３３、各金属パイプ３７は、アース接続可能に構成されている。詳しくは、各受熱部３１、ラジエータ３３、各金属パイプ３７は、被覆銅線を介して複数のスイッチＳ１〜Ｓ１０の一端に接続され、各スイッチＳ１〜Ｓ１０の他端は画像形成装置本体１００に設けたアース部Ｅに接続されている。各スイッチＳ１〜Ｓ１０の導電性の可動片が揺動(可動)することによって、各受熱部３１、ラジエータ３３、各金属パイプ３７の、アース部Ｅに対する導通と遮断とを切換可能となっている。また、各スイッチＳ１〜Ｓ１０は、図示しない制御装置で切換操作される。

各スイッチＳ１〜Ｓ１０を操作して、各受熱部３１、ラジエータ３３、各金属パイプ３７と、アース部Ｅとを導通させた場合、各受熱部３１、ラジエータ３３、各金属パイプ３７の上記金属接液部同士は互いに電気的に接続された状態になる。一方、各スイッチＳ１〜Ｓ１０を操作して、各受熱部３１、ラジエータ３３、各金属パイプ３７と、アース部Ｅとの導通を遮断し、アース接続を解除した状態にすると、各受熱部３１、ラジエータ３３、各金属パイプ３７（これらの金属接液部同士）は互いに電気的に絶縁された状態となる。すなわち、複数のスイッチＳ１〜Ｓ１０は、各受熱部３１、ラジエータ３３、各金属パイプ３７（これらの金属接液部同士）を、互いに電気的に絶縁した絶縁状態と、それぞれがアース部Ｅに電気的に接続されたアース状態とに切り換える切換手段として機能する。このように、本実施形態では、上記のように構成されたスイッチＳ１〜Ｓ１０を切換手段として用いることで、簡単な構成により絶縁状態とアース状態とを切換可能となっている。

上述のように、受熱部３１は銅製の材料で構成され、ラジエータ３３と金属パイプ３７はアルミニウム製の材料で構成されているため、これらの金属接液部が電気的に接続されていると、異種金属間の標準電極電位差により冷却液に電流が流れて、ガルバニック腐食が生じる。しかし、本実施形態では、上記各スイッチＳ１〜Ｓ１０を操作して、各受熱部３１、ラジエータ３３、各金属パイプ３７と、アース部Ｅとの導通を遮断すれば、各受熱部３１、ラジエータ３３、各金属パイプ３７のそれぞれの金属接液部を電気的に絶縁した絶縁状態にしておくことができる。これにより、絶縁状態にしている間は、各金属接液部に異種金属間の標準電極電位差による電流が流れることがないので、ガルバニック腐食を抑制することができる。

一方、各受熱部３１、ラジエータ３３、各金属パイプ３７が絶縁された状態となっていると、これらの金属部分は帯電する虞がある。特に、帯電ローラの近くに配設された受熱部３１や金属パイプ３７等は、帯電ローラから発生する静電気によって曝されているため、帯電しやすい環境下にある。そこで、本実施形態では、所定のタイミングで、各スイッチＳ１〜Ｓ１０を操作して、各受熱部３１、ラジエータ３３、各金属パイプ３７と、アース部Ｅとを導通させてアース状態にすることにより、金属部分の帯電を未然に防ぐ、あるいは帯電した金属部分を除電することが可能である。

本実施形態では、アース状態への切り換えを、画像形成装置の電源をＯＮにしたとき、画像出力開始時、画像出力終了時、電源をＯＦＦにするときに、それぞれ１回ずつ行い、連続画像印刷中は１分ごとに１回行うようにしている。これにより、各受熱部３１、ラジエータ３３、各金属パイプ３７が帯電することによる画像への悪影響（例えば、帯電によって生じる電気ノイズによって感光体上の静電潜像が乱れるなど）や電装部の誤作動等を防止できる。

また、アース状態にしておく時間は、０．５秒間だけにしている。このように、アース状態への切り換えを、所定の時間間隔をおいて短時間行うように設定することにより、金属接液部が互いに電気的に接続される時間が短くなるので、ガルバニック腐食をより効果的に抑制することが可能となる。

なお、本実施形態では、各スイッチＳ１〜Ｓ１０を同じタイミングで切り換えて、各金属接液部をアース状態にしているが、各スイッチＳ１〜Ｓ１０を１つずつ（例えば２秒間隔で）切り換えて、１つの金属接液部ごとにアース状態にすることも可能である。この場合、金属接液部同士は、電気的に接続されることがないので、ガルバニック腐食をより効果的に抑制することが可能である。

次に、本発明の第２実施形態について説明する。
図３は、本実施形態において、上記スイッチＳ１〜Ｓ１０のアース状態への切り換えのタイミングを説明するための図である。図３に示すように、本実施形態では、スイッチＳ１〜Ｓ４に接続された各受熱部３１はそれぞれ銅製の部材、スイッチＳ５〜Ｓ９に接続された各金属パイプ３７はそれぞれアルミニウム製の部材、スイッチＳ１０に接続されたラジエータ３３はステンレス製の部材で構成されている。ここでは、ラジエータ３３がステンレス製の部材で構成されている点と、以下に説明する各スイッチＳ１〜Ｓ１０の切換のタイミング以外は、上記第１実施形態と同様の構成である。

また、図３に示すように、スイッチＳ１〜Ｓ１０のアース状態への切り換えのタイミングは、同種の金属材料で構成された接続箇所ごとに同じタイミングに設定されている。具体的には、銅製の受熱部３１に接続された各スイッチＳ１〜Ｓ４はタイミング１、アルミニウム製の金属パイプ３７に接続された各スイッチＳ５〜Ｓ９はタイミング２、ステンレス製のラジエータ３３に接続されたスイッチＳ１０はタイミング３にしている。また、タイミング１、タイミング２、タイミング３の順に切り換えを行い、各タイミング間は２秒間に設定されている。なお、本実施形態においても、アース状態への切り換えは、画像形成装置の電源をＯＮにしたとき、画像出力開始時、画像出力終了時、電源をＯＦＦにするときに、それぞれ１回ずつ行われ、連続画像印刷中は１分ごとに１回行われようにしている。また、上記と同様に、アース状態にしておく時間は、０．５秒間だけにしている。

このように、アース接続する際、同種の金属材料で構成された接続箇所ごとに同じタイミングでスイッチＳ１〜Ｓ１０を切り換えることにより、イオン化傾向が同じ値の金属接液部のみが同時に電気的に接続されることになる。この場合、金属接液部材間の電位差がないため、ガルバニック腐食を防止できる。

また、銅系の材料同士、アルミニウム系の材料同士、ステンレス系の材料同士など、互いにイオン化傾向が近い値の金属接液部同士を同時にアース状態に切り換えるように構成してもよい。この場合、イオン化傾向が近い金属接液部同士が同時にアース状態に切り換えられても、金属接液部材間の電位差が小さいため、ガルバニック腐食の発生を抑制することができる。

また、図４に示すように、同じタイミングでアース状態への切り換えを行うスイッチを共通化してもよい。ここでは、各受熱部３１に接続されるスイッチを１つのスイッチＳ１１とし、各金属パイプ３７に接続されるスイッチをスイッチＳ１２としている。これにより、部品点数が少なくなり、低コスト化及び装置の小型化を図れる。

図５は、本発明の第３実施形態において、各スイッチＳ１〜Ｓ１０のアース状態への切り換えのタイミングを説明するための図である。なお、本実施形態の構成は、以下に説明する各スイッチＳ１〜Ｓ１０の切換のタイミング以外は上記第１実施形態と同様の構成である。
図５に示すように、本実施形態では、連続印刷中の各スイッチＳ１〜Ｓ１０の切換間隔を、スイッチの接続箇所の帯電装置からの距離に基づいて変化させている。具体的には、帯電装置からの距離が１００ｍｍ未満である各受熱部３１に接続されている各スイッチＳ１〜Ｓ４は１分ごと、帯電装置からの距離が１００ｍｍ以上２００ｍｍ未満である金属パイプ３７に接続されている各スイッチＳ５〜Ｓ９は５分ごと、帯電装置からの距離が２００ｍｍ以上であるラジエータ３３に接続されているスイッチＳ１０は３０分ごとに、アース状態への切換を行うように設定している。すなわち、各スイッチＳ１〜Ｓ１０によるアース状態への切換頻度を、帯電手段からの距離が近い接続箇所（金属接液部）の順に多くするように構成している。

受熱部３１、ラジエータ３３、金属パイプ３７の帯電量は、それらと帯電装置との距離が近いほど多くなる傾向にある。そのため、上記のように、各スイッチＳ１〜Ｓ１０によるアース状態への切換頻度を、帯電装置からの距離が近い接続箇所の順に多くすることで、帯電しやすい環境下にある接続箇所でも、帯電量が多くなる前に除電することができ、帯電による画像への悪影響や電装部の誤作動等をより効果的に防止できるようになる。

図６は、本発明の第４実施形態の構成を示す概略図である。
本実施形態は、スイッチＳ１〜Ｓ１０と放電による影響を回避すべき画像形成部や図示しない電装部との間に、導電性の遮蔽部材４０を配設している。本実施形態では、遮蔽部材４０を、ステンレス板としているが、その他の金属板や金網、あるいは導電性樹脂で構成されたものであってもよい。なお、図６では、遮蔽部材４０を配設している以外は、上記第１実施形態と同様の構成となっているが、本実施形態において、上記第２実施形態や上記第３実施形態と同様の構成も適宜選択して適用することが可能である。

これにより、各受熱部３１、ラジエータ３３、各金属パイプ３７をアース接続する際、万が一、スイッチＳ１〜Ｓ１０で放電が発生した場合であっても、その放電により生じる電磁波に対して導電性の遮蔽部材４０がシールドの役割を果たすことで、画像形成部で形成される画像への悪影響や、電装部の誤動作等の不具合を防止することができる。また、遮蔽部材４０自体の帯電を防止するため、遮蔽部材４０はアース接続されていることが望ましい。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加え得ることは勿論である。例えば、上述の実施形態では、絶縁状態とアース状態とを切り換える切換手段として、スイッチを用いているが、各受熱部３１、ラジエータ３３、各金属パイプ３７と、アース部Ｅとを電気的に接続させる導電性部材を備え、その導電性部材を移動させて受熱部３１等、アース部Ｅの少なくとも一方に対して接離可能に構成することによっても、絶縁状態とアース状態を切り換えることが可能である。

また、上述の実施形態においては、冷却装置９における全ての金属接液部についてアース状態に切換可能に構成しているが、金属接液部が帯電装置から離れていたり、金属接液部と帯電装置との間に遮蔽物があったりして、帯電しないあるいは僅かにしか帯電しない金属接液部がある場合は、その金属接液部についてアース接続する必要はない。また、金属接液部を有する装置又は部材として、受熱部３１、ラジエータ３３、金属パイプ３７を例に挙げて説明したが、ポンプ３２やタンク３５、その他の装置又は部材が金属接液部を有する構成であっても同様に適用できる。また、絶縁状態とアース状態とを切り換えるタイミングも上記実施形態の限りではなく、帯電装置の性能、帯電方法、帯電装置からの距離、金属部品の材質等により適宜決定することが望ましい。

また、本発明の冷却装置を搭載する画像形成装置は、図１に示すような４つのプロセスユニットを横方向に並べた４色タンデム型の電子写真方式の画像形成装置に限らない。１色のみ使用するモノクロ画像形成装置や、５色以上の色を使用するカラー画像形成装置、複写機、プリンタ、ファクシミリ、あるいはこれらの複合機、その他の電子機器等にも、本発明の冷却装置を搭載可能である。また、プロセスユニットは縦方向に並べて配設されていてもよく、中間転写ベルトや転写装置、定着装置等のその他の装置の配置も適宜変更可能である。また、冷却装置の配置も、適宜変更可能である。

以上のように、本発明によれば、冷却装置における金属接液部を電気的に絶縁した絶縁状態にしておくことができる。これにより、絶縁状態にしている間は、各金属接液部に異種金属間の標準電極電位差による電流が流れることがないので、ガルバニック腐食を抑制することができる。その結果、金属接液部が腐食することによる冷却液の漏出が抑制され、冷却性能を長期に亘って維持することが可能となる。また、漏出した冷却液が画像形成部等の装置に付着することによる画像品質の低下などの不具合も低減することができる。

また、本発明によれば、絶縁状態からアース状態に切り換えることができるので、金属接液部の帯電を未然に防ぐ、あるいは金属接液部が帯電しても除電することができる。これにより、金属接液部が帯電することによる周囲への影響も回避又は低減することができる。特に、感光体を帯電させる帯電手段が、コロナ放電方式や近接放電方式の帯電装置で構成されている場合は、画像形成部の周辺には帯電装置で発生したイオンが浮遊しており、絶縁された金属部分は帯電しやすい環境下にあるため、本発明の構成を適用することが好ましい。このように、本発明によれば、金属接液部におけるガルバニック腐食と帯電の両方の抑制又は防止を実現することができ、信頼性の高い画像形成装置等を提供することが可能となる。

２ 感光体（潜像担持体）
３ 帯電ローラ（帯電手段）
４ 現像装置（現像手段）
９ 冷却装置
３０ 放熱部
３１ 受熱部
３２ ポンプ
Ｅ アース部
Ｓ１〜Ｓ１２ スイッチ（切換手段）
４０ 遮蔽部材

特開２００７−２４９８５号公報

Claims (8)

1. 温度上昇箇所を冷却するための冷却液の循環路と、前記温度上昇箇所の熱を前記冷却液に吸収させる受熱部と、前記冷却液の熱を放出させる放熱部と、前記冷却液を循環させるポンプとを備えた液冷式の冷却装置において、
   金属材料で構成され前記冷却液に接触する複数の金属接液部を、互いに電気的に絶縁した絶縁状態と、それぞれがアース部に電気的に接続されたアース状態とに切り換える切換手段を設け、
   前記切換手段によって、１つの前記金属接液部ごとに前記アース状態に切り換えるように構成したことを特徴とする冷却装置。
2. 温度上昇箇所を冷却するための冷却液の循環路と、前記温度上昇箇所の熱を前記冷却液に吸収させる受熱部と、前記冷却液の熱を放出させる放熱部と、前記冷却液を循環させるポンプとを備えた液冷式の冷却装置において、
   金属材料で構成され前記冷却液に接触する複数の金属接液部を、互いに電気的に絶縁した絶縁状態と、それぞれがアース部に電気的に接続されたアース状態とに切り換える切換手段を設け、
   前記切換手段によって、イオン化傾向が同じ又は近い値の前記金属接液部同士を同時に前記アース状態に切り換えるように構成したことを特徴とする冷却装置。
3. 温度上昇箇所を冷却するための冷却液の循環路と、前記温度上昇箇所の熱を前記冷却液に吸収させる受熱部と、前記冷却液の熱を放出させる放熱部と、前記冷却液を循環させるポンプとを備えた液冷式の冷却装置において、
   金属材料で構成され前記冷却液に接触する複数の金属接液部を、互いに電気的に絶縁した絶縁状態と、それぞれがアース部に電気的に接続されたアース状態とに切り換える切換手段を設け、
   前記切換手段による前記アース状態への切換頻度を、帯電手段からの距離が近い前記金属接液部の順に多くするように構成したことを特徴とする冷却装置。
4. 温度上昇箇所を冷却するための冷却液の循環路と、前記温度上昇箇所の熱を前記冷却液に吸収させる受熱部と、前記冷却液の熱を放出させる放熱部と、前記冷却液を循環させるポンプとを備えた液冷式の冷却装置において、
   金属材料で構成され前記冷却液に接触する複数の金属接液部を、互いに電気的に絶縁した絶縁状態と、それぞれがアース部に電気的に接続されたアース状態とに切り換える切換手段を設け、
   前記金属接液部の前記アース状態への切り換えを、所定の時間間隔をおいて短時間行うように設定したことを特徴とする冷却装置。
5. 前記切換手段と放電による影響を回避すべき装置又は部材との間に、導電性の遮蔽部材を配設した請求項１から４のいずれか１項に記載の冷却装置。
6. 前記切換手段を、可動することにより前記金属接液部と前記アース部との導通と遮断とを切り換えるスイッチとした請求項１から５のいずれか１項に記載の冷却装置。
7. 前記受熱部が、表面に静電潜像を担持する潜像担持体と、前記潜像担持体を帯電させる帯電手段と、前記潜像担持体上にトナー像を形成する現像手段とを備えた画像形成装置の前記現像手段の熱を吸収するように配設されたものであって、当該受熱部の前記金属接液部を、前記切換手段によって前記絶縁状態と前記アース状態とに切り換えるように構成した請求項１から６のいずれか１項に記載の冷却装置。
8. 請求項１から７のいずれか１項に記載の冷却装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。

Images