JP5818131B2 - 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書き込み装置で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。トナー像が定着された記録媒体は排紙トレイに排出される。また、記録媒体の両面に記録する場合には、両面ユニットにおいて記録媒体の表裏を反転し再び上流に搬送し、再度上記の工程を行う。

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い構造になっている。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、２、３参照）。

液冷式の冷却装置は温度上昇箇所に冷却液流路を形成するか、あるいは冷却液流路を形成した受熱部を温度上昇箇所に密着あるいは近接させ、冷却液流路に温度上昇箇所よりも低温の冷却液を供給することで温度上昇箇所から熱を奪うものである。一般に冷却液は水を主成分とし、冷却液の凍結温度を下げるためにプロピレングリコールやエチレングリコールなどを添加して使用する。ここで液冷装置の概略構成の一例を図８に示す。この液冷装置は２つの温度上昇箇所２００、２１０を２つの受熱部３００、３１０と１つの放熱部４００によって冷却するもので、各受熱部３００、３１０は循環式の管路５００を介して温度上昇箇所２００、２１０に密着している。温度上昇箇所２００、２１０は現像剤収容器とする。受熱部３００、３１０は、管路５００によって、リザーブタンク６００、ポンプ７００および放熱部４００に接続されている（リザーブタンク６００なしの構成も可能）。受熱部３００、３１０において温められた冷却液を循環させて放熱部４００で冷却することで、温度上昇箇所２００、２１０の冷却を行うことが可能となる。放熱部４００は、良熱伝導部材で形成された流路４１０と、この流路４１０と接続される良熱伝導部材によるフィン４２０からなり、流路４１０及びフィン４２０を冷却ファン４３０による強制対流熱伝達により冷却することで、流路４１０内を流れる冷却液の温度を低下させる。特許文献１、２の冷却装置も、その構成は図８とほぼ同様である。

特許文献１に記載の冷却装置は、各発熱部材を冷却する熱交換器等の動作を制御する制御装置を有していないため、画像形成装置の使用状況とは無関係に常時液冷システムが稼動される。このため、場合によっては過剰な冷却が行われる可能性があり、必ずしも効率の良い冷却とは言えず、省エネやファン騒音等の点からも望ましいものではなかった。

特許文献２に記載の冷却装置は、トナーを内包したユニットと冷却手段の流路とを密着させるようにして広い接触面積を確保してより高い冷却効果を得るようにし、流路に流す冷却水をポンプで循環させている。しかしながら、この引用文献２の冷却装置もポンプの流量を一定に設定したまま特に制御していないため、引用文献１の冷却装置と同様必ずしも効率の良い冷却ではなかった。

引用文献３の冷却装置は制御装置を備え、画像形成装置の稼動状況に応じて、放熱部としてのラジエータの冷却ファンの風量や循環冷却液の流量を前記制御装置で可変に制御することで、適時適切な冷却を可能にしている。しかし、前記制御装置は画像形成装置の周囲温度まで考慮してポンプやファンを制御するものではないため、周囲温度によっては十分な冷却効率が必ずしも得られない場合があった。

画像形成装置の周囲温度を考慮してポンプやファンを制御しないと、十分な冷却効率が必ずしも得られない場合があることを、図８の液冷装置で以下説明する。
温度上昇箇所２００、２１０の温度は、ｉ）温度上昇箇所２００、２１０の発熱量および周囲からの受熱量、ｉｉ）受熱部３００、３１０の受熱特性、ｉｉｉ）放熱部４００の放熱特性、ｉｖ）放熱部で冷却液と熱交換を行う空気の温度に依存する。画像形成装置稼動中の温度上昇箇所の発熱量および周囲からの受熱量を一定と仮定した場合の、冷却液と熱交換を行う空気、冷却液、温度上昇箇所の温度の関係を図９に示す。現像剤と冷却液との温度差は、温度上昇箇所２００、２１０から冷却液までの伝熱特性に依存する。また、冷却液と、冷却液と熱交換を行う空気との温度差は、放熱部３００、３１０の放熱特性に依存する。従って、温度上昇箇所２００、２１０から冷却液までの伝熱特性および放熱部４００の放熱特性は温度によって変わることがないから、それらの温度差も温度によらず一定となる。よって、図９に示すように空気の温度が増減すると、冷却液、それから温度上昇箇所の温度も同様に増減し、空気、冷却液、温度上昇箇所の各温度プロット点を結ぶ温度勾配線Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３は平行移動する。

上記の温度上昇箇所２００、２１０の発熱量および周囲からの受熱量、受熱部３００、３１０の受熱特性、放熱部４００の放熱特性は、予め実験やシミュレーションから求めることができる。したがって、空気と温度上昇箇所２００、２１０との温度差は実験やシミュレーションから求めることができる。しかし、放熱部４００で冷却液と熱交換する空気の温度は画像形成装置周囲の空気の温度に依存し、その空気の温度は、画像形成装置の設置環境、季節、時間帯などによりまちまちであって予め把握することは困難である。また、画像形成装置の設置環境としては、オフィス内、廊下、プリントセンターなどが想定され、装置の使用可能温度は、例えば１０℃から３２℃までというように比較的広範囲であることが要求される。

このため、従来は冷却装置の性能を決定する際には、画像形成装置の使用温度環境の下限・上限を規定し、その上限温度においても冷却が可能であるように冷却装置の性能を決定し、その性能を達成するように冷却装置が設計されてきた。

このように設計された冷却装置では、画像形成装置周囲の温度が上限に達していない場合には必要以上に冷却することになる一方、画像形成装置周囲の温度が上限を超えしまった場合には、冷却装置による冷却が足りなくなり温度上昇箇所の温度が許容温度を超えてしまうおそれがある。
本発明は上記の課題に鑑み、液冷による冷却装置を有する画像形成装置において、画像形成装置周囲の温度が変化した際にも、温度上昇箇所が適切な温度に維持されるように効率良く冷却することが可能な冷却装置および画像形成装置を提供することを目的とする。また、画像形成装置周囲が所定の温度を超えてしまった場合でも、温度上昇箇所の温度が許容温度より高くならないように稼動することが可能な画像形成装置を提供することを目的とする。

本発明者らは、上記課題を解決するために検討を重ねた結果、画像形成装置周囲の温度が変化した際にも、温度上昇箇所が適切な温度になるように効率良く冷却することが可能な方法と、画像形成装置周囲が所定の温度を超えてしまった場合でも、温度上昇箇所の温度が許容温度より高くならないように稼動することが可能な方法を見出した。すなわち、放熱部の冷却液の流路に吹き付けられる空気の温度を検知する温度検知手段を設け、この温度検知手段の検知量に基づいて冷却装置の冷却性能を制御する。また、温度検知手段の検知量が所定の値よりも大きい場合に、単位時間当たりの通紙枚数を通常よりも少なくしたり、連続通紙時間を通常よりも短くしたりする。

本発明をより詳しく請求項毎に説明すると、請求項１の発明は、温度上昇箇所に近接配置した冷却液流路を流れる冷却液によって前記温度上昇箇所を冷却する受熱部と、前記受熱部の冷却液流路と循環通路によって接続され、前記冷却液を空気と熱交換する放熱部と、前記受熱部と前記放熱部の間で前記冷却液を循環するポンプとを有する冷却装置であって、前記放熱部で熱交換される空気の温度を検知する温度検知手段と、前記温度検知手段の検知量に基づいて前記冷却装置の出力を制御する制御装置を有することを特徴とする冷却装置である。
この発明によれば、放熱部において熱交換される空気の温度を検知する温度検知手段の検知量に基づいて、冷却装置の出力を制御する制御装置を有することで、放熱部において熱交換される空気の温度が変わった際にも、冷却装置の出力を変えることで温度上昇箇所を適切な温度に保つことができる。なお、温度上昇箇所は画像形成装置内部の各種発熱体であってもよいし、画像形成装置以外の冷却が必要な各種発熱体であってもよい。

請求項２の発明は、画像形成装置用の冷却装置であって、前記冷却装置の放熱部が、少なくとも、冷却液の流路、冷却液の流路に画像形成装置外の空気を吹き付けるファンおよび画像形成装置外から冷却液の流路までのダクトを有し、前記温度検知手段が前記ダクト内に配置されることを特徴とする請求項１記載の冷却装置である。
この発明によれば、温度検知手段がダクト内に配置されることで、放熱部において冷却液と熱交換される空気の温度を正確に測定することができる。

請求項３の発明は、請求項１又は２の発明において、前記制御装置が、温度検知手段の検知量に基づいて、ファンの回転数を制御するファン制御手段であることを特徴とする冷却装置である。
この発明によれば、温度検知手段の検知量に基づいてファン制御手段でファンの回転数を制御することで冷却手段の出力を制御することができる。

請求項４の発明は、請求項１又は２の発明において、前記制御装置が、温度検知手段の検知量に基づいて、ポンプ出力を制御するポンプ制御手段であることを特徴とする冷却装置である。
この発明によれば、温度検知手段の検知量に基づいてポンプ制御手段でポンプ出力を制御することで冷却液流量を制御し、ひいては受熱部の受熱特性と放熱部の放熱特性を制御し、これにより、冷却手段の出力を制御することができる。

請求項５の発明は、請求項１〜４の冷却装置を搭載したことを特徴とする画像形成装置である。
この発明により、冷却装置を搭載した画像形成装置を提供することができる。

請求項６の発明は、請求項５の発明において、温度検知手段の検知量が所定の値よりも大きい場合に、画像形成装置のコントローラによって、単位時間当たりの通紙枚数を通常よりも少なくすることを特徴とする画像形成装置である。
この発明によれば、温度検知手段の検知量が所定の値よりも大きい場合に、単位時間当たりの通紙枚数を通常よりも少なくすることで、画像形成装置の発熱量が低減されるから、熱交換により冷却液と熱交換される空気の温度が所定の値よりも大きくなっても、それによって温度上昇箇所の温度が上昇することのないようにすることができる。

請求項７の発明は、請求項５の発明において、前記温度検知手段の検知量が所定の値よりも大きい場合に、画像形成装置のコントローラによって、連続通紙時間を通常よりも短くすることを特徴とする画像形成装置である。
この発明によれば、温度検知手段４３の検知量が所定の値よりも大きい場合に、連続通紙時間を通常よりも短くすることで、画像形成装置の発熱量が低減されるから、熱交換により冷却液と熱交換される空気の温度が所定の値よりも大きくなっても、それによって温度上昇箇所の温度が上昇しないようにすることができる。

本発明によれば、放熱部において熱交換される空気の温度を検知する温度検知手段の検知量に基づいて、冷却装置の出力を制御する制御装置を有することで、放熱部において熱交換される空気の温度が変わった際にも、冷却装置の出力を変えることで温度上昇箇所を適切な温度に保つことができる。また、画像形成装置周囲が所定の温度を超えてしまった場合でも、単位時間当たりの通紙枚数を通常よりも少なくしたり、連続通紙時間を通常よりも短くしたりすることにより、温度上昇箇所の温度が許容温度より高くならないようにすることができる。

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。 第１実施形態のファンの回転数と空気温度の関係を示す図である。 本発明の第２実施形態の構成を示す概略図である。 第２実施形態のポンプ出力と空気温度の関係を示す図である。 本発明の第３実施形態の構成を示す概略図である。 本発明の第４実施形態の構成を示す概略図である。 液冷式冷却装置の概略構成を示す図である。 液冷式冷却装置における空気、冷却液および温度上昇箇所の温度関係を示す図である。

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って、この画像形成装置は、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。

（第１実施形態）
以下、本発明の特徴部分の構成について説明する。
（構成）
図２は、本発明を図１のカラー画像形成装置（カラー複写機）の現像装置（４つの現像ユニットの集合体）に適用した第１実施形態の構成を示す概略図である。冷却装置９は液冷式であって、アルミニウム製のイエロー受熱部３１Ｙ、シアン受熱部３１Ｃ、マゼンタ受熱部３１Ｍ、ブラック受熱部３１Ｂｋと、リザーブタンク３５、ポンプ３２、及び放熱部３３の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３３ａを、ゴムチューブ３４により閉ループに接続した構成である（リザーブタンク３５なしの構成も可能）。なお、受熱部３１Ｙ〜３１Ｂｋを、現像ユニット４Ｙ〜４Ｂｋ以外の温度上昇箇所、例えば、読取装置（図示省略）や感光体２Ｙ〜２Ｂｋ、定着装置８等に接触させてもよい。

冷却液は防錆剤を含有した不凍液であって、この冷却液はゴムチューブ３４を介してポンプ３２から、ラジエータ３３ａ、イエロー受熱部３１Ｙ、シアン受熱部３１Ｃ、マゼンタ受熱部３１Ｍ、ブラック受熱部３１Ｂｋを通って再びポンプ３２に戻る。イエロー受熱部３１Ｙ、シアン受熱部３１Ｃ、マゼンタ受熱部３１Ｍ、ブラック受熱部３１Ｂｋは、イエロー現像ユニット４Ｙ、シアン現像ユニット４Ｃ、マゼンタ現像ユニット４Ｍ、ブラック現像ユニット４Ｂｋの各側面に、低硬度の熱伝導シートを介して密着している。イエロー現像ユニット４Ｙ、シアン現像ユニット４Ｃ、マゼンタ現像ユニット４Ｍ、ブラック現像ユニット４Ｂｋのケーシングはアルミニウム製で熱伝導率が高いため、そのケーシング側面を冷却することでケーシング全体で現像剤を効率的に冷却することができる。

各受熱部３１Ｙ〜３１Ｂｋで各現像ユニット４Ｙ〜４Ｂｋから受熱した冷却液は、放熱部３３のラジエータ３３ａにおいて空気と熱交換することで冷却される。ラジエータ３３ａは画像形成装置本体１００の外装１００ａの開口部４０と連結されるダクト４１内に配置されている。また、ラジエータ３３よりも奥のダクト４１内に、ファン４２が気流噴出し方向が開口部４０と反対方向（画像形成装置内部に向かう方向）になるように配置される。ファン４２が駆動することで、画像形成装置外の空気がダクト４１内部に吸い込まれてラジエータ３３ａを通過する際に、ラジエータ３３ａ内の冷却液と空気との間で熱交換が行われる。ファン４２を通過した空気は、図示しない他のダクトを通り、図示しない他の開口部から画像形成装置外部に排出される。また、ダクト４１内の開口部４０とラジエータ３３ａの間（ラジエータ３３ａの上流側）に温度検知手段としての温度センサ４３が配置されており、ダクト４１内を通過する空気の温度を検知している。温度センサ４３が検出した空気温度に基づいて、ファン制御装置４４がファン４２の回転数を制御する。なお、温度検知手段は温度計で構成してもよい。また、前記ファン制御装置４４は、カラー複写機の制御手段と一体となっていても構わないし、カラー複写機の制御手段で制御されるプロセッサ等であっても構わない。

（作用）
図２の冷却装置９は以下のように動作する。
放熱部３３によって冷却された冷却液が、ポンプ３２によって受熱部３１Ｙ〜３１Ｂｋへと送られる。本実施形態では、放熱部３３はラジエータ３３ａとファン３４を備えており、ファン３４によってラジエータ３３ａに送風することにより、ラジエータ３３ａ内を流れる冷却液が強制的に冷却される。そして、受熱部３１Ｙ〜３１Ｂｋにおいて、現像ユニット４Ｙ〜４Ｂｋの熱が冷却液に伝達され現像装置が冷却される。また、現像ユニット４Ｙ〜４Ｂｋからの熱により受熱部３１Ｙ〜３１Ｂｋ内で温度上昇した冷却液は、リザーブタンク３５、ポンプ３２を経て、再び放熱部３３へと送られ、そこで冷却される。このように、冷却液を受熱部３１Ｙ〜３１Ｂｋと放熱部３３との間で循環させることにより、受熱部３１Ｙ〜３１Ｂｋでの吸熱と放熱部３３での放熱のサイクルを繰り返し行う。その結果、現像ユニット４Ｙ〜４Ｂｋの温度上昇が抑制され、異常画像の発生が回避される。また、リザーブタンク３５は、ラジエータ３３ａからの冷却液を一時的に貯留し、循環路内での大きな圧力変動が生じるのを防止する。

（制御方法）
図３は、本実施形態におけるファン制御装置４４の制御方法に関し、温度センサ４３が検知した空気温度Ｔａｉｒ（℃）に対するファン回転数の制御目標を示す表である。本実施形態においてファン４２は、３０℃≦Ｔａｉｒの場合はファン回転数を定格回転数の１００％で回転するように制御される。さらに、２５℃≦Ｔａｉｒ＜３０℃の場合はファン回転数を定格回転数の９５％、２０℃≦Ｔａｉｒ＜２５℃の場合はファン回転数を定格回転数の９０％、１５℃≦Ｔａｉｒ＜２０℃の場合はファン回転数を定格回転数の８５％、１０℃≦Ｔａｉｒ＜１５℃の場合はファン回転数を定格回転数の８０％、Ｔａｉｒ＜１０℃の場合はファン回転数を定格回転数の７５％で回転するように制御される。すなわち、温度センサ４３の検知量に基づいてファン回転数を制御することで冷却装置９の出力を制御する。

上記の目標ファン回転数は、予めラジエータ３３ａにおいて冷却液と熱交換する空気の温度を、画像形成装置が使用される環境温度範囲内で変えた際に、現像ユニット４Ｙ〜４Ｂｋ内の現像剤の温度が許容温度を超えないようなファン４２の回転数を実験によって求めて決定している。こうすることで、画像形成装置周囲の温度に合わせて、ファン４２の回転数を適切に変更することで、無駄な冷却エネルギーを削減でき、また、画像形成装置周囲の温度が低い場合に騒音を抑制することができる。また、ファン４２の耐久劣化も抑制することができる。なお、図３の空気温度やファン回転数は例示であって、本発明はこれらに限定されないことは勿論である。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態を説明する。
（構成）
図４は、本発明をカラー複写機の現像ユニット４Ｙ〜４Ｂｋに適用した第２実施形態の概略図である。本実施形態は、第１実施形態の構成と同様であり、温度検知手段としての温度センサ４３が検出した空気温度に基づいてポンプ制御装置４５がポンプの出力を制御することのみ異なっている。温度検知手段は温度計で構成することもできる。また、前記ポンプ制御装置４５は、カラー複写機の制御手段と一体化しても構わないし、カラー複写機の制御手段で制御されるプロセッサ等と一体化しても構わない。

なお、図２の第１実施形態のファン制御装置４４を図４の第２実施形態に追加配置したり、ポンプ制御装置４５の中にファン制御装置４４の機能を組み込んだり、或いは両方の制御装置４４、４５の機能をカラー複写機の制御手段やプロセッサ等に一体化することも可能であり、その場合はファン制御とポンプ制御を同時に又は選択的に切り替えて実行することができる。

（制御方法）
図５は、本実施形態におけるポンプ制御装置４５の制御方法に関し、温度センサ４３が検知した空気温度Ｔａｉｒに対するポンプ出力の制御目標を示す表である。本実施形態においてポンプ３２は、３０℃≦Ｔａｉｒの場合はポンプ出力を定格出力の１００％で稼動するように制御される。さらに、２５℃≦Ｔａｉｒ＜３０℃の場合はポンプ出力を定格出力の９０％、２０℃≦Ｔａｉｒ＜２５℃の場合はポンプ出力を定格出力の８０％、１５℃≦Ｔａｉｒ＜２０℃の場合はポンプ出力を定格出力の７０％、１０℃≦Ｔａｉｒ＜１５℃の場合はポンプ出力を定格出力の６０％、Ｔａｉｒ＜１０℃の場合はポンプ出力を定格出力の５０％で稼動するように制御される。すなわち、温度センサ４３の検知量に基づいてポンプ出力を制御することで冷却装置９の出力を制御する。

上記の目標ポンプ出力は、ラジエータ３３ａにおいて冷却液と熱交換する空気の温度を、画像形成装置が使用される環境温度範囲内で変えた際に、現像ユニット４Ｙ〜４Ｂｋ内の現像剤の温度が許容温度を超えないようなポンプ３２の出力を予め実験によって求めて決定している。なお、図５の空気温度やポンプ出力は例示であって、本発明はこれらに限定されないことは勿論である。

このように、画像形成装置周囲の温度に合わせてポンプ３２の出力を適切に変えることで、無駄な冷却エネルギーを削減できる。また、ポンプ３２の耐久劣化も抑制できる。

（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態を説明する。
（構成）
図６は、本発明をカラー複写機の現像ユニットに適用した第３実施形態（構造的には第１又は第２実施形態と同様の現像ユニット）において、温度センサ４３の検知量が所定の値よりも大きい場合に、カラー複写機のコントローラによって、単位時間当たりの通紙枚数を通常より少なくする制御フローを示す図である。コントローラは、カラー複写機の機能全般を制御するものを使用することができる。

（作用）
図６の制御フローで、ステップＳ１は温度センサ４３の検知量（空気温度）と画像形成装置周囲環境上限温度Ｔａ１（以下単に「Ｔａ１」と記す）とを比較する工程で、冷却装置９が稼動した際、温度センサ４３の検知量とＴａ１とを比較する。温度センサ４３の検知量がＴａ１以下の場合は、ステップＳ２によって、第１実施形態又は第２実施形態で述べた通常制御で稼動し、制御フローの先頭に戻る。
温度センサ４３の検知量がＴａ１より大きい場合は、単位時間当たりの通紙枚数を通常通紙枚数の５０％、ファン４２を定格回転数の１００％、ポンプ３２を定格出力の１００％に設定して稼動し、フローの先頭に戻る。カラー複写機の周囲環境温度が上限温度を超えていることを操作パネル等で表示することもでき、この表示により単位時間当たりの通紙枚数が低下した理由をユーザに知らせることができる。

本実施形態では、温度センサ４３の検知量がＴａ１より大きい場合の単位時間当たりの通紙枚数は、画像形成装置の周囲環境温度がＴａ１より５℃高い場合でも、現像ユニット内の現像剤の温度が許容温度を超えないような通紙枚数を実験によって求めて決定している。前記「５℃」は例示であって５℃以外に設定することも可能である。なお、現像ユニットの種類に応じて通紙枚数を通常通紙枚数の５０％以上又は以下の所定％とすることもできる。

（第４実施形態）
次に、本発明の第４実施形態を説明する。
（構成）
図７は、本発明をカラー複写機の現像ユニットに適用した第４実施形態（構造的には第１又は第２実施形態と同様の現像ユニット）において、温度センサ４３の検知量が所定の値よりも大きい場合に、カラー複写機のコントローラによって、連続通紙時間を通常よりも短くする制御フローを示す図である。コントローラは、カラー複写機の機能全般を制御するものを使用することができる。

（作用）
図７の制御フローで、ステップＳ１は温度センサ４３の検知量（空気温度）とＴａ１とを比較する工程で、冷却装置９が稼動した際、温度センサ４３の検知量とＴａ１とを比較する。温度センサ４３の検知量がＴａ１以下の場合は、ステップＳ２によって、第１実施形態又は第２実施形態で述べた通常制御で稼動し、制御フローの先頭に戻る。

温度センサ４３の検知量がＴａ１より大きい場合は、連続通紙時間を通常連続通紙時間の７０％、ファン４２を定格回転数の１００％、ポンプ３２を定格出力の１００％に設定して稼動し、フローの先頭に戻る。なお、図７の制御フローに図６の制御フローを追加することも可能であり、この場合は連続通紙時間と単位時間当たりの通紙枚数の両方を制限することができる。カラー複写機の周囲環境温度が上限温度を超えていることを操作パネル等で表示することもでき、この表示により単位時間当たりの通紙枚数が低下した理由をユーザに知らせることができる。

本実施形態では、温度センサ４３の検知量がＴａ１より大きい場合の単位時間当たりの通紙枚数は、画像形成装置の周囲環境温度がＴａ１より５℃高い場合でも、現像ユニット内の現像剤の温度が許容温度を超えないような連続通紙時間を予め実験によって求めて決定している。前記「５℃」は例示であって５℃以外に設定することも可能である。なお、現像ユニットの種類に応じて連続通紙時間を通常の７０％以上又は以下の所定％とすることもできる。なお、通常連続通紙時間に制限がない画像形成装置では、温度センサ４３の検知量がＴａ１より大きい場合のみ連続通紙時間に制限を加えてもよい。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は前記実施形態に限定されることなく種々の変形が可能であり、例えば前記温度上昇箇所は画像形成装置内部の現像ユニット以外の各種発熱体を含んでもよいし、画像形成装置に限らず冷却が必要な発熱体一般であってもよい。また、ファン４２やポンプ３２を並列に複数台設け、これら複数台のファン４２やポンプ３２の駆動台数を温度センサ４３の検知量に基づいて制御してもよい。

３１Ｙ〜３１Ｂｋ 受熱部
３２ ポンプ
３３ 放熱部
３３ａ ラジエータ
４１ ダクト
４２ ファン
４３ 温度センサ
４４ ファン制御装置
４５ ポンプ制御装置

特開２００５−１４８６５９号公報 特開２００５−１６４９２７号公報 特開２００９−１６９２７６号公報

Claims (6)

1. 画像形成装置用の冷却装置であって、当該冷却装置は、
   温度上昇箇所に近接配置した冷却液流路を流れる冷却液によって前記温度上昇箇所を冷却する受熱部と、
   前記受熱部の冷却液流路と循環通路によって接続され、前記冷却液を空気と熱交換する放熱部であって、当該放熱部は、冷却液の流路を有するラジエータと、当該ラジエータに画像形成装置外の空気を吹き付けるファンと、画像形成装置外から前記ラジエータまでのダクトとを有する放熱部と、
   前記受熱部と前記放熱部の間で前記冷却液を循環するポンプと、
   前記ダクト内の前記ラジエータの上流側に配置されて前記放熱部で熱交換される空気の温度を検知する温度検知手段と、
   前記温度検知手段の検知量に基づいて前記冷却装置の出力を制御する制御装置を有することを特徴とする画像形成装置用の冷却装置。
2. 前記制御装置が、温度検知手段の検知量に基づいて、ファンの回転数を制御するファン制御手段であることを特徴とする請求項１記載の冷却装置。
3. 前記制御装置が、温度検知手段の検知量に基づいて、ポンプ出力を制御するポンプ制御手段であることを特徴とする請求項１記載の冷却装置。
4. 請求項１〜３のいずれか１に記載の冷却装置を搭載したことを特徴とする画像形成装置。
5. 温度検知手段の検知量が所定の値よりも大きい場合に、画像形成装置のコントローラによって、単位時間当たりの通紙枚数を通常よりも少なくすることを特徴とする請求項４記載の画像形成装置。
6. 前記温度検知手段の検知量が所定の値よりも大きい場合に、画像形成装置のコントローラによって、連続通紙時間を通常よりも短くすることを特徴とする請求項４記載の画像形成装置。

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