画像形成装置
【課題】装置の小型化、抵コスト化が可能な画像形成装置を提供する。
【解決手段】現像装置を冷却する第１液冷装置の第４冷却部１１５−４と定着後の用紙を冷却する第２冷却装置１１ｂの第１冷却部１２５−１との間にダクト９９が設けられている。ダクト９９には、露光ユニットの制御基板を冷やすための放熱フィン９８Ｋ、９８Ｃ、９８Ｍ、９８Ｙが貫通するための穴が４つ設けられており、各穴に放熱フィン９８Ｋ、９８Ｃ、９８Ｍ、９８Ｙが貫通している。第１液冷装置１１ａの第４冷却部の冷却ファン１１５ｂ−４が取り込んだ外気が、ラジエータ１１５ａ−４を通過後、ダクト９９へと流入しダクト内に流入し、各放熱フィン９８Ｋ、９８Ｃ、９８Ｍ、９８Ｙを強制空冷する。その後、第２液冷装置１１ｂの第１冷却部のラジエータ１２５ａ−１へ排出され、ラジエータ１２５ａ−１を強制空冷した後、装置外へ排気される。
【解決手段】現像装置を冷却する第１液冷装置の第４冷却部１１５−４と定着後の用紙を冷却する第２冷却装置１１ｂの第１冷却部１２５−１との間にダクト９９が設けられている。ダクト９９には、露光ユニットの制御基板を冷やすための放熱フィン９８Ｋ、９８Ｃ、９８Ｍ、９８Ｙが貫通するための穴が４つ設けられており、各穴に放熱フィン９８Ｋ、９８Ｃ、９８Ｍ、９８Ｙが貫通している。第１液冷装置１１ａの第４冷却部の冷却ファン１１５ｂ−４が取り込んだ外気が、ラジエータ１１５ａ−４を通過後、ダクト９９へと流入しダクト内に流入し、各放熱フィン９８Ｋ、９８Ｃ、９８Ｍ、９８Ｙを強制空冷する。その後、第２液冷装置１１ｂの第１冷却部のラジエータ１２５ａ−１へ排出され、ラジエータ１２５ａ−１を強制空冷した後、装置外へ排気される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機、ファクシミリ、プリンタ等の画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
この種の画像形成装置においては、露光ユニット、現像ユニット、定着ユニット等に複数の発熱体（例えば、駆動モータ、ヒータ等）を備えていている。装置内の複数の発熱体の熱により装置内が高温になると、トナー凝集などが生じ形成画像の品質低下等の不具合が生じる。そのため、従来においては、空冷ファンと、ダクトとを有し空冷ファンで取り込んだ外気をダクトで発熱体により温度上昇する温度上昇箇所（例えば、定着ユニットの筐体など）へ案内し、温度上昇箇所に外気を当てて、温度上昇箇所を強制空冷する空冷装置を設けて、温度上昇箇所を冷却している。
【０００３】
近年、画像形成装置の小型化のため、装置内が高密度化してユニットの周囲に空間的余裕がなくなってきている。このため、温度上昇箇所に空冷ファンの気流を搬送するためのダクトを設置するスペースの確保が難しくなっており、装置内部の温度上昇箇所を強制空冷することが困難となっている。
【０００４】
特許文献１、２には、冷却液を循環させて温度上昇箇所を冷却する液冷装置を用いた画像形成装置が記載されている。液冷装置は、冷却液が温度上昇箇所の熱を受ける受熱手段と、冷却液の熱を放熱するための放熱手段たるラジエータと、ラジエータを空冷する冷却気流発生手段たる冷却ファンとを備えている。また、冷却液が受熱手段とラジエータとを循環するように配管された循環パイプ、循環パイプ内の冷却液を受熱手段へ搬送するための搬送手段たる搬送ポンプも備えている。冷却液は、受熱手段へ搬送され、温度上昇箇所の熱を奪い、温度上昇箇所を冷やした後、ラジエータへ搬送される。ラジエータは、冷却ファンによって取り込まれた外気によって冷やされることで放熱効率を高めている。ラジエータによって加熱された空気は、排気ダクトを通って装置外部へ排出される。液冷装置は、空冷装置よりも効率良く冷却できるため、温度上昇箇所の温度上昇を効率よく抑制することができる。また、冷却液を循環させるためのパイプは、ダクトよりも小さいため、ユニットの周囲の空間が狭くても、温度上昇箇所へ循環パイプを配置することが可能である。このため、ユニット間の隙間が狭い現像ユニットの冷却、発熱量の多い定着ユニット周辺や定着後の用紙の冷却に好適に用いられている。
【０００５】
装置内部の全ての温度上昇箇所を液冷装置で冷却するのは、コスト面などから不利なため、空冷でも十分冷却可能であり、周辺にダクトなどが配置できるスペースがある温度上昇箇所は、上述の空冷装置で冷やしている。
【特許文献１】特開平１１−１７４７９５号公報
【特許文献２】特開２００６−３８１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、空冷装置と液冷装置とを有する画像形成装置においては、冷却ファンが外気を取込むための吸気口を有する吸気ダクトと、空冷ファンが外気を取込むための吸気口を有する吸気ダクトとをそれぞれ別個に設けるため、部品点数の増加による装置の大型化、コストアップなどを招く問題があった。
【０００７】
本発明は以上の問題点に鑑みなされたものであり、その目的は、装置の小型化、抵コスト化が可能な画像形成装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、装置内の第１の温度上昇箇所に熱的に接するように設置された受熱手段と、冷却液の熱を放出させる放熱手段と、前記冷却液を前記受熱手段と前記放熱手段との間で循環させるための循環パイプと、前記循環パイプ内の冷却液を搬送するための搬送手段と、前記放熱手段を冷却するための気流を発生する冷却気流発生手段とを有する液冷装置を備えた画像形成装置において、前記冷却気流発生手段によって取り込んだ気体が、第２の温度上昇箇所へ流れ込むよう構成したことを特徴とするものである。
また、請求項２の発明は、請求項１の画像形成装置において、前記第２温度上昇箇所の温度が、前記放熱手段の温度よりも高温となるものであって、前記第２温度上昇箇所よりも前記冷却気流発生手段によって取り込まれた気体の移動方向上流側に前記放熱手段を配置したことを特徴とするものである。
また、請求項３の発明は、請求項１の画像形成装置において、前記第２の温度上昇箇所が、前記放熱手段の温度よりも低温となるものであって、前記第２の温度上昇箇所よりも前記冷却気流発生手段によって取り込まれた気体の移動方向下流側に前記放熱手段を配置したことを特徴とするものである。
また、請求項４の発明は、請求項３の画像形成装置において、定着ユニット、定着ユニット周辺、定着ユニット通過後の用紙を搬送する用紙搬送機構、定着後の用紙が積載される用紙積載機構および定着後の用紙のうちの少なくとも一つ以上を冷却するよう前記液冷装置を構成したことを特徴とするものである。
また、請求項５の発明は、請求項２の画像形成装置において、装置内の第３の温度上昇箇所に熱的に接するように設置された第２受熱手段と、冷却液の熱を放出させる第２放熱手段と、前記冷却液を前記第２受熱手段と前記第２放熱手段との間で循環させるための第２循環パイプと、前記第２循環パイプ内の冷却液を搬送するための第２搬送手段とを有する第２液冷装置を備え、前記第２放熱手段の温度が第２の温度上昇箇所の温度より高温である構成であって、第２の温度上昇箇所空冷後の気体が、前記第２放熱手段へ流れ込むよう構成したことを特徴とするものである。
また、請求項６の発明は、請求項２または５の画像形成装置において、前記第１の温度上昇箇所が、少なくとも像担持体および現像ユニットを備えた画像形成ユニットであることを特徴とするものである。
また、請求項７の発明は、請求項６の画像形成装置において、前記第１の温度上昇箇所が、現像ユニットであることを特徴とするものである。
また、請求項８の発明は、請求項５または請求項５の構成を備えた請求項６、７の画像形成装置において、定着ユニット、定着ユニット周辺、定着ユニット通過後の用紙を搬送する用紙搬送機構、定着後の用紙が積載される用紙積載機構および定着後の用紙のうちの少なくとも一つ以上を冷却するよう前記第２液冷装置を構成したことを特徴とするものである。
また、請求項９の発明は、請求項２、５、６、７または８の画像形成装置において、前記放熱手段を定着ユニットの熱の影響を受けない位置に配置したことを特徴とするものである。
また、請求項１０の発明は、請求項２、５、６、７、８または９の画像形成装置において、前記放熱手段を用紙積載機構に積載された用紙の熱の影響を受けない位置に配置したことを特徴とするものである。
また、請求項１１の発明は、請求項１乃至１０いずれかの画像形成装置において、前記放熱手段冷却後の気体を、前記第２の温度上昇箇所へ流すためのダクトを設け、該ダクトに前記第２の温度上昇箇所へ流れる流量を調整するための流量調整手段を設けたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００９】
請求項１乃至１１の発明によれば、冷却気流発生手段によって取り込んだ気体が、第２の温度上昇箇所へ流れ込むよう構成して、冷却気流発生手段によって取り込んだ気体で第２の温度上昇箇所を冷却することができる。これにより、少なくとも放熱手段を冷却するための冷却気流を取り入れるための吸気ダクトと、第２の温度上昇箇所を冷却するための冷却気流を取り入れるための吸気ダクトとを共有化することができる。その結果、装置の大型化、コストアップなどを避けることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明を画像形成装置に適用した一実施形態について説明する。まず、本実施形態に係る画像形成装置の構成及び動作について説明する。
【００１１】
図１は、本実施形態に係る画像形成装置の概略構成図である。図１の画像形成装置は、像担持体としての感光体１８Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋを並列に配置し、それぞれ個別に現像ユニット１９Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋを備え、画像形成ユニット１を形成している。画像形成ユニット１の上方には、潜像形成手段としての露光ユニット９が設けられている。この露光ユニット９は、正多角柱構造の形状からなるポリゴンミラー９１を備えている。ポリゴンミラー９１は、その６つの側面に反射鏡を有している。そして、ポリゴンモータ９２によって同一回転軸線上で高速回転する。これにより、露光ユニットの側面に設けられた不図示のレーザーダイオードなどの光源からの書込光（レーザ光）が入射すると、この書込光が偏向・走査される。
【００１２】
露光ユニット９においては、ポリゴンミラー９１やポリゴンモータ９２により、光ビームとしての書込光Ｌを偏向せしめる偏向手段が構成されている。露光ユニット９は、かかる偏向手段の他、４つの反射光学系、ｆθレンズ９３ａ，９３ｂなども有している。
【００１３】
ポリゴンミラー９１によって主走査方向に偏向せしめられたＹ，Ｍ用の書込光Ｌｙ，Ｌｍは、それぞれ上下方向に並んだ状態でｆθレンズ９３ａを透過する。このｆθレンズ９３ａは、ポリゴンミラー９１による主走査方向の等角度運動を等速直線運動へと変える。一方、Ｃ，Ｋ用の書込光Ｌｃ，Ｌｋは、前述のｆθレンズ９３ａとは反対側に位置しているｆθレンズ９３ｂを透過する。
【００１４】
露光ユニット９における４つの反射光学系は、それぞれ、上述したレーザーダイオード、反射鏡、長尺レンズ等から構成されている。具体的には、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋの各色のうち、Ｙ用の反射光学系を例にすると、これは、図示しないＹ用のレーザーダイオード、第１反射鏡９４Ｙ、第２反射鏡９５Ｙ、第３反射鏡９６Ｙ、長尺レンズ９７Ｙなどを有している。これら反射鏡は、何れもレンズ機能を有さないミラーである。Ｍ，Ｃ，Ｋ用の反射光学系も、同様にして、レーザーダイオード、第１反射鏡９４（Ｍ〜Ｋ）、第２反射鏡９５（Ｍ〜Ｋ）、第３反射鏡９６（Ｍ〜Ｋ）、長尺レンズ９７（Ｍ〜Ｋ）を有している。
【００１５】
ｆθレンズ９３ａ，９３ｂを透過したＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋ用の書込光Ｌｙ，Ｌｍ，Ｌｃ，Ｌｋは、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ用の反射光学系の各反射鏡に向かう。例えば、走査レンズ９３ａを透過したＹ用の書込光Ｌｙは、長尺レンズ９７Ｙ、第１反射鏡４４Ｙ、第２反射鏡４５Ｙ、第３反射鏡４６Ｙの鏡面を順次反射することで３回折り返されることで、Ｙ用の感光体１８Ｙの表面に導かれていく。Ｍ，Ｃ，Ｋ用のレーザ光Ｌｍ，Ｌｃ，Ｌｋも同様にしてそれぞれ専用の３つの反射鏡で折り返されることで、Ｍ，Ｃ，Ｋ用の感光体１８Ｍ，Ｃ，Ｋの表面に導かれていく。
【００１６】
また、装置上部には、コンタクトガラス上に載置された原稿を走査して読み取る読取装置１０が設けられている。画像形成ユニット１の下方には、中間転写体としての中間転写ベルト１５を備えた転写ユニット２が設けられている。中間転写ベルト１５は、複数の支持ローラに掛け渡されており、図中時計回り方向に回転移動する。転写ユニット２の下方には２次転写装置４が設けられている。２次転写装置４は、２次転写ローラ１７を備えており、２次転写ローラ１７は、中間転写ベルト１５における転写対向ローラ１６に対する掛け回し箇所にベルトおもて面から当接して２次転写ニップを形成している。２次転写ローラ１７には図示しない電源によって２次転写バイアスが印加されている。また、転写対向ローラ１６は、電気的に接地されている。これにより、２次転写ニップ内に２次転写電界が形成されている。２次転写装置４の図中左方には、用紙上に転写されたトナー像を定着するために、内部に発熱体を備えた加熱ローラを有する定着ユニット７が設けられている。また、２次転写装置４と定着ユニット７との間には、トナー像転写後の用紙を定着ユニット７へと搬送する搬送ベルト６が設けられている。また、装置下方には、図示しない給紙収容部から１枚ずつ分離して給送された用紙を２次転写装置４へ給紙する給紙ユニット３が設けられている。また、定着ユニット７を通過した用紙を機外または両面ユニット５へ搬送する排紙ユニット８が設けられている。
【００１７】
この画像形成装置でコピーをとるときは、読取装置１０により原稿を読み取る。この原稿読み取りに並行して、中間転写ベルト１５が図中時計回り方向に移動する。これと同時に、画像形成ユニット１では、各感光体１８Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ上に、読み取った原稿内容に基づきイエロー、マゼンタ、シアン、黒の色別情報を用いて露光ユニット９によりそれぞれ露光して潜像を形成する。次いで、各感光体１８Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ上の潜像を現像ユニット１９Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋにより現像し、単色のトナー像（顕像）を形成する。そして、各感光体１８Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ上のトナー像を中間転写ベルト１５上に互いに重なり合うように順次転写して、中間転写ベルト１５上に合成トナー像を形成する。
【００１８】
このようなトナー像形成に並行して、図示しない給紙収容部から１枚づつ用紙を繰り出し、レジストローラ１４に突き当てて止める。そして、中間転写ベルト１５上の合成トナー像の形成にタイミングを合わせてレジストローラ１４を回転し、中間転写ベルト１５と２次転写装置４との間に用紙を送り込み、２次転写装置４で転写して用紙上にトナー像を転写する。トナー像転写後の用紙は、搬送ベルト６で搬送して定着ユニット７へと送り込み、定着ユニット７で熱と圧力とを加えてトナー像を定着して後、排紙ユニット８へ送り込む。排紙ユニット８では切換爪で切換えて、機外（装置左側）の図示しない排紙トレイまたは下方の両面ユニット５へ案内する。両面ユニット５では、用紙を反転して再び２次転写位置（２次転写装置４と中間転写ベルト１５とのニップ位置）へと導き、裏面にも画像を記録して後、排紙ユニット８で排紙トレイ上に排出する。なお、画像転写後の中間転写ベルト１５は、不図示のベルトクリーニング装置で、中間転写ベルト１５上に残留する残留トナーを除去し、画像形成ユニット１による再度の画像形成に備える。
【００１９】
ここで、画像形成装置では機械サイズを小型化する観点から機械内部の高密度化と共に定着ユニット７を転写ユニット２の下側にもぐりこませるような配置としている。図１の画像形成装置では、中間転写ベルト１５は、定着ユニット７の上面および右側面を覆うよう屈曲している。この構成により装置の高さ方向と幅方向をコンパクトにしている。
【００２０】
しかし、中間転写ベルト１５に対して定着ユニット７を近接させると、発熱体である定着ユニット７によって中間転写ベルト１５が熱的影響を受け、色ずれ等の画像不具合が発生する恐れがある。これは、装置が高速化するにつれて装置内部の発熱量が増大することにより、顕著になってきている。また、両面印刷時は、定着ユニット７で加熱された用紙が両面ユニット５を通過し、再び２次転写位置にて中間転写ベルト１５に接触するため、用紙からの熱伝達により、さらに中間転写ベルト１５の温度が上昇して、より厳しい条件となる。また、中間転写ベルト１５に接触している感光体１８Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ、さらには現像ユニット１９Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋにも熱が伝わり、ベルト変形による画像不具合、及びトナーの固化等の不具合がより一層発生しやすくなる。
【００２１】
そこで、発熱源である定着ユニット７と、定着ユニット７と近接して配置される中間転写ベルト１５との間に断熱装置２０を設けている。断熱装置２０は、ダクトによる気流から成る場合も多いが、ここではヒートパイプを使った断熱装置について説明する。これは、主として受熱板２１と、ヒートパイプ２２と、放熱板２３と、ダクト２４及び図示しない排気ファンとで構成される。受熱部材である受熱板２１は熱を吸収しやすい材料（例えば、アルミや銅などの金属）で形成され、発熱源である定着ユニット７と、その熱の影響から保護したい保護対象部である転写ユニット２との間に配置されている。伝熱手段（熱輸送手段）としてのヒートパイプ２２は、受熱板２１の下面に装着され、その一端部（下端部）側が受熱部となっている。ヒートパイプ２２の他端側は放熱部であり、受熱部よりも高い位置で放熱板２３に装着されている。放熱部材である放熱板２３は、熱を放出しやすい材料で形成され、必要に応じてヒートシンクを設けても良い。ダクト２４は本例では画像形成装置本体の前面から背面に延設され、そのダクト内部に放熱板２３が位置するように設けられる。ダクト２４の装置前面側端部には空気流入口が設けられ、背面側端部には排気口が有り、その排気口部には図示しない排気ファンが設けられている。このように構成された断熱装置２０は、発熱部（本例では定着ユニット７）からの熱を受熱板２１で受け、その熱が伝熱手段であるヒートパイプ２２によって放熱部（放熱板２３）まで輸送される。そして、ダクト２４内にある放熱板２３から熱が放出され、放出された熱は図示しない排気ファンにより機外に排出される。なお、排気ファンを設けず、自然冷却とすることも可能である。このように、定着熱の影響を遮断し、保護対象である画像形成ユニット１及び転写ユニット２を効果的に保護することにより、中間転写ベルト１５の変形による色ズレ等の不具合や、トナー固化等による不具合の発生を未然に防止する。
【００２２】
また、現像ユニット１９Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋにおいては、現像ユニット内の現像剤を攪拌搬送する現像剤攪拌搬送部材を駆動した際に、現像剤攪拌搬送部材と現像剤との摺擦による摩擦熱や、現像剤同士の摺擦による摩擦熱により現像ユニット内を温度上昇させる。また、現像剤を現像領域に搬送する前に現像剤担持体上に担持されている現像剤の層厚を規制する現像剤規制部材と現像剤との摺擦による摩擦熱や、現像剤規制部材による規制の際の現像剤同士の摺擦による摩擦熱により現像ユニット内を温度上昇させる。
【００２３】
現像ユニット内の温度が上昇すると、トナーの帯電量が低下してトナー付着量が増加し、所定の画像濃度が得られなくなる。また、温度上昇によりトナーが溶融して現像剤規制部材や現像剤担持体、感光体などに固着し、画像にスジ状の異常画像などが生じるおそれがある。近年、定着エネルギーを小さくするために溶融温度の低いトナーを用いた場合は、トナーの固着による異常画像などが生じやすい。また、印刷スピードの高速化により、現像ユニットが高温になりやすくなっている。
【００２４】
そのため、現像ユニット１９Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋは、高画像品質、高信頼達成のため非常に重要な冷却部位である。従来においては空冷ファンなどによって現像ユニット周辺に気流を発生させ温度上昇箇所である現像ユニット１９Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋを空冷し、現像ユニット１９Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋの温度が過度に上昇するのを抑制している。しかし、小型化の要請に伴い、現像ユニットの周辺に流路形成するためのダクトを小さくする必要がある。ダクトが小さくなると、現像ユニットの周囲に流れ込む気体の流量が減り、十分に現像ユニットを冷却することができない。
【００２５】
また、定着ユニット通過後の用紙は、１００℃近くに熱せられ、この用紙に蓄積された熱が搬送途中で放出され、画像形成装置内部温度を上昇させる。特に、両面印刷を連続して行う場合、定着後の加熱された用紙が、両面ユニット５、給紙ユニット３、２次転写ニップ、搬送ベルト６を通っていくため、画像形成装置内部温度が上昇しやすい。よって、用紙を冷却するのが好ましいが、定着ユニット通過後の用紙は高温であるため、空冷装置では十分に用紙を冷却することができない。
【００２６】
このため、本実施形態の画像形成装置においては、現像ユニットの冷却および用紙の冷却を液冷装置で行っている。
【００２７】
図２は、液冷却装置の基本構成を示す図である。液冷装置１１は、受熱手段としての受熱板１２、冷却液が循環する循環パイプ１３、搬送手段たるポンプ１４、放熱手段たるラジエータ１５ａおよび冷却気流発生手段たる冷却ファン１５ｂからなる冷却部１５、リザーブタンク１６を備えている。受熱板１２は、熱伝導性の高い部材（例えば、アルミや銅などの金属）で形成されており、冷却される温度上昇箇所Ａから熱を奪う冷却液が流動する流路が貼り付けまたは埋め込みにより形成されている。また、受熱板１２自体が流路を形成する構成としても良い。受熱板１２は、温度上昇箇所Ａに熱的に接するように設置されている。なお、温度上昇箇所Ａに熱的に接するとは、温度上昇箇所Ａから発した熱と接触することを意味し、温度上昇箇所Ａに接触するよう受熱板を設置してもよいし、温度上昇箇所Ａから離れた位置に受熱板を設置してもよい。温度上昇箇所Ａに熱的に接していれば、受熱板は温度上昇箇所Ａから熱を受けることができる。受熱板１２は、温度上昇箇所Ａからの熱を受け、効率よく流路内の冷却液に伝達する。循環パイプ１３は、熱を奪った冷却液を受熱板１２から冷却部１５へ移動させて冷却した後に再び受熱板１２へ戻して、冷却液を受熱板１２と冷却部１５との間で循環させる管である。その使用場所により、適宜アルミ管、ゴムチューブ等を使用している。冷却部１５では、循環経路１３からの冷却媒体を内包する収容部（熱伝導率が高いアルミ等で構成）を介して冷却液を伝熱・放熱する放熱手段であるラジエータ１５ａを備え、放熱量に応じて冷却ファン１５ｂによる強制空冷、または自然空冷がとられる。ポンプ１４は冷却液を受熱板１２と冷却部１５とで循環させる駆動源であり、冷却液は図２中矢印のように循環させる。また、リザーブタンク１６は冷却液保管用のタンクである。冷却液は、受熱板１２で受けた熱をラジエータ１５ａまで輸送する熱輸送媒体であり、プロピレングリコール系不凍液等が用いられている。
【００２８】
次に、現像ユニット１９Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋを冷却する第１液冷装置１１ａについて説明する。
図３は、第１液冷装置１１ａの概略構成図である。この第１液冷装置１１ａは、温度上昇箇所である各現像ユニット１９Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋに当接する４つの受熱板１１２Ｙ、Ｍ、Ｃ，Ｋを有しており、これらが直列に連結されている。また、４つの冷却部１１５−１，１１５−２，１１５−３，１１５−４を備えている。冷却部は、一つでもよいし、４つ以上であっても構わない。また、冷却部毎に冷却ファンを設けているが、一つの冷却ファンで各冷却部のラジエータに外気を供給するよう構成してもよい。冷却部を複数備えることで各冷却部の冷却効率が低くても、全ての現像ユニット１９Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋの温度上昇を良好に抑制することができる。その結果、ひとつの冷却部で全ての現像ユニット１９Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋの温度上昇を抑制するものに比べて、放熱面積が小さく冷却効率のあまり高くない小型のラジエータを用いることができ、冷却部を小型化することが可能となる。また、図４に示すように、各受熱板１１２Ｙ、Ｍ、Ｃ，Ｋを並列に連結してもよい。さらには、図５に示すように、冷却部を４つ設け、それぞれの冷却部を各現像ユニットに対応させ、冷却部で冷却された冷却液が、対応する現像ユニットに設けられた受熱板に流れるまでの間に、対応しない現像ユニットに設けられた受熱部に流れないように循環パイプを構成してもよい。図５に示すように構成することで、各受熱板には、受熱板の上流に設けられた対応する冷却部で冷却された冷却液を流すことができる。よって、受熱板には、対応する現像ユニットを冷やすのに必要な分だけ冷却された冷却液を流すことができ、現像ユニットが冷やされすぎるのを抑制することができ、現像ユニットに結露が生じるのを抑制することができる。
【００２９】
本実施形態においては、各受熱板１１２Ｙ、Ｍ、Ｃ，Ｋは、図１に示すように現像ユニットの下部に当接している。現像ユニットの下部に現像剤攪拌搬送部材が配置されているため、現像ユニットの下部が、現像剤攪拌部材と現像剤との摺擦による摩擦熱や、現像剤同士の摺擦による摩擦熱により最も温度上昇する箇所である。このため、受熱板を現像ユニットの下部に当接させて現像ユニットの下部を積極的に冷やすことで、現像ユニットを効率よく冷却することができる。
【００３０】
次に、定着ユニット通過後の用紙を冷却する第２液冷装置１１ｂについて説明する。
図１６は、第２液冷装置１１ｂの概略構成図である。この第２液冷装置１１ｂは、図１に示す排紙ユニット８の定着ユニット７近傍に設けられた第１搬送ローラ８ａを受熱手段として利用する。また、この第２冷却装置１１ｂも、第１冷却装置１１ａ同様、４つの冷却部１２５−１〜１２５−４を備えている。第２液冷装置１１ｂの冷却部も、第１液冷装置同様、一つでもよいし、４つ以上であっても構わない。また、冷却部毎に冷却ファンを設けているが、一つの冷却ファンで各冷却部のラジエータに気体を供給するよう構成してもよい。
図６（ａ）は、第１搬送ローラ８ａの概略斜視図であり、（ｂ）は、第１搬送ローラ８ａの概略断面図である。搬送ローラ８ａは、内部が中空管状であり、シール用のゴムリング８０を介して非回転の循環パイプ１３に回転可能に嵌合している。冷却液は矢印で示すように搬送ローラ８ａの左側の端部（流体入口８Ｎ）から流入し、反対側の右側端部（流体出口８Ｔ）から流出する。搬送ローラ８ａは回転するため、回転シール材であるゴムリング８０によって回転可能にし、かつ、漏れを防止している。
定着ユニット通過後の用紙が搬送ローラ８ａを通過する間に用紙の熱を受熱手段である搬送ローラ８ａで奪い、温度上昇箇所である用紙は冷却される。
また、排紙ユニット８に設けられた第２搬送ローラ８ｂや、排紙ローラ８ｃを受熱手段として用いてもよい。また、第１搬送ローラ８ａ、第２搬送ローラ８ｂ、排紙ローラ８ｃを直列や並列に連結して、複数のローラで用紙を冷却してもよい。
【００３１】
また、第２液冷装置１１ｂは、用紙冷却の他に用紙搬送機構たる排紙ユニット８の冷却を行ってもよい。例えば、排紙ユニット８の用紙搬送ガイド板８ｄに受熱板を貼り付けて、搬送ローラ８ａと用紙搬送ガイド板８ｄに設けられた受熱板とを直列または並列に連結する。これにより、用紙の冷却と排紙ユニット８の冷却とを第２液冷装置１１ｂで行うことができる。
また、第２液冷装置１１ｂで、用紙搬送機構たる両面ユニット５の冷却も行ってもよい。この場合も、両面ユニット５に設けられた用紙搬送ガイド板などに受熱板を貼り付けて、搬送ローラ８ａと両面ユニットに設けられた受熱板とを直列または並列に連結する。これにより、用紙の冷却と両面ユニット５の冷却とを第２液冷装置１１ｂで行うことができる。
さらに、排紙ローラ８ｃから機外へ排紙された用紙が積載される用紙積載機構たる不図示の排紙トレイの冷却を第２液冷装置１１ｂで行ってもよい。
また、第２液冷装置１１ｂは、定着ユニット７の筐体を冷却してもよいし、断熱装置の受熱板２２を冷却して、定着ユニット周辺を冷却してもよい。
すなわち、第２液冷装置１１ｂは、定着ユニット７、定着ユニット周辺、定着ユニット通過後の用紙を搬送する用紙搬送機構である排紙ユニット８や両面ユニット５、定着後の用紙が積載される用紙積載機構である不図示の排紙トレイ、定着後の用紙のうちの少なくとも一つ以上を冷却するものである。
【００３２】
上記した現像ユニット１９Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ、定着後の用紙、定着ユニット７、定着ユニット周辺、排紙ユニット８、両面ユニット５、排紙トレイのほかに、露光ユニット９なども冷却が必要である。露光ユニット９には、ポリゴンモータ９２の発熱、ポリゴンモータ９２を制御する不図示の制御基板に実装されたＣＰＵの発熱、不図示のレーザーダイオードを画像データに基づいて制御する不図示の制御基板に実装されたＣＰＵの発熱などがある。このため、露光ユニット９の冷却も必要である。露光ユニット９の周辺には、空冷のためのダクトを配置することのできるスペースが十分にあり、また、定着後の用紙ほど温度上昇していないため、安価な空冷装置で十分対応可能である。しかしながら、露光ユニット９を冷却するための空冷装置を設けた場合は、外気を取込むための空冷ファンや吸気口を備えた吸気ダクトなどを備える必要が生じ、ファン数増加による騒音の増加、消費電力の増加、部品点数の増加によるコストアップや装置の大型化などの不具合が生じる。
【００３３】
通常、第１液冷装置１１ａのラジエータ１１５ａ−１〜１１５ａ−４は、それほど温度上昇していない。このため、冷却ファンによるラジエータ冷却後の気流は、それ程温度が上がっておらず、このラジエータ冷却後の気体を機外に捨ててしまうのは、非常に効率が悪く、無駄が多い。また、定着後の用紙の温度は、非常に高いため、用紙冷却後の第２液冷装置１１ｂのラジエータの温度は、露光ユニット９冷却後の気体よりも温度が高い。このため、露光ユニット９冷却後の気体を用いても、第２液冷装置１１ｂのラジエータの冷却を十分に行うことができる。
そこで、本実施形態においては、第１液冷装置１１ａのラジエータを通った後の気体で、露光ユニット９の熱を放熱する放熱手段を冷却し、放熱手段通過後の気体で第２液冷装置１１ｂのラジエータを冷却している。
【００３４】
図７は、画像形成装置の露光ユニット周辺の概略構成図である。なお、図中の下側が、装置手前側であり、図中上側が装置奥側である。
図に示すように、装置の図中右側（給紙側）には、第１液冷装置１１ａの４つの冷却部１１５−１〜１１５−４が配置されており、図中左側（排紙側）には、第２液冷装置１１ｂの４つの冷却部１２５−１〜１２５−４が配置されている。露光ユニット９の手前側側面（図中下側側面）には、第２の温度上昇箇所たる４つの放熱フィン９８Ｋ、９８Ｃ、９８Ｍ、９８Ｙが配置されている。各放熱フィンは、各レーザーダイオードの発光を制御する制御基板に実装されたＣＰＵに貼り付けられており、各ＣＰＵの熱を放熱している。また、装置手前側の第１液冷装置１１ａの第４冷却部１１５−４（４つの冷却部のうち、最下流の冷却部）と第２冷却装置１１ｂの第１冷却部１２５−１（４つの冷却部のうち、最上流の冷却部）との間には、ダクト９９が設けられており、ダクト９９には、放熱フィン９８Ｋ、９８Ｃ、９８Ｍ、９８Ｙが貫通するための穴が４つ設けられており、各穴に放熱フィン９８Ｋ、９８Ｃ、９８Ｍ、９８Ｙが貫通している。
【００３５】
第１液冷装置１１ａの４つの冷却部１１５−１〜１１５−４は、給紙側（図中右側）に配置して定着ユニットから離している。これにより、第１液冷装置１１ａの各冷却部のラジエータ１１５ａ−１〜１１５ａ−４が定着ユニット７の熱の影響を受けて、加熱されるおそれが少ない。また、第１液冷装置１１ａの４つの冷却部１１５−１〜１１５−４を、図中右側に配置することで、第１液冷装置１１ａの各冷却部のラジエータ１１５ａ−１〜１１５ａ−４が排紙トレイ上の熱の影響を受けるおそれが少ない。
【００３６】
第１液冷装置１１ａの各冷却部１１５−１〜１１５−４は、外気を装置内へ取り込んで、外気でラジエータを冷却している。一方、第２液冷装置１１ｂの各冷却部１２５−１〜１２５−４は、装置内から気体を取り込んで、装置内の気体でラジエータを冷却している。そして、第２液冷装置１１ｂの各冷却部のラジエータ１２５ａ−１〜１２５ａ−４を冷やした気体は、外部へ排出される。また、第１液冷装置１１ａの第４冷却部の冷却ファン１１５ｂ−４が取り込んだ外気は、ラジエータ１１５ａ−４を通過した後、ダクト９９へと流入する。ダクト内に流入した気体は、ダクト内を図中右から左へ流れていきながら、各放熱フィン９８Ｋ、９８Ｃ、９８Ｍ、９８Ｙを強制空冷し、第２液冷装置１１ｂの第１冷却部のラジエータ１２５ａ−１へ排出される。第２液冷装置１１ｂの第１冷却部のラジエータ１２５ａ−１へ排出された気体は、ラジエータ１２５ａ−１を強制空冷した後、装置外へ排気される。
【００３７】
第１液冷装置１１ａの４つの冷却部１１５−１〜１１５−４のうち、冷却液移動方向最下流の第４冷却部１１５−４のラジエータ１１５ａ−４を通過した気体をダクト９９に流すことで、次の利点を得ることができる。すなわち、第４冷却部のラジエータには、第４冷却部よりも上流の３つの冷却部１１５−１〜１１５−３で冷却された冷却液が流れ込むため、第４冷却部のラジエータの温度は、他の冷却部のラジエータよりも温度が低い。よって、この第４冷却部のラジエータを通過した気体は、他の冷却部のラジエータを通過後の気体温度よりも低い。よって、第４冷却部のラジエータを通過した気体をダクト９９へ流すことで、他の冷却部のラジエータを通過した気体をダクト９９へ流す場合に比べて、放熱フィンを良好に冷却することができ、露光ユニット９の冷却効率を高めることができる。
【００３８】
また、ダクト９９から排気された気体で、第２液冷装置１１ｂの４つの冷却部１２５−１〜１２５−４のうち、冷却液移動方向最上流の第１冷却部１２５−１のラジエータ１２５ａ−１を冷やすことで、次の利点を得ることができる。すなわち、第１冷却部のラジエータ１２５ａ−１には、用紙の熱によって加熱された冷却液が流入するため、他の冷却部のラジエータ１２５ａ−２〜１２５ａ−４よりも温度が高い。一方、ダクト９９から排気される気体は、放熱フィン９８Ｋ、９８Ｃ、９８Ｍ、９８Ｙによって加熱されるため、温度が高くなっている。このため、ダクト９９から排気された気体を、第２液冷装置１１ｂの４つの冷却部１２５−１〜１２５−４のうち、冷却液移動方向最上流の第１冷却部のラジエータ１２５ａ−１に当てることで、他の冷却部のラジエータ１２５ａ−２〜１２５ａ−４に当てるよりもラジエータと気体との温度差を大きくすることができる。これにより、他の冷却部のラジエータ１２５ａ−２〜４に当てるよりもダクト９９から排気される気体で効率よくラジエータを冷やすことができる。
【００３９】
図８は、ダクト内に流れる気体の温度推移および各温度上昇箇所の温度変化について説明するグラフである。なお、図８における現像ユニット温度は、Ｙ色の現像ユニット１９Ｙの温度である。また、図８における露光ユニット温度は、露光ユニット内部の温度である。また用紙温度は、搬送ローラ８ａ通過前と搬送ローラ８ａ通過直後との用紙温度である。また、放熱フィンの温度は、放熱フィン９８Ｋ〜９８Ｙの平均温度である。また、ラジエータの温度は、ラジエータを通過する冷却液の温度を測定することで計測した。具体的には、ラジエータの入口直前および出口直後にミスミ社製測定器を設置し、レコーダと接続することで、ラジエータ通過前後の液体温度を測定した。なお、放熱手段たるラジエータの温度は、ラジエータに入る冷却液温度とした。
ダクト内に流れる気体の温度推移は、次のように測定した。ダクト９９内のラジエータ１１５ａ−４の気体移動方向上流と下流側、放熱フィン９８Ｋの気体移動方向上流と放熱フィン９８Ｙの下流側、ラジエータ１２５ａ−１の気体移動方向上流と下流側に石川産業社製熱電対を設置し、この熱電対をレコーダに接続することで、ラジエータ１１５ａ−４、放熱フィン９８Ｋ〜９８Ｙおよびラジエータ１２５ａ−１通過前後の気体の温度を測定した。
現像ユニット温度および露光ユニット温度は、所定期間第１液冷装置を駆動させずに印刷を行って、Ｙ色の現像ユニット１９Ｙおよび露光ユニット内部が十分高温になった後、所定期間第１液冷装置１１ａおよび第２液冷装置１１ｂを駆動させて所定期間印刷を行なったときの温度変化である。また、気流温度は、上記温度変化測定時における温度推移を示すものである。また、上記においては、Ｙ色の現像ユニット１９Ｙの温度が所定期間内に目標温度４５℃となるように各冷却部の冷却ファンの回転数を設定した。なお、図８に示す温度はあくまでも一例である。
【００４０】
図８に示すように、上記温度変化測定時における第１液冷装置１１ａの第４冷却部１１５−４のラジエータ１１５ａ−４通過前後における冷却液の温度は３７℃から３４℃になっていた。また、第４冷却部のラジエータ１１５ａ−４通過前後の気体温度は、３２℃から３４℃に上昇していた。次に気体は、気体移動方向最上流側に配置されている放熱フィン９８Ｋに流れるまでに、機内温度により多少温度が上がる。そして、ダクト内を流れながら４つの放熱フィン９８Ｋ〜９８Ｙの熱を奪い、放熱フィン９８Ｋ〜９８Ｙ通過後の気体の温度は３９℃まで上昇した。このとき、放熱フィン９８Ｋ〜９８Ｙの冷却前の平均温度は、４５℃であり、第４冷却部のラジエータ１１５ａ−４通過後の気体温度（３４℃）よりも十分高い。よって、第４冷却部のラジエータ１１５ａ−４通過後の気体でも、各放熱フィン９８Ｋ〜９８Ｙを良好に強制空冷することができる。その結果、露光ユニット内の内部温度を、７０℃から５０℃にまで下げることができ、露光ユニット９を十分に冷やすことができた。
【００４１】
各放熱フィン９８Ｋ〜９８Ｙとの熱交換が行われ、３９℃まで上昇した気体は、第２液冷装置１１ｂの第１冷却部のラジエータ１２５ａ−１へ流れるまでに多少温度上昇する。そして、第２液冷装置１１ｂの第１冷却部のラジエータ１２５ａ−１を通過すると、気体は、４０℃から４２℃にまで温度上昇した。このとき、第２液冷装置１１ｂの第１冷却部のラジエータ１２５ａ−１の温度は、ラジエータの入口直前の冷却液温度である４８℃であり、放熱フィン９８Ｙの通過後の気体温度３９℃よりも高い。よって、放熱フィン９８Ｙ通過後の気体でも、第２液冷装置１１ｂの第１冷却部のラジエータ１２５ａ−１を良好に強制空冷することができる。その結果、用紙温度を、１００℃から７０℃にまで下げることができ、第３温度上昇箇所である用紙を十分に冷やすことができた。
【００４２】
一方、気体の流れを逆した場合は、第２液冷装置の第１冷却部におけるラジエータ１２５ａ−１の温度：４８℃、放熱フィン９８Ｋ〜９８Ｙの冷却前の平均温度：４５℃、第１液冷装置の第４冷却部１１５−４におけるラジエータ１２５ａ−１の温度：３７℃となり、空冷対象物の温度の高い順に気体を流すことになる。そのため、第２液冷装置の第１冷却部におけるラジエータ１２５ａ−１通過後の気体の温度が、放熱フィン９８Ｋ〜９８Ｙの温度よりも高くなり、放熱フィン９８Ｋ〜９８Ｙや第１液冷装置１１ａのラジエータ１１５ａ−４が逆に加熱されてしまい、温度上昇箇所である露光ユニット９や現像ユニット１９Ｙ〜１９Ｋを冷却することができないおそれがある。よって、本実施形態のように、空冷対象物の温度の低い順に気体を流すことによって、現像ユニット１９Ｙ〜１９Ｋ、露光ユニット９、用紙を良好に冷却することができる。
【００４３】
本実施形態においては、第１液冷装置１１ａの冷却ファンで取り込んだ気体（外気）を露光ユニット９の放熱フィン９８Ｋ〜９８Ｙへ送りんで、この冷却ファンで取り入れた気体で放熱フィン９８Ｋ〜９８Ｙを冷却している。これにより、放熱フィン９８Ｋ〜９８Ｙを冷却するための空冷ファンを上記冷却ファンとは別に設けるものに比べて、ファンの数を削減することができ、装置の騒音を減少させることができるとともに、省エネルギー化を図ることができる。また、ファンの数が減ることで、装置のコストダウンを図ることができる。また、ファンの数を削減できた分、装置を小型化することができる。また、放熱フィンを冷やすための気体を取込むための吸気口を備え、取り込んだ気体を放熱フィンへ流すとともに、放熱フィンによって加熱された気体を外気へ排気するためのダクトと、ラジエータを冷やすための気体を取込むための吸気口を備え、取り込んだ気体をラジエータへ流すとともに、ラジエータによって加熱された気体を外気へ排気するためのダクトとを共有化することができる。これにより、部品点数を削減することができ、装置の大型化、装置のコストアップを避けることができる。
【００４４】
また、第１液冷装置１１ａのラジエータ１１５ａ−１〜１１５ａ−４が、定着ユニット７の熱的影響や不図示の排紙トレイ上の用紙の熱的影響を受けないよう、第１液冷装置１１ａのラジエータ１１５ａ−１〜１１５ａ−４を給紙側（図７中の右側）に配置することによって、第１液冷装置１１ａのラジエータ１１５ａ−１〜１１５ａ−４が、定着ユニット７の熱的影響や不図示の排紙トレイ上の用紙の熱的影響を受けて、温度上昇するのを抑制することができる。これにより、現像ユニット１９Ｙ〜１９Ｋの冷却効率の低下を抑制することができる。また、第１液冷装置１１ａの第４冷却部のラジエータ１１５ａ−４通過後の気体の温度上昇を抑制することができ、放熱フィン、用紙の冷却効率の低下を抑制することができる。
【００４５】
また、上記においては、第１液冷装置１１ａの第４冷却部の冷却ファン１１５ｂ−４と第２液冷装置１１ｂの第１冷却部の冷却ファン１２５ｂ−１とを設けているが、いずれか一方のみでもよい。いずれか一方のみだけでも、外気が第１液冷装置１１ａの第４冷却部のラジエータ１１５ａ−４、放熱フィン９８Ｋ〜９８Ｙ、第２液冷装置１１ｂの第１冷却部のラジエータ１２５ａ−１を通って、排気させることができる。
【００４６】
また、第１液冷装置１１ａの第１〜第３冷却部のラジエータ１１５ａ−１〜１１５ａ−３を冷却した気体も、あまり温度上昇していないので、そのまま排気せず、例えば、感光体を駆動するための駆動モータに流して、その他の温度上昇箇所である駆動モータを強制空冷するようにしたり、読取装置１０へ流して読取装置１０を強制空冷するようにしたりしてもよい。
【００４７】
また、図９に示すように、放熱フィン９８Ｋ〜９８Ｙ通過後の気体を第２液冷装置の第１冷却部のラジエータに通さずにそのまま装置外部へ排気する構成でもよい。また、図１０に示すように、装置内に取り込んだ外気を第１液冷装置の第４冷却部のラジエータを通過させずに、直接放熱フィン９８Ｋ〜９８Ｙを冷却するよう構成してもよい。また、図１１に示すように、第１液冷装置１１ａの第４冷却部のラジエータ１１５ａ−４を通過した後の気体を、放熱フィンを通さずに直接第２液冷装置１１ｂの第１冷却部のラジエータ１２５ａ−１へ流してもよい。この場合、第２液冷装置の第１冷却部のラジエータ１２５ａ−１が第２の温度上昇箇所に該当する。
【００４８】
現像ユニットの温度が所定期間内に目標温度４５℃となるように第１液冷装置１１ａの冷却ファン１１５ｂ−１〜１１５ｂ−４の回転数を設定しているが、設定した冷却ファンの回転数では、ダクト９９に流れる気体の流量が多すぎる場合がある。ダクト９９に流れる流量が多いと、放熱フィンの周辺で乱流が発生し、圧力損出により、ダクト内の気体の流速が低下する場合がある。気体の流速が低下すると、放熱フィン９８Ｋ〜９８Ｙや第２液冷装置１１ｂの第１冷却部のラジエータ１２５ａ−１を十分に冷やすことができず、露光ユニット９および用紙の冷却効率が低下してしまうおそれがある。
このため、図１２に示すように、ダクト９９の第１液冷装置の第４冷却部１１５−４とＫ色の放熱フィン９８Ｋとの間に、流量調整手段たる流出バイパス９９ａを設けてもよい。このように流出バイパス９９ａを設けることで、ダクト９９に流れる気体の流量が多いときは、一部が流出バイパス９９ａへ流れ、放熱フィン９８Ｋ〜９８Ｙへ流れる気体の流量が所定量に調整される。これにより、放熱フィン周辺で圧力損失が発生することなく、所定の流速で気体を流すことができる。その結果、放熱フィン９８Ｋ〜９８Ｙや第２液冷装置１１ｂの第１冷却部のラジエータ１２５ａ−１を良好に冷却することができ、露光ユニット９や用紙の冷却効率が低下するのを抑制することができる。
また、流出バイパス９９ａを、例えば、駆動モータなどの装置内の他の温度上昇箇所周辺にまで延ばして、装置内の他の温度上昇箇所を流出バイパス９９ａに流れ込んだ気体で空冷するようにしてもよい。このように構成することで、装置全体の冷却効率のアップに繋がる。
【００４９】
また、放熱フィン９８Ｋ〜９８Ｙへ流れる気体の流量が所定量であっても、第２液冷装置１１ｂの第１冷却部１２５−１に流れる流量としては、不十分であり、用紙を所定の温度にまで低下させることができない場合がある。このため、第２液冷装置１１ｂの第１冷却部の冷却ファン１２５ｂ−１の回転数を上げると、ダクト９９に流れる流量が多くなり、上述同様、放熱フィンの周辺で圧力損失が起こり、さらに第２液冷装置の第１冷却部１２５−１に流れる流量が低下してしまうおそれがある。このため、図１３に示すように、Ｙ色の放熱フィン９８Ｙと第２液冷装置１１ｂとの間に流入バイパス９９ｂを設けてもよい。これにより、第２液冷装置１１ｂ第１冷却部の冷却ファン１２５ｂ−１の回転数を上げると、流入バイパス９９ｂから気体が流入して、第２液冷装置１１ｂの第１冷却部のラジエータ１２５ａ−１に流れる気体の流量が上がり、用紙を所定の温度にまで確実に低下させることができる。また、第２液冷装置１１ｂの第１冷却部１２５−１へ流れる流量が上がっても、放熱フィン９８Ｋ〜９８Ｙへ流れる流量の増加を抑制することができ、放熱フィン周辺で圧力損失が起きることがなく、所定の流速で気体が放熱フィン９８Ｋ〜９８Ｙを通過し、露光ユニット９の冷却効率が低下するのを抑制することができる。この図１３に示す構成の場合は、流入バイパスが流量調整手段となる。
【００５０】
また、図１４に示すように、ダクト９９に流出バイパス９９ａと流入バイパス９９ｂの両方を設けてもよい。このように構成することで、第１液冷装置１１ａの第４冷却部１１５−４に流れる流量が増しても、放熱フィン９８Ｋ〜９８Ｙへ流れる流量を一定することができる。また、第２液冷装置１１ｂの第１冷却部１２５−１に流れる流量が増しても、放熱フィン９８Ｋ〜９８Ｙへ流れる流量を一定することができる。これにより、現像ユニット、露光ユニット、用紙いずれも所定の温度にまで確実に低下させることができる。この図１４に示す構成の場合は、流入バイパスおよび流出バイパスが流量調整手段となる。
【００５１】
また、本発明は、中間転写タンデム方式のカラー画像形成装置に限られない。例えば、図１５に示すように、直接転写タンデム方式のカラー画像形成装置にも適用できる。
【００５２】
以上、本実施形態の画像形成装置によれば、放熱手段たるラジエータを冷却するために冷却気流発生手段たる冷却ファンによって取り込んだ気体が、第１の温度上昇箇所たる現像ユニットとは異なる第２の温度上昇箇所たる放熱フィンへ流れ込むよう構成した。これにより、放熱フィンを冷却するための空冷ファンを上記冷却ファンとは別に設けるものに比べて、ファンの数を削減することができ、装置の騒音を減少させることができるとともに、省エネルギー化を図ることができる。また、ファンの数が減ることで、装置のコストダウンを図ることができる。また、外気を取り込んで放熱フィンに気体を流すためのダクトと、液冷装置のダクトとを共有化することができ、ダクト数を減らすことができ、装置のコストダウン、装置の小型化を図ることができる。
【００５３】
また、放熱フィンの温度が、ラジエータの温度よりも高温となるものである場合、放熱フィンよりも冷却ファンによって取り込まれた気体の移動方向上流側にラジエータを配置する。これにより、ラジエータ通過後の気体の温度が、放熱フィンの温度よりも高温となることがない。よって、液冷装置が冷却する第１の温度上昇箇所と、放熱フィンとを良好に冷却することができる。
【００５４】
また、放熱フィンの温度が、ラジエータの温度よりも低温となるものである場合、放熱フィンよりも冷却ファンによって取り込まれた気体の移動方向下流側にラジエータを配置する。これにより、放熱フィン通過後の気体の温度が、ラジエータの温度よりも高温となることがない。よって、液冷装置が冷却する第１の温度上昇箇所と、放熱フィンとを良好に冷却することができる。
【００５５】
また、定着ユニットまたは定着ユニット周辺、定着ユニット通過後の用紙を搬送する用紙搬送機構（排紙ユニット、両面ユニット）、定着後の用紙が積載される用紙積載機構（排紙トレイ）、定着後の用紙のうちの少なくとも一つ以上を冷却するよう液冷装置を構成した。定着ユニットまたは定着ユニット周辺、定着ユニット通過後の用紙を搬送する用紙搬送機構（排紙ユニット、両面ユニット）、定着後の用紙が積載される用紙積載機構（排紙トレイ）、定着後のうちの少なくとも一つ以上を冷却することで、装置内部が高温になるのを抑制することができる。これにより、中間転写ベルトの変形などを抑制することができ、高品位な画像を得ることができる。
【００５６】
また、第２液冷装置を備え、第２液冷装置の第２放熱手段たるラジエータの温度が放熱フィンの温度より高温である構成であって、放熱フィン空冷後の気体を、第２液冷装置のラジエータへ流れるよう構成した。これにより、放熱フィン通過後の気体の温度が、第２冷却装置のラジエータの温度よりも高温となることがない。よって、第２液冷装置が冷却する第３の温度上昇箇所と、放熱フィンとを良好に冷却することができる。
【００５７】
また、画像形成ユニット１を第１液冷装置で冷却することで、画像形成ユニット内のトナーが溶融したり、帯電量が低下したりすることが抑制され、高品位な画像を得ることができる。
【００５８】
特に、画像ユニットの中で自己発熱してもっとも温度が上昇する現像ユニットを冷却することによって、効率よく画像形成ユニットを冷却することができる。また、装置の小型化によって現像ユニットの周辺が高密度化しても、受熱板や循環パイプを配置することができ、現像ユニットを冷却することができる。
【００５９】
また、第１液冷装置のラジエータを定着ユニットの熱の影響を受けない位置に配置することで、第１液冷装置のラジエータが定着ユニットの熱で温度上昇するのを抑制することができ、第１の温度上昇箇所を良好に冷却することができる。また、第１液冷装置のラジエータ通過後の気体の温度上昇を抑制することができ、放熱フィンを効率よく冷却することができる。
【００６０】
また、第１液冷装置のラジエータを排紙トレイに積載された用紙の熱の影響を受けない位置に配置することで、第１液冷装置のラジエータが排紙トレイ上の用紙の熱で温度上昇するのを抑制することができ、第１の温度上昇箇所を良好に冷却することができる。また、第１液冷装置のラジエータ通過後の気体の温度上昇を抑制することができ、放熱フィンを効率よく冷却することができる。
【００６１】
また、ダクト９９に放熱フィンへ流れる流量を調整するための流量調整手段を設けることによって、放熱フィンへ流れる流量を所定量に調整することができる。これにより、放熱フィンの周辺で圧力損失が発生し、ダクト内の気体の流速が低下するのを抑制することができ、放熱フィンを良好に冷却することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本実施形態に係る画像形成装置の概略構成図。
【図２】液冷装置の基本構成を示す図。
【図３】第１液冷装置の概略構成図。
【図４】第１液冷装置の第１変形例の概略構成図。
【図５】第１液冷装置の第２変形例の概略構成図。
【図６】（ａ）は、第１搬送ローラの概略斜視図。（ｂ）は、第１搬送ローラの概略断面図。
【図７】画像形成装置の露光ユニット周辺の概略構成図。
【図８】ダクト内に流れる気体の温度推移および各温度上昇箇所の温度変化について説明するグラフ。
【図９】気体が放熱フィン通過後、そのまま装置外部へ排気した構成を示す図。
【図１０】装置内に取り込んだ外気を第１液冷装置のラジエータを通過させずに、直接放熱フィンを冷却する構成を示す図。
【図１１】第１液冷装置のラジエータを通過した後の気体を直接第２液冷装置のラジエータへ流す構成を示す図。
【図１２】ダクトに流出バイパスを設けた構成を示す図。
【図１３】ダクトに流入バイパスを設けた構成を示す図。
【図１４】ダクトに流入バイパスと流出バイパスとを設けた構成を示す図。
【図１５】直接転写タンデム方式のカラー画像形成装置を示す図。
【図１６】第２液冷装置の概略構成図。
【符号の説明】
【００６３】
１：画像形成ユニット
３：給紙ユニット
４：２次転写装置
７：定着ユニット
９：露光ユニット
１０：読取装置
１１ａ：第１液冷装置
１１ｂ：第２液冷装置
１２，１１２：受熱板
１３，１１３，１２３：循環パイプ
１４，１１４，１２４：ポンプ
１５，１１５，１２５：冷却部
１５ａ，１１５ａ，１２５ａ：ラジエータ
１５ｂ，１１５ｂ，１２５ｂ：冷却ファン
１６，１１６，１２６リザーブタンク
１７：中間転写ベルト
１８：感光体
１９：現像ユニット
９８：放熱フィン
９９：ダクト
９９ａ：流出バイパス
９９ｂ：流入バイパス
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機、ファクシミリ、プリンタ等の画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
この種の画像形成装置においては、露光ユニット、現像ユニット、定着ユニット等に複数の発熱体（例えば、駆動モータ、ヒータ等）を備えていている。装置内の複数の発熱体の熱により装置内が高温になると、トナー凝集などが生じ形成画像の品質低下等の不具合が生じる。そのため、従来においては、空冷ファンと、ダクトとを有し空冷ファンで取り込んだ外気をダクトで発熱体により温度上昇する温度上昇箇所（例えば、定着ユニットの筐体など）へ案内し、温度上昇箇所に外気を当てて、温度上昇箇所を強制空冷する空冷装置を設けて、温度上昇箇所を冷却している。
【０００３】
近年、画像形成装置の小型化のため、装置内が高密度化してユニットの周囲に空間的余裕がなくなってきている。このため、温度上昇箇所に空冷ファンの気流を搬送するためのダクトを設置するスペースの確保が難しくなっており、装置内部の温度上昇箇所を強制空冷することが困難となっている。
【０００４】
特許文献１、２には、冷却液を循環させて温度上昇箇所を冷却する液冷装置を用いた画像形成装置が記載されている。液冷装置は、冷却液が温度上昇箇所の熱を受ける受熱手段と、冷却液の熱を放熱するための放熱手段たるラジエータと、ラジエータを空冷する冷却気流発生手段たる冷却ファンとを備えている。また、冷却液が受熱手段とラジエータとを循環するように配管された循環パイプ、循環パイプ内の冷却液を受熱手段へ搬送するための搬送手段たる搬送ポンプも備えている。冷却液は、受熱手段へ搬送され、温度上昇箇所の熱を奪い、温度上昇箇所を冷やした後、ラジエータへ搬送される。ラジエータは、冷却ファンによって取り込まれた外気によって冷やされることで放熱効率を高めている。ラジエータによって加熱された空気は、排気ダクトを通って装置外部へ排出される。液冷装置は、空冷装置よりも効率良く冷却できるため、温度上昇箇所の温度上昇を効率よく抑制することができる。また、冷却液を循環させるためのパイプは、ダクトよりも小さいため、ユニットの周囲の空間が狭くても、温度上昇箇所へ循環パイプを配置することが可能である。このため、ユニット間の隙間が狭い現像ユニットの冷却、発熱量の多い定着ユニット周辺や定着後の用紙の冷却に好適に用いられている。
【０００５】
装置内部の全ての温度上昇箇所を液冷装置で冷却するのは、コスト面などから不利なため、空冷でも十分冷却可能であり、周辺にダクトなどが配置できるスペースがある温度上昇箇所は、上述の空冷装置で冷やしている。
【特許文献１】特開平１１−１７４７９５号公報
【特許文献２】特開２００６−３８１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、空冷装置と液冷装置とを有する画像形成装置においては、冷却ファンが外気を取込むための吸気口を有する吸気ダクトと、空冷ファンが外気を取込むための吸気口を有する吸気ダクトとをそれぞれ別個に設けるため、部品点数の増加による装置の大型化、コストアップなどを招く問題があった。
【０００７】
本発明は以上の問題点に鑑みなされたものであり、その目的は、装置の小型化、抵コスト化が可能な画像形成装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、装置内の第１の温度上昇箇所に熱的に接するように設置された受熱手段と、冷却液の熱を放出させる放熱手段と、前記冷却液を前記受熱手段と前記放熱手段との間で循環させるための循環パイプと、前記循環パイプ内の冷却液を搬送するための搬送手段と、前記放熱手段を冷却するための気流を発生する冷却気流発生手段とを有する液冷装置を備えた画像形成装置において、前記冷却気流発生手段によって取り込んだ気体が、第２の温度上昇箇所へ流れ込むよう構成したことを特徴とするものである。
また、請求項２の発明は、請求項１の画像形成装置において、前記第２温度上昇箇所の温度が、前記放熱手段の温度よりも高温となるものであって、前記第２温度上昇箇所よりも前記冷却気流発生手段によって取り込まれた気体の移動方向上流側に前記放熱手段を配置したことを特徴とするものである。
また、請求項３の発明は、請求項１の画像形成装置において、前記第２の温度上昇箇所が、前記放熱手段の温度よりも低温となるものであって、前記第２の温度上昇箇所よりも前記冷却気流発生手段によって取り込まれた気体の移動方向下流側に前記放熱手段を配置したことを特徴とするものである。
また、請求項４の発明は、請求項３の画像形成装置において、定着ユニット、定着ユニット周辺、定着ユニット通過後の用紙を搬送する用紙搬送機構、定着後の用紙が積載される用紙積載機構および定着後の用紙のうちの少なくとも一つ以上を冷却するよう前記液冷装置を構成したことを特徴とするものである。
また、請求項５の発明は、請求項２の画像形成装置において、装置内の第３の温度上昇箇所に熱的に接するように設置された第２受熱手段と、冷却液の熱を放出させる第２放熱手段と、前記冷却液を前記第２受熱手段と前記第２放熱手段との間で循環させるための第２循環パイプと、前記第２循環パイプ内の冷却液を搬送するための第２搬送手段とを有する第２液冷装置を備え、前記第２放熱手段の温度が第２の温度上昇箇所の温度より高温である構成であって、第２の温度上昇箇所空冷後の気体が、前記第２放熱手段へ流れ込むよう構成したことを特徴とするものである。
また、請求項６の発明は、請求項２または５の画像形成装置において、前記第１の温度上昇箇所が、少なくとも像担持体および現像ユニットを備えた画像形成ユニットであることを特徴とするものである。
また、請求項７の発明は、請求項６の画像形成装置において、前記第１の温度上昇箇所が、現像ユニットであることを特徴とするものである。
また、請求項８の発明は、請求項５または請求項５の構成を備えた請求項６、７の画像形成装置において、定着ユニット、定着ユニット周辺、定着ユニット通過後の用紙を搬送する用紙搬送機構、定着後の用紙が積載される用紙積載機構および定着後の用紙のうちの少なくとも一つ以上を冷却するよう前記第２液冷装置を構成したことを特徴とするものである。
また、請求項９の発明は、請求項２、５、６、７または８の画像形成装置において、前記放熱手段を定着ユニットの熱の影響を受けない位置に配置したことを特徴とするものである。
また、請求項１０の発明は、請求項２、５、６、７、８または９の画像形成装置において、前記放熱手段を用紙積載機構に積載された用紙の熱の影響を受けない位置に配置したことを特徴とするものである。
また、請求項１１の発明は、請求項１乃至１０いずれかの画像形成装置において、前記放熱手段冷却後の気体を、前記第２の温度上昇箇所へ流すためのダクトを設け、該ダクトに前記第２の温度上昇箇所へ流れる流量を調整するための流量調整手段を設けたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００９】
請求項１乃至１１の発明によれば、冷却気流発生手段によって取り込んだ気体が、第２の温度上昇箇所へ流れ込むよう構成して、冷却気流発生手段によって取り込んだ気体で第２の温度上昇箇所を冷却することができる。これにより、少なくとも放熱手段を冷却するための冷却気流を取り入れるための吸気ダクトと、第２の温度上昇箇所を冷却するための冷却気流を取り入れるための吸気ダクトとを共有化することができる。その結果、装置の大型化、コストアップなどを避けることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明を画像形成装置に適用した一実施形態について説明する。まず、本実施形態に係る画像形成装置の構成及び動作について説明する。
【００１１】
図１は、本実施形態に係る画像形成装置の概略構成図である。図１の画像形成装置は、像担持体としての感光体１８Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋを並列に配置し、それぞれ個別に現像ユニット１９Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋを備え、画像形成ユニット１を形成している。画像形成ユニット１の上方には、潜像形成手段としての露光ユニット９が設けられている。この露光ユニット９は、正多角柱構造の形状からなるポリゴンミラー９１を備えている。ポリゴンミラー９１は、その６つの側面に反射鏡を有している。そして、ポリゴンモータ９２によって同一回転軸線上で高速回転する。これにより、露光ユニットの側面に設けられた不図示のレーザーダイオードなどの光源からの書込光（レーザ光）が入射すると、この書込光が偏向・走査される。
【００１２】
露光ユニット９においては、ポリゴンミラー９１やポリゴンモータ９２により、光ビームとしての書込光Ｌを偏向せしめる偏向手段が構成されている。露光ユニット９は、かかる偏向手段の他、４つの反射光学系、ｆθレンズ９３ａ，９３ｂなども有している。
【００１３】
ポリゴンミラー９１によって主走査方向に偏向せしめられたＹ，Ｍ用の書込光Ｌｙ，Ｌｍは、それぞれ上下方向に並んだ状態でｆθレンズ９３ａを透過する。このｆθレンズ９３ａは、ポリゴンミラー９１による主走査方向の等角度運動を等速直線運動へと変える。一方、Ｃ，Ｋ用の書込光Ｌｃ，Ｌｋは、前述のｆθレンズ９３ａとは反対側に位置しているｆθレンズ９３ｂを透過する。
【００１４】
露光ユニット９における４つの反射光学系は、それぞれ、上述したレーザーダイオード、反射鏡、長尺レンズ等から構成されている。具体的には、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋの各色のうち、Ｙ用の反射光学系を例にすると、これは、図示しないＹ用のレーザーダイオード、第１反射鏡９４Ｙ、第２反射鏡９５Ｙ、第３反射鏡９６Ｙ、長尺レンズ９７Ｙなどを有している。これら反射鏡は、何れもレンズ機能を有さないミラーである。Ｍ，Ｃ，Ｋ用の反射光学系も、同様にして、レーザーダイオード、第１反射鏡９４（Ｍ〜Ｋ）、第２反射鏡９５（Ｍ〜Ｋ）、第３反射鏡９６（Ｍ〜Ｋ）、長尺レンズ９７（Ｍ〜Ｋ）を有している。
【００１５】
ｆθレンズ９３ａ，９３ｂを透過したＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋ用の書込光Ｌｙ，Ｌｍ，Ｌｃ，Ｌｋは、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ用の反射光学系の各反射鏡に向かう。例えば、走査レンズ９３ａを透過したＹ用の書込光Ｌｙは、長尺レンズ９７Ｙ、第１反射鏡４４Ｙ、第２反射鏡４５Ｙ、第３反射鏡４６Ｙの鏡面を順次反射することで３回折り返されることで、Ｙ用の感光体１８Ｙの表面に導かれていく。Ｍ，Ｃ，Ｋ用のレーザ光Ｌｍ，Ｌｃ，Ｌｋも同様にしてそれぞれ専用の３つの反射鏡で折り返されることで、Ｍ，Ｃ，Ｋ用の感光体１８Ｍ，Ｃ，Ｋの表面に導かれていく。
【００１６】
また、装置上部には、コンタクトガラス上に載置された原稿を走査して読み取る読取装置１０が設けられている。画像形成ユニット１の下方には、中間転写体としての中間転写ベルト１５を備えた転写ユニット２が設けられている。中間転写ベルト１５は、複数の支持ローラに掛け渡されており、図中時計回り方向に回転移動する。転写ユニット２の下方には２次転写装置４が設けられている。２次転写装置４は、２次転写ローラ１７を備えており、２次転写ローラ１７は、中間転写ベルト１５における転写対向ローラ１６に対する掛け回し箇所にベルトおもて面から当接して２次転写ニップを形成している。２次転写ローラ１７には図示しない電源によって２次転写バイアスが印加されている。また、転写対向ローラ１６は、電気的に接地されている。これにより、２次転写ニップ内に２次転写電界が形成されている。２次転写装置４の図中左方には、用紙上に転写されたトナー像を定着するために、内部に発熱体を備えた加熱ローラを有する定着ユニット７が設けられている。また、２次転写装置４と定着ユニット７との間には、トナー像転写後の用紙を定着ユニット７へと搬送する搬送ベルト６が設けられている。また、装置下方には、図示しない給紙収容部から１枚ずつ分離して給送された用紙を２次転写装置４へ給紙する給紙ユニット３が設けられている。また、定着ユニット７を通過した用紙を機外または両面ユニット５へ搬送する排紙ユニット８が設けられている。
【００１７】
この画像形成装置でコピーをとるときは、読取装置１０により原稿を読み取る。この原稿読み取りに並行して、中間転写ベルト１５が図中時計回り方向に移動する。これと同時に、画像形成ユニット１では、各感光体１８Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ上に、読み取った原稿内容に基づきイエロー、マゼンタ、シアン、黒の色別情報を用いて露光ユニット９によりそれぞれ露光して潜像を形成する。次いで、各感光体１８Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ上の潜像を現像ユニット１９Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋにより現像し、単色のトナー像（顕像）を形成する。そして、各感光体１８Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ上のトナー像を中間転写ベルト１５上に互いに重なり合うように順次転写して、中間転写ベルト１５上に合成トナー像を形成する。
【００１８】
このようなトナー像形成に並行して、図示しない給紙収容部から１枚づつ用紙を繰り出し、レジストローラ１４に突き当てて止める。そして、中間転写ベルト１５上の合成トナー像の形成にタイミングを合わせてレジストローラ１４を回転し、中間転写ベルト１５と２次転写装置４との間に用紙を送り込み、２次転写装置４で転写して用紙上にトナー像を転写する。トナー像転写後の用紙は、搬送ベルト６で搬送して定着ユニット７へと送り込み、定着ユニット７で熱と圧力とを加えてトナー像を定着して後、排紙ユニット８へ送り込む。排紙ユニット８では切換爪で切換えて、機外（装置左側）の図示しない排紙トレイまたは下方の両面ユニット５へ案内する。両面ユニット５では、用紙を反転して再び２次転写位置（２次転写装置４と中間転写ベルト１５とのニップ位置）へと導き、裏面にも画像を記録して後、排紙ユニット８で排紙トレイ上に排出する。なお、画像転写後の中間転写ベルト１５は、不図示のベルトクリーニング装置で、中間転写ベルト１５上に残留する残留トナーを除去し、画像形成ユニット１による再度の画像形成に備える。
【００１９】
ここで、画像形成装置では機械サイズを小型化する観点から機械内部の高密度化と共に定着ユニット７を転写ユニット２の下側にもぐりこませるような配置としている。図１の画像形成装置では、中間転写ベルト１５は、定着ユニット７の上面および右側面を覆うよう屈曲している。この構成により装置の高さ方向と幅方向をコンパクトにしている。
【００２０】
しかし、中間転写ベルト１５に対して定着ユニット７を近接させると、発熱体である定着ユニット７によって中間転写ベルト１５が熱的影響を受け、色ずれ等の画像不具合が発生する恐れがある。これは、装置が高速化するにつれて装置内部の発熱量が増大することにより、顕著になってきている。また、両面印刷時は、定着ユニット７で加熱された用紙が両面ユニット５を通過し、再び２次転写位置にて中間転写ベルト１５に接触するため、用紙からの熱伝達により、さらに中間転写ベルト１５の温度が上昇して、より厳しい条件となる。また、中間転写ベルト１５に接触している感光体１８Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ、さらには現像ユニット１９Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋにも熱が伝わり、ベルト変形による画像不具合、及びトナーの固化等の不具合がより一層発生しやすくなる。
【００２１】
そこで、発熱源である定着ユニット７と、定着ユニット７と近接して配置される中間転写ベルト１５との間に断熱装置２０を設けている。断熱装置２０は、ダクトによる気流から成る場合も多いが、ここではヒートパイプを使った断熱装置について説明する。これは、主として受熱板２１と、ヒートパイプ２２と、放熱板２３と、ダクト２４及び図示しない排気ファンとで構成される。受熱部材である受熱板２１は熱を吸収しやすい材料（例えば、アルミや銅などの金属）で形成され、発熱源である定着ユニット７と、その熱の影響から保護したい保護対象部である転写ユニット２との間に配置されている。伝熱手段（熱輸送手段）としてのヒートパイプ２２は、受熱板２１の下面に装着され、その一端部（下端部）側が受熱部となっている。ヒートパイプ２２の他端側は放熱部であり、受熱部よりも高い位置で放熱板２３に装着されている。放熱部材である放熱板２３は、熱を放出しやすい材料で形成され、必要に応じてヒートシンクを設けても良い。ダクト２４は本例では画像形成装置本体の前面から背面に延設され、そのダクト内部に放熱板２３が位置するように設けられる。ダクト２４の装置前面側端部には空気流入口が設けられ、背面側端部には排気口が有り、その排気口部には図示しない排気ファンが設けられている。このように構成された断熱装置２０は、発熱部（本例では定着ユニット７）からの熱を受熱板２１で受け、その熱が伝熱手段であるヒートパイプ２２によって放熱部（放熱板２３）まで輸送される。そして、ダクト２４内にある放熱板２３から熱が放出され、放出された熱は図示しない排気ファンにより機外に排出される。なお、排気ファンを設けず、自然冷却とすることも可能である。このように、定着熱の影響を遮断し、保護対象である画像形成ユニット１及び転写ユニット２を効果的に保護することにより、中間転写ベルト１５の変形による色ズレ等の不具合や、トナー固化等による不具合の発生を未然に防止する。
【００２２】
また、現像ユニット１９Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋにおいては、現像ユニット内の現像剤を攪拌搬送する現像剤攪拌搬送部材を駆動した際に、現像剤攪拌搬送部材と現像剤との摺擦による摩擦熱や、現像剤同士の摺擦による摩擦熱により現像ユニット内を温度上昇させる。また、現像剤を現像領域に搬送する前に現像剤担持体上に担持されている現像剤の層厚を規制する現像剤規制部材と現像剤との摺擦による摩擦熱や、現像剤規制部材による規制の際の現像剤同士の摺擦による摩擦熱により現像ユニット内を温度上昇させる。
【００２３】
現像ユニット内の温度が上昇すると、トナーの帯電量が低下してトナー付着量が増加し、所定の画像濃度が得られなくなる。また、温度上昇によりトナーが溶融して現像剤規制部材や現像剤担持体、感光体などに固着し、画像にスジ状の異常画像などが生じるおそれがある。近年、定着エネルギーを小さくするために溶融温度の低いトナーを用いた場合は、トナーの固着による異常画像などが生じやすい。また、印刷スピードの高速化により、現像ユニットが高温になりやすくなっている。
【００２４】
そのため、現像ユニット１９Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋは、高画像品質、高信頼達成のため非常に重要な冷却部位である。従来においては空冷ファンなどによって現像ユニット周辺に気流を発生させ温度上昇箇所である現像ユニット１９Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋを空冷し、現像ユニット１９Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋの温度が過度に上昇するのを抑制している。しかし、小型化の要請に伴い、現像ユニットの周辺に流路形成するためのダクトを小さくする必要がある。ダクトが小さくなると、現像ユニットの周囲に流れ込む気体の流量が減り、十分に現像ユニットを冷却することができない。
【００２５】
また、定着ユニット通過後の用紙は、１００℃近くに熱せられ、この用紙に蓄積された熱が搬送途中で放出され、画像形成装置内部温度を上昇させる。特に、両面印刷を連続して行う場合、定着後の加熱された用紙が、両面ユニット５、給紙ユニット３、２次転写ニップ、搬送ベルト６を通っていくため、画像形成装置内部温度が上昇しやすい。よって、用紙を冷却するのが好ましいが、定着ユニット通過後の用紙は高温であるため、空冷装置では十分に用紙を冷却することができない。
【００２６】
このため、本実施形態の画像形成装置においては、現像ユニットの冷却および用紙の冷却を液冷装置で行っている。
【００２７】
図２は、液冷却装置の基本構成を示す図である。液冷装置１１は、受熱手段としての受熱板１２、冷却液が循環する循環パイプ１３、搬送手段たるポンプ１４、放熱手段たるラジエータ１５ａおよび冷却気流発生手段たる冷却ファン１５ｂからなる冷却部１５、リザーブタンク１６を備えている。受熱板１２は、熱伝導性の高い部材（例えば、アルミや銅などの金属）で形成されており、冷却される温度上昇箇所Ａから熱を奪う冷却液が流動する流路が貼り付けまたは埋め込みにより形成されている。また、受熱板１２自体が流路を形成する構成としても良い。受熱板１２は、温度上昇箇所Ａに熱的に接するように設置されている。なお、温度上昇箇所Ａに熱的に接するとは、温度上昇箇所Ａから発した熱と接触することを意味し、温度上昇箇所Ａに接触するよう受熱板を設置してもよいし、温度上昇箇所Ａから離れた位置に受熱板を設置してもよい。温度上昇箇所Ａに熱的に接していれば、受熱板は温度上昇箇所Ａから熱を受けることができる。受熱板１２は、温度上昇箇所Ａからの熱を受け、効率よく流路内の冷却液に伝達する。循環パイプ１３は、熱を奪った冷却液を受熱板１２から冷却部１５へ移動させて冷却した後に再び受熱板１２へ戻して、冷却液を受熱板１２と冷却部１５との間で循環させる管である。その使用場所により、適宜アルミ管、ゴムチューブ等を使用している。冷却部１５では、循環経路１３からの冷却媒体を内包する収容部（熱伝導率が高いアルミ等で構成）を介して冷却液を伝熱・放熱する放熱手段であるラジエータ１５ａを備え、放熱量に応じて冷却ファン１５ｂによる強制空冷、または自然空冷がとられる。ポンプ１４は冷却液を受熱板１２と冷却部１５とで循環させる駆動源であり、冷却液は図２中矢印のように循環させる。また、リザーブタンク１６は冷却液保管用のタンクである。冷却液は、受熱板１２で受けた熱をラジエータ１５ａまで輸送する熱輸送媒体であり、プロピレングリコール系不凍液等が用いられている。
【００２８】
次に、現像ユニット１９Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋを冷却する第１液冷装置１１ａについて説明する。
図３は、第１液冷装置１１ａの概略構成図である。この第１液冷装置１１ａは、温度上昇箇所である各現像ユニット１９Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋに当接する４つの受熱板１１２Ｙ、Ｍ、Ｃ，Ｋを有しており、これらが直列に連結されている。また、４つの冷却部１１５−１，１１５−２，１１５−３，１１５−４を備えている。冷却部は、一つでもよいし、４つ以上であっても構わない。また、冷却部毎に冷却ファンを設けているが、一つの冷却ファンで各冷却部のラジエータに外気を供給するよう構成してもよい。冷却部を複数備えることで各冷却部の冷却効率が低くても、全ての現像ユニット１９Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋの温度上昇を良好に抑制することができる。その結果、ひとつの冷却部で全ての現像ユニット１９Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋの温度上昇を抑制するものに比べて、放熱面積が小さく冷却効率のあまり高くない小型のラジエータを用いることができ、冷却部を小型化することが可能となる。また、図４に示すように、各受熱板１１２Ｙ、Ｍ、Ｃ，Ｋを並列に連結してもよい。さらには、図５に示すように、冷却部を４つ設け、それぞれの冷却部を各現像ユニットに対応させ、冷却部で冷却された冷却液が、対応する現像ユニットに設けられた受熱板に流れるまでの間に、対応しない現像ユニットに設けられた受熱部に流れないように循環パイプを構成してもよい。図５に示すように構成することで、各受熱板には、受熱板の上流に設けられた対応する冷却部で冷却された冷却液を流すことができる。よって、受熱板には、対応する現像ユニットを冷やすのに必要な分だけ冷却された冷却液を流すことができ、現像ユニットが冷やされすぎるのを抑制することができ、現像ユニットに結露が生じるのを抑制することができる。
【００２９】
本実施形態においては、各受熱板１１２Ｙ、Ｍ、Ｃ，Ｋは、図１に示すように現像ユニットの下部に当接している。現像ユニットの下部に現像剤攪拌搬送部材が配置されているため、現像ユニットの下部が、現像剤攪拌部材と現像剤との摺擦による摩擦熱や、現像剤同士の摺擦による摩擦熱により最も温度上昇する箇所である。このため、受熱板を現像ユニットの下部に当接させて現像ユニットの下部を積極的に冷やすことで、現像ユニットを効率よく冷却することができる。
【００３０】
次に、定着ユニット通過後の用紙を冷却する第２液冷装置１１ｂについて説明する。
図１６は、第２液冷装置１１ｂの概略構成図である。この第２液冷装置１１ｂは、図１に示す排紙ユニット８の定着ユニット７近傍に設けられた第１搬送ローラ８ａを受熱手段として利用する。また、この第２冷却装置１１ｂも、第１冷却装置１１ａ同様、４つの冷却部１２５−１〜１２５−４を備えている。第２液冷装置１１ｂの冷却部も、第１液冷装置同様、一つでもよいし、４つ以上であっても構わない。また、冷却部毎に冷却ファンを設けているが、一つの冷却ファンで各冷却部のラジエータに気体を供給するよう構成してもよい。
図６（ａ）は、第１搬送ローラ８ａの概略斜視図であり、（ｂ）は、第１搬送ローラ８ａの概略断面図である。搬送ローラ８ａは、内部が中空管状であり、シール用のゴムリング８０を介して非回転の循環パイプ１３に回転可能に嵌合している。冷却液は矢印で示すように搬送ローラ８ａの左側の端部（流体入口８Ｎ）から流入し、反対側の右側端部（流体出口８Ｔ）から流出する。搬送ローラ８ａは回転するため、回転シール材であるゴムリング８０によって回転可能にし、かつ、漏れを防止している。
定着ユニット通過後の用紙が搬送ローラ８ａを通過する間に用紙の熱を受熱手段である搬送ローラ８ａで奪い、温度上昇箇所である用紙は冷却される。
また、排紙ユニット８に設けられた第２搬送ローラ８ｂや、排紙ローラ８ｃを受熱手段として用いてもよい。また、第１搬送ローラ８ａ、第２搬送ローラ８ｂ、排紙ローラ８ｃを直列や並列に連結して、複数のローラで用紙を冷却してもよい。
【００３１】
また、第２液冷装置１１ｂは、用紙冷却の他に用紙搬送機構たる排紙ユニット８の冷却を行ってもよい。例えば、排紙ユニット８の用紙搬送ガイド板８ｄに受熱板を貼り付けて、搬送ローラ８ａと用紙搬送ガイド板８ｄに設けられた受熱板とを直列または並列に連結する。これにより、用紙の冷却と排紙ユニット８の冷却とを第２液冷装置１１ｂで行うことができる。
また、第２液冷装置１１ｂで、用紙搬送機構たる両面ユニット５の冷却も行ってもよい。この場合も、両面ユニット５に設けられた用紙搬送ガイド板などに受熱板を貼り付けて、搬送ローラ８ａと両面ユニットに設けられた受熱板とを直列または並列に連結する。これにより、用紙の冷却と両面ユニット５の冷却とを第２液冷装置１１ｂで行うことができる。
さらに、排紙ローラ８ｃから機外へ排紙された用紙が積載される用紙積載機構たる不図示の排紙トレイの冷却を第２液冷装置１１ｂで行ってもよい。
また、第２液冷装置１１ｂは、定着ユニット７の筐体を冷却してもよいし、断熱装置の受熱板２２を冷却して、定着ユニット周辺を冷却してもよい。
すなわち、第２液冷装置１１ｂは、定着ユニット７、定着ユニット周辺、定着ユニット通過後の用紙を搬送する用紙搬送機構である排紙ユニット８や両面ユニット５、定着後の用紙が積載される用紙積載機構である不図示の排紙トレイ、定着後の用紙のうちの少なくとも一つ以上を冷却するものである。
【００３２】
上記した現像ユニット１９Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ、定着後の用紙、定着ユニット７、定着ユニット周辺、排紙ユニット８、両面ユニット５、排紙トレイのほかに、露光ユニット９なども冷却が必要である。露光ユニット９には、ポリゴンモータ９２の発熱、ポリゴンモータ９２を制御する不図示の制御基板に実装されたＣＰＵの発熱、不図示のレーザーダイオードを画像データに基づいて制御する不図示の制御基板に実装されたＣＰＵの発熱などがある。このため、露光ユニット９の冷却も必要である。露光ユニット９の周辺には、空冷のためのダクトを配置することのできるスペースが十分にあり、また、定着後の用紙ほど温度上昇していないため、安価な空冷装置で十分対応可能である。しかしながら、露光ユニット９を冷却するための空冷装置を設けた場合は、外気を取込むための空冷ファンや吸気口を備えた吸気ダクトなどを備える必要が生じ、ファン数増加による騒音の増加、消費電力の増加、部品点数の増加によるコストアップや装置の大型化などの不具合が生じる。
【００３３】
通常、第１液冷装置１１ａのラジエータ１１５ａ−１〜１１５ａ−４は、それほど温度上昇していない。このため、冷却ファンによるラジエータ冷却後の気流は、それ程温度が上がっておらず、このラジエータ冷却後の気体を機外に捨ててしまうのは、非常に効率が悪く、無駄が多い。また、定着後の用紙の温度は、非常に高いため、用紙冷却後の第２液冷装置１１ｂのラジエータの温度は、露光ユニット９冷却後の気体よりも温度が高い。このため、露光ユニット９冷却後の気体を用いても、第２液冷装置１１ｂのラジエータの冷却を十分に行うことができる。
そこで、本実施形態においては、第１液冷装置１１ａのラジエータを通った後の気体で、露光ユニット９の熱を放熱する放熱手段を冷却し、放熱手段通過後の気体で第２液冷装置１１ｂのラジエータを冷却している。
【００３４】
図７は、画像形成装置の露光ユニット周辺の概略構成図である。なお、図中の下側が、装置手前側であり、図中上側が装置奥側である。
図に示すように、装置の図中右側（給紙側）には、第１液冷装置１１ａの４つの冷却部１１５−１〜１１５−４が配置されており、図中左側（排紙側）には、第２液冷装置１１ｂの４つの冷却部１２５−１〜１２５−４が配置されている。露光ユニット９の手前側側面（図中下側側面）には、第２の温度上昇箇所たる４つの放熱フィン９８Ｋ、９８Ｃ、９８Ｍ、９８Ｙが配置されている。各放熱フィンは、各レーザーダイオードの発光を制御する制御基板に実装されたＣＰＵに貼り付けられており、各ＣＰＵの熱を放熱している。また、装置手前側の第１液冷装置１１ａの第４冷却部１１５−４（４つの冷却部のうち、最下流の冷却部）と第２冷却装置１１ｂの第１冷却部１２５−１（４つの冷却部のうち、最上流の冷却部）との間には、ダクト９９が設けられており、ダクト９９には、放熱フィン９８Ｋ、９８Ｃ、９８Ｍ、９８Ｙが貫通するための穴が４つ設けられており、各穴に放熱フィン９８Ｋ、９８Ｃ、９８Ｍ、９８Ｙが貫通している。
【００３５】
第１液冷装置１１ａの４つの冷却部１１５−１〜１１５−４は、給紙側（図中右側）に配置して定着ユニットから離している。これにより、第１液冷装置１１ａの各冷却部のラジエータ１１５ａ−１〜１１５ａ−４が定着ユニット７の熱の影響を受けて、加熱されるおそれが少ない。また、第１液冷装置１１ａの４つの冷却部１１５−１〜１１５−４を、図中右側に配置することで、第１液冷装置１１ａの各冷却部のラジエータ１１５ａ−１〜１１５ａ−４が排紙トレイ上の熱の影響を受けるおそれが少ない。
【００３６】
第１液冷装置１１ａの各冷却部１１５−１〜１１５−４は、外気を装置内へ取り込んで、外気でラジエータを冷却している。一方、第２液冷装置１１ｂの各冷却部１２５−１〜１２５−４は、装置内から気体を取り込んで、装置内の気体でラジエータを冷却している。そして、第２液冷装置１１ｂの各冷却部のラジエータ１２５ａ−１〜１２５ａ−４を冷やした気体は、外部へ排出される。また、第１液冷装置１１ａの第４冷却部の冷却ファン１１５ｂ−４が取り込んだ外気は、ラジエータ１１５ａ−４を通過した後、ダクト９９へと流入する。ダクト内に流入した気体は、ダクト内を図中右から左へ流れていきながら、各放熱フィン９８Ｋ、９８Ｃ、９８Ｍ、９８Ｙを強制空冷し、第２液冷装置１１ｂの第１冷却部のラジエータ１２５ａ−１へ排出される。第２液冷装置１１ｂの第１冷却部のラジエータ１２５ａ−１へ排出された気体は、ラジエータ１２５ａ−１を強制空冷した後、装置外へ排気される。
【００３７】
第１液冷装置１１ａの４つの冷却部１１５−１〜１１５−４のうち、冷却液移動方向最下流の第４冷却部１１５−４のラジエータ１１５ａ−４を通過した気体をダクト９９に流すことで、次の利点を得ることができる。すなわち、第４冷却部のラジエータには、第４冷却部よりも上流の３つの冷却部１１５−１〜１１５−３で冷却された冷却液が流れ込むため、第４冷却部のラジエータの温度は、他の冷却部のラジエータよりも温度が低い。よって、この第４冷却部のラジエータを通過した気体は、他の冷却部のラジエータを通過後の気体温度よりも低い。よって、第４冷却部のラジエータを通過した気体をダクト９９へ流すことで、他の冷却部のラジエータを通過した気体をダクト９９へ流す場合に比べて、放熱フィンを良好に冷却することができ、露光ユニット９の冷却効率を高めることができる。
【００３８】
また、ダクト９９から排気された気体で、第２液冷装置１１ｂの４つの冷却部１２５−１〜１２５−４のうち、冷却液移動方向最上流の第１冷却部１２５−１のラジエータ１２５ａ−１を冷やすことで、次の利点を得ることができる。すなわち、第１冷却部のラジエータ１２５ａ−１には、用紙の熱によって加熱された冷却液が流入するため、他の冷却部のラジエータ１２５ａ−２〜１２５ａ−４よりも温度が高い。一方、ダクト９９から排気される気体は、放熱フィン９８Ｋ、９８Ｃ、９８Ｍ、９８Ｙによって加熱されるため、温度が高くなっている。このため、ダクト９９から排気された気体を、第２液冷装置１１ｂの４つの冷却部１２５−１〜１２５−４のうち、冷却液移動方向最上流の第１冷却部のラジエータ１２５ａ−１に当てることで、他の冷却部のラジエータ１２５ａ−２〜１２５ａ−４に当てるよりもラジエータと気体との温度差を大きくすることができる。これにより、他の冷却部のラジエータ１２５ａ−２〜４に当てるよりもダクト９９から排気される気体で効率よくラジエータを冷やすことができる。
【００３９】
図８は、ダクト内に流れる気体の温度推移および各温度上昇箇所の温度変化について説明するグラフである。なお、図８における現像ユニット温度は、Ｙ色の現像ユニット１９Ｙの温度である。また、図８における露光ユニット温度は、露光ユニット内部の温度である。また用紙温度は、搬送ローラ８ａ通過前と搬送ローラ８ａ通過直後との用紙温度である。また、放熱フィンの温度は、放熱フィン９８Ｋ〜９８Ｙの平均温度である。また、ラジエータの温度は、ラジエータを通過する冷却液の温度を測定することで計測した。具体的には、ラジエータの入口直前および出口直後にミスミ社製測定器を設置し、レコーダと接続することで、ラジエータ通過前後の液体温度を測定した。なお、放熱手段たるラジエータの温度は、ラジエータに入る冷却液温度とした。
ダクト内に流れる気体の温度推移は、次のように測定した。ダクト９９内のラジエータ１１５ａ−４の気体移動方向上流と下流側、放熱フィン９８Ｋの気体移動方向上流と放熱フィン９８Ｙの下流側、ラジエータ１２５ａ−１の気体移動方向上流と下流側に石川産業社製熱電対を設置し、この熱電対をレコーダに接続することで、ラジエータ１１５ａ−４、放熱フィン９８Ｋ〜９８Ｙおよびラジエータ１２５ａ−１通過前後の気体の温度を測定した。
現像ユニット温度および露光ユニット温度は、所定期間第１液冷装置を駆動させずに印刷を行って、Ｙ色の現像ユニット１９Ｙおよび露光ユニット内部が十分高温になった後、所定期間第１液冷装置１１ａおよび第２液冷装置１１ｂを駆動させて所定期間印刷を行なったときの温度変化である。また、気流温度は、上記温度変化測定時における温度推移を示すものである。また、上記においては、Ｙ色の現像ユニット１９Ｙの温度が所定期間内に目標温度４５℃となるように各冷却部の冷却ファンの回転数を設定した。なお、図８に示す温度はあくまでも一例である。
【００４０】
図８に示すように、上記温度変化測定時における第１液冷装置１１ａの第４冷却部１１５−４のラジエータ１１５ａ−４通過前後における冷却液の温度は３７℃から３４℃になっていた。また、第４冷却部のラジエータ１１５ａ−４通過前後の気体温度は、３２℃から３４℃に上昇していた。次に気体は、気体移動方向最上流側に配置されている放熱フィン９８Ｋに流れるまでに、機内温度により多少温度が上がる。そして、ダクト内を流れながら４つの放熱フィン９８Ｋ〜９８Ｙの熱を奪い、放熱フィン９８Ｋ〜９８Ｙ通過後の気体の温度は３９℃まで上昇した。このとき、放熱フィン９８Ｋ〜９８Ｙの冷却前の平均温度は、４５℃であり、第４冷却部のラジエータ１１５ａ−４通過後の気体温度（３４℃）よりも十分高い。よって、第４冷却部のラジエータ１１５ａ−４通過後の気体でも、各放熱フィン９８Ｋ〜９８Ｙを良好に強制空冷することができる。その結果、露光ユニット内の内部温度を、７０℃から５０℃にまで下げることができ、露光ユニット９を十分に冷やすことができた。
【００４１】
各放熱フィン９８Ｋ〜９８Ｙとの熱交換が行われ、３９℃まで上昇した気体は、第２液冷装置１１ｂの第１冷却部のラジエータ１２５ａ−１へ流れるまでに多少温度上昇する。そして、第２液冷装置１１ｂの第１冷却部のラジエータ１２５ａ−１を通過すると、気体は、４０℃から４２℃にまで温度上昇した。このとき、第２液冷装置１１ｂの第１冷却部のラジエータ１２５ａ−１の温度は、ラジエータの入口直前の冷却液温度である４８℃であり、放熱フィン９８Ｙの通過後の気体温度３９℃よりも高い。よって、放熱フィン９８Ｙ通過後の気体でも、第２液冷装置１１ｂの第１冷却部のラジエータ１２５ａ−１を良好に強制空冷することができる。その結果、用紙温度を、１００℃から７０℃にまで下げることができ、第３温度上昇箇所である用紙を十分に冷やすことができた。
【００４２】
一方、気体の流れを逆した場合は、第２液冷装置の第１冷却部におけるラジエータ１２５ａ−１の温度：４８℃、放熱フィン９８Ｋ〜９８Ｙの冷却前の平均温度：４５℃、第１液冷装置の第４冷却部１１５−４におけるラジエータ１２５ａ−１の温度：３７℃となり、空冷対象物の温度の高い順に気体を流すことになる。そのため、第２液冷装置の第１冷却部におけるラジエータ１２５ａ−１通過後の気体の温度が、放熱フィン９８Ｋ〜９８Ｙの温度よりも高くなり、放熱フィン９８Ｋ〜９８Ｙや第１液冷装置１１ａのラジエータ１１５ａ−４が逆に加熱されてしまい、温度上昇箇所である露光ユニット９や現像ユニット１９Ｙ〜１９Ｋを冷却することができないおそれがある。よって、本実施形態のように、空冷対象物の温度の低い順に気体を流すことによって、現像ユニット１９Ｙ〜１９Ｋ、露光ユニット９、用紙を良好に冷却することができる。
【００４３】
本実施形態においては、第１液冷装置１１ａの冷却ファンで取り込んだ気体（外気）を露光ユニット９の放熱フィン９８Ｋ〜９８Ｙへ送りんで、この冷却ファンで取り入れた気体で放熱フィン９８Ｋ〜９８Ｙを冷却している。これにより、放熱フィン９８Ｋ〜９８Ｙを冷却するための空冷ファンを上記冷却ファンとは別に設けるものに比べて、ファンの数を削減することができ、装置の騒音を減少させることができるとともに、省エネルギー化を図ることができる。また、ファンの数が減ることで、装置のコストダウンを図ることができる。また、ファンの数を削減できた分、装置を小型化することができる。また、放熱フィンを冷やすための気体を取込むための吸気口を備え、取り込んだ気体を放熱フィンへ流すとともに、放熱フィンによって加熱された気体を外気へ排気するためのダクトと、ラジエータを冷やすための気体を取込むための吸気口を備え、取り込んだ気体をラジエータへ流すとともに、ラジエータによって加熱された気体を外気へ排気するためのダクトとを共有化することができる。これにより、部品点数を削減することができ、装置の大型化、装置のコストアップを避けることができる。
【００４４】
また、第１液冷装置１１ａのラジエータ１１５ａ−１〜１１５ａ−４が、定着ユニット７の熱的影響や不図示の排紙トレイ上の用紙の熱的影響を受けないよう、第１液冷装置１１ａのラジエータ１１５ａ−１〜１１５ａ−４を給紙側（図７中の右側）に配置することによって、第１液冷装置１１ａのラジエータ１１５ａ−１〜１１５ａ−４が、定着ユニット７の熱的影響や不図示の排紙トレイ上の用紙の熱的影響を受けて、温度上昇するのを抑制することができる。これにより、現像ユニット１９Ｙ〜１９Ｋの冷却効率の低下を抑制することができる。また、第１液冷装置１１ａの第４冷却部のラジエータ１１５ａ−４通過後の気体の温度上昇を抑制することができ、放熱フィン、用紙の冷却効率の低下を抑制することができる。
【００４５】
また、上記においては、第１液冷装置１１ａの第４冷却部の冷却ファン１１５ｂ−４と第２液冷装置１１ｂの第１冷却部の冷却ファン１２５ｂ−１とを設けているが、いずれか一方のみでもよい。いずれか一方のみだけでも、外気が第１液冷装置１１ａの第４冷却部のラジエータ１１５ａ−４、放熱フィン９８Ｋ〜９８Ｙ、第２液冷装置１１ｂの第１冷却部のラジエータ１２５ａ−１を通って、排気させることができる。
【００４６】
また、第１液冷装置１１ａの第１〜第３冷却部のラジエータ１１５ａ−１〜１１５ａ−３を冷却した気体も、あまり温度上昇していないので、そのまま排気せず、例えば、感光体を駆動するための駆動モータに流して、その他の温度上昇箇所である駆動モータを強制空冷するようにしたり、読取装置１０へ流して読取装置１０を強制空冷するようにしたりしてもよい。
【００４７】
また、図９に示すように、放熱フィン９８Ｋ〜９８Ｙ通過後の気体を第２液冷装置の第１冷却部のラジエータに通さずにそのまま装置外部へ排気する構成でもよい。また、図１０に示すように、装置内に取り込んだ外気を第１液冷装置の第４冷却部のラジエータを通過させずに、直接放熱フィン９８Ｋ〜９８Ｙを冷却するよう構成してもよい。また、図１１に示すように、第１液冷装置１１ａの第４冷却部のラジエータ１１５ａ−４を通過した後の気体を、放熱フィンを通さずに直接第２液冷装置１１ｂの第１冷却部のラジエータ１２５ａ−１へ流してもよい。この場合、第２液冷装置の第１冷却部のラジエータ１２５ａ−１が第２の温度上昇箇所に該当する。
【００４８】
現像ユニットの温度が所定期間内に目標温度４５℃となるように第１液冷装置１１ａの冷却ファン１１５ｂ−１〜１１５ｂ−４の回転数を設定しているが、設定した冷却ファンの回転数では、ダクト９９に流れる気体の流量が多すぎる場合がある。ダクト９９に流れる流量が多いと、放熱フィンの周辺で乱流が発生し、圧力損出により、ダクト内の気体の流速が低下する場合がある。気体の流速が低下すると、放熱フィン９８Ｋ〜９８Ｙや第２液冷装置１１ｂの第１冷却部のラジエータ１２５ａ−１を十分に冷やすことができず、露光ユニット９および用紙の冷却効率が低下してしまうおそれがある。
このため、図１２に示すように、ダクト９９の第１液冷装置の第４冷却部１１５−４とＫ色の放熱フィン９８Ｋとの間に、流量調整手段たる流出バイパス９９ａを設けてもよい。このように流出バイパス９９ａを設けることで、ダクト９９に流れる気体の流量が多いときは、一部が流出バイパス９９ａへ流れ、放熱フィン９８Ｋ〜９８Ｙへ流れる気体の流量が所定量に調整される。これにより、放熱フィン周辺で圧力損失が発生することなく、所定の流速で気体を流すことができる。その結果、放熱フィン９８Ｋ〜９８Ｙや第２液冷装置１１ｂの第１冷却部のラジエータ１２５ａ−１を良好に冷却することができ、露光ユニット９や用紙の冷却効率が低下するのを抑制することができる。
また、流出バイパス９９ａを、例えば、駆動モータなどの装置内の他の温度上昇箇所周辺にまで延ばして、装置内の他の温度上昇箇所を流出バイパス９９ａに流れ込んだ気体で空冷するようにしてもよい。このように構成することで、装置全体の冷却効率のアップに繋がる。
【００４９】
また、放熱フィン９８Ｋ〜９８Ｙへ流れる気体の流量が所定量であっても、第２液冷装置１１ｂの第１冷却部１２５−１に流れる流量としては、不十分であり、用紙を所定の温度にまで低下させることができない場合がある。このため、第２液冷装置１１ｂの第１冷却部の冷却ファン１２５ｂ−１の回転数を上げると、ダクト９９に流れる流量が多くなり、上述同様、放熱フィンの周辺で圧力損失が起こり、さらに第２液冷装置の第１冷却部１２５−１に流れる流量が低下してしまうおそれがある。このため、図１３に示すように、Ｙ色の放熱フィン９８Ｙと第２液冷装置１１ｂとの間に流入バイパス９９ｂを設けてもよい。これにより、第２液冷装置１１ｂ第１冷却部の冷却ファン１２５ｂ−１の回転数を上げると、流入バイパス９９ｂから気体が流入して、第２液冷装置１１ｂの第１冷却部のラジエータ１２５ａ−１に流れる気体の流量が上がり、用紙を所定の温度にまで確実に低下させることができる。また、第２液冷装置１１ｂの第１冷却部１２５−１へ流れる流量が上がっても、放熱フィン９８Ｋ〜９８Ｙへ流れる流量の増加を抑制することができ、放熱フィン周辺で圧力損失が起きることがなく、所定の流速で気体が放熱フィン９８Ｋ〜９８Ｙを通過し、露光ユニット９の冷却効率が低下するのを抑制することができる。この図１３に示す構成の場合は、流入バイパスが流量調整手段となる。
【００５０】
また、図１４に示すように、ダクト９９に流出バイパス９９ａと流入バイパス９９ｂの両方を設けてもよい。このように構成することで、第１液冷装置１１ａの第４冷却部１１５−４に流れる流量が増しても、放熱フィン９８Ｋ〜９８Ｙへ流れる流量を一定することができる。また、第２液冷装置１１ｂの第１冷却部１２５−１に流れる流量が増しても、放熱フィン９８Ｋ〜９８Ｙへ流れる流量を一定することができる。これにより、現像ユニット、露光ユニット、用紙いずれも所定の温度にまで確実に低下させることができる。この図１４に示す構成の場合は、流入バイパスおよび流出バイパスが流量調整手段となる。
【００５１】
また、本発明は、中間転写タンデム方式のカラー画像形成装置に限られない。例えば、図１５に示すように、直接転写タンデム方式のカラー画像形成装置にも適用できる。
【００５２】
以上、本実施形態の画像形成装置によれば、放熱手段たるラジエータを冷却するために冷却気流発生手段たる冷却ファンによって取り込んだ気体が、第１の温度上昇箇所たる現像ユニットとは異なる第２の温度上昇箇所たる放熱フィンへ流れ込むよう構成した。これにより、放熱フィンを冷却するための空冷ファンを上記冷却ファンとは別に設けるものに比べて、ファンの数を削減することができ、装置の騒音を減少させることができるとともに、省エネルギー化を図ることができる。また、ファンの数が減ることで、装置のコストダウンを図ることができる。また、外気を取り込んで放熱フィンに気体を流すためのダクトと、液冷装置のダクトとを共有化することができ、ダクト数を減らすことができ、装置のコストダウン、装置の小型化を図ることができる。
【００５３】
また、放熱フィンの温度が、ラジエータの温度よりも高温となるものである場合、放熱フィンよりも冷却ファンによって取り込まれた気体の移動方向上流側にラジエータを配置する。これにより、ラジエータ通過後の気体の温度が、放熱フィンの温度よりも高温となることがない。よって、液冷装置が冷却する第１の温度上昇箇所と、放熱フィンとを良好に冷却することができる。
【００５４】
また、放熱フィンの温度が、ラジエータの温度よりも低温となるものである場合、放熱フィンよりも冷却ファンによって取り込まれた気体の移動方向下流側にラジエータを配置する。これにより、放熱フィン通過後の気体の温度が、ラジエータの温度よりも高温となることがない。よって、液冷装置が冷却する第１の温度上昇箇所と、放熱フィンとを良好に冷却することができる。
【００５５】
また、定着ユニットまたは定着ユニット周辺、定着ユニット通過後の用紙を搬送する用紙搬送機構（排紙ユニット、両面ユニット）、定着後の用紙が積載される用紙積載機構（排紙トレイ）、定着後の用紙のうちの少なくとも一つ以上を冷却するよう液冷装置を構成した。定着ユニットまたは定着ユニット周辺、定着ユニット通過後の用紙を搬送する用紙搬送機構（排紙ユニット、両面ユニット）、定着後の用紙が積載される用紙積載機構（排紙トレイ）、定着後のうちの少なくとも一つ以上を冷却することで、装置内部が高温になるのを抑制することができる。これにより、中間転写ベルトの変形などを抑制することができ、高品位な画像を得ることができる。
【００５６】
また、第２液冷装置を備え、第２液冷装置の第２放熱手段たるラジエータの温度が放熱フィンの温度より高温である構成であって、放熱フィン空冷後の気体を、第２液冷装置のラジエータへ流れるよう構成した。これにより、放熱フィン通過後の気体の温度が、第２冷却装置のラジエータの温度よりも高温となることがない。よって、第２液冷装置が冷却する第３の温度上昇箇所と、放熱フィンとを良好に冷却することができる。
【００５７】
また、画像形成ユニット１を第１液冷装置で冷却することで、画像形成ユニット内のトナーが溶融したり、帯電量が低下したりすることが抑制され、高品位な画像を得ることができる。
【００５８】
特に、画像ユニットの中で自己発熱してもっとも温度が上昇する現像ユニットを冷却することによって、効率よく画像形成ユニットを冷却することができる。また、装置の小型化によって現像ユニットの周辺が高密度化しても、受熱板や循環パイプを配置することができ、現像ユニットを冷却することができる。
【００５９】
また、第１液冷装置のラジエータを定着ユニットの熱の影響を受けない位置に配置することで、第１液冷装置のラジエータが定着ユニットの熱で温度上昇するのを抑制することができ、第１の温度上昇箇所を良好に冷却することができる。また、第１液冷装置のラジエータ通過後の気体の温度上昇を抑制することができ、放熱フィンを効率よく冷却することができる。
【００６０】
また、第１液冷装置のラジエータを排紙トレイに積載された用紙の熱の影響を受けない位置に配置することで、第１液冷装置のラジエータが排紙トレイ上の用紙の熱で温度上昇するのを抑制することができ、第１の温度上昇箇所を良好に冷却することができる。また、第１液冷装置のラジエータ通過後の気体の温度上昇を抑制することができ、放熱フィンを効率よく冷却することができる。
【００６１】
また、ダクト９９に放熱フィンへ流れる流量を調整するための流量調整手段を設けることによって、放熱フィンへ流れる流量を所定量に調整することができる。これにより、放熱フィンの周辺で圧力損失が発生し、ダクト内の気体の流速が低下するのを抑制することができ、放熱フィンを良好に冷却することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本実施形態に係る画像形成装置の概略構成図。
【図２】液冷装置の基本構成を示す図。
【図３】第１液冷装置の概略構成図。
【図４】第１液冷装置の第１変形例の概略構成図。
【図５】第１液冷装置の第２変形例の概略構成図。
【図６】（ａ）は、第１搬送ローラの概略斜視図。（ｂ）は、第１搬送ローラの概略断面図。
【図７】画像形成装置の露光ユニット周辺の概略構成図。
【図８】ダクト内に流れる気体の温度推移および各温度上昇箇所の温度変化について説明するグラフ。
【図９】気体が放熱フィン通過後、そのまま装置外部へ排気した構成を示す図。
【図１０】装置内に取り込んだ外気を第１液冷装置のラジエータを通過させずに、直接放熱フィンを冷却する構成を示す図。
【図１１】第１液冷装置のラジエータを通過した後の気体を直接第２液冷装置のラジエータへ流す構成を示す図。
【図１２】ダクトに流出バイパスを設けた構成を示す図。
【図１３】ダクトに流入バイパスを設けた構成を示す図。
【図１４】ダクトに流入バイパスと流出バイパスとを設けた構成を示す図。
【図１５】直接転写タンデム方式のカラー画像形成装置を示す図。
【図１６】第２液冷装置の概略構成図。
【符号の説明】
【００６３】
１：画像形成ユニット
３：給紙ユニット
４：２次転写装置
７：定着ユニット
９：露光ユニット
１０：読取装置
１１ａ：第１液冷装置
１１ｂ：第２液冷装置
１２，１１２：受熱板
１３，１１３，１２３：循環パイプ
１４，１１４，１２４：ポンプ
１５，１１５，１２５：冷却部
１５ａ，１１５ａ，１２５ａ：ラジエータ
１５ｂ，１１５ｂ，１２５ｂ：冷却ファン
１６，１１６，１２６リザーブタンク
１７：中間転写ベルト
１８：感光体
１９：現像ユニット
９８：放熱フィン
９９：ダクト
９９ａ：流出バイパス
９９ｂ：流入バイパス
【特許請求の範囲】
【請求項１】
装置内の第１の温度上昇箇所に熱的に接するように設置された受熱手段と、
冷却液の熱を放出させる放熱手段と、
前記冷却液を前記受熱手段と前記放熱手段との間で循環させるための循環パイプと、
前記循環パイプ内の冷却液を搬送するための搬送手段と、
前記放熱手段を冷却するための気流を発生する冷却気流発生手段とを有する液冷装置を備えた画像形成装置において、
前記冷却気流発生手段によって取り込んだ気体が、第２の温度上昇箇所へ流れ込むよう構成したことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
請求項１の画像形成装置において、
前記第２温度上昇箇所の温度が、前記放熱手段の温度よりも高温となるものであって、
前記第２温度上昇箇所よりも前記冷却気流発生手段によって取り込まれた気体の移動方向上流側に前記放熱手段を配置したことを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】
請求項１の画像形成装置において、
前記第２の温度上昇箇所が、前記放熱手段の温度よりも低温となるものであって、
前記第２の温度上昇箇所よりも前記冷却気流発生手段によって取り込まれた気体の移動方向下流側に前記放熱手段を配置したことを特徴とする画像形成装置。
【請求項４】
請求項３の画像形成装置において、
定着ユニット、定着ユニット周辺、定着ユニット通過後の用紙を搬送する用紙搬送機構、定着後の用紙が積載される用紙積載機構および定着後の用紙のうちの少なくとも一つ以上を冷却するよう前記液冷装置を構成したことを特徴とする画像形成装置。
【請求項５】
請求項２の画像形成装置において、
装置内の第３の温度上昇箇所に熱的に接するように設置された第２受熱手段と、
冷却液の熱を放出させる第２放熱手段と、
前記冷却液を前記第２受熱手段と前記第２放熱手段との間で循環させるための第２循環パイプと、
前記第２循環パイプ内の冷却液を搬送するための第２搬送手段とを有する第２液冷装置を備え、
前記第２放熱手段の温度が第２の温度上昇箇所の温度より高温である構成であって、
第２の温度上昇箇所空冷後の気体が、前記第２放熱手段へ流れ込むよう構成したことを特徴とする画像形成装置。
【請求項６】
請求項２または５の画像形成装置において、
前記第１の温度上昇箇所が、少なくとも像担持体および現像ユニットを備えた画像形成ユニットであることを特徴とする画像形成装置。
【請求項７】
請求項６の画像形成装置において、
前記第１の温度上昇箇所が、現像ユニットであることを特徴とする画像形成装置。
【請求項８】
請求項５または請求項５の構成を備えた請求項６、７の画像形成装置において、
定着ユニット、定着ユニット周辺、定着ユニット通過後の用紙を搬送する用紙搬送機構、定着後の用紙が積載される用紙積載機構および定着後の用紙のうちの少なくとも一つ以上を冷却するよう前記第２液冷装置を構成したことを特徴とする画像形成装置。
【請求項９】
請求項２、５、６、７または８の画像形成装置において、
前記放熱手段を定着ユニットの熱の影響を受けない位置に配置したことを特徴とする画像形成装置。
【請求項１０】
請求項２、５、６、７、８または９の画像形成装置において、
前記放熱手段を用紙積載機構に積載された用紙の熱の影響を受けない位置に配置したことを特徴とする画像形成装置。
【請求項１１】
請求項１乃至１０いずれかの画像形成装置において、
前記放熱手段冷却後の気体を、前記第２の温度上昇箇所へ流すためのダクトを設け、
該ダクトに前記第２の温度上昇箇所へ流れる流量を調整するための流量調整手段を設けたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項１】
装置内の第１の温度上昇箇所に熱的に接するように設置された受熱手段と、
冷却液の熱を放出させる放熱手段と、
前記冷却液を前記受熱手段と前記放熱手段との間で循環させるための循環パイプと、
前記循環パイプ内の冷却液を搬送するための搬送手段と、
前記放熱手段を冷却するための気流を発生する冷却気流発生手段とを有する液冷装置を備えた画像形成装置において、
前記冷却気流発生手段によって取り込んだ気体が、第２の温度上昇箇所へ流れ込むよう構成したことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
請求項１の画像形成装置において、
前記第２温度上昇箇所の温度が、前記放熱手段の温度よりも高温となるものであって、
前記第２温度上昇箇所よりも前記冷却気流発生手段によって取り込まれた気体の移動方向上流側に前記放熱手段を配置したことを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】
請求項１の画像形成装置において、
前記第２の温度上昇箇所が、前記放熱手段の温度よりも低温となるものであって、
前記第２の温度上昇箇所よりも前記冷却気流発生手段によって取り込まれた気体の移動方向下流側に前記放熱手段を配置したことを特徴とする画像形成装置。
【請求項４】
請求項３の画像形成装置において、
定着ユニット、定着ユニット周辺、定着ユニット通過後の用紙を搬送する用紙搬送機構、定着後の用紙が積載される用紙積載機構および定着後の用紙のうちの少なくとも一つ以上を冷却するよう前記液冷装置を構成したことを特徴とする画像形成装置。
【請求項５】
請求項２の画像形成装置において、
装置内の第３の温度上昇箇所に熱的に接するように設置された第２受熱手段と、
冷却液の熱を放出させる第２放熱手段と、
前記冷却液を前記第２受熱手段と前記第２放熱手段との間で循環させるための第２循環パイプと、
前記第２循環パイプ内の冷却液を搬送するための第２搬送手段とを有する第２液冷装置を備え、
前記第２放熱手段の温度が第２の温度上昇箇所の温度より高温である構成であって、
第２の温度上昇箇所空冷後の気体が、前記第２放熱手段へ流れ込むよう構成したことを特徴とする画像形成装置。
【請求項６】
請求項２または５の画像形成装置において、
前記第１の温度上昇箇所が、少なくとも像担持体および現像ユニットを備えた画像形成ユニットであることを特徴とする画像形成装置。
【請求項７】
請求項６の画像形成装置において、
前記第１の温度上昇箇所が、現像ユニットであることを特徴とする画像形成装置。
【請求項８】
請求項５または請求項５の構成を備えた請求項６、７の画像形成装置において、
定着ユニット、定着ユニット周辺、定着ユニット通過後の用紙を搬送する用紙搬送機構、定着後の用紙が積載される用紙積載機構および定着後の用紙のうちの少なくとも一つ以上を冷却するよう前記第２液冷装置を構成したことを特徴とする画像形成装置。
【請求項９】
請求項２、５、６、７または８の画像形成装置において、
前記放熱手段を定着ユニットの熱の影響を受けない位置に配置したことを特徴とする画像形成装置。
【請求項１０】
請求項２、５、６、７、８または９の画像形成装置において、
前記放熱手段を用紙積載機構に積載された用紙の熱の影響を受けない位置に配置したことを特徴とする画像形成装置。
【請求項１１】
請求項１乃至１０いずれかの画像形成装置において、
前記放熱手段冷却後の気体を、前記第２の温度上昇箇所へ流すためのダクトを設け、
該ダクトに前記第２の温度上昇箇所へ流れる流量を調整するための流量調整手段を設けたことを特徴とする画像形成装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【公開番号】特開２０１０−１２８０８１（Ｐ２０１０−１２８０８１Ａ）
【公開日】平成２２年６月１０日（２０１０．６．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−３０１０１３（Ｐ２００８−３０１０１３）
【出願日】平成２０年１１月２６日（２００８．１１．２６）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年６月１０日（２０１０．６．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１１月２６日（２００８．１１．２６）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
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