(57)【要約】【課題】ファン冷却と比べて、高い冷却効果を得て、騒音を削減し、トナー飛散等の問題もない冷却手段を提供すること。【解決手段】トナーを内包するユニットと、該ユニットを冷却する冷却手段と、を有する画像形成装置において、前記冷却手段は、冷却液を流路に流すことで、流路周りの熱を奪う構成であり、前記流路は、前記ユニットを支持する筐体の一部に設置され、前記筐体には、装置本体にセットされたユニットに対して前記流路を付勢する付勢手段が配設されることを特徴とする画像形成装置。【選択図】  図１
2005164927.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トナーを内包するユニットと、該ユニットを冷却する冷却手段と、を有する画像形成装置において、
前記冷却手段は、冷却液を流路に流すことで、流路周りの熱を奪う構成であり、
前記流路は、前記ユニットを支持する筐体の一部に設置され、
前記筐体には、装置本体にセットされたユニットに対して前記流路を付勢する付勢手段が配設されることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
請求項１に記載の画像形成装置において、
前記冷却手段は、
冷却液を貯蔵するためのタンクと、
前記冷却液を循環させるためのポンプと、
前記冷却液が奪った熱を放熱するための放熱部と、
前記冷却液が流れる流路とを有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の画像形成装置において、
前記ユニットのケーシングのうち、前記付勢手段により前記流路を圧接される部分は、樹脂または金属性の部材で形成されることを特徴とする画像形成装置。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の画像形成装置において、
前記流路のうち、前記付勢手段により前記ユニットのケーシングに圧接される部分は、樹脂または金属性の部材で形成されることを特徴とする画像形成装置。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の画像形成装置において、
前記流路のうち前記付勢手段により前記ユニットに圧接される部分は、弾性変形が可能な部材で形成されることを特徴とする画像形成装置。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の画像形成装置において、
前記ユニットのケーシングのうち前記付勢手段により前記流路が圧接される部分は、該ケーシングの同一面を構成する他の部分よりも突出していることを特徴とする画像形成装置。
【請求項７】
請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の画像形成装置において、
前記ユニットは画像形成装置本体に対して着脱可能に支持されるユニットであり、
前記筐体には、前記ユニットの着脱時に該ユニットをガイドするガイド部が形成され、前記ユニットには、前記ガイド部と係合する溝及び穴が形成されることを特徴とする画像形成装置。
【請求項８】
請求項１乃至請求項７のいずれかに記載の画像形成装置において、
前記ユニットは内部のトナーを撹拌または搬送するためのスクリュー部材を備え、
前記スクリュー部材は、前記流路内を前記冷却液が循環している際にはトナーの撹拌または搬送動作を行なうことを特徴とする画像形成装置。
【請求項９】
請求項８に記載の画像形成装置において、
前記ユニットは、像担持体上に形成された潜像を現像するために任意の色のトナーを内包した現像手段であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の画像形成装置において、
前記現像手段は、前記像担持体とともに一体化されたプロセスカートリッジの一部であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１１】
請求項８に記載の画像形成装置において、
前記ユニットは、画像形成過程で発生した余剰トナーを回収するクリーニング手段であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１２】
請求項１乃至請求項１１のいずれかに記載の画像形成装置において、
前記冷却液は不凍剤および防腐剤を含むことを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像形成装置に係り、特に水冷式の冷却手段により冷却される、現像装置又はプロセスカートリッジ又はクリーナー装置を有する画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に電子写真方式を用いた画像形成装置にはモノクロとカラーがあり、さらに機械の構成面でも直接転写方式と中間転写方式がある。直接転写方式は、像担持体たる感光体上に形成されたトナー像を転写ドラムや転写ベルト等の転写体上に保持された転写材に直接転写する方式である。一方、中間転写方式は、像担持体たる感光体上に形成されたトナー像を一旦中間転写ベルト等の中間転写体上に一次転写し、その後二次転写部において転写材に転写する方式である。近年の中間転写方式においては、転写材を保持する必要がなく、多種多様な転写材に対応でき、かつ二次転写部までの紙パスがシンプルに構成できるというメリットがあるため、注目されている。以下、ここでは中間転写方式のフルカラー画像形成装置を例にして説明する。
【０００３】
図１１に中間転写タンデム方式のカラー画像形成装置の断面図を示す。中間転写タンデム方式は、複数の像形成部110Ｙ〜110Ｋを並べて配置し、並列処理により各色のトナー像を形成する。従って、高生産性が実現できる構成として高速機に用いられることが多い構成である。ここで、Ｙ、Ｍ、Ｃ及びＫはそれぞれイエロー、マゼンタ、シアン及びブラックを示すものとする。
【０００４】
各画像形成部110Ｙ〜110Ｋにはそれぞれ帯電装置111Ｙ〜111Ｋ、露光装置112Ｙ〜112Ｋ、現像装置113Ｙ〜113Ｋ及び感光体114Ｙ〜114Ｋから構成される。また、中間転写ベルト115は駆動ローラー116、テンションローラー117及び二次転写内ローラー118により張架され、図中の矢印方向に回転する。以上より、各色トナー像は前記中間転写ベルト115上に順次一次転写装置119Ｙ〜119Ｋによって重ねて転写（一次転写）される。なお、図１１では色順をＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋとしているがこの限りではない。
【０００５】
こうして得られたカラーのトナー像を二次転写装置120において給送部より搬送される転写材121上に一括転写する。二次転写装置120は、二次転写外ローラー122を有し、前記ニ次転写内ローラー118に対向及び加圧することでニップを形成し、静電的に前記転写材121上にトナー像を吸着させる。
【０００６】
二次転写後、転写材121は定着器123へと受け渡される。前記定着器123は定着ローラー124及び加圧ローラー125により定着ニップを形成し、前記転写材121上のトナー像を加熱・加圧しながら搬送する。以上の構成により、前記転写材121上に定着されたフルカラー画像が得られる。
【０００７】
ここで、上述の画像形成装置において、主に前記定着器やその他電気部品等からのふく射熱により画像形成装置内の雰囲気温度が上昇することによる弊害が一般的に知られている。特に、前記現像装置等のトナーを内包するユニットにとって雰囲気温度の上昇は厳しく、約４５℃以上によりトナーの溶融、固化及び変質等が問題となる。
【０００８】
従来、雰囲気温度の上昇を防ぐ手段として、画像形成装置内にエアフローの経路を設け、ファンを用いて機内の冷却または排熱を行うのが一般的である（例えば、特許文献１〜特許文献５参照）。
【０００９】
【特許文献１】特開２００３−１２２１８１
【特許文献２】特開２００３−００５６１５
【特許文献３】特開２００３−００５６１３
【特許文献４】特開平０８−０２２２３７号公報
【特許文献５】特開平０６−０４３７８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、以下のような問題点があった。
【００１１】
現像装置のようにほぼ密閉された容器内の雰囲気温度を冷却する際に、ファンのように容器外部から間接的に冷却すると、効率良い冷却が困難となる。近年では、オフィス向けやコンシューマ向けの画像形成装置をはじめ、本体サイズの小型化傾向が顕著な中で、構成ユニットの機内密度はより高くなる。このため、効率的なエアフローの形成も困難となる。また、小型化の傾向により、定着器に代表される発熱体と現像装置に代表されるトナー内包ユニットとの距離が近づき、ますます雰囲気温度は上昇しやすくなっている。
【００１２】
このような状況において冷却効果を得るために、ファン出力をより大きくすることが考えられる。しかし、ファン冷却にはファン稼動音ならびに風切り音による騒音のデメリットがあるため、このデメリットである騒音問題がクローズアップされてしまう。先述のような小型化が顕著な機械では、デスクトップとして使用されることも多く、ファンの騒音を削減することは極めて重要な課題である。
【００１３】
また、ファン冷却のデメリットとして、ピンポイントの冷却が不得手であることが挙げられる。先述のように、定着器に代表される発熱体と現像装置に代表されるトナー内包ユニットの距離が近い構成の場合、ファン冷却では本来の冷却対象ではない定着器まで冷却してしまう。一般に定着器の温度はジョブ中であってもスタンバイ中であっても、ある一定の温度に保つのが望ましく、定着器自体の冷却は回避したい。
【００１４】
さらに、トナー周りのユニット固有の課題として、機内のトナー飛散の問題が挙げられる。例えば、現像装置等はトナー漏れを防止するためほぼ密閉されてはいるものの、感光体ドラムに対向した現像位置等ではわずかに隙間がある。また、画像形成時に感光体ドラムや中間転写ベルト上に吸着されなかった微量のトナーが機内には浮遊している。ファン冷却の場合、これら機内に浮遊しているトナーを飛散させてしまうため、機内の汚れや場合によっては露光装置のレンズ汚れを招き、画像品質の低下につながる。
【００１５】
そこで本発明では、ファン冷却と比べて、高い冷却効果を得て、騒音を削減し、トナー飛散等の問題もない冷却手段を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記目的を達成するための本発明に係る代表的な構成として、トナーを内包するユニットと、該ユニットを冷却する冷却手段と、を有する画像形成装置において、前記冷却手段は、冷却液を流路に流すことで、流路周りの熱を奪う構成であり、前記流路は、前記ユニットを支持する筐体の一部に設置され、前記筐体には、装置本体にセットされたユニットに対して前記流路を付勢する付勢手段が配設されることを特徴とする。
【００１７】
本発明は上述の如く、付勢手段により前記ユニットに対して前記流路を付勢する構成としたため、ユニットと冷却手段の流路とを密着させることができ、広い接触面積の確保をすることができる。また、ユニット側ではなく、画像形成装置の筐体側に冷却手段を設けたため、ユニットに高いユーザービリティ性及びメンテナンス性を与えることができ、冷却手段の構成の簡易性及びこれに伴うコスト面での優位性を得ることができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明は上述の如く、付勢手段により前記ユニットに対して前記流路を付勢する構成としたため、ユニットと冷却手段の流路とを密着させることができ、広い接触面積の確保をすることができる。その結果、熱容量が大きく、かつ熱伝達効果の高い強制対流された冷却液内への排熱作用の効率を高め、より高い冷却効果を得ることができる。
【００１９】
また、ユニット側ではなく、画像形成装置の筐体側に冷却手段を設けたため、ユニットに高いユーザービリティ性及びメンテナンス性を与えることができ、冷却手段の構成の簡易性及びこれに伴うコスト面での優位性を得ることができる。かつ、冷却ファンの廃止に伴い、画像形成装置の低騒音化やトナー飛散の防止を達成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
図を用いて、本発明の実施例を説明する。
【実施例１】
【００２１】
図１に本発明の実施例１を説明する詳細図を示す。図１は画像形成装置の現像装置及び現像装置の支持構成について説明する側面図である。ここで、画像形成装置はモノクロまたはカラーのいずれでも構わない。モノクロの場合、現像装置（現像手段）に内包されるトナーはブラックであり、カラーの場合はイエロー、マゼンタ、シアン及びブラックの４色がある。図１ではそのうちの任意の場合について説明している。なお、図１（ａ）は現像装置の画像形成装置本体に対する装着過程を示す図であり、図１（ｂ）は現像装置の画像形成装置本体に対するセットが完了した状態を示す図である。
【００２２】
（画像形成装置の筐体構成）
画像形成装置本体１は主に前側板２及び後側板３、さらに前側板２及び後側板３を連結する複数のステー部材等により構成され、筐体を形成する。図１のステー部材４は前記筐体うちの１つである。ここで、ステー部材４は画像形成装置の筐体の強度アップだけでなく、現像装置５を補助的に保持する役割を有する。ここで、補助的に保持するとは、現像装置５を画像形成装置本体１へ着脱する際等にガイド材として機能し、一時的に保持することを指す。
【００２３】
従って、現像装置５は画像形成装置本体１へセットされた時には、正規の位置決め部材６ａ及び７ａにより位置決め及び保持される。なお、現像装置５には位置決め部材６ａ及び７ａと嵌合する位置決め穴６ｂ及び７ｂが設けられている。ここで、位置決め部材６ａは後側板３に設置され、位置決め部材７ａは内カバー部材８に設置される。
【００２４】
図１に示す構成では、現像装置５は前側板２に設けられた開口部９より画像形成装置本体内に対して挿抜されるものとする。内カバー部材８は、現像装置５が画像形成装置にセットされた後、誤って抜かれる等のトラブルを防止するため、ヒンジ部10を中心に回動し、開口部９を塞ぐ。このとき、同時に位置決め部材７ａが位置決め穴7bと嵌合し、現像装置５の位置が決まり保持される。
【００２５】
（冷却手段の構成）
以上のような構成における現像装置の冷却手段について説明する。冷却液ｗを画像形成装置内の昇温部に循環させるためのポンプ11及び流路12が画像形成装置本体に設けられる。ここで、ポンプ11の位置は図１では後側板３に設けたがこの限りではない。また、画像形成装置本体は冷却液を貯蔵する不図示のタンクを備えるものとする。
【００２６】
流路12はポンプ11から出て画像形成装置内の任意の各所に這い回され、各熱交換部において必要な流路面積を持つ冷却流路13となり、その後再び流路12により画像形成装置に設けられた放熱部14へと至る。放熱部14は例えば、放熱面積が広くとれる本体前カバー等に設ける。放熱により再度冷却された冷却液は再びポンプ11により画像形成装置内に循環させられる。図１は、画像形成装置内に設けられた熱交換部の１つとして現像装置周辺に着目したものである。
【００２７】
図１に示すように、冷却流路13はステー部材４の上に設置され、ステー部材４の一部を形成する。従って、冷却流路13は現像装置５の着脱に際しては補助的に保持するガイド役も兼ねる（図１（ａ））。ここで、図１に示す実施例１では冷却流路13の表面を現像装置５の底面に対して圧接させる手段を備える。
【００２８】
具体的には、内カバー部材８に加圧レバー15及びこれに連動してステー部材４を矢印Ａ方向に加圧する不図示の加圧カム機構等を設ける（図１（ｂ））。特に、内カバー部材８を閉めた際のロック機構と加圧機構を加圧レバー15に連動させれば、該加圧機構が矢印Ａ方向への付勢手段となり、ユーザーまたはサービスマンが現像装置５を画像形成装置本体にセットした際、必然的に手動で冷却流路13の表面を現像装置５の底面に圧接させることが可能である。その結果、熱交換に関わる接触面積を確実に確保し、冷却効率を高めることができる。
【００２９】
また、冷却流路13をステー部材４に設置することで、冷却流路を長手方向に広く取ることができるため、冷却面積を大きくすることができる。さらに、画像形成装置の本体側が冷却流路13を有することで、現像装置５の着脱に伴う冷却液の漏れ防止機構等が特に不要な構成となる。従って、現像装置５の高いユーザービリティ性及びメンテナンス性を確保し、かつ比較的簡易な構成となるためコスト面でも優位性が確保できる。
【００３０】
（水冷式冷却手段の効果）
ここで、水冷式冷却手段の効果について図２を用いて説明する。図２は現像装置５と冷却流路13の間の熱交換を模式的に説明する図である。現像装置内の雰囲気温度をＴ1＝50℃、冷却液の初期温度をＴ2＝25℃と仮定する。このとき、接触する両者の間で熱交換が行なわれ熱平衡温度Ｔに達したと仮定すると、両者のやりとりする熱量は等しいことから、次の式（１）で表すことができる。
【００３１】
ρ1ｃ1Ｖ1(Ｔ1−Ｔ)＝ρ2ｃ2Ｖ2(Ｔ−Ｔ2)    （１）
【００３２】
現像装置５の大きさをおよそ幅ｗ1＝100mm、長さＬ1＝300mm、高さｈ1＝70mmと仮定すると、体積Ｖ1＝2.1×10-3(ｍ3)となる。一方、冷却流路13の大きさをおよそ幅ｗ2＝50mm、長さＬ2＝300mm、高さｈ2＝10mmと仮定すると、体積Ｖ2＝1.5×10-4(ｍ3)となる。ρ1及びｃ1は空気の密度及び比熱でそれぞれρ1＝1.2(ｋｇ／ｍ3)、ｃ1＝0.24(ｋｃａｌ／(ｋｇ・℃))、ρ2及びｃ2は水の密度及び比熱でそれぞれρ2＝1.0×103(ｋｇ／ｍ3)、ｃ1＝1.0(ｋｃａｌ／(ｋｇ・℃))を用いることにすると、（１）式よりＴは約25.1℃となる。
【００３３】
このとき、熱平衡になるまでに冷却液が奪う熱量Ｑwは（１）式の右辺よりおよそ0.015（Ｊ）と求められる。
【００３４】
ここで、現像装置５は冷却流路13から熱を奪われる一方で、画像形成装置内の定着装置等の発熱体により常に熱を与えられる。現像装置５から冷却流路13へ流出する熱流束をｑoutとすると、ｑoutは次の式（２）で表すことができる。
【００３５】
ｑout＝(Ｔ1−Ｔ2)／(1／ｈ1＋ｄ1／λ1＋ｄ2／λ2＋1／ｈ2)    （２）
【００３６】
ここで、ｈ1は現像装置５のケーシングの接触部分の熱伝達率、λ1は同熱伝導率、ｄ1は同壁厚である。同様に、ｈ2は強制対流中の冷却液への熱伝達率、λ2は冷却流路13の接触部分の熱伝導率、ｄ2は同壁厚である。
【００３７】
ｄ1＝2.5mm、ｄ2＝2.0mmとし、現像装置５のケーシングの少なくとも接触部分を樹脂（樹脂の中でも比較的熱伝達率及び熱伝導率に優れた樹脂）で形成し、冷却流路の少なくとも接触部分を樹脂またはゴム等により形成したと仮定しても、（２）式より、ｑoutはおよそ5.0×10-2(Ｗ／ｍ3)となる。もちろん、接触部分を金属性の部材で形成してもよい。この場合には熱伝達率及び熱伝導率がさらに優れるため、ｑoutの値がより大きくなり、冷却効果は高くなる。
【００３８】
ここで、ｈ2はおよそ3.0×103(Ｗ／ｍ2・Ｋ)と比較的大きい値（ちなみに40℃の空気では66.4(Ｗ／ｍ2・Ｋ)程度）であり、ポンプ11による循環冷却液による水冷式の優位性が分かる。冷却流路13との接触面積はｗ2×Ｌ2よりおよそ1.5×10-3(ｍ2)であるから、単位時間当たりに現像装置５から奪われる熱量Ｑoutはおよそ7.5×10-4（Ｊ／ｓ）と求められる。
【００３９】
一方、冷却流路13により現像装置５の内部雰囲気温度がｄＴ（℃）下がった場合を考える。このとき、画像形成装置内の昇温した雰囲気から現像装置５へ流入する熱流束をｑinとすると、ｑinは次の式（３）で表すことができる。
【００４０】
ｑin＝ｄＴ／(1／ｈ1＋ｄ1／λ1＋1／ｈ3)    （３）
【００４１】
ここで、ｈ3は空気への熱伝達率である。（１）式の右辺及び（２）式より、単位時間の間に生じるｄＴはおよそ24.99℃であることが求められ、（３）式よりｑinはおよそ1.0×10-2(Ｗ／ｍ3)となる。
【００４２】
図２に示すように、現像装置５の側面Ｂからｑinが流入する場合を仮定すると、熱交換面積はｈ1×Ｌ1より2.1×10-2(ｍ2)となる。従って、単位時間当たり現像装置５に与えられる熱量Ｑinはおよそ2.1×10-4（Ｊ／ｓ）と求められる。
【００４３】
以上より、現像装置５から単位時間あたり奪われる正味の熱量Ｑrは、両者の差分より5.4×10-4（Ｊ／ｓ）と求められ、冷却効果が十分あることが分かる。ちなみに、熱平衡に達するまでの時間はｄＴ＝Ｑw／Ｑrよりおよそ30（ｓｅｃ）程度と求まる。
【００４４】
また、熱交換に伴う冷却液の温度上昇は非常にわずかであることから、差し迫った放熱の必要性がなく、ポンプの循環流量も比較的少なくて済む。例えば、冷却流路13内の平均流速を5(mm／s)とすると、レイノルズ数Ｒｅ＝50程度の流れで、ポンプの流量は2.5(cｍ3／s)程度となる。また、画像形成装置全体で要する冷却水の総量はカラー機の場合でおよそ1.5〜2.0リットル程度と考えられる。以上より、ポンプ稼動音や冷却液の流れる音はほとんど無く、騒音の観点でもファン冷却に対して極めて大きな優位性を持つ。
【００４５】
以上のように、冷却液（例えば水）の大きな熱容量、さらに強制対流した場合の大きな熱伝達率により、確実な接触面積（熱交換面積）を確保すれば効率的な冷却が可能となる。さらに、冷却の効率を高めるには（２）式よりｈ1、λ1及びλ2を大きくすればよい。特に、画像形成装置のように実際にはｄ1及びｄ2のオーダーが比較的小さい場合、ｈ1が最も効くパラメータとなる。例えば、現像装置５のケーシングのうち少なくとも冷却流路13と接触する部分の部材を熱伝達率に優れた金属性部材にすると、より効果的である。もちろん、現像装置５のケーシング及び冷却流路13のそれぞれ接触する部分を熱伝導率（λ1及びλ2）に優れた部材（例えば金属性部材）とすることも冷却効果を高める手段の１つである。
【００４６】
なお、以上の説明で用いた寸法や各値は水冷式冷却手段の優位性を説明するための参考値の１つであり、これに限定されるものではない。
【００４７】
（冷却流路と現像装置との関係について）
図３に現像装置及び冷却流路の断面図を示す。図３は図１における矢印Ｃ方向から見た断面図に相当する。現像装置５は、一般的に不図示のトナーホッパー等から供給されるトナー30を循環させるためのスクリュー31ａ及び31ｂを備える。ここで、スクリューの数は少なくとも２つ以上であればこの限りではない。
【００４８】
スクリュー31ａ及び31ｂにより、現像装置５内を循環するトナーは、同時に現像剤とともに撹拌されることで電荷を帯び、現像スリーブ32へと移る。ここで、ブレード材33により現像スリーブ32には均一なトナー層が形成される。冷却流路13の内部を冷却液が循環している際には、必ずスクリュー31ａ及び31ｂが動作するようにする。このように、冷却流路13が圧接される現像装置５のケーシング内でのスクリュー31ａ及び31ｂによる撹拌動作が加わることにより、内包されるトナーから均一に熱を奪うことができる。
【００４９】
また、本実施例における冷却液は不凍剤及び防腐剤を含む冷却水とする。これにより、冬季等の気温が低い環境化でも冷却液が凍ることがなく、冷却効果を維持できる。また、冷却液の凍結による流路の破裂等も防止できる。さらに、冷却液の腐敗も防止することができる。ただし、冷却液は比熱が大きく冷却効果が大きいものであれば冷却水以外のものであってもよい。
【００５０】
以上説明した実施例１の構成により、画像形成装置が有する現像装置内部の雰囲気温度を効果的に冷却することが可能となる。その結果、トナーの溶融、固化及び変質を防止し、これに伴う画像不良や画質低下のトラブルを防ぐことができる。さらに、冷却手段としてファンを廃止できることによって画像形成装置の低騒音化も実現できる。
【実施例２】
【００５１】
図４に本発明の実施例２を説明する詳細図を示す。図４は画像形成装置のプロセスカートリッジ及びプロセスカートリッジの支持構成について説明する側面図である。ここで、プロセスカートリッジは少なくとも帯電手段、感光体ドラム及び現像装置を一体で形成したカートリッジである。また、画像形成装置はモノクロまたはカラーのいずれでも構わない。モノクロの場合、現像装置に内包されるトナーはブラックであり、カラーの場合はイエロー、マゼンタ、シアン及びブラックの４色がある。図４ではそのうちの任意の場合について説明している。
【００５２】
（画像形成装置の筐体構成）
画像形成装置の本体40は主に前側板41及び後側板42、さらに前側板41及び後側板42を連結する複数のステー部材等により構成され、筐体を形成する。図４のステー部材43はそのうちの１つである。ここで、ステー部材43は画像形成装置の筐体の強度アップだけでなく、プロセスカートリッジ44を補助的に保持する役割を有する。ここで、補助的に保持するとは、プロセスカートリッジ44を画像形成装置本体40へ着脱する際等にガイド材として機能し、一時的に保持することを指す。従って、プロセスカートリッジ44は画像形成装置本体40へセットされた時には、正規の位置決め部材45ａ及び46ａにより位置決め及び保持される。なお、プロセスカートリッジ44には位置決め部材45ａ及び46ａと嵌合する位置決め穴45ｂ及び46ｂが設けられている。ここで、位置決め部材45ａは後側板42に設置され、位置決め部材46ａは内カバー部材47に設置される。
【００５３】
図４に示す構成では、プロセスカートリッジ44は前側板41に設けられた開口部48より画像形成装置本体内に対して挿抜されるものとする。内カバー部材47は、プロセスカートリッジ44が画像形成装置にセットされた後、誤って抜かれる等のトラブルを防止するため、ヒンジ部49を中心に回動し、開口部48を塞ぐ。このとき、同時に位置決め部材46ａが位置決め穴46ｂと嵌合し、プロセスカートリッジ44の位置が決まり保持される。
【００５４】
（冷却手段の構成）
以上のような構成におけるプロセスカートリッジの冷却手段について説明する。冷却液ｗを画像形成装置内の昇温部に循環させるためのポンプ401及び流路402が画像形成装置本体に設けられる。ここで、ポンプ401の位置は図４では後側板42に設けたが、この限りではない。また、画像形成装置本体は冷却液を貯蔵する不図示のタンクを備えるものとする。
【００５５】
流路402はポンプ401から出て画像形成装置内の任意の各所に這い回され、各熱交換部において必要な流路面積を持つ冷却流路403となり、その後再び流路402により画像形成装置に設けられた放熱部404へと至る。放熱部404は例えば、放熱面積が広くとれる本体前カバー等に設ける。放熱により再度冷却された冷却液は再びポンプ401により画像形成装置内に循環させられる。図４は、画像形成装置内に設けられた熱交換部の１つとしてプロセスカートリッジの現像部周辺に着目したものである。
【００５６】
図４に示すように、冷却流路403は付勢手段405を介してステー部材43の上に設置され、ステー部材43の一部を形成する。さらに、冷却流路403はガイド部として機能する突起406を備え、一方、プロセスカートリッジ44はケーシングの一部に突起406と係合する溝407及び穴408を備える。
【００５７】
付勢手段405により、冷却流路403はプロセスカートリッジ44の着脱に際しては、突起406と溝407の部分において互いに接触し、両者が係合することで操作性を向上させることができる。さらにその後、プロセスカートリッジ44が画像形成装置本体に対してセットされた時、付勢手段405により突起406は穴408に係合する。
【００５８】
ここで、穴408の深さを突起406の高さよりも深くすることで、係合時には必ずプロセスカートリッジ44の底面（ここでは現像部の底面）と冷却流路403の表面を圧接させることができる。これにより、ユーザーまたはサービスマンがプロセスカートリッジ44を画像形成装置本体にセットした際、必然的に自動で冷却流路403の表面をプロセスカートリッジ44の底面に圧接させることが可能である。その結果、熱交換に関わる接触面積を確実に確保し、冷却効率を高めることができる。
【００５９】
また、冷却流路403をステー部材43に設置することで、冷却流路を長手方向に広く取ることができるため、冷却面積を大きくすることができる。さらに、画像形成装置の本体側が冷却流路403を有することで、プロセスカートリッジ44の着脱に伴う冷却液の漏れ防止機構等が特に不要な構成となる。従って、プロセスカートリッジ44の高いユーザービリティ性及びメンテナンス性を確保し、かつ比較的簡易な構成となるためコスト面でも優位性が確保できる。
【００６０】
（冷却流路とプロセスカートリッジとの関係について）
次に図５及び図６を用いて説明する。図５はプロセスカートリッジ44の着脱時における断面図であり、図４の矢印Ｄ方向から見た図に相当する。一方、図６はプロセスカートリッジ44の画像形成装置本体へのセット時における断面図であり、同様に図４の矢印Ｄ方向から見た図に相当する。付勢手段による突起406と溝407または穴408との係合関係は既に図４を用いて説明した通りである。また、現像部の構成は図３とほぼ同じであるため、ここでは詳細説明を省略する。
【００６１】
ここで、プロセスカートリッジ44のケーシングのうち、冷却流路403が圧接される現像部50は、図５及び図６に示すようにケーシングの同一面を構成する他の面よりも突出している。本実施例では、現像装置が有する循環・撹拌用のスクリュー51ａ及び51ｂに合わせた円弧状の凸形状としている。これにより、接触面積が増加し、熱交換が行なわれる表面積が増大するため、冷却効果が高くなる。さらに、冷却流路403との接触部分52を弾性変形可能な部材で構成する。
【００６２】
本実施例では、弾性変形可能な部材として、例えばビニル樹脂材やゴム等による冷却流路403の接触面の形成を挙げ、接触面自身を変形させる場合について述べている。これにより、図６に示すように付勢手段405により圧接された冷却流路403は円弧状の凸形状に密着することができ、さらに冷却効果が高くなる。
【００６３】
なお、本実施例以外にも、例えば弾性変形可能な部材として金属製の板バネ部材等を冷却流路403の接触表面に設け、いくつかの接触部分を形成してもよい。この場合には接触面積はやや少なくなるが、優れた熱伝導率と接触性により同様の効果が期待できる。
【００６４】
また、先述のようにスクリュー51ａ及び51ｂを有することから、内包されるトナーの熱を均一に奪うことができ、冷却効率に優れた構成となる。なお、スクリュー51ａ及び51ｂは冷却流路403内の冷却液が循環している際には必ず動作している。
【００６５】
また、本実施例における冷却液は不凍剤及び防腐剤を含む冷却水とする。これにより、冬季等の気温が低い環境化でも冷却液が凍ることがなく、冷却効果を維持できる。また、冷却液の凍結による流路の破裂等も防止できる。さらに、冷却液の腐敗も防止することができる。ただし、冷却液は比熱が大きく冷却効果が大きいものであれば冷却水以外のものであってもよい。
【００６６】
以上説明した実施例２の構成により、画像形成装置が有するプロセスカートリッジ（特に現像装置）の内部の雰囲気温度を効果的に冷却することが可能となる。その結果、トナーの溶融、固化及び変質を防止し、これに伴う画像不良や画質低下のトラブルを防ぐことができる。さらに、冷却手段としてファンを廃止できることによって画像形成装置の低騒音化をすることも実現することができる。
【実施例３】
【００６７】
（画像形成装置）
図７に画像形成装置のクリーナー装置（クリーニング手段）を説明する断面図を示す。Ｙ、Ｍ、Ｃ及びＫの各色の画像形成部70Ｙ〜70Ｋにおいて、順次中間転写ベルト71上にトナー画像が一次転写される。ここで、画像形成部70Ｙ〜70Ｋは感光体ドラム、帯電装置、露光装置及び現像装置等から構成される（詳細は図１１での説明参照）。
【００６８】
中間転写ベルト71上に一次転写されたフルカラーのトナー像は、二次転写部72において給送手段により搬送されてきた転写材上に一括転写（二次転写）される。この二次転写において、転写材上に転写しきれず中間転写ベルト71上に残留した余剰トナーは、次の画像形成に備えるためクリーナー装置74によって回収される。クリーナー装置は、中間転写ベルト71上の残留トナー73をクリーニングブレード75により掻き落とし、廃トナーとして搬送スクリュー76により搬送される。
【００６９】
その後、廃トナーは画像形成装置が有する廃トナーボトル等により回収され、定期的に廃棄される等の処理がなされる。なお、ここでは特に中間転写ベルトをクリーニングするクリーナー装置について説明したが、中間転写体であれば中間転写ベルト以外の構成でも構わない。また、画像形成装置が有するクリーナー装置であればもちろんその他のクリーナー装置であっても構わない。
【００７０】
図８に本発明の実施例３を説明する詳細図を示す。図８は画像形成装置のクリーナー装置及び該クリーナー装置の支持構成について説明する側面図である。なお、実施例３では図７で説明した中間転写ベルトのクリーナー装置を例に説明する。
【００７１】
画像形成装置の本体80は主に前側板81及び後側板82、さらに前側板81及び後側板82を連結する複数のステー部材等により構成され、筐体を形成する。図８のステー部材83はそのうちの１つである。ここで、ステー部材83は画像形成装置の筐体の強度アップだけでなく、クリーナー装置84を補助的に保持する役割を有する。ここで、補助的に保持するとは、クリーナー装置84を画像形成装置本体80へ着脱する際等にガイド材として機能し、一時的に保持することを指す。
【００７２】
従って、クリーナー装置84は画像形成装置本体80へセットされた時には、正規の位置決め部材85ａにより位置決め及び保持される。なお、クリーナー装置84には位置決め部材85ａと嵌合する位置決め穴85ｂが設けられている。ここで、位置決め部材85ａは後側板82に設置されるものとする。図８に示す構成では、クリーナー装置84は前側板81に設けられた開口部86より画像形成装置本体内に対して挿抜されるものとする。
【００７３】
（冷却手段の構成）
以上のような構成におけるクリーナー装置の冷却手段について説明する。冷却液ｗを画像形成装置内の昇温部に循環させるためのポンプ88及び流路89が画像形成装置本体に設けられる。ここで、ポンプ88の位置は図８では後側板82に設けたがこの限りではない。また、画像形成装置本体は冷却液を貯蔵するために不図示のタンクを備える。
【００７４】
流路89はポンプ88から出て画像形成装置内の任意の各所に這い回され、各熱交換部において必要な流路面積を持つ冷却流路800となり、その後再び流路89により画像形成装置に設けられた放熱部801へと至る。放熱部801は、例えば放熱面積が広くとれる本体前カバー等に設ける。放熱により再度冷却された冷却液は再びポンプ88により画像形成装置内に循環させられる。図８は、画像形成装置内に設けられた熱交換部の１つとしてクリーナー装置周辺に着目したものである。
【００７５】
図８に示すように、冷却流路800は付勢手段802を介してステー部材83の上に設置され、ステー部材83の一部を形成する。さらに、冷却流路800はガイド部として機能する突起803を備え、一方、クリーナー装置84はケーシングの一部に突起803と契合する溝804及び穴805を備える。
【００７６】
付勢手段802により、冷却流路800はクリーナー装置84の着脱に際しては、突起803と溝804の部分において互いに接触し、両者が係合することで操作性を向上させることができる。さらにその後、クリーナー装置84が画像形成装置本体に対してセットされた時、付勢手段802により突起803は穴805に係合する。
【００７７】
ここで、穴805の深さを突起803の高さよりも深くすることで、係合時には必ずクリーナー装置84の底面と冷却流路800の表面を圧接させることができる。これにより、ユーザーまたはサービスマンがクリーナー装置84を画像形成装置本体にセットした際、必然的に自動で冷却流路800の表面をクリーナー装置84の底面に圧接させることが可能である。その結果、熱交換に関わる接触面積を確実に確保し、冷却効率を高めることができる。
【００７８】
また、冷却流路800をステー部材83に設置することで、冷却流路を長手方向に広く取ることができるため、冷却面積を大きくすることができる。さらに、画像形成装置の本体側が冷却流路800を有することで、クリーナー装置84の着脱に伴う冷却液の漏れ防止機構等が特に不要な構成となる。従って、クリーナー装置84の高いユーザービリティ性及びメンテナンス性を確保し、かつ比較的簡易な構成となるためコスト面でも優位性が確保できる。
【００７９】
（冷却流路とクリーナー装置との関係について）
次に図９及び図１０を用いて説明する。図９はクリーナー装置84の着脱時における断面図であり、図８の矢印Ｅ方向から見た図に相当する。一方、図１０はクリーナー装置84の画像形成装置本体へのセット時における断面図であり、同様に図８の矢印Ｅ方向から見た図に相当する。付勢手段802による突起803と溝804または穴805との係合関係は既に図８を用いて説明した通りである。また、クリーナー装置の構成は図７とほぼ同じであるため、ここでは詳細説明を省略する。
【００８０】
ここで、クリーナー装置84のケーシングのうち冷却流路800を圧接される圧接部分91は、図９及び図１０に示すようにケーシングの同一面を構成する他の面よりも突出している。本実施例では、クリーナー装置84有する廃トナー搬送スクリュー90に合わせた円弧状の凸形状としている。これにより、熱交換が行なわれる表面積が増大し、冷却効果が高くなる。さらに、冷却流路800の接触部分801を弾性変形可能な部材で構成する。本実施例では、弾性変形可能な部材として、例えばビニル樹脂材やゴム等による冷却流路800の接触面の形成を挙げ、接触面自身を変形させる場合について述べている。これにより、図１０に示すように付勢手段802により圧接された冷却流路800は円弧状の凸形状に密着可能となり、さらに冷却効果が高くなる。なお、本実施例以外にも、例えば弾性変形可能な部材として金属製の板バネ部材等を冷却流路800の接触表面に設け、いくつかの接触部分を形成してもよい。この場合には接触面積はやや少なくなるが、優れた熱伝導率と接触性により同様の効果が期待できる。
【００８１】
また、先述のように廃トナー搬送スクリュー90の撹拌動作を利用して、内包される廃トナーから熱を均一に奪うことができるため冷却効率に優れた構成となる。なお、スクリュー90は冷却流路800内の冷却液が循環している際には必ず動作している。
【００８２】
ここで、付勢手段により互いに圧接するクリーナー装置84のケーシング及び冷却流路800のそれぞれの接触部分は、樹脂または金属性部材により形成するものとする。樹脂性部材の場合、成型性及びコスト面等から優位性があり、比較的熱伝達率及び熱伝導率に優れた樹脂材料を選択ることによって十分な冷却効果も得られる。また、金属性部材の場合、非常に優れた熱伝達率及び熱伝導率によって、より高い冷却効果が得られる。
【００８３】
また、本実施例における冷却液は不凍剤及び防腐剤を含む冷却水とする。これにより、冬季等の気温が低い環境化でも冷却液が凍ることがなく、冷却効果を維持できる。また、冷却液の凍結による流路の破裂等も防止できる。さらに、冷却液の腐敗も防止することができる。ただし、冷却液は比熱が大きく冷却効果が大きいものであれば冷却水以外のものであってもよい。
【００８４】
以上説明した実施例３の構成により、画像形成装置が有するクリーナー装置の内部の雰囲気温度を効果的に冷却することが可能となる。その結果、廃トナーの溶融・固化を防止し、これに伴う廃トナー搬送スクリューのロック及び破損等のトラブルを防止できる。さらに、冷却手段としてファンを廃止できることによって画像形成装置の低騒音化も実現できる。
【産業上の利用可能性】
【００８５】
本発明は、現像装置又はプロセスカートリッジ又はクリーナー装置を有する画像形成装置に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８６】
【図１】画像形成装置の現像装置及び現像装置の支持構成を説明する詳細図（実施例１）。
【図２】現像装置と冷却流路の間の熱交換についての模式図（実施例１）。
【図３】現像装置及び冷却流路の断面図（実施例１）。
【図４】画像形成装置のプロセスカートリッジ及びプロセスカートリッジの支持構成を説明する詳細図（実施例２）。
【図５】プロセスカートリッジの着脱時における断面図（実施例２）。
【図６】プロセスカートリッジの画像形成装置本体へのセット時における断面図（実施例２）。
【図７】画像形成装置のクリーナー装置について説明する断面図（実施例３）。
【図８】画像形成装置のクリーナー装置及び該クリーナー装置の支持構成について説明する詳細図（実施例３）。
【図９】クリーナー装置の着脱時における断面図（実施例３）。
【図１０】クリーナー装置の画像形成装置本体へのセット時における断面図（実施例３）。
【図１１】中間転写タンデム方式のカラー画像形成装置の断面図（従来例）。
【符号の説明】
【００８７】
ｗ …冷却液、
１ …画像形成装置本体、２ …前側板、３ …後側板、４ …ステー部材、
５ …現像装置、６ａ …位置決め部材、６ｂ …位置決め穴、７ａ …位置決め部材、
７ｂ …位置決め穴、８ …内カバー部材、９ …開口部、10 …ヒンジ部、
11 …ポンプ、12 …流路、13 …冷却流路、14 …放熱部、15 …レバー、
30 …トナー、31ａ …スクリュー、31ｂ …スクリュー、32 …現像スリーブ、
33 …ブレード材、
40 …画像形成装置本体、41 …前側板、42 …後側板、43 …ステー部材、
44 …プロセスカートリッジ、45ａ …位置決め部材、45ｂ …位置決め穴、
46ａ …位置決め部材、46ｂ …位置決め穴、47 …内カバー部材、48 …開口部、
49 …ヒンジ部、50 …現像部、51ａ …スクリュー、51ｂ …スクリュー、
70 …画像形成部、71 …順次中間転写ベルト、72 …二次転写部、73 …残留トナー、
74 …クリーナー装置、75 …クリーニングブレード、76 …搬送スクリュー、
80 …画像形成装置本体、81 …前側板、82 …後側板、83 …ステー部材、
84 …クリーナー装置、85ａ …位置決め部材、85ｂ …位置決め穴、86 …開口部、
88 …ポンプ、89 …流路、90 …廃トナー搬送スクリュー、91 …圧接部分、
401 …ポンプ、402 …流路、403 …冷却流路、404 …放熱部、405 …付勢手段、
406 …突起、407 …溝、408 …穴、800 …冷却流路、801 …放熱部、802 …付勢手段、
803 …突起、804 …溝、805 …穴
【図１】
2005164927.tif 000003
【図２】
2005164927.tif 000004
【図３】
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【図４】
2005164927.tif 000006
【図５】
2005164927.tif 000007
【図６】
2005164927.tif 000008
【図７】
2005164927.tif 000009
【図８】
2005164927.tif 000010
【図９】
2005164927.tif 000011
【図１０】
2005164927.tif 000012
【図１１】
2005164927.tif 000013