(57)【要約】【課題】  本発明は、記録媒体から発生する水蒸気の結露による隣接箇所への影響が少ない液冷装置、及び該液冷装置を搭載する画像形成装置を提供する。【解決手段】  本発明の冷却装置は、画像形成装置における温度上昇部よりも低温である冷却部を温度上昇部に接触又は近接させ、温度上昇部を冷却する画像形成装置の冷却装置である。そして、本発明の冷却装置における冷却部の表面が撥水性を有し、冷却部の表面に付着した水分を所定の箇所に移動させる水分移動手段を有していることに特徴がある。よって、冷却部の表面で結露した水分が冷却部の表面で拡散せず球形に近い形状になるので容易に冷却部の表面上を転がるようになり、所定の箇所に水分を流す水分移動手段を有していることで、上記の水分を冷却部の表面から除去することができるから、冷却部の表面から周囲に水分が付着することを防ぐことができる。【選択図】        図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像形成装置における温度上昇部よりも低温である冷却部を前記温度上昇部に接触又は近接させ、前記温度上昇部を冷却する画像形成装置の冷却装置であって、
前記冷却部の表面が撥水性を有し、前記冷却部の表面に付着した水分を所定の箇所に移動させる水分移動手段を有していることを特徴とする冷却装置。
【請求項２】
前記水分移動手段は、水分に重力が作用して所定の箇所に移動するような勾配を有する冷却部の表面の構造である請求項１記載の冷却装置。
【請求項３】
前記水分移動手段は、毛管現象を利用して水分が所定の箇所に移動するような微細形状を有する構造である請求項１記載の冷却装置。
【請求項４】
前記冷却部の表面から移動した水分を画像形成装置の外部に移送する水分移送手段と、移送された水分を蒸発させて外部に放出させる水放出手段とを有する請求項１記載の冷却装置。
【請求項５】
前記水放出手段は、表面に水分を保持する水分保持部材で形成され、該水分保持部材の表面に、前記水分保持部材の表面と水との接触角を下げる材料が塗布されている請求項４記載の冷却装置。
【請求項６】
前記水分保持部材は、表面に凹凸形状を有している請求項５記載の冷却装置。
【請求項７】
前記水分移動手段によって前記冷却部の表面から移動した水分を回収する水分回収手段を有する請求項１〜３のいずれかに記載の冷却装置。
【請求項８】
前記水分回収手段で回収された水分を蓄える貯蔵手段を有する請求項７記載の冷却装置。
【請求項９】
トナー像を加熱して記録媒体に定着させる定着手段を有する画像形成装置であって、請求項１〜８のいずれか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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は冷却装置及び画像形成装置に関し、詳細には画像形成装置の温度上昇部に低温の冷却部材を接触又は近接させて冷却する冷却手段に関し、特に画像形成装置内部の高湿状態の雰囲気における冷却装置および冷却装置を搭載する画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
プリンタ、ファクシミリ、複写装置等に用いられる画像形成装置は、画像情報に基づいて、紙やＯＨＰシートなどの記録媒体に文字、記号等の画像を記録するものである。このような記録装置には種々の方式があるが、電子写真方式が普通紙に高精細な画像を高速で記録することができる点から広く使用されている。
【０００３】
一般的な電子写真方式は、光学装置で原稿を読み取り、その情報に基づいて書き込み装置で像担持体上に静電潜像を形成し、現像装置で静電潜像からトナー像を形成し、トナー像を記録媒体上に転写し、定着装置で記録媒体上のトナーを加熱溶融・加圧して定着させることで記録媒体に記録している。これらの工程では発熱や温度上昇を伴う。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するスキャナモータが発熱する。また、書込装置においては高速回転するポリゴンミラーを駆動するモータが発熱し、現像装置においてはトナーに帯電性を付与する際のトナーと現像剤を攪拌による摩擦熱による温度上昇、定着装置においては熱定着のためにヒータの熱によって周辺部の温度が上昇し、更には定着後の記録媒体が高温となるためその後の搬送経路である両面ユニットなどを昇温させてしまう。
【０００４】
そこで、一般的には、冷却用ファンとダクトを利用して強制対流伝達で装置の各部分を冷却している。しかし、近年高速化による各ユニットの温度上昇や小型化やカラー化に伴う機器内の密度向上によりダクトスペースが小さくなり冷却に充分な気流を供給することが困難なりつつある。
【０００５】
これに対し、狭いスペースを高効率でも冷却する方法としては、電子冷却や液冷が挙げられる。電子冷却とは、異種の半導体を電極で繋ぎに電流を流す時、その接点の一方で吸熱、他の一方で発熱が起こるペルチェ効果を利用した冷却方法であり、電流の大きさや向きを変えることで冷却能力を直接制御可能である。よって、この電子冷却によれば、可動部がなく装置の小形化が容易である。また、液冷は温度上昇部に流路を形成し、または流路を形成した冷却部を密着させて、管路を介して放熱部、タンク、ポンプと接続して、水路に冷却液を供給することで温度上昇部から熱を奪うものである。よって、空気よりも熱容量が大きい液体を用いるので少ない液量で大きな熱量を吸収できる。これにより、大きなスペースを必要とせず充分な冷却を行うことができる。
【０００６】
しかし、液冷システムを画像形成装置に適用する場合、次のような問題がある。上述のように定着装置では記録媒体に熱圧力を作用させてトナーを溶融させて紙に定着させる。このとき、記録媒体が含んでいる水分が蒸発することで周囲の雰囲気が高湿な状態となる。こうした雰囲気中では液冷システムの冷却部は冷えている状態にあるために表面で結露を起こしやすい。これが多量になると、水滴が大きくなって液ダレを生じたり流れたりして隣接する箇所に付着してしまう。これが記録媒体搬送経路であると、記録媒体の先端に付着して先端を波打たせたり、あるいは、両面プリントした場合には、その状態で上記の画像形成工程を通るために像担持体に水滴を付着させて画像を流れさせたりしてしまう。また、直接記録媒体に水滴が付着しても同様の問題が発生する。
【０００７】
そこで、定着装置周辺での水蒸気の結露の対策として、従来よりいくつか提案されている。その一つとして特許文献１の定着装置及びこれを備える画像形成装置では、加熱された記録材からの水蒸気による案内部材への水滴の付着を防止するために、排紙ガイドの加熱後の記録材との接触面に界面活性剤を塗布している。また、特許文献２の画像形成装置では、水蒸気を多く含んだ空気を排出するための流路を設け、冷却ファンにより強制的に機外に排出させ、水分を多く含んだ空気の流路とヒートパイプとは断熱部材により遮断されている。
【特許文献１】特開２００３−０４３８３４号公報
【特許文献２】特開２００５−２７５２５３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記特許文献１によれば、高効率冷却の冷却部は温度が低いため結露の量が多く水分が溜まってしまって連続的に稼動すると効果が小さくなり、液ダレによる他の箇所への水分の付着には避けられない。また、上記特許文献２によれば、機内の密度向上により充分にダクトスペースを確保することは難しく水蒸気と冷却部材とを完全に遮断することは困難である。
【０００９】
本発明はこれらの問題点を解決するためのものであり、記録媒体から発生する水蒸気の結露による隣接箇所への影響が少ない液冷装置、及び該液冷装置を搭載する画像形成装置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】
【００１０】
前記問題点を解決するために、本発明の冷却装置は、画像形成装置における温度上昇部よりも低温である冷却部を温度上昇部に接触又は近接させ、温度上昇部を冷却する画像形成装置の冷却装置である。そして、本発明の冷却装置における冷却部の表面が撥水性を有し、冷却部の表面に付着した水分を所定の箇所に移動させる水分移動手段を有していることに特徴がある。よって、冷却部の表面で結露した水分が冷却部の表面で拡散せず球形に近い形状になるので容易に冷却部の表面上を転がるようになり、所定の箇所に水分を流す水分移動手段を有していることで、上記の水分を冷却部の表面から除去することができるから、冷却部の表面から周囲に水分が付着することを防ぐことができる。
【００１１】
また、水分移動手段は、水分に重力が作用して所定の箇所に移動するような勾配を有する冷却部の表面の構造であることにより、駆動手段を使わなくても水分を所定の箇所に集めることができる。
【００１２】
更に、水分移動手段は、毛管現象を利用して水分が所定の箇所に移動するような微細形状を有する構造であることにより、駆動手段を使わなくても水分を所定の箇所に集めることができる。
【００１３】
また、冷却部の表面から移動した水分を画像形成装置の外部に移送する水分移送手段と、移送された水分を蒸発させて外部に放出させる水放出手段とを有することにより、冷却部の表面で結露した水分を機外に排出することができ、このため連続で稼動しても周囲に水分が付着することを防ぐことができる。
【００１４】
更に、水放出手段は、表面に水分を保持する水分保持部材で形成され、水分保持部材の表面に、水分保持部材の表面と水との接触角を下げる材料が塗布されている。よって、水分放出手段の水の膜を薄く保つことができるから、空気との接触面積が大きくなるため蒸発効率が上がり、冷却部の継続的な使用が可能となる。また、外部での液ダレを防ぐことができる。
【００１５】
また、水分保持部材は、表面に凹凸形状を有していることにより、空気との接触面積が大きくなるため蒸発効率が上がり、冷却部の継続的な使用が可能となる。
【００１６】
更に、水分移動手段によって冷却部の表面から移動した水分を回収する水分回収手段を有することにより、冷却部に結露した水分を回収することができるから、冷却部の表面から周囲に水分が付着することを防ぐことができる。
【００１７】
また、水分回収手段で回収された水分を蓄える貯蔵手段を有することにより、回収された水分を一定期間蓄えることができ、その間の冷却部の継続的な使用が可能となる。
【００１８】
更に、別の発明としての画像形成装置は、上記冷却装置を搭載したことに特徴がある。よって、記録媒体から発生する水蒸気の結露による隣接箇所への影響が少なくなり、冷却部の表面から周囲に水分が記録媒体に付着することを防ぐことができ、画像の流れを防ぐことができる画像形成装置を提供できる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の冷却装置によれば、冷却部の表面が撥水性を有することで、冷却部の表面で結露した水分が冷却部の表面で拡散せず球形に近い形状になるので容易に冷却部材表面上を転がるようになる。更には、所定の箇所に水分を流す水分移動手段を有していることで、水分を冷却部の表面から除去することができるから、冷却部の表面から周囲に水分が付着することを防ぐことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
はじめに、本発明の概略について説明すると、本発明によれば、高湿な雰囲気中でも結露による隣接箇所への影響をなくすことができる。すなわち、画像形成装置における温度上昇部に接触又は当接させる低温の冷却部の表面を撥水性とすることで、結露した水分が冷却部の表面を流れて所定の場所に移動し、冷却部の表面に水分が留まらないようにする。更に、所定の場所において流れた水分を継続的に除去できるように工夫することである。
【００２１】
このように、本発明によれば、冷却部の表面が撥水性であり、更に冷却部の表面の水分を所定の箇所に移動させる水分移動手段を有する構成とする。なお、冷却部は良熱伝導性であることが求められ、一般的には銅やアルミニウムなどの金属が用いられることが多い。ここで、図１において固体基体上における水滴の接触角をθ、水の表面張力をγｗ、水と固体基質との表面界力をγｗｓ、固体基質の表面界力をγｓとすると、次式が成り立つ。
【００２２】
γｓ＝γｗｓ＋γｗ・ｃｏｓθ
この式を変形すると、
ｃｏｓθ＝（γｓ−γｗｓ）／γｗ
となる。
【００２３】
これは、γｓを小さくするか、γｗｓを大きくすれば、ｃｏｓθが小さくなり接触角θが大きくなることを意味する。よって、冷却部材の表面と水との表面界力γｗｓを大きくする材料の被膜を形成させることで接触角を上げることができる。この方法としては、フッ素系、シリコーン系などのコーティング剤の塗布が簡便である。例えば、フッ素系コーティング剤としてデュポン株式会社製テフロン（登録商標）クリアコート  TC-10や、住友スリーエム株式会社製ノベックEGC-1700などがある。デュポン株式会社製テフロン（登録商標）クリアコートTC-10は、アルミニウムを基材として表面にコーティングすることで純水との接触角を１１７°まで向上させることができる。なお、冷却部の温度上昇部と接触しない表面に撥水性材料の部材を貼り付けてもよい。本発明によれば冷却部の表面が撥水性となればよく、本実施の形態例のようにフッ素系などの撥水系材料を塗布したり、撥水性材料の部材を貼り付けたりしたことに限定する必要はない。
【００２４】
図２は本発明の第１の実施の形態例の画像形成装置における冷却装置の構成を示す概略断面図である。同図に示す本実施の形態例の画像形成装置１における液冷装置は、ポンプ１１、スキャナモータ２に密着する冷却部１２、書込み装置３のケーシングに密着する冷却部１３、現像装置４の各ケーシングに密着する冷却部１４、両面ユニット５に密着する冷却部１５、定着装置６の周囲に設置された冷却部１６と、ラジエータ１７、タンク１８の順に、冷却液が循環する構成になっている。ポンプ１１から送り出された冷却液は管路１９を通って冷却部１２〜１６に送られる。ここで、スキャナモータ２、書込み装置３、現像装置４、両面ユニット５や定着装置６を温度上昇部と称す。各冷却部１２〜１６は、各冷却部が密着する温度上昇部や冷却部の周囲の雰囲気の熱を冷却液が奪うことで冷却する。そして、ラジエータ１７において、熱を奪って温度が上昇した冷却液と画像形成装置１の外部の空気との間で熱交換が行われ冷却液は室温付近まで冷却される。その後、冷却液はタンク１８に一時蓄えられ再びポンプ１１から各冷却部１２〜１６へと送られる。なお、本実施の形態例では一組のポンプ、ラジエータ、タンクに対して複数の冷却部が直列に接続されているが、これに限るものではなく並列に接続される構成でもよい。また、各冷却部毎にポンプ、ラジエータ、タンクを接続される構成でもよい。
【００２５】
図３は従来例と本発明の冷却部における水滴の様子を示す断面図である。同図の（ａ）に示す従来の冷却部２０及び同図の（ｂ）に示す本発明の冷却部１２〜１６は共にアルミニウム製であって、内部に流路２１が形成されている。同図の（ａ）に示す従来の冷却部２０は表面への処理をせず、プレート形状をなすものである。一方、同図の（ｂ）に示す本発明の冷却部１２〜１６は表面にフッ素系コーティング剤をスプレーコートにより塗布し、そして水分移動手段として下面に勾配を持たせたものである。記録材からの蒸発によって冷却部の下方が高湿状態になると、水蒸気は冷却部材表面で冷やされて結露する。同図の（ａ）に示す従来の冷却部２０は、結露が水滴となり、量が多くなると液ダレが発生したり、周囲の部品に流れたりしてしまうことがある。一方、同図の（ｂ）に示す本発明の冷却部１２〜１６は、結露した水が球形状に近い水滴となる。このため、水滴は冷却部１２〜１６の表面を転がりやすくなり、そして本実施の形態例の水分移動手段により水滴は冷却部１２〜１６の下面の勾配により下方に移動する。よって、水滴を集めたい箇所を下部にするように勾配を形成することで、本実施の形態例の冷却部１２〜１６の表面から水分を除去し所定の場所に集めることができる。なお、溝形状や凹凸形状を付加して水分の流れ方向を案内することもできる。
【００２６】
図４は本発明の第２の実施の形態例の冷却装置における冷却部の構成を示す概略断面図である。同図に示す本実施の形態例の冷却装置の冷却部１２〜１６は、第１の実施の形態例と同様に、プレート状のアルミニウム製であって、内部に流路２１が形成されている。冷却部１２〜１６は片面が温度上昇部３０に良熱伝導性ラバー（図示せず）を介して密着固定されおり、もう片面に連続気泡のスポンジ部材２２が貼り付けられている。冷却部１２〜１６の表面で結露した水分は、スポンジ部材２２で吸収される。スポンジ部材２２の端部の一部に表面が親水性のガラス部材２３が固定されている。スポンジ部材２２が吸収した水分がガラス部材２３の表面で膜を形成することで、冷却部１２〜１６の表面の水分がガラス部材２３に移動する。すなわち、本実施の形態例の冷却装置における水分移動手段は、毛管現象を利用して水分が所定の箇所に移動するような微細形状を有する構成を有している。このように、本実施の形態例によれば、繊維集合体、連続気泡のスポンジ素材を冷却部材の全部あるいは一部の表面に配置し、所定の箇所で重力や機械的な圧縮、吸引等により水分を除去している。また、冷却部に微細溝を設ける構成も可能である。
【００２７】
図５は本発明の第３の実施の形態例に係る画像形成装置における冷却装置の構成を示す概略断面図である。同図において、図２と同じ参照符号は同じ構成要素を示す。本実施の形態例では、定着装置の冷却部に関してのみ説明する。本実施の形態例における冷却部１６が定着装置６の周囲に配置され、図示しないポンプにより管路を介して画像形成装置１の外部にラジエータ１７、タンク１８、そして冷却部１６に冷却液が循環されている。冷却部１６の表面にはフッ素系コーティング剤がコーティングされており、定着装置６に面している冷却部１６の表面は傾斜を有している。冷却部１６の表面で結露した水滴は球に近い形状になり、冷却部１６の表面の傾斜に従って下方に転がる。また、冷却部１６は下部の水滴が集まる箇所において水移送部２４と密着性良く連結されている。更に、水移送部２４は冷却部１６との接続箇所を上部として傾斜を有して固定され、その下部が画像形成装置１の外部に出ており、画像機器外部に配置される水放出部２５と密着性よく連結されている。水移送部２４の表面と水放出部２５の表面にもフッ素系コーティング剤がコーティングされていて、冷却部１６の表面と同様に、水移送部２４の表面で水滴は球形に近くなり、水移送部２４の表面の傾斜に従って転がる。一方、水放出部２５の表面は、水と水放出部の表面との接触角が低くなるようにシリカガラス被膜を形成している。これにより、冷却部１６の表面で結露した水分は水移送部２４を伝わり水放出部２５の表面全体に薄い膜を形成する。そして、水放出部２５の表面から水が自然蒸発することで冷却部１６の表面で結露した水分を機外に排出することができる。なお、水放出部２５の表面には凹凸をつけて表面積を大きくし、水分の蒸発効率を上げることができる。また、水放出部２５にファンなどによる気流を作用させることでさらに蒸発効率を上げることもできる。
【００２８】
図６は本発明の第４の実施の形態例に係る画像形成装置における冷却装置の構成を示す概略断面図である。同図において、図５と同じ参照符号は同じ構成要素を示す。本実施の形態例では、定着装置の冷却部に関してのみ説明する。定着装置６の上部に冷却部１６が配置され、図示しないポンプにより管路を介して画像形成装置１の外部にラジエータ１７、タンク１８、そして冷却部１６に冷却液が循環されている。冷却部１６の表面にはフッ素系コーティング剤がコーティングされており、定着装置６に面している冷却部１６の表面は傾斜を有している。冷却部１６の表面で結露した水滴は球に近い形状になり、冷却部１６の表面の傾斜に従って下方に転がる。また、冷却部１６は下部の水滴が集まる箇所において水移送部２４と密着性良く連結されている。更に、水移送部２４は冷却部１６との接続箇所を上部として傾斜を有して固定され、水移送部２４の最下部が水分回収手段としての排水タンク２６の内部に通じている。これにより、冷却部１６の表面で結露した水分は水移送部２４を伝わり排水タンク２６に一時的に蓄えられる。排水タンク２６は取り出し可能になっており排水タンクの水を廃棄できる。なお、水分回収手段としては、本実施の形態例のように重力により冷却部の最下部に水分が集まるように冷却部の形状を工夫した以外に、ワイパーによる掻き取り手段、吸引手段によることもできる。
【００２９】
図７は本発明の第５の実施の形態例に係る画像形成装置における冷却装置の構成を示す概略断面図である。同図において、図５と同じ参照符号は同じ構成要素を示す。本実施の形態例における冷却装置において、第３の実施の形態例と異なる構成要素としては定着装置６より上部にファン２７を設け、画像形成装置１の外側に排気を強制的に行うようにしたものである。定着装置６を通過する際に記録媒体から発生する水蒸気は画像形成装置１の内部の隙間を通り上昇してファン２７により機外に強制的に排出される。
【００３０】
ここで、上述したような各実施の形態例において、トナー像を加熱して記録媒体に定着させる定着手段を有する画像形成装置の冷却装置は、温度上昇部に近接又は当接する冷却部を搭載する構成となっている。上述したような液冷方法以外としては、ペルチェ素子等を利用した電子冷却、ヒートパイプ・良熱伝導材料を利用したものなどがある。
【００３１】
なお、本発明は上記実施の形態例に限定されるものではなく、特許請求の範囲内の記載であれば多種の変形や置換可能であることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】固体基体上における水滴の
【図２】本発明の第１の実施の形態例の画像形成装置における冷却装置の構成を示す概略断面図である。
【図３】従来例と本発明の冷却部における水滴の様子を示す断面図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態例の冷却装置における冷却部の構成を示す概略断面図である。
【図５】本発明の第３の実施の形態例に係る画像形成装置における冷却装置の構成を示す概略断面図である。
【図６】本発明の第４の実施の形態例に係る画像形成装置における冷却装置の構成を示す概略断面図である。
【図７】本発明の第５の実施の形態例に係る画像形成装置における冷却装置の構成を示す概略断面図である。
【符号の説明】
【００３３】
１２〜１６，２０；冷却部、１７；ラジエータ、１８；タンク、
１９；管路、２１；流路、２２；スポンジ部材、２３；ガラス部材、
２４；水移送部、２５；水放出部、２６；排水タンク、２７；ファン。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2007304161.tif 000007
【図６】
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【図７】
2007304161.tif 000009