(57)【要約】【課題】ユニットの単なる冷却にとどまらず、ユニットの温度も考慮して低温時には当該ユニットを積極的に温めることのできる熱交換装置を提供する。【解決手段】  本発明の熱交換装置は、装置本体１に対して着脱可能な現像ユニット３と、現像ユニット３の壁面３ａに近接して設けられて現像ユニット３からの熱を受熱する受熱板１１と、熱を装置本体１の外部に放熱する放熱部と、受熱板１１の熱を放熱部に輸送する循環液を受熱部と放熱部との間で循環させる循環通路１２ａ〜１２ｃと、循環液を受熱部に輸送する輸送ポンプ１３と、現像ユニット３の温度を検出する温度センサＳ１と、温度センサＳ１により検出された温度によりユニットが設定温度になるように制御する制御部１６とを有する。【選択図】  図１
2013097290.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
装置本体に対して着脱可能なユニットと、該ユニットの壁面に近接して設けられて該ユニットからの熱を受熱する受熱部と、前記熱を前記装置本体の外部に放熱する放熱部と、前記受熱部の熱を前記放熱部に輸送する循環液を前記受熱部と前記放熱部との間で循環させる循環通路と、前記循環液を前記受熱部に輸送する輸送ポンプと、前記ユニットの温度を検出する温度センサと、該温度センサにより検出された温度により前記ユニットが設定温度になるように制御する制御部とを有する熱交換装置。
【請求項２】
装置本体に対して着脱可能なユニットと、該ユニットの温度を検出する温度センサと、該ユニットの壁面に近接して設けられて該ユニットとの間で熱を授受する熱交換部と、冷却用の循環液を循環させる冷却用循環通路が設けられて前記熱交換部を経由して前記冷却用の循環液を循環させて前記ユニットを冷却する冷却系統と、加熱用の循環液を循環させる加熱用循環通路が設けられて前記熱交換部を経由して前記加熱用の循環液を循環させて前記ユニットを加熱する加熱系統と、前記温度センサにより検出された温度により前記ユニットが設定温度になるように前記熱交換部に流れる循環液の流れを切り替える制御部とを有することを特徴とする熱交換装置。
【請求項３】
前記冷却用循環通路と前記加熱用循環通路との間に切替弁が設けられ、前記制御部は前記温度センサにより検出された温度が前記設定温度よりも高いときには前記冷却用の循環液が前記熱交換部を経由して流れるように前記切替弁を切り替え、前記温度センサにより検出された温度が前記設定温度よりも低いときには前記加熱用の循環液が前記熱交換部を経由して流れるように前記切替弁を切り替えることを特徴とする請求項２に記載の熱交換装置。
【請求項４】
装置本体に対して着脱可能なユニットと、該ユニットの温度を検出する温度センサと、該ユニットの壁面に近接して設けられて該ユニットとの間で熱を授受する熱交換部と、冷却用の外気を取り込む冷却系統と、暖気用の外気を取り込む加熱系統と、前記外気との間で熱の授受を行う熱交換部と、前記両熱交換部との間に設けられて熱輸送用の循環液を循環させる循環通路と、前記温度センサにより検出された温度により前記ユニットが設定温度になるように前記冷却系統と前記加熱系統に流れる外気を切り替える制御部とを有することを特徴とする熱交換装置。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の熱交換装置を有する画像形成装置。
【請求項６】
前記装置本体の内部に存在するの既存の熱を前記加熱系統の熱源として利用することを特徴とする請求項５に記載の画像形成装置。
【請求項７】
請求項３に記載の熱交換装置を有し、前記加熱用の循環液が前記装置本体の内部に存在する高温部を循環することを特徴とする画像形成装置。
【請求項８】
前記高温部が定着ユニットであることを特徴とする請求項７に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱交換装置及びこの熱交換装置を有する画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
画像形成装置には、装置本体内に書込ユニット、定着ユニット及び現像ユニット等のユニットが設けられている。これらのユニットは、その作動により発熱し、この発熱により装置本体内の温度が上昇する。
【０００３】
例えば、現像ユニットにおいては、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装置本体内の温度が上昇する。
【０００４】
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装置本体内の温度が上昇する。
【０００５】
装置本体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、その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、像担持体等に固着し、画像にスジ状の痕跡（異常画像）等が生じるおそれがある。
【０００６】
特に、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が用いられているが、この種のトナーを用いた場合、トナーの固着による異常画像等がますます生じやすい。
【０００７】
そのため、従来から画像形成装置では、空冷ファンにより取り込んだ外気をダクトを通して現像ユニットの周辺に搬送し、空気の流れを発生させることにより現像ユニットを空冷して、現像ユニットの温度が過度に上昇するのを抑制している。
【０００８】
しかし、近年、画像形成装置を小型化するため、装置本体内が高密度化して現像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、現像ユニット周辺に空冷ファンによる外気を搬送するダクトを設置するスペースの確保が難しくなっており、現像ユニットを強制空冷することが困難となっている。
【０００９】
そこで、冷却用の循環液を循環させることにより発熱ユニットとして作用する現像ユニットを冷却する画像形成装置が提案されている（例えば、特許文献1参照、特許文献２参照。）。
【００１０】
この画像形成装置では、現像ユニットの壁面に接触して発熱ユニットとしての現像ユニットからの熱を受ける受熱部と、その熱を外部に放熱する放熱手段としてのラジエータと、その受熱部とそのラジエータとの間で冷却用の循環液を循環させる循環パイプと、この循環パイプ内の冷却用の循環液を受熱部へ搬送する搬送手段としての搬送ポンプとからなる冷却装置を備えている。
【００１１】
この液冷装置は、空冷装置よりも冷却効率が良いので、現像ユニットを効率よく冷却できる。また、冷却用の循環液を循環させる循環パイプは、ダクトよりも小さく形成できるので、現像ユニットの周囲の空間が狭くても、現像ユニットの周囲に循環パイプを配置できる。従って、装置本体内を高密度化、小型化して、現像ユニットを冷却できる。
【００１２】
また、現像ユニットは、単体で装置本体から着脱可能に構成されていたり、プロセスカートリッジとして潜像担持体と一体に装置本体から着脱可能に構成されていたりする。
【００１３】
また、この画像形成装置では、現像ユニットを着脱する際は、受熱部を現像ユニットから離間させ、現像ユニットが装置本体に装着されると、受熱部が付勢手段によって現像ユニット側に付勢され、受熱部が現像ユニットに密着する接離機構を備えている。
【００１４】
この構成により、現像ユニットの着脱を容易に行うことができる。また、現像ユニット装着時には、受熱部が現像ユニットに密着するので、効率よく現像ユニットを冷却できる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
しかし、現像ユニットには低温時に、その機能が低下する部品も存在する。例えば、クリーニングブレードはその一例である。クリーニングブレードは、冷却により硬化すると、そのクリーニングブレードの機能上要求される弾性を失い、クリーニング不良となるおそれがある。
【００１６】
本発明は、冷却し過ぎるとその機能上特性が低下する部品が存在することに鑑みて為されたもので、ユニットの単なる冷却にとどまらず、ユニットの温度も考慮して低温時には当該ユニットを積極的に温めることのできる熱交換装置及びこの熱交換装置を有する画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明の熱交換装置は、装置本体に対して着脱可能なユニットと、該ユニットの壁面に近接して設けられて該ユニットからの熱を受熱する受熱部と、前記熱を前記装置本体の外部に放熱する放熱部と、前記受熱部の熱を前記放熱部に輸送する循環液を前記受熱部と前記放熱部との間で循環させる循環通路と、前記循環液を前記受熱部に輸送する輸送ポンプと、前記ユニットの温度を検出する温度センサと、該温度センサにより検出された温度により前記ユニットが設定温度になるように制御する制御部とを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、ユニットの温度を検出してユニットの温度が設定温度となるように制御する構成としたので、このユニットが適正温度よりも低温状態にある場合に適正温度に達するまで積極的に温めることができ、低温動作時に発生する不具合を解消できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】図１は本発明に係る画像形成装置の一例を示す概要図である。
【図２】図２は本発明の熱交換装置の実施例１に係る斜視図である。
【図３】図３は本発明の熱交換装置の実施例２に係る要部構成図である。
【図４】図４は本発明の熱交換装置の実施例３に係る要部構成図である。
【図５】図５は本発明の熱交換装置の実施例４に係る要部構成図である。
【発明を実施するための形態】
【実施例】
【００２０】
以下に本発明に係る熱交換装置及びこの熱交換装置を備えた画像形成装置の実施例を図面を参照しつつ説明する。
（画像形成装置の一例を示す概要図）
図１は本発明に係る画像形成装置の一例を示す概要図である。
【００２１】
その図１において、１は画像形成装置の装置本体を示す。この装置本体１の内部には、書き込みユニット（図示を略す）、現像剤担持体としての感光体ドラム２、装置本体１に対して着脱可能な現像ユニット３、定着ユニット４が設けられている。
【００２２】
感光体ドラム２の周囲には、帯電ローラ５、転写ローラ６、クリーニング装置７が配設されている。符号７ａはクリーニングブレード、８は給紙カセット、符号Ｐは記録紙である。
【００２３】
記録紙Ｐには転写ローラ６により画像が転写され、記録紙Ｐは搬送ローラ９により定着ユニット４に向けて給送され、トナー画像がこの定着ユニット４により加熱・加圧されて記録紙Ｐに定着される。
【００２４】
（実施例１）
この装置本体１には、図２に示す熱交換装置１０が設けられている。この熱交換装置１０は、冷却機能を有する。
【００２５】
この熱交換装置１０は、受熱板１１、循環通路１２ａ〜１２ｃ、輸送ポンプ１３、放熱部１４及びリザーブタンク１５を備えている。放熱部１４は、ラジエータ１４ａを含み、熱を装置本体１の外部に放熱する機能を果たす。そのラジエータ１４ａは冷却ファン１４ｂにより冷却される。
【００２６】
受熱板１１は現像ユニット３の壁面３ａに近接して設けられて、この現像ユニット３の壁面３ａからの熱を受熱する受熱部として機能する。
【００２７】
循環通路１２ａ〜１２ｃは、受熱板１１の熱をラジエータ１４ａに輸送する循環液を受熱板１１とラジエータ１４ａとの間で循環させる機能を果たす。輸送ポンプ１３は循環液をその受熱板１１に輸送する機能を果たす。
【００２８】
その受熱板１１は、熱伝導性の高い材料により形成されている。現像ユニット３の壁面３ａには流路を形成する部材が貼り付け又は埋め込みにより形成されている。この流路は、循環液を案内する循環通路の一部を構成している。なお、受熱板１１それ自体に流路を形成する構成としても良い。
【００２９】
受熱板１１は、発熱ユニットとして作用する現像ユニット３から熱を受け、流路内の循環液に熱を効率よく伝達する。循環通路１２ａ〜１２ｃは、移送管により構成されている。循環液は現像ユニット３から熱を奪ってこの循環通路１２ａ〜１２ｃを通って受熱板１１からラジエータ１４ａに移送されて、このラジエータ１４ａにより冷却された後、再び受熱板１１に戻される。
【００３０】
その移送管には、適宜のものを用いることができ、冷却場所によりアルミ管、ゴムチューブ等が用いられる。
ラジエータ１４ａは、熱伝導率が高いアルミニウム等により構成された循環液収容部を有する。このラジエータ１４ａは、放熱量に応じて冷却ファン１４ｂにより強制空冷、又は自然空冷される。
【００３１】
輸送ポンプ１３は、循環液を受熱板１１とラジエータ１４ａとの間で循環させる。図１、図２において、矢印はその循環液の循環方向を示している。リザーブタンク１５は、循環液貯留用に用いる。循環液は、受熱板１１で受けた熱をラジエータ１４ａに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。
【００３２】
現像ユニット３の壁面３ａには、この現像ユニットの温度を検出する温度センサＳ１が設けられている。この温度センサＳ１からの温度検出信号は制御部１６に入力される。
制御部１６は、この温度検出信号に基づいて現像ユニット３の温度が設定温度としての適正使用温度となるように制御する機能を有する。
【００３３】
ここでは、制御部１６は、温度センサＳ１により検出された温度が設定温度よりも高いときには、輸送ポンプ１３及び冷却ファン１４ｂを駆動する。これにより、現像ユニット３が適正使用温度となるように冷却される。
【００３４】
また、制御部１６は、温度センサＳ１により検出された温度が設定温度よりも低いときには、輸送ポンプ１３及び冷却ファン１４ｂの駆動を停止する。これにより、現像ユニット３が適正使用温度となるように制御される。
【００３５】
（実施例２）
図３は本発明に係る熱交換装置の実施例２の構成を示す要部構成図である。
この熱交換装置１０は、低温時に積極的に現像ユニット３を暖める構成としたものである。この実施例２では、受熱板１１は現像ユニット３との間で熱を授受する熱交換部として機能する。
【００３６】
この熱交換装置１０は、冷却系統と加熱系統とを有している。
冷却系統は、吸気口２０と、冷却用の送風ファン２０ｂと、冷却用のラジエータ２０ａと、冷却用循環通路２０ｃと、共用循環通路２０ｄと、リザーバタンク２０ｅと、輸送ポンプ２０ｆとから構成されている。
【００３７】
加熱系統は、吸気口２１と、加熱用の送風ファン２１ｂと、加熱用のラジエータ２１ａと、加熱用循環通路２１ｃと、共用循環通路２０ｄと、リザーバタンク２１ｅと、輸送ポンプ２１ｆと、ヒータ２１ｇとから構成されている。そのヒータ２１ｇは吸気口２１に設けられている。
【００３８】
冷却用循環通路２０ｃと加熱用循環通路２１ｃとの間には、切替弁２２が設けられている。制御部１６は、温度センサＳ１からの温度検出信号に基づいて、温度センサＳ１により検出された検出温度が設定温度（適正使用温度）よりも高いときには、冷却用の循環液が冷却用循環通路２０ｃ、共用循環通路２０ｄ、受熱板１１を経由して循環するように切替弁２２を切り替え制御すると共に、送風ファン２０ｂ、輸送ポンプ２０ｆを駆動する。
【００３９】
また、制御部１６は、温度センサＳ１により検出された検出温度が設定温度（適正使用温度）よりも低いときには、加熱用の循環液が加熱用循環通路２１ｃ、共用循環通路２０ｄ、受熱板１１を経由して循環するように切替弁２２を切り替え制御する。同時に、制御部１６は、ヒータ２１ｇに通電すると共に送風ファン２１ｂ、輸送ポンプ２１ｆを駆動する。
【００４０】
吸気口２１に取り込まれた外気は、そのヒータ２１ｇに通電することにより暖められ、この暖められた空気により加熱用の循環液が加熱される。この循環液が現像ユニット３に輸送されることにより、現像ユニット３の温度が適正使用温度よりも低いときには、この循環液により受熱板１１が温められる。その結果、この受熱板１１により現像ユニット３が積極的に加熱され、現像ユニット３が適正使用温度に短時間で昇温される。
【００４１】
すなわち、この実施例２によれば、現像ユニット３が適正使用温度よりも低温状態である場合には、加熱によってこの現像ユニット３が適正使用温度になるまでの待機時間を短くすることができる。その結果、画像形成装置による複写率の向上を図ることができる。
【００４２】
（実施例３）
実施例２においては、専用の熱源としてヒータ２１ｇを設ける構成としたが、このヒータ２１ｇを専用に設けることにすると、コスト、消費電力、ヒータ２１ｇの設置スペース等の面で不利となる可能性がある。
【００４３】
図４は、本発明の熱交換装置の実施例３の要部構成図であって、冷却系統を冷却用ダクト２３から構成し、加熱系統を加熱用ダクト２４から構成して、冷却用ダクト２３を外気を取り込む吸気口２０に臨ませ、加熱用ダクト２４を定着ユニット４等の高温部に臨ませる構成としたものである。
【００４４】
冷却用ダクト２３の途中には開閉弁２３ａが設けられ、加熱用ダクト２４の途中には開閉弁２４ａが設けられている。
制御部１６は、冷却ファン１４ｂを駆動制御する他、現像ユニット３の温度が適正使用温度よりも高いときには、開閉弁２３ａが開かれかつ開閉弁２４ａが閉じられて外気が取り込まれるように開閉弁２３ａ、２４ａを制御し、現像ユニット３の温度が適正使用温度よりも低いときには、開閉弁２３ａが閉じられかつ開閉弁２４ａが開かれて高温部からの暖気が取り込まれるように開閉弁２３ａ、２４ａを制御すると共に、循環液が循環通路１２ａ〜１２ｃを循環するように輸送ポンプ１３を駆動制御する。
【００４５】
このように、熱源として、装置本体１の内部で発生する熱を積極的に利用することにすると、専用のヒータ２１ｇを熱源として設ける必要がなくなるので、低コスト化、省エネルギー化を図ることができると共に、熱源を専用に設けることによる設置スペースの増加を抑制することができる。
【００４６】
（実施例４）
図５は本発明の熱交換装置の実施例４の要部構成図であって、循環通路１２ａを冷却用循環通路としての冷却用分岐通路１２ａ’と加熱用循環通路としての加熱用分岐通路１２ａ”とから構成し、加熱用分岐通路１２ａ”を高温部としての定着ユニット４を経由して冷却用分岐通路１２ａ’に合流させる構成としたものである。
【００４７】
冷却用分岐通路１２ａ’、加熱用分岐通路１２ａ”には、それぞれ開閉弁２５ａ、２６ａが設けられている。制御部４１６は現像ユニット３が適正使用温度以上のときには、開閉弁２５ａが開かれかつ開閉弁２６ａが閉じられるように各開閉弁２５ａ、２６ａを制御し、現像ユニット３が適正使用温度未満のときには、開閉弁２５ａが閉じられかつ開閉弁２６ａが開かれるように各開閉弁２５ａ、２６ａを制御する。
また、制御部１６は、現像ユニット３を加熱する場合には、冷却ファン１４ｂの駆動が停止されるように冷却ファン１４ｂを制御する。
【００４８】
従って、現像ユニット３が適正使用温度以上の場合には、循環液は冷却用分岐通路１２ａ’を経由して受熱板１１に流れ、現像ユニット３が適正使用温度未満の場合には、循環液は加熱用分岐通路１２ａ”、定着ユニット４を経由して受熱板１１に流れる。
【００４９】
この実施例４によれば、循環液を直接温めることができるので、図４に示す定着ユニット４から冷却ファン１４ｂまでの加熱用ダクト２４が不要となるので、より一層の省スペース化を図ることができる。また、加熱用ダクト２４を設置せずに液循通路を配設できるので、実装上の自由度も向上する。
【００５０】
特に、高温部が定着ユニット４である場合、この高温部の熱を利用することによって現像ユニット３の加熱だけでなく、装置本体１の全体の冷却を同時に実施し、機内温度を適切に保つことも可能となる。
【００５１】
更に、現像ユニット３を加熱する場合には、冷却ファン１４bを駆動する必要がないため、図４に示すように高温の気流を取り込む場合よりも消費電力を抑制できる。
このように、熱交換装置１０の循環液が高温部を通過後に現像ユニット３を循環することによって循環液を温め、現像ユニット３を加熱でき、加熱用ダクト２４によって高温部と熱交換部を接続する必要もなくなるので、図４に示す熱交換装置よりも省スペース化を図ることができる。
【００５２】
また、高温部として定着ユニット４を利用しているので、装置本体１の内部の最も高温である部分の熱を積極的利用しているので、現像ユニット３の加熱だけではなく、定着ユニット４の冷却も同時に実施できる。
すなわち、現像ユニット３を適正使用温度に設定できるのみならず、画像形成装置全体の冷却を同時に実施できる。
【符号の説明】
【００５３】
１…装置本体
３…現像ユニット
３ａ…壁面
１１…受熱板
１２ａ〜１２ｃ…循環通路
１３…輸送ポンプ
１６…制御部
Ｓ１…温度センサ
【先行技術文献】
【特許文献】
【００５４】
【特許文献１】特開2005-164927号公報
【特許文献２】特開２０１１−０１８００８号公報
【図１】
2013097290.tif 000003
【図２】
2013097290.tif 000004
【図３】
2013097290.tif 000005
【図４】
2013097290.tif 000006
【図５】
2013097290.tif 000007