(57)【要約】【課題】  発熱する画像形成装置の複数の部品を効率的に冷却する。【解決手段】  画像を形成する画像形成装置であって、前記画像形成装置の動作に伴って発熱する、前記画像形成装置の第１の部品と、前記第１の部品を包囲し、空気流入口と空気排出口とを有する包囲部材と、前記空気流入口から前記包囲部材内へ空気を流入させ、前記空気排出口から排出する冷却ファンと、前記画像形成装置の動作に伴って発熱し、前記第１の部品よりも発熱量が大きく、前記冷却ファンによって前記空気排出口から排出された気流によって冷却される位置に配置された、前記画像形成装置の第２の部品とを具備することを特徴とする画像形成装置。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像を形成する画像形成装置であって、
前記画像形成装置の動作に伴って発熱する、前記画像形成装置の第１の部品と、
前記第１の部品を包囲し、空気流入口と空気排出口とを有する包囲部材と、
前記空気流入口から前記包囲部材内へ空気を流入させ、前記空気排出口から排出する冷却ファンと、
前記画像形成装置の動作に伴って発熱し、前記第１の部品よりも発熱量が大きく、前記冷却ファンによって前記空気排出口から排出された気流によって冷却される位置に配置された、前記画像形成装置の第２の部品と
を具備することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記空気流入口から流入した空気が前記第１の部品を通過して前記冷却ファンによって前記空気排出口から排出されることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記冷却ファンは、前記包囲部材内の前記空気排出口に設けられていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記空気排出口に対向する位置に前記第２の部品が設けられていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記空気流入口と前記空気排出口は、前記包囲部材の対向する面にそれぞれ設けられ、前記空気流入口と前記空気排出口との間に前記第１の部品が配置されることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記第１の部品は、画像形成処理に伴ってデータを格納するハードディスクドライブ装置であり、前記第２の部品は、前記画像形成処理の一部を実行する中央演算処理ユニットであることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記中央演算処理ユニットは、回路基板に設けられており、前記冷却ファンにより前記空気排出口から排出された空気を分流して前記回路基板の前記中央演算処理ユニット以外の領域に導く分流手段を具備することを特徴とする請求項６に記載の画像形成装置。
【請求項８】
前記中央演算処理ユニットには、前記冷却ファンによって前記空気排出口から排出される空気によって前記中央演算処理ユニットの放熱をするヒートシンクが設けられていることを特徴とする請求項６又は請求項７に記載の画像形成装置。
【請求項９】
前記包囲部材は、金属製であることを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれか一項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、トナーなどの現像剤を用いて記録部材に画像を形成する画像形成装置に係り、特に、電装基板およびハードディスクドライブ等の電子部品の冷却機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
デジタル複合機等の画像形成装置は、近年、カラー化や高速化が進んできており、装置を制御するメイン基板上に搭載される電子デバイスの処理速度も高速化が進んでいる。電子デバイスの処理速度が高くなると消費電力が増大し、その結果デバイスの発熱量も増大する。
【０００３】
一方、デジタル複合機では紙文書などを電子化し蓄積して再利用するために装置内にハードディスクドライブなどの記憶装置を標準的に搭載してきている。紙文書は電子化され画像として蓄積されるので画像処理が必要となる。このため、ハードディスクドライブは、画像処理を行うＡＳＩＣの近傍に配置され接続されることが多い。
【０００４】
また、上述のように画像形成装置の回路基板には発熱量が大きい電子デバイスが搭載されており、ハードディスクドライブはそれらの熱の影響を受ける。ハードディスクドライブは、機構部分があるために熱に弱く、高温にさらされると寿命が短くなるなどの問題がある。
このような問題を解決するために、ハードディスクドライブを装備する垂直基板フレームとハードディスクドライブとの間に空気の垂直流路を設け、自然対流により冷却する手段が知られている（特許文献１）。しかしながら、自然対流を用いているため冷却能力が十分ではなく、また、垂直基板フレームに装備しハードディスクドライブに対向するシステムボードには、以下のような電装部品の配置の制約がある。すなわち、発熱が大きい電装部品は垂直方向の上方に、形状が大きい電装部品は垂直方向の空気流を阻まない位置に配置することが必要となる（特許文献１、段落
【０００５】
等）。
【０００６】
さらに、電装基板の上方に支持部材によりハードディスクドライブを配置し、ハードディスクドライブと電装基板間に送風ファンを配設し、ハードディスクドライブと電装基板上の電子デバイスを同時に冷却する手段が知られている（特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００７−８０２０号公報
【特許文献２】特開２００９−６９７０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、ハードディスクドライブは画像形成装置内に設けられているものの、冷却の為の空気の流れという観点からは、ハードディスクドライブは開空間内に配設されていると評価される。このため、ハードディスクドライブからの発熱を効率よく送気ファンにより排気できないという問題があった。また、ハードディスクドライブからの発熱量と電装基板からの発熱量との関係によっては、効率的に冷却できないという問題もあった。
【０００９】
本発明は上述した問題に鑑みてなされたもので、ハードディスクドライブ及び電装基板上の電子デバイスなどの複数の発熱する部品を有する画像形成装置において、これら複数の部品を効率的に冷却することができ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】
この目的を達成するために、本発明の画像形成装置は、
画像を形成する画像形成装置であって、
前記画像形成装置の動作に伴って発熱する、前記画像形成装置の第１の部品と、
前記第１の部品を包囲し、空気流入口と空気排出口とを有する包囲部材と、
前記空気流入口から前記包囲部材内へ空気を流入させ、前記空気排出口から排出する冷却ファンと、
前記画像形成装置の動作に伴って発熱し、前記第１の部品よりも発熱量が大きく、前記冷却ファンによって前記空気排出口から排出された気流によって冷却される位置に配置された、前記画像形成装置の第２の部品と
を具備することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明では、冷却ファンにより第１の部品を包囲する包囲部材内へ空気流入口から空気が流入され、第１の部品が冷却される。第１の部品を冷却した空気は、排出口から排出され、第２の部品の冷却に用いられる。このとき、第２の部品は、第１の部品の発熱量よりも大きい発熱量である。このため、第１の部品の冷却ファンによる気流は、第１の部品の冷却により熱を吸収して温度が上昇しても、まだ、第２の部品の冷却を効率的に行うことができる。
【００１２】
さらに、第１の部品は、包囲部材により包囲されているため、冷却ファンによって空気流入口から流入した空気は、有効に第１の部品の冷却に用いられる。
【００１３】
従って、本発明によれば、冷却ファンにより第１の部品及び第２の部品の双方を効率的に冷却することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施形態の画像形成装置の構成を示す模式図である。
【図２】本発明の実施形態の電装ユニットの構成を示す断面図である。
【図３】本発明の実施形態の板状部材の平面図である。
【図４】本発明の実施形態の電装ユニットの正面図である。図４（ａ）は、扉が取り外されている状態を示し、図４（ｂ）は、扉が取り付けられている状態を示している。
【図５】本発明の実施形態の電装ユニットの斜視図である。
【図６】本発明の実施形態の電装ユニットの冷却の際の気流の状態を示す図である。
【図７】本発明の他の実施形態の電装ユニットの構成を示す断面図である。
【図８】本発明の他の実施形態のカバー部材の上面図である。
【図９】本発明の他の実施形態の電装ユニットの冷却の際の気流の状態を示す図である。
【図１０】本発明のさらに他の実施形態の電装ユニットの構成を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施形態について詳細に説明する。以下の実施形態は本発明における最良の実施形態の一例であり、本発明を以下の実施形態のみに限定するものではない。
【００１６】
＜第１実施形態＞
（画像形成装置の全体構成）
図１は本発明の実施形態の画像形成装置の構成を示す模式図である。図１に示す画像形成装置Ａは電子写真式のフルカラーレーザープリンタである。
【００１７】
画像形成装置Ａは、画像形成部Ｐｙ、Ｐｍ、Ｐｃ、Ｐｂによって異なる色の４色のトナー画像を帯電、露光、現像、転写の各プロセスを経てトナー画像を形成するようになっている。ホストコンピュータなどの外部装置から出力されるプリント指令信号が入力されると画像形成部Ｐｙ、Ｐｍ、Ｐｃ、Ｐｂが順次動作する。
【００１８】
画像形成部Ｐｙ、Ｐｍ、Ｐｃ、Ｐｂにおいて、トナー像を担持する感光ドラム１が所定の周速度のプロセススピードで回転される。また、駆動ローラ６ａと従動ローラ６ｂとテンションローラ６ｃに掛け渡されている中間転写ベルト７が駆動ローラ６ａによって感光ドラム１の回転周速度と対応した周速度で回転される。なお、中間転写ベルト７の表面は、画像形成部Ｐｙ、Ｐｍ、Ｐｃ、Ｐｂの感光ドラム１に接している。
【００１９】
画像形成部Ｐｙにおいて、感光ドラム１の外周面は帯電器２によって所定の極性・電位に一様に帯電される。次に露光装置３が外部装置からの画像情報に基づいて生成したレーザ光を感光ドラム１の表面に走査露光する。これにより感光ドラム１の表面に画像情報に応じた静電潜像が形成される。そしてこの潜像が現像装置４によってイエローの現像剤を用いて現像され、感光ドラム１の表面上にイエローのトナー画像が形成される。同様の帯電、露光、現像の各工程が画像形成部Ｐｍ、画像形成部Ｐｃ、画像形成部Ｐｂにおいてマゼンタ、シアン、ブラックの各色のトナー画像の形成が行われる。
【００２０】
画像形成部Ｐｙ、Ｐｍ、Ｐｃ、Ｐｂにおいて感光ドラム１の表面に形成された各色のトナー画像は、中間転写ベルト７を挟んで感光ドラム１と対向配置されている一次転写ローラ８によって中間転写ベルト７の外周面上に順次重ねて転写される。これにより中間転写ベルト７の表面上にフルカラーのトナー画像が形成される。トナー画像転写後の感光ドラム１の表面に残留している転写残トナーはドラムクリーナ５によって除去され、次の画像形成に供される。
【００２１】
一方、給送カセット１０から記録材Ｐが送出ローラ１１により搬送路１２ａを通じてレジストローラ１３に搬送される。次いで記録材Ｐはレジストローラ１３により中間転写ベルト７と二次転写ローラ１４との間の二次転写ニップ部Ｔｎに搬送される。そしてこの二次転写ニップ部Ｔｎで記録材Ｐが挟持搬送され、二次転写ローラ１４により中間転写ベルト７の表面上のトナー画像が記録材Ｐに転写される。トナー画像転写後の中間転写ベルト７の表面に残留している転写残トナーは、ベルトクリーナ９によって除去され、次の画像形成に供される。
【００２２】
未定着のトナー画像を担持する記録材Ｐは画像担持面を上側にし、その状態で定着装置１５のニップ部に導入される。そして記録材Ｐは定着装置１５のニップ部で挟持搬送されることによってトナー画像が記録材Ｐ上に加熱定着される。
【００２３】
そして、定着装置１５で定着処理された記録材Ｐは排出ローラ１７を通して画像形成装置Ａの側面に設けられている排出トレイ１８上に排出される。
【００２４】
また、定着装置１５からの熱は、ファン１３０により画像形成装置Ａの外部に排出される。
【００２５】
さらに、画像形成装置Ａの上部にはＣＰＵやメモリなどの電子デバイスが設けられている電装ユニット１００が搭載されている。
【００２６】
（電装ユニットの構成）
図２は、電装ユニット１００の構成を示す断面図である。
【００２７】
同図に示すように、電装ユニット１００は、ハードディスクドライブ２０（第１の部品）を格納するハードディスクドライブ格納部Ｂと、電装基板２４（回路基板）を格納する基板格納部Ｃとを有している。
【００２８】
電装基板２４には、画像形成処理の一部を実行するＣＰＵ５０（第２の部品、中央演算処理ユニット）やメモリなどの電子デバイスが搭載されている。ＣＰＵ５０は画像形成装置の制御全体を司るマイクロプロセッサであり、システムコントローラの主体である。メモリは、ＣＰＵ５０が制御を行う際に、プログラムやデータを一時的に記憶する。
【００２９】
ハードディスクドライブ２０は、電子データを保存するための大型の記憶装置で、主に、画像処理プログラム，デジタル画像データ等を蓄積する。なお、ハードディスクの損傷等によるデータの喪失を防ぐために２つのハードディスクドライブ２０に対して同一のデータを記憶しておき、一方で何らかの問題が生じても他方でそれを補うミラーリング処理を実行している。
【００３０】
図２に示すように、基板格納部Ｃでは、フレーム板金２６に電装基板２４が支持されている。電装基板２４上に配設されるＣＰＵ５０の上部にはＣＰＵ５０の放熱をするヒートシンク２５が設けられている。なお、フレーム板金２６の上部は、板状部材２３によって覆われている。
【００３１】
一方、ハードディスクドライブ格納部Ｂでは、板状部材２３に設けられたカバー部材２１にハードディスクドライブ２０が格納されている。ハードディスクドライブ２０は、板状部材２３の上面に設けられた支持部材５１によって支持され、ハードディスクドライブ２０は、電装基板２４の上方に位置している。
【００３２】
ハードディスクドライブ格納部Ｂでは、板状部材２３に冷却ファン２２が設けられている。冷却ファン２２は、ハードディスクドライブ２０の横でヒートシンク２５の上面の直近に配置されている。このように配置することで、冷却ファン２２がハードディスクドライブ２０側から電装基板２４上のヒートシンク２５に向かう気流を発生させるようにしている。すなわち、ハードディスクドライブ２０は、冷却ファン２２によって発生する気流の上流側に、電装基板２４は、下流側に設けられている。なお、ハードディスクドライブ２０と電装基板２４は不図示の接続ケーブルおよびコネクタにより電気的に接続されている。
【００３３】
本実施形態では、ハードディスクドライブ２０の発熱による最大温度は７０℃で、電装基板２４上に配設されヒートシンク２５が設けられるＣＰＵ５０の発熱による最大温度は９０℃である。すなわち、ハードディスクドライブ２０の発熱量が電装基板２４上の電子デバイスの発熱量より小さくなるようにしている。つまり、ハードディスクドライブ２０の発熱量が電装基板２４上の電子デバイスの発熱量よりも小さいので、冷却ファン２２により発生する気流がハードディスクドライブ２０を通過した後も、十分に電装基板２４上の電子デバイスを冷却できる温度にしている。
【００３４】
なお、ハードディスクドライブ２０の発熱量が電装基板２４上の電子デバイスの発熱量よりも大きい場合には、電装基板２４とハードディスクドライブ２０の位置を入れ替える。すなわち、電装基板２４が冷却ファン２２に気流の上流側に、ハードディスクドライブ２０が下流側に位置するように構成する。
【００３５】
また、ハードディスクドライブ２０、接続ケーブル（不図示）および冷却ファン２２は、カバー部材２１と板状部材２３により囲われる。カバー部材２１および板状部材２３は金属製である。これにより、ハードディスクドライブ２０や接続ケーブル（不図示）からの放射ノイズを遮蔽することができる。
【００３６】
なお、カバー部材２１と板状部材２３は、ハードディスクドライブ２０を包囲する包囲部材を構成する。
【００３７】
図３は、板状部材２３の平面図である。図３（ａ）は冷却ファン２２が取り付けいている状態、図３（ｂ）は冷却ファン２２が取り付いていない状態を示している。
【００３８】
これらの図に示すように、冷却ファン２２は板状部材２３に設けた通気開口部２９（空気排出口）の略真上にねじで固定される。冷却ファン２２の固定方法はねじの他、ファスナ（締め具，留め具，かしめ）、例えば金属又はプラスチック製の段付き割り円錐ピン，金属リベットを用いることが出来る。また、接着剤を用いる接合やスポット溶接を用いることも出来る。
【００３９】
図４は、電装ユニット１００の正面図である。図４（ａ）は、扉２７が取り外されている状態を示し、図４（ｂ）は、扉２７が取り付けられている状態を示している。
【００４０】
本実施形態ではリムーバブルシステムを採用し、ハードディスクドライブ２０の取り付け、取り外しを行うことが出来るようになっている。ハードディスクドライブ２０の取り付け、取り外しの際には、図４（ａ）に示すように、扉２７を取り外し、ハードディスクドライブ２０の取り付けが終了したら、図４（ｂ）に示すように、扉２７を閉める。
【００４１】
図５は、電装ユニット１００の斜視図である。
【００４２】
同図に示すように、カバー部材２１の、冷却ファン２２と離れた面には、開口部３０（空気流入口）が設けられている。この開口部３０は、複数の小さな開口の集合となっている。扉２７を閉めることで、冷却ファン２２による空気の流入は開口部３０からのみになる。
【００４３】
（電装ユニットの冷却動作）
図６は、電装ユニット１００の冷却の際の気流の状態を示す図である。
【００４４】
同図に示すように、冷却ファン２２が回転すると、カバー部材２１の開口部３０から外気が矢印Ｄに示す方向からカバー部材２１内（包囲部材内）に流入する。そして、この外気がハードディスクドライブ２０に沿って流れハードディスクドライブ２０を冷却した後に冷却ファン２２により矢印Ｅの方向に排気される。
【００４５】
カバー部材２１と板状部材２３によりハードディスクドライブ２０は開口部３０を除いて略密閉された空間の中に配設される。このため、開口部３０からの気流が効果的にハードディスクドライブ２０に流れ、ハードディスクドライブ２０の発熱により温められた空気を効果的に排出することができる。そのためハードディスクドライブ２０を効果的に冷却することができる。そして、ハードディスクドライブ２０側からの排気流が電装基板２４上のヒートシンク２５に矢印Ｆの方向から直接あたり、ＣＰＵ５０等の電子デバイスを集中的に冷却できる。
【００４６】
なお、上述したように、ハードディスクドライブ２０の発熱量は、電装基板２４のＣＰＵ５０の発熱量よりも小さく設定されている。このため、ハードディスクドライブ２０を冷却した後の排熱であっても、ヒートシンク２５を介してＣＰＵ５０を効果的に冷却することが可能である。
【００４７】
＜第２実施形態＞
次に、本発明の他の実施形態を説明する。本実施形態は、第１実施形態において、電装ユニットの構成が異なる。このため、電装ユニットの第１実施形態と異なる部分のみ説明する。なお、第１実施形態と同一又は類似の部分には、同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００４８】
図７は、本実施形態の電装ユニット１００ａの構成を示す断面図である。
【００４９】
同図に示すように、本実施形態では、カバー部材２１ａ内に格納されているハードディスクドライブ２０の下方でヒートシンク２５の上方の直近に冷却ファン２２が板状部材２３ａにより固定されている。
【００５０】
図８は、カバー部材２１ａの上面図である。
【００５１】
同図に示すように、カバー部材２１ａの上面には開口部３０が設けられている。そして、ハードディスクドライブ２０の上部に開口部３０が設けられており、ハードディスクドライブ２０の下部には、冷却ファン２２が設けられている。そして、開口部３０と冷却ファン２２との間にハードディスクドライブ２０が設けられるように配置されている。
【００５２】
図９は、電装ユニット１００ａの冷却の際の気流の状態を示す図である。
【００５３】
同図に示すように、カバー部材２１ａの上面に設けた開口部３０から矢印Ｇに示す方向に流入した外気がハードディスクドライブ２０を通るように流れ、矢印Ｈの方向から冷却ファン２２に吸い込まれ、矢印Ｉの方向に排気されて電装基板２４側に供給される。
【００５４】
すなわち、開口部３０と通気開口部２９は、対向する面にそれぞれ設けられ、開口部３０と通気開口部２９との間にハードディスクドライブ２０と冷却ファン２２とが配置される
カバー部材２１ａと板状部材２３によりハードディスクドライブ２０は開口部３０を除いて略密閉された空間の中に配設される。このため、開口部３０からの気流が効果的にハードディスクドライブ２０に流れ、ハードディスクドライブ２０の発熱により温められた空気を効果的に排出することができる。そのためハードディスクドライブ２０を効果的に冷却することができる。そして、ハードディスクドライブ２０側からの排気流が電装基板２４上のヒートシンク２５に矢印Ｉの方向から直接あたり、ＣＰＵ５０等の電子デバイスを集中的に冷却できる。
【００５５】
なお、第１実施形態で説明したように、ハードディスクドライブ２０の発熱量は、電装基板２４のＣＰＵ５０の発熱量よりも小さく設定されている。このため、ハードディスクドライブ２０を冷却した後の排熱であっても、ヒートシンク２５を介してＣＰＵ５０を効果的に冷却することが可能である。
【００５６】
＜第３実施形態＞
次に、本発明のさらに他の実施形態を説明する。本実施形態は、第１実施形態において、電装ユニットの構成が異なる。このため、電装ユニットの第１実施形態と異なる部分のみ説明する。なお、第１実施形態と同一又は類似の部分には、同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００５７】
図１０は、本実施形態の電装ユニット１００ｂの構成を示す断面図である。
【００５８】
同図に示すように、板状部材２３には電装基板２４側に向かって分流部材２８（分流手段）が設けられている。分流部材２８は、平板形状をしており、板状部材２３と所定の角度を有するように取り付けられている。
【００５９】
ハードディスクドライブ２０側から矢印Ｊの向きに排気される気流でヒートシンク２５を冷却すると共に、分流部材２８により排気流の一部を矢印Ｋ及び矢印Ｌの向きに分流して電装基板２４のＣＰＵ５０以外の領域（中央演算処理ユニット以外の領域）に導く。このため、電装基板２４を広範囲に冷却することができる。
【符号の説明】
【００６０】
２０…ハードディスクドライブ
２１、２１ａ…カバー部材
２２…冷却ファン
２３、２３ａ…板状部材
２４…電装基板
２５…ヒートシンク
２６…フレーム部材
２７…扉
２８…分流手段
２９…通気開口部
３０…通気開口部
１００、１００ａ、１００ｂ…電装ユニット
Ａ…画像形成装置
【図１】
2015032681.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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