(57)【要約】【課題】  ＣＰＵ等の電子デバイスを搭載する電装基板を効率よく冷却すること。【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用いられる複数の部品が搭載された回路基板と、前記回路基板に沿う第１の冷却気流を発生させ、前記回路基板を全体的に冷却する第１の冷却ファンと、前記回路基板上に設けられ、前記回路基板上の他の部品よりも発熱量の大きい発熱部品と、前記発熱部品を局所的に向かう第２の冷却気流を発生させ、前記発熱部品を冷却する第２の冷却ファンとを具備することを特徴とする画像形成装置。【選択図】  図５
2015031811.tif 000002
【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用いられる複数の部品が搭載された回路基板と、
前記回路基板に沿う第１の冷却気流を発生させ、前記回路基板を全体的に冷却する第１の冷却ファンと、
前記回路基板上に設けられ、前記回路基板上の他の部品よりも発熱量の大きい発熱部品と、
前記発熱部品に向かう第２の冷却気流を発生させ、前記発熱部品に気流を直接吹き付ける第２の冷却ファンと
を具備することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記第２の冷却気流は、前記回路基板と略垂直に流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】
前記第１の冷却気流を前記回路基板の所定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１又は請求項２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記第２の冷却気流を前記発熱部品とは異なる、前記回路基板の所定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】
前記第１の冷却ファンは、前記回路基板と略平行な方向に前記第１の冷却気流を発生させ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の冷却ファンは、前記画像形成装置の外部の空気を取り込んで、前記回路基板を全体的に冷却す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】
前記画像形成装置の画像の形成に用いられ、画像の形成に伴って発熱する処理ユニットをさらに具備し、
前記第１の冷却気流は前記回路基板と前記処理ユニットとの間を流れることを特徴とする請求項２乃至請求項６のいずれか一項に記載の画像形成装置。
【請求項８】
前記発熱部品は、演算処理回路であり、前記演算処理回路には、前記演算処理回路の放熱を行う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１乃至請求項７のいずれか一項に記載の画像形成装置。
【請求項９】
前記演算処理回路の温度を検出する温度検出手段を具備し、
前記第２の冷却ファンは、前記温度検出手段によって検出された前記演算処理回路の温度が所定の値よりも大きい場合に送風を行うことを特徴とする請求項８に記載の画像形成装置。
【請求項１０】
前記処理ユニットは、前記画像形成装置の画像の形成に用いられる露光装置又は現像装置であることを特徴とする請求項７乃至請求項９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、電子写真複写機や電子写真プリンタなどの画像形成装置に用いられる電子デバイス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処理装置は、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向上することにより、消費電力が増大し、その結果デバイスの発熱量も増大してきている。このため、稼働中にあっては常に効率よく冷却する必要がある。
【０００３】
画像処理装置の部品を効率的に冷却するために、デバイスが設けられた電装基板とその下方に配設された周辺機器との間に隙間を設け、電装基板と略平行に冷却ファンで冷却風を送風して電装基板及び周辺機器の全体を冷却する技術がある（特許文献１）。
【０００４】
また、冷却ファンからの冷却風を定着装置と電装基板とに分流させる技術が開示されている（特許文献２）。このように分流することにより、定着装置と電装基板の全体を冷却することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−４８９３０号公報
【特許文献２】特開平８−２２２３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、これらの従来技術においては、電装基板を全体的に冷却することは、できるが、電装基板上に設けられ、発熱量の大きなＣＰＵ等の電子デバイスを効率よく冷却することができないという問題があった。
【０００７】
本発明は上述した問題に鑑みてなされたもので、発熱量の大きいＣＰＵ等の発熱部品を搭載する回路基板を効果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】
【０００８】
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用いられる複数の部品が搭載された回路基板と、
前記回路基板に沿う第１の冷却気流を発生させ、前記回路基板を全体的に冷却する第１の冷却ファンと、
前記回路基板上に設けられ、前記回路基板上の他の部品よりも発熱量の大きい発熱部品と、
前記発熱部品に向かう第２の冷却気流を発生させ、前記発熱部品に気流を直接吹き付ける第２の冷却ファンと
を具備することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明では、第１の冷却ファンにより回路基板が全体的に冷却されるとともに、第２の冷却ファンにより回路基板上の他の部品よりも発熱量の大きい発熱部品が局所的に冷却されるので、発熱量の大きい発熱部品がある場合でも効率的な冷却が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【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を示す正面図である。
【図３】本発明の実施形態において、フレーム部材によって支持される電装基板の周辺を示す断面図である。
【図４】本発明の実施形態において、冷却ファンが設けられる板状部材の構成を示す平面図である。図４（ａ）は、冷却ファンが設けられている状態を示し、図４（ｂ）は、冷却ファンが設けられていない状態を示す図である。
【図５】本発明の実施形態において、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６】本発明の他の実施形態の電装ユニットの斜視図である。
【図７】図６に示す電装ユニットの概略正面図である。
【図８】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概略断面図である。
【図９】本発明のさらに他の実施形態電装ユニットの構成を示す概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
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。
【００１２】
＜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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
（電装ユニットの構成）
次に、電装ユニット１００の構成について説明する。
【００２３】
図２は、電装ユニット１００を示す正面図である。
【００２４】
同図に示すように、フレーム部材２３は、フレーム支持部材２４によって支持される。フレーム部材２３は、電装基板を収納し、支持する。フレーム部材２３の上部は、板状部材２１によって覆われている。板状部材２１には、電装基板状の部品に気流を直接吹き付けて局所的に冷却する冷却ファン２５ａ、２５ｂが設けられている。さらに、フレーム支持部材２４の内部は空洞部を有し、冷却ファン２６（第１の冷却ファン）により画像形成装置Ａの外部から空気が取り込まれて送られるようになっている。また、フレーム支持部材２４の下方には、露光装置３、現像装置４等の発熱源２９ａ、２９ｂ（処理ユニット）が配置されている。
【００２５】
図３は、フレーム部材２３によって支持される電装基板２０（回路基板）の周辺を示す断面図である。
【００２６】
同図に示すように、電装ユニット１００のフレーム部材２３は、電装基板２０を囲み支持している。電装基板２０上には、全体的動作を行うメインＣＰＵ５０ａ（発熱部品、演算処理回路）とメインＣＰＵ５０ａのもとで、部分的処理を行うサブＣＰＵ５０ｂ（発熱部品、演算処理回路）とが設けられている。メインＣＰＵ５０ａ、サブＣＰＵ５０ｂは、平板状になっており上面には、それぞれ、メインＣＰＵ５０ａ、サブＣＰＵ５０ｂの放熱をするヒートシンク２２ａ、２２ｂが設けられている。なお、電装基板２０上で発熱量の多い部品は、メインＣＰＵ５０ａとメインＣＰＵ５０ａである。
【００２７】
電装基板２０上（回路基板上）には、メインＣＰＵ５０ａ、メインＣＰＵ５０ａの他にもメモリ等の部品が設けられている。メモリは、複数種のバス規格間をブリッジする際の速度差や部品の処理速度差を吸収するために一時的にやりとりするデータや、メインＣＰＵ５０ａとメインＣＰＵ５０ａが画像形成制御を行う際のプログラム等を記憶する。
【００２８】
さらに、フレーム部材２３の上部は、板状部材２１で覆われており、板状部材２１には、冷却ファン２５ａ、２５ｂ（第２の冷却ファン）が設けられている。冷却ファン２５ａ、２５ｂは、それぞれ、ヒートシンク２２ａ、２２ｂの上方に位置するように設けられ、冷却ファン２５ａ、２５ｂからの気流がヒートシンク２２ａ、２２ｂに直接、当たるように構成している。
【００２９】
すなわち、冷却ファン２５ａ、２５ｂは、メインＣＰＵ５０ａ、サブＣＰＵ５０ｂを局所的に冷却するために設けられている。
【００３０】
なお、電装基板２０と冷却ファン２５ａ、２５ｂ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。なお、メインＣＰＵ５０ａ、サブＣＰＵ５０ｂの温度を検知するサーミスタ（温度検出手段）を設け、メインＣＰＵ５０ａ、サブＣＰＵ５０ｂの温度が所定の値よりも高くなった場合にのみ、冷却ファン２５ａ、２５ｂを送風するように制御するようにしても良い。
【００３１】
図４は、冷却ファン２５ａ、２５ｂが設けられる板状部材２１の構成を示す平面図である。図４（ａ）は、冷却ファン２５ａ、２５ｂが設けられている状態を示し、図４（ｂ）は、冷却ファン２５ａ、２５ｂが設けられていない状態を示している。
【００３２】
これらの図に示すように、冷却ファン２５ａ、２５ｂは、板状部材２１に設けた通気開口部３０ａ、３０ｂの略真上に、ねじで固定される。冷却ファン２５ａ、２５ｂの固定方法はねじの他、ファスナ（締め具，留め具，かしめ）、金属又はプラスチック製の段付き割り円錐ピン，金属リベット等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ても良い。
【００３３】
図５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。
【００３４】
電装基板２０の上方に配設した冷却ファン２５ａ、２５ｂはヒートシンク２２ａ、２２ｂの上方に装着されており、ヒートシンク２２ａ、２２ｂに向かって電装基板２０と略垂直の矢印Ｂ１、矢印Ｂ２の向きに冷却気流（第２の冷却気流）を形成する。これにより、電装基板２０上に配設されるメインＣＰＵ５０ａ、サブＣＰＵ５０ｂのヒートシンク２２ａ、２２ｂを効果的に冷却することができる。
【００３５】
また、フレーム支持部材２４の空洞部へ冷却気流を発生させる冷却ファン２６により、フレーム部材２３の下面に沿って矢印Ｃの向きに冷却気流（第１の冷却気流）が形成される。これにより、下方に配置された発熱源２９ａ、２９ｂからの熱を遮熱することができ、さらに、フレーム部材２３を介して電装基板２０の下面を全体的に冷却することができる。
【００３６】
＜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。
【００３７】
図６は、本実施形態の電装ユニット１００ａの斜視図である。
【００３８】
同図に示すように、電装基板２０を支持するフレーム部材２３ａの一部がフレーム支持部材２４で支持されている。フレーム部材２３ａには、分流部材２７ａ、２７ｂが設けられている。
【００３９】
図７は、図６に示す電装ユニット１００ａの概略正面図である。
【００４０】
同図に示すように、フレーム部材２３の裏面には分流部材２７ａ、２７ｂ（分流手段）が設けられている。分流部材２７ａ、２７ｂは、冷却ファン２６による気流に一部を電装基板２０の所定の領域に導くためのものである。図６に示すように、フレーム部材２３の底面部の一部がフレーム支持部材２４によって支持されているため、フレーム部材２３の裏面には分流部材２７ａ、２７ｂを設けることが出来るようになっている。
【００４１】
分流部材２７ａ、２７ｂは、電装基板２０の下面における発熱量の高い箇所の近傍に配設することが望ましい。これにより、冷却ファン２６の冷却気流はフレーム部材２３に設けた分流部材２７ａ、２７ｂにより矢印Ｄ１、Ｄ２の方向に向きが変わる。つまり、電装基板２０に略平行に形成された冷却気流が分流部材２７ａ、２７ｂにより電装基板２０の下面に向かって矢印Ｄ１、Ｄ２の方向に流路が形成される。そのため、冷却ファン２６により、電装基板２０の下面を全体的に冷却するだけではなく、電装基板２０の下面で発熱量の大きい箇所を局所的に冷却することができる。
【００４２】
なお、本実施形態のように、分流部材を複数設ける場合には、分流部材が互いに気流の流れを干渉しないように注意する必要がある。例えば、分流部材２７ａは、分流部材２７ｂよりも下流にあるので、分流部材２７ｂの気流の変化の影響を受ける可能性がある。この場合に、分流部材２７ａと分流部材２７ｂとが互いに重ならないようにするのが望ましい。分流部材２７ａと分流部材２７ｂとが重なる場合には、分流部材２７ａの面積を分流部材２７ｂの面積よりも大きくして、分流部材２７ｂの分流により影響をなるべく少なくするようにすることが望ましい。
【００４３】
＜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。
【００４４】
図８は、本実施形態の電装ユニット１００ｂの構成を示す概略断面図である。
【００４５】
同図に示すように、板状部材２１における冷却ファン２５ａの通気開口部３０ａには分流部材２８（分流手段）が設けられている。これにより、冷却ファン２５ａの冷却気流が真下に配置されたヒートシンク２２ａとその他の領域（所定の領域）の矢印Ｅの方向に分流される。このため、ヒートシンク２２ａによるメインＣＰＵ５０ａの冷却とその他の領域を同時に冷却すること、つまり、局所冷却と広範囲冷却が同時にできる。
【００４６】
＜第４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実施形態とは、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、第２実施形態、第３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。
【００４７】
図９は、本実施形態の電装ユニット１００ｃの構成を示す概略断面図である。
【００４８】
同図に示すように、本実施形態では、第２実施形態で説明した分流部材２７ａ、２７ｂ、及び第３実施形態で説明した分流部材２８が設けられている。このため、冷却ファン２６からの冷却気流は、電装基板２０の下面を冷却するとともに、分流部材２７ａ、２７ｂによって矢印Ｄ１、Ｄ２の方向に分流されて電装基板２０の裏面の所定の部分に導かれる。さらに、冷却ファン２５ａによる冷却気流は、ヒートシンク２２ａに直接当たり、メインＣＰＵ５０ａが冷却されるとともに、分流部材２８により一部が矢印Ｅの方向に分流し電装基板２０のメインＣＰＵ５０ａとは異なる領域に導かれてこの領域を冷却する。
【符号の説明】
【００４９】
２０…電装基板
２１…板状部材
２２ａ、２２ｂ…ヒートシンク
２３…フレーム部材
２４フレーム支持部材
２５ａ、２５ｂ…冷却ファン
２６…冷却ファン
２７ａ、２７ｂ…分流部材
２８…分流部材
２９ａ、２９ｂ…発熱源
３０ａ、３０ｂ…通気開口部
１００…電装ユニット
Ａ…画像形成装置
【図１】
2015031811.tif 000003
【図２】
2015031811.tif 000004
【図３】
2015031811.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2015031811.tif 000009
【図８】
2015031811.tif 000010
【図９】
2015031811.tif 000011