(57)【要約】【課題】シールドケース等の筐体内への埃や塵の侵入を抑えつつ、筐体内の基板及び基板上の素子を効果的に冷却し、筐体の小型化を図る。【解決手段】制御部５１は、メイン基板５５と、メイン基板５５を収容したシールドケース５３と、メイン基板５５から離間して配置された冷却ファン５７と、を備え、冷却ファン５７の吸気口５７ａが中壁板５３ｂに向けられると共に、冷却ファン５７の排気方向Ｍがメイン基板５５に対向する上壁板５３ｃに対して傾斜して、冷却ファン５７から排気された空気が上壁板５３ｃに斜めに当たって向きを変えてメイン基板５５の素子５８の搭載面へと流れ、上壁板５３ｃが高熱伝導率の部材からなる。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
素子が搭載された基板と、
前記基板を収容した筐体と、
前記筐体内で、前記基板から該基板の素子の搭載面に沿う方向において距離を有して離れた位置に配置された冷却ファンと、を備え、
前記冷却ファンの吸気口が前記筐体の第１壁部に向けられると共に、前記冷却ファンの排気方向が前記基板に対向する前記筐体の第２壁部に対して傾斜して、前記冷却ファンから排気された空気が前記第２壁部に斜めに当たって向きを変えて前記基板の素子の搭載面へと流れる姿勢で前記冷却ファンが配設され、
前記第２壁部が予め定められた熱伝導率よりも高い熱伝導率を有する部材からなる電子機器。
【請求項２】
前記冷却ファンの吸気口に対峙する前記第１壁部の部分には、前記筐体の外部からの空気を通す孔が設けられていない請求項１に記載の電子機器。
【請求項３】
前記冷却ファンは、該冷却ファンから排気される空気を前記第２壁部に斜めに当てる方向に規制するガイド部材を有する請求項１又は請求項２に記載の電子機器。
【請求項４】
前記筐体は、前記冷却ファンから前記基板の搭載面へと流れて通過した空気を排気する排気孔を有する請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の電子機器。
【請求項５】
前記第２壁部は、前記筐体の外装壁である請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の電子機器。
【請求項６】
前記基板上の素子にヒートシンクを設けた請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の電子機器。
【請求項７】
前記筐体は、前記冷却ファンから前記基板の搭載面へと流れて通過した空気を排気する排気孔を有し、
前記基板上の素子にヒートシンクが設けられ、
前記ヒートシンクは、前記第２壁部に斜めに当たって前記基板の搭載面へと向きを変えた空気の流れに対して平行な姿勢とされ、前記排気孔に向けて当該空気を案内する複数の放熱フィンを有する請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の電子機器。
【請求項８】
前記ヒートシンクは、前記第２壁部に斜めに当たって前記基板の搭載面へと向きを変えた空気の流れに対して平行ではなく傾斜した姿勢とされた複数の放熱フィンを有する請求項６に記載の電子機器。
【請求項９】
前記各放熱フィンは、前記基板の搭載面上を流れる空気をガイドする請求項８に記載の電子機器。
【請求項１０】
前記筐体内には、前記基板の配設位置とは反対側となる位置であって、前記冷却ファンの前記吸気口側となる位置に空間が設けられている請求項１乃至請求項９のいずれかに記載の電子機器。
【請求項１１】
前記筐体内において、前記冷却ファン及び前記基板が配設されているフレーム面の反対側には、密閉された空間が設けられている請求項１乃至請求項１０のいずれかに記載の電子機器。
【請求項１２】
記録媒体に対する画像形成に必要な画像形成機構と、
請求項１乃至請求項１１のいずれかに記載の電子機器と、を備えた画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子機器及びその電子機器を備える画像形成装置に関し、特に電子機器における基板上の素子を冷却するための技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
画像形成装置には、電源用の基板、制御用の基板など、複数種の基板が設けられており、これらの基板が、ノイズを遮断するシールド用の部材で覆われている。また、これらの基板に、発熱量が大きなトランジスタや集積回路などの素子が設けられている場合は、これらの素子を冷却する必要がある。
【０００３】
例えば、特許文献１では、電装基板をシールドケースに収容して、エアダクトをシールドケースに接続し、外側の空気をファンからエアダクトを通じてシールドケースの内側へと流入させ、この空気を電装基板と平行に流して、電装基板上の素子を冷却している。
【０００４】
また、特許文献２では、冷却ファンから基板と平行な方向に空気を吹き出させ、この空気を基板の両面に通して、基板の両面に搭載された素子を冷却している。
【０００５】
更に、特許文献３では、第１配線基板及び第２配線基板をシールドケース内で対向配置し、冷却ファンから第１配線基板及び第２配線基板と直交する方向に空気を吹き出させ、この空気により第２配線基板上の素子を冷却すると共に、この空気を第２配線基板の通風口を通じて第１配線基板へと導いて、第１配線基板上の素子を冷却している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−１８２５４５号公報
【特許文献２】特開２００７−４８９３０号公報
【特許文献３】特開２００５−３４０５９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１のように外側の空気を、エアダクトを通じてシールドケースの内側へと直接流入させる場合は、この外側の空気と共に埃や塵がシールドケースの内側へと容易に侵入するので、この埃や塵が電装基板上の素子等に付着して不具合を招くことがある。このため、外側の空気を、フィルターを通じてシールドケースの内側へと流入させることが考えられるが、冷却ファンによる空気の冷却効率が低下したり、フィルターの交換や清掃が必要になったりする。
【０００８】
また、特許文献１及び２のように基板と平行に空気を流す場合は、空気が基板の表面にほぼ当たることなく通り抜けるため、基板の冷却効果が殆どなく、基板上の素子の冷却効果も低くなる。
【０００９】
更に、特許文献３のように基板と直交する方向に空気を流す場合は、基板及び基板上の素子を効果的に冷却することができるが、冷却ファンと基板を対向配置する必要があって、この対向方向でのスペースが嵩み、これがシールドケースの大型化の原因となる。
【００１０】
本発明は、上記の事情に鑑みなされたものであり、冷却ファンの配置位置及び排気方向を適宜設定することにより、シールドケース等の筐体内への埃や塵の侵入を抑えつつ、筐体内の基板及び基板上の素子を効果的に冷却し、筐体の小型化を図ることが可能な電子機器及び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】
【００１１】
本発明の一局面に係る電子機器は、素子が搭載された基板と、前記基板を収容した筐体と、前記筐体内で、前記基板から該基板の素子の搭載面に沿う方向において距離を有して離れた位置に配置された冷却ファンと、を備え、前記冷却ファンの吸気口が前記筐体の第１壁部に向けられると共に、前記冷却ファンの排気方向が前記基板に対向する前記筐体の第２壁部に対して傾斜して、前記冷却ファンから排気された空気が前記第２壁部に斜めに当たって向きを変えて前記基板の素子の搭載面へと流れる姿勢で前記冷却ファンが配設され、前記第２壁部が予め定められた熱伝導率よりも高い熱伝導率を有する部材からなるものである。
【００１２】
本発明の一局面に係る画像形成装置は、上記本発明の電子機器を備えた画像形成装置である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、冷却ファンの配置位置及び排気方向を適宜設定しているので、シールドケース等の筐体内への埃や塵の侵入を抑えつつ、筐体内の基板及び基板上の素子を効果的に冷却し、筐体の小型化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明に係る一実施形態の画像形成装置の構造を示す正面断面図である。
【図２】画像形成装置における制御部の構造を示す平面図である。
【図３】制御部の構造を示す斜視図である。
【図４】制御部を図２のＡ−Ａに沿って破断して示す斜視図である。
【図５】制御部の構造を模式的に示す断面図である。
【図６】冷却ファンを示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態に係る電子機器及び画像形成装置について図面を参照して説明する。
【００１６】
図１は、本発明の一実施形態に係る画像形成装置の構造を示す正面断面図である。本実施形態の画像形成装置１は、装置本体２に、画像読取装置（ＩＳＵ;Image scanner unit）５、操作部４７、画像形成部１２０、定着装置１３、給紙部１４、制御部５１、及び電源部５２等を設けて構成される。
【００１７】
操作部４７は、利用者により操作されて、画像形成動作や画像読取動作等の実行指示を受け付ける。
【００１８】
画像読取動作を行う場合、画像読取装置５は、原稿の画像を光学的に読取って、画像データを生成する。画像読取装置５により生成された画像データは、内蔵ＨＤＤ又はネットワーク接続されたコンピューター等に保存される。
【００１９】
画像形成動作を行う場合は、上記の画像読取動作により生成された画像データ、ネットワーク接続されたコンピューターやスマートフォン等のユーザー端末装置から受信した画像データ、又は内蔵ＨＤＤに記憶されている画像データ等に基づいて、画像形成部１２０が、給紙部１４から供給される記録媒体としての記録紙Ｐにトナー像を形成する。
【００２０】
画像形成部１２０は、マゼンタ用の画像形成ユニット１２Ｍ、シアン用の画像形成ユニット１２Ｃ、イエロー用の画像形成ユニット１２Ｙ、及びブラック用の画像形成ユニット１２Ｂｋを備えている。各画像形成ユニット１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｙ、及び１２Ｂｋは、感光体ドラム１２２と、感光体ドラム１２２の表面を均一に帯電させる帯電装置と、感光体ドラム１２２の表面を露光して、その表面に静電潜像を形成する露光装置（ＬＳＵ;Laser scanning units）１２３と、トナーを用いて、感光体ドラム１２２の表面の静電潜像をトナー像に現像する現像装置１２４と、１次転写ローラー１２６とをそれぞれ備えている。
【００２１】
カラー印刷を行う場合、各画像形成ユニット１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｙ、及び１２Ｂｋにおいては、感光体ドラム１２２の表面を均一に帯電させてから露光して、その表面にカラーの色成分の画像に対応する静電潜像を形成し、感光体ドラム１２２の表面の静電潜像を現像して、感光体ドラム１２２上にその色成分のトナー像を形成し、トナー像を１次転写ローラー１２６により駆動ローラー１２５Ａ及び従動ローラー１２５Ｂに張架されている中間転写ベルト１２５上に１次転写させる。
【００２２】
中間転写ベルト１２５は、その外周面にトナー像が転写される像担持面が設定されており、感光体ドラム１２２の周面に当接した状態で駆動ローラー１２５Ａによって駆動される。中間転写ベルト１２５は、各感光体ドラム１２２と同期しながら、駆動ローラー１２５Ａと従動ローラー１２５Ｂとの間を無端走行する。
【００２３】
中間転写ベルト１２５上に転写される各色成分のトナー画像は、転写タイミングを調整して中間転写ベルト１２５上で重ね合わされ、カラーのトナー像となる。２次転写ローラー２１０は、中間転写ベルト１２５の表面に形成されたカラーのトナー像を、該２次転写ローラー２１０と中間転写ベルト１２５の間のニップ部Ｎにおいて、給紙部１４から搬送路１９０を通じて搬送されてきた記録紙Ｐに２次転写させる。
【００２４】
この後、定着装置１３で記録紙Ｐが加熱及び加圧されて、記録紙Ｐ上のトナー像が熱圧着により定着され、更に記録紙Ｐが排出ローラー対１５９を通じて排出トレイ１５１に排出される。
【００２５】
給紙部１４は、複数の記録紙Ｐを収容しており、ピックアップローラー１４５を回転駆動して、記録紙Ｐを搬送路１９０へと搬送供給する。
【００２６】
また、制御部５１は、画像読取装置５、定着装置１３、画像形成部１２０、給紙部１４、及び操作部４７等と接続されて、画像形成装置１の全体を制御する。電源部５２は、商用電源に接続されて、画像形成装置１の全体に電力を供給する。
【００２７】
ところで、制御部５１及び電源部５２では、基板等をシールドケースに収容して、外部ノイズの影響を受けないように、あるいは内部ノイズの漏れを防止するようにしている。また、制御部５１及び電源部５２のいずれについても、発熱量が大きな複数の素子を基板上に搭載しているので、冷却ファン等を用いて、それらの素子を効率的に冷却する必要がある。しかしながら、冷却ファンを通じて埃や塵がシールドケースの内側に容易に侵入したり、冷却ファンを設けたことによりシールドケースが大型化したりするのは好ましくない。
【００２８】
そこで、本実施形態では、冷却ファンの配置位置及び排気方向を適宜設定することにより、シールドケースへの埃や塵の侵入を抑えつつ、基板及び基板上の素子を効果的に冷却し、シールドケースの小型化を図っている。
【００２９】
次に、制御部５１を例に挙げて、そのようなシールドケース、基板、及び冷却ファンの構造を説明する。図２は、制御部５１の構造を示す平面図である。図３は、制御部５１の構造を示す斜視図である。また、図４は、制御部５１を図２のＡ−Ａに沿って破断して示す斜視図である。更に、図５は、制御部５１の構造を模式的に示す断面図である。
【００３０】
図２乃至図５に示すように制御部５１は、シールドケース５３、フレーム５４、メイン基板５５、サブ基板５６、及び冷却ファン５７等を備えている。シールドケース５３は、シールド効果並びに熱伝導性を有する金属などの板材を折り曲げ加工したものである。このシールドケース５３は、その外形が概ね直方体であり、底壁板５３ａ、底壁板５３ａよりも高い位置にある中壁板５３ｂ、上壁板５３ｃ、及び各側壁板５３ｄ〜５３ｇを有している。なお、シールドケース５３は、特許請求の範囲における筐体の一例であり、また中壁板５３ｂは、特許請求の範囲における第１壁部の一例であり、更に上壁板５３ｃは、特許請求の範囲における第２壁部の一例である。
【００３１】
フレーム５４は、中壁板５３ｂと略同一高さとして設けられており、このフレーム５４と底壁板５３ａの間にスペースＳｐが形成されている。
【００３２】
メイン基板５５及びサブ基板５６は、フレーム５４の上に取り付けられている。また、冷却ファン５７は、シールドケース５３の中壁板５３ｂの上に取り付けられている。フレーム５４と中壁板５３ｂが略同一高さであるため、メイン基板５５、サブ基板５６、及び冷却ファン５７が略同一高さに配置されている。更に、フレーム５４と底壁板５３ａの間のスペースＳｐには、他の基板や電子部品等（図示せず）が配置されている。
【００３３】
メイン基板５５の搭載面及びサブ基板５６の搭載面には、複数の素子５８が搭載されている。そして、メイン基板５５の搭載面上の２つの素子５８については、それらの発熱量が大きいため、それぞれのヒートシンク６１が取り付けられている。これらのヒートシンク６１は、金属製のものであり、垂直に突設されて互いに平行な複数の放熱フィン６１ａを有している。
【００３４】
冷却ファン５７は、メイン基板５５から該メイン基板５５の搭載面に沿う方向に離間して配置されている。また、冷却ファン５７の吸気口５７ａは、中壁板５３ｂに向けられている。更に、冷却ファン５７の排気口５７ｄからの空気の排気方向Ｍは、メイン基板５５の搭載面に対向する上壁板５３ｃに対して傾斜するように設定されている。詳しくは、冷却ファン５７の排気方向Ｍは、上壁板５３ｃと直交する方向に対して傾斜し、該直交する方向よりもメイン基板５５並びに各ヒートシンク６１側に傾斜している。
【００３５】
また、冷却ファン５７の排気方向Ｍは、図２に示すように制御部５１を平面視したときに各ヒートシンク６１の放熱フィン６１ａに対しても僅かに傾斜している。
【００３６】
また、シールドケース５３内において、メイン基板５５の配設位置とは反対側となる位置であって、冷却ファン５７の吸気口５７ａ側となる位置に設けられている上記スペースＳｐ２が設けられている。
【００３７】
また、シールドケース５３内において、冷却ファン５７及びメイン基板５５が配設されているフレーム５４の面の反対側（背面側）に設けられているスペースＳｐは密閉されていることが好ましい。
【００３８】
なお、放熱フィン６１ａは、冷却ファン５７の排気方向Ｍに対して平行な姿勢、すなわち、冷却ファン５７から排気されて上壁板５３ｃに斜めに当たってメイン基板５５の搭載面へと向きを変えた空気の流れに対して平行な姿勢とされ、排気孔５３ｈに向けて当該空気を案内するものであってもよい。
【００３９】
また、冷却ファン５７の吸気口５７ａと対峙する中壁板５３ｂの部分には、空気の出入り口となる孔が形成されていない。更に、冷却ファン５７の排気方向Ｍに位置する側壁板５３ｄには、複数の排気孔５３ｈが形成されている。
【００４０】
図６は、冷却ファン５７を示す斜視図である。図６に示すように冷却ファン５７の枠体５７ｂの両側には、一対のガイド板５７ｃが排気方向Ｍと略平行に設けられている。
【００４１】
このような構成において、冷却ファン５７が駆動されると、図５の白抜き矢印で示すように空気が冷却ファン５７の吸気口５７ａに吸い込まれて、この空気が排気口５７ｄから排気方向Ｍへと吹き出される。このとき、冷却ファン５７の各ガイド板５７ｃにより排気口５７ｄから吹き出した空気が排気方向Ｍに案内されて、空気の流れがメイン基板５５並びに各ヒートシンク６１側に集中する。そして、冷却ファン５７の排気口５７ｄからの空気の排気方向Ｍが、上壁板５３ｃと直交する方向に対して傾斜し、該直交する方向よりもメイン基板５５並びに各ヒートシンク６１側に傾斜しているので、冷却ファン５７の排気口５７ｄから排気された空気が、上壁板５３ｃに斜めに当たって向きを変えつつ拡散し、メイン基板５５の搭載面並びに各ヒートシンク６１へと流れる。このため、空気がメイン基板５５そのもの並びに該メイン基板５５の搭載面上の他の各素子５８に吹付けられ、これらが効果的に冷却される。
【００４２】
また、図２に示すように冷却ファン５７の排気方向Ｍが各ヒートシンク６１の放熱フィン６１ａに対して平行ではなく僅かに傾斜しているので、各ヒートシンク６１へと流れた空気が各ヒートシンク６１の放熱フィン６１ａに当たるように吹付けられる。このため、空気流により各ヒートシンク６１の放熱フィン６１ａが効果的に冷却され、各ヒートシンク６１が取り付けられたそれぞれの素子５８も効果的に冷却される。更に、各ヒートシンク６１の放熱フィン６１ａにより空気流がガイドされて、各ヒートシンク６１よりも下流側の各素子５８が効果的に冷却される。
【００４３】
そして、メイン基板５５の搭載面に沿って流れて通過した空気は、冷却ファン５７の排気方向Ｍに位置する側壁板５３ｄの各排気孔５３ｈからシールドケース５３の外側に排出される。
【００４４】
一方、冷却ファン５７の吸気口５７ａと対峙する中壁板５３ｂの部分には、シールドケース５３の外部からの空気の出入口となる孔が形成されていないので、シールドケース５３の内側においては、冷却ファン５７の外縁を通じて吸気口５７ａへと回り込む空気流が生じて、空気が冷却ファン５７の吸気口５７ａに吸気され、この空気が冷却ファン５７の排気口５７ｄから排気される。そして、冷却ファン５７によりシールドケース５３の内側で空気が還流されつつ、空気が各排気孔５３ｈから排出され、この空気の還流及び排出に伴いシールドケース５３の隙間や小孔等を通じて空気が該シールドケース５３の内側に流入する。
【００４５】
従って、本実施形態では、シールドケース５３の外側の空気が、冷却ファン５７の吸気口５７ａへと直接吸気されることはない。このため、外側の空気に埃や塵が浮遊していても、埃や塵が外側の空気と共に冷却ファン５７の吸気口５７ａへと直接吸気されることはなく、冷却ファン５７を通じて吸排気される埃や塵の量を抑えることができ、メイン基板５５、各ヒートシンク６１、及び各素子５８に付着する埃や塵の量を低減させることができる。
【００４６】
ここで、本実施形態では、シールドケース５３の内側で還流する空気を、一旦上壁板５３ｃ等に当ててから、メイン基板５５、各ヒートシンク６１、及び各素子５８に吹付けている。そして、シールドケース５３並びに上壁板５３ｃは、予め定められた熱伝導率（例えば温度0度で80 W/m・K以上）よりも高い熱伝導率を有する素材、例えば、熱伝導性を有する金属などの板材からなり、上壁板５３ｃがシールドケース５３の外装壁とされている。例えば、シールドケース５３並びに上壁板５３ｃには、アルミニウム、銅等の熱伝導率が高い金属素材が好適に用いられる。このため、シールドケース５３の内側で還流する空気が上壁板５３ｃに当たって接したときに、該内側の空気の熱が上壁板５３ｃを通じてシールドケース５３の外側の空気へと速やかに伝導して熱交換され、該内側の空気の温度が低下する。すなわち、シールドケース５３の内側で還流する空気であっても、上壁板５３ｃに当たって接したときに該内側の空気の温度が低下する。これにより、各ヒートシンク６１や各素子５８の必要十分な冷却が可能となる。
【００４７】
このように本実施形態では、冷却ファン５７をメイン基板５５から該メイン基板５５の搭載面に沿う方向（図５の矢印Ａ方向）において距離をとって離れた位置に配置し、冷却ファン５７の排気口５７ｄからの空気の排気方向Ｍを上壁板５３ｃに対して傾斜させているので、冷却ファン５７の排気口５７ｄから排気された空気が上壁板５３ｃに斜めに当たって向きを変えつつ拡散して流れ、この空気の温度が上壁板５３ｃに接することにより低下し、この空気がメイン基板５５そのもの、メイン基板５５上の各ヒートシンク６１、及び各素子５８に吹付けられて、これらが効果的に冷却される。
【００４８】
また、冷却ファン５７の吸気口５７ａと対峙する中壁板５３ｂの部分に空気の出入り口を形成していないので、冷却ファン５７を通じて吸排気される埃や塵の量を抑えることができ、メイン基板５５上の各ヒートシンク６１や各素子５８に付着する埃や塵の量を抑えることができる。
【００４９】
更に、冷却ファン５７をメイン基板５５及びサブ基板５６と略同一高さに配置しているため、シールドケース５３の高さを抑えて、シールドケース５３の小型化を図ることができる。
【００５０】
なお、上記実施形態では、制御部５１を例に挙げて説明しているが、電源部５２等にも本発明を適用することができ、更にはシールドケースの内側に基板を配置した構成であれば、いかなる種類の電子機器であっても、本発明の適用が可能である。なお、本発明の一実施形態に係る電子機器が、画像形成に必要な画像形成機構（画像形成部１２０、定着部１３、給紙部１４、及び搬送機構としての搬送路１９０や搬送ローラー等）を更に備えた装置が、本発明の一実施形態としての画像形成装置１である。
【００５１】
また、図１乃至図６を用いて説明した構成及び処理は、本発明の一実施形態に過ぎず、本発明を当該構成及び処理に限定する趣旨ではない。
【符号の説明】
【００５２】
１                画像形成装置
２                装置本体
５                画像読取装置
１３              定着装置
１４              給紙部
４７              操作部
５１              制御部
５２              電源部
５３              シールドケース
５４              フレーム
５５              メイン基板
５６              サブ基板
５７              冷却ファン
５８              素子
６１              ヒートシンク
１２０            画像形成部
【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】
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【図６】
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