CN101276166A - 用于电气元件的冷却系统和图像形成装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种用于电气元件的冷却系统，该冷却系统包括：基板，其具有安装表面，电气元件安装在所述安装表面上；吸气部分，其吸入用于冷却所述电气元件的空气；第一导向部件，其包括第一导向面，所述第一导向面在与所述基板的所述安装表面分离的方向上引导吸入所述吸气部分的空气；以及第二导向部件，其包括第二导向面，所述第二导向面将引导至所述第一导向面的空气引导到所述基板的所述安装表面。

Description

用于电气元件的冷却系统和图像形成装置

技术领域

本发明涉及用于电气元件的冷却系统和图像形成装置。

背景技术

图像形成装置例如激光打印机具有电源基板(基板)，在该电源基板上，用于向各种装置例如显影装置或定影装置提供电力的电气元件安装在安装表面上。

大量的高压电气元件例如变压器安装在电源基板上并用作发热源。因此，通过在吸气口使用风扇(即，通过使用吸气部分)，空气从外部引入以冷却电气元件。

当引入的空气碰到高压电气元件上时，空气中的灰尘有可能在电气元件上局部地累积起来以导致绝缘失效。因此，空气不直接碰到高压元件上的位置(即，高压元件的二次侧)设定为风扇的位置。

然而，这使得将要安装在基板上的电气元件的布置受限，使得电气元件不能自由地设置。

此外，即使采用不是高压元件的电气元件，也可能在灰尘累积的情况下产生绝缘失效。

用于冷却图像形成装置内部的技术的实例包括JP-A-2003-316237公开文献和日本专利公开文献No.3503923。

本发明基于上述技术背景而产生，并且其目的在于提供一种用于电气元件的冷却系统以及图像形成装置，无论安装在基板上的电气元件的布置位置如何，该冷却系统都能够防止由于灰尘的累积而造成的绝缘失效。

发明内容

为了达到该目的，本发明的第一方面在于一种用于电气元件的冷却系统，该冷却系统包括：基板，其具有安装表面，电气元件安装在该安装表面上；吸气部分，其吸入用于冷却电气元件的空气；第一导向部件，其包括第一导向面，该第一导向面在与基板的安装表面分离的方向上引导吸入吸气部分的空气；以及第二导向部件，其包括第二导向面，该第二导向面将引导至第一导向面的空气引导到基板的安装表面。

本发明的第二方面在于根据本发明第一方面的用于电气元件的冷却系统，其中，电气元件安装在基板上的这样的范围内，即：不与包括第一导向面并且从第一导向面朝向第二导向面延伸的表面干涉。

本发明的第三方面在于根据本发明第一或第二方面的用于电气元件的冷却系统，其中，在吸气部分与吸气部分的基板侧之间形成有间隙。

本发明的第四方面在于根据本发明第一至第三方面中任一方面的用于电气元件的冷却系统，其中，第一导向面和与第一导向面的排气端相邻的端面形成锐角。

本发明的第五方面在于根据本发明第一至第四方面中任一方面的用于电气元件的冷却系统，其中，第一导向部件包括排气口，该排气口排出引导至第二导向面的空气，并且该排气口被切掉一部分以朝向第二导向面敞开。

为了达到该目的，本发明的第六方面在于一种图像形成装置，该图像形成装置包括根据本发明第一至第五方面中任一方面的用于电气元件的冷却系统。

本发明的第七方面在于根据本发明第六方面的图像形成装置，其中，第二导向部件是排纸盒，该排纸盒排出其上形成有图像的纸张，第二导向面是排纸盒的背面，并且基板设置在排纸盒的下面。

根据本发明的第一方面，无论设置吸气部分的位置如何，空气中的灰尘都不会在特定位置例如吸气部分附近局部地累积在电气元件上，而是广泛地累积在基板上或安装的电气元件上。因此，无论安装在基板上的电气元件的布置位置如何，都可以防止由于灰尘的累积所导致的绝缘失效。

根据本发明的第二方面，通过第一导向面朝向第二导向面引导的空气在扩散之前不会碰到电气元件上。因此，能够更有效地防止灰尘在特定的电气元件上的局部累积。因此，可以更可靠地抑制绝缘失效的发生。

根据本发明的第三方面，在吸入吸气部分中的空气中难以形成紊流。因此，可以减少由于紊流而引起的风切音。

根据本发明的第四方面，可以在第一导向面的排气端抑制其中引导至第一导向面的空气发生回转的涡流的发生。从而，可以将更大量的空气引导至第二导向面。

根据本发明的第五方面，可以形成具有足够大的开口面积的排气口。因此，可以防止由于排气口变窄而使得压力损失加大。于是，可以防止风量减少。

根据本发明的第六方面，能够防止由于灰尘在安装于基板上的电气元件上累积而导致的绝缘失效。因此，可以获得具有较高可靠性的图像形成装置。

根据本发明的第七方面，具有较大高度的电气元件能够设置在吸气部分一侧。因此，可以将电气元件有效地布置在基板上。

附图说明

将基于下面的附图详细说明本发明的示例性实施例，其中：

图1是示出串联式全色打印机的概念图，该打印机是根据本发明示例性实施例的图像形成装置；

图2是示出根据本发明示例性实施例的用于电气元件的冷却系统的透视图；

图3是示出放大的图2所示主要部分的透视图；

图4是沿图2中的A-A’线截取的剖视图；

图5是图2的平面图；以及

图6是示出放大的图4所示主要部分的剖视图。

具体实施方式

以下将参考附图详细说明作为本发明实例的示例性实施例。在用于解释示例性实施例的附图中，相同的部件大体上具有相同的附图标记，且省略其重复的说明。

图1是示出串联式全色打印机的概念图，该打印机是根据本发明示例性实施例的图像形成装置。全色打印机构造成基于从例如个人计算机或扫描仪传输的图像数据执行打印操作。理所当然，图像形成装置可以构造为具有扫描仪的复印机或传真机或具有上述各种功能的复合机。

在图1中，图像形成单元2在竖直方向上设置在串联式全色打印机主体1中的大致中央部分。此外，在全色打印机主体1中，用于输送转印材料的纸张输送带单元3设置在图像形成单元2的一侧(在图1所示的情况下是左侧)，由图像形成单元2形成的具有多种颜色的调色剂图像在吸附状态下转印到上述转印材料上。此外，包括控制电路的控制单元4设置在图像形成单元2的另一侧(在图1所示的情况下是右侧)，并且包括高压电源电路的电源电路单元5设置在图像形成单元2的斜上方。

此外，容纳作为记录介质的纸张(纸页)18并供给纸张的供纸盒6设置在全色打印机主体1中的底部，图像转印和形成到纸张上。

图像形成单元2从底部依次包括四个图像形成部分7Y、7M、7C和7K，图像形成部分7Y、7M、7C和7K用于形成具有黄色(Y)，品红色(M)，青色(C)和黑色(K)等颜色的调色剂图像。四个图像形成部分7Y、7M、7C和7K在竖直方向上以规则间隔串联设置。

除了要形成的图像的颜色以外，四个图像形成部分7Y、7M、7C和7K具有相同的结构，并且如图1所示，大致由以下部件构成：感光鼓8(8Y、8M、8C、8K)，其用作以预定旋转速度旋转的图像保持部件；用于一次充电的充电辊9(9Y、9M、9C、9K)，其用来使感光鼓8的表面均匀地充电至预定电位；曝光装置10(10Y、10M、10C、10K)，其用于在感光鼓8的表面上曝光对应于各种颜色的图像从而形成静电潜像；显影装置11(11Y、11M、11C、11K)，其以具有相应颜色的调色剂对感光鼓8上形成的静电潜像进行显影；除电装置21(21Y、21M、21C、21K)，其去除在显影后残留在感光鼓8上的电荷；清洁装置12(12Y、12M、12C、12K)，其清洁残留在感光鼓8上的转印残留调色剂；以及调色剂盒13(13Y、13M、13C、13K)，其将调色剂供应到显影装置11。

如图1所示，显影装置11构造成这样，即：在对其中包含有两种组分或一种组分的显影剂进行搅拌的同时将该显影剂供应给显影辊14(14Y、14M、14C、14K)，并且在控制供应到显影辊14的显影剂的层厚的同时，将该显影剂输送到与感光鼓8相对的显影区域，从而以具有预定颜色的调色剂对感光鼓8的表面上形成的静电潜像进行显影。

与具有黄色(Y)、品红色(M)、青色(C)和黑色(K)各种颜色的显影装置11Y、11M、11C和11K对应，设有作为显影剂收容容器的调色剂盒(13Y、13M、13C、13K)，这些调色剂盒用于供应具有黄色(Y)，品红色(M)，青色(C)和黑色(K)各种颜色的调色剂。

此外，除电装置21用来向感光鼓8照射光，从而去除在显影之后残留的电荷，以便感光鼓表面在下一次图像形成的过程中能均匀地充电。

此外，如图1所示，清洁装置12用来通过清洁刮板15(15Y、15M、15C、15K)去除在感光鼓8的表面上剩余的转印残留调色剂，将被去除的转印残留调色剂输送到清洁装置12中并且将转印残留调色剂容纳在该清洁装置中。

如图1所示，控制单元4设置在全色打印机主体1中。控制单元4设有例如图像处理装置16，该图像处理装置用于对图像数据执行预定图像处理。具有黄色(Y)、品红色(M)、青色(C)和黑色(K)等颜色的图像数据依次从图像处理装置16输出到曝光装置10中，并且对应于图像数据从曝光装置10射出的四束激光束LB被扫描和曝光到各个感光鼓8Y、8M、8C和8K上，从而形成静电潜像。在感光鼓8Y、8M、8C和8K上形成的静电潜像分别通过显影装置11Y、11M、11C、11K显影为具有黄色(Y)、品红色(M)、青色(C)和黑色(K)等颜色的调色剂图像。

此外，如图1所示，纸张输送带单元3包括循环运动的纸张输送带17作为环带。纸张输送带17构造成在静电吸附状态下输送作为转印材料的纸张18，由图像形成部分7Y、7M、7C和7K形成的具有黄色(Y)、品红色(M)、青色(C)和黑色(K)等颜色的调色剂图像转印到该转印材料上。

如图1所示，纸张输送带17以预定张力张紧在作为在竖直方向上设置的张紧辊的驱动辊19与从动辊20之间，并构造成借助于驱动辊19以预定速度在图1的逆时针方向上循环运动，驱动辊19通过未示出的驱动电动机驱动而旋转。

驱动辊19与从动辊20之间的距离设定为大致等于具有例如A3尺寸的纸张18的长度，但不限于该长度，而理所当然，该距离可任意设定。此外，例如，形成为环带状、具有挠性的例如聚酰亚胺等合成树脂膜可用于纸张输送带17。

此外，如图1所示，用于将纸张18静电吸附在纸张输送带17的表面上的吸附辊22设置成通过纸张输送带17紧靠在驱动辊19的表面上。例如，吸附辊22构造成以与图像形成部分7Y、7M、7C和7K的充电辊9相同的方式用导电橡胶覆盖金属芯棒的表面，并且用于吸附的预定偏电压施加到该金属芯棒上。吸附辊22具有这样的结构，即：以静电方式给从供纸盒6供给的纸张18充电以及将纸张18吸附在纸张输送带17的表面上。不必总是设置吸附辊22。

在图像形成部分7Y、7M、7C和7K的感光鼓8(8Y、8M、8C、8K)上形成的具有黄色(Y)、品红色(M)、青色(C)和黑色(K)等颜色的调色剂图像通过转印辊23Y、23M、23C和23K在叠加状态下依次多重转印到在被吸附在纸张输送带17的表面上的状态下被输送的纸张18上。转印辊23Y、23M、23C和23K与纸张输送带单元3安装成一体。

如图1所示，纸张18从设置在打印机主体1中的底部的供纸盒6供给并被输送到打印机主体1。供纸盒6包括纸盒24，纸盒24中容纳具有所需尺寸并由所需材料形成的纸张18。此外，与位于最上部的纸张18咬合的拾取辊(记录介质取出部分)35设置在纸盒24上。因此，具有所需尺寸并由所需材料形成的纸张18通过拾取辊35逐一从纸盒24中取出并通过送纸辊25供给，进而在通过分离辊26逐一分离的状态下供给并通过作为送纸部分的阻挡辊27在预定定时输送到纸张输送带17上的吸附位置。

送纸辊25和拾取辊35设置在全色打印机主体1一侧，而分离辊26设置在供纸盒6一侧。

也可以使用整体上具有拾取辊35的功能和送纸辊25的功能的辊。此外，也可以使用对于取出的纸张18具有预定摩擦阻力的垫式分离部分来代替分离辊26。

可以将具有各种尺寸例如A4尺寸、A3尺寸、B5尺寸或B4尺寸并由各种材料形成的片状部件例如普通纸、涂布纸等厚纸或者OHP纸用于记录介质。

如图1所示，其上多重转印有黄色(Y)、品红色(M)、青色(C)和黑色(K)等颜色的调色剂图像的纸张18通过纸张18本身具有的刚性(所谓的韧性)与纸张输送带17分离，然后沿着输送路径28输送到定影装置29。此后，定影装置29中通过对纸张18施加到热量和压力以使得调色剂图像定影在纸张18上。

纸张输送带17和定影装置29设置为彼此靠近，并且与纸张输送带17分离的纸张18通过纸张输送带17的输送力被输送到定影装置29。定影装置29构造成这样，即：在加热辊30和加压辊31彼此压力接触的状态下被驱动而旋转，并使得纸张18通过在加热辊30与加压辊31之间形成的咬合部分，从而利用热量和压力执行定影处理。

随后，其上定影有各种颜色的调色剂图像的纸张18在打印面向下的状态下通过排出辊32被排出到设置在全色打印机主体1的上部的排纸盒33上，从而结束打印操作。

在全色打印机中，除了全色图像以外，可以打印具有所需颜色例如单色的图像。调色剂图像可以通过与要打印的图像的颜色对应的黄色(Y)、品红色(M)、青色(C)和黑色(K)图像形成部分7Y、7M、7C和7K的全部或部分来形成。

在图1中，附图标记34表示安装在打印机主体1的前表面上的包括显示部分例如液晶面板的操作面板。操作面板34构造成显示打印机的状态并执行必要的操作。

下面，将要说明用于具有上述结构的串联式全色打印机中的电气元件的冷却系统。

图2是示出根据本发明示例性实施例的用于电气元件的冷却系统的透视图，图3是示出放大的图2所示主要部分的透视图，图4是沿图2中的A-A’线截取的剖视图，图5是图2的平面图，而图6是示出放大的图4所示主要部分的剖视图。

形成根据示例性实施例的用于电气元件的冷却系统的一部分的电源电路单元5设置在排纸盒(第二导向部件)33的下面，该排纸盒在纸张18的排出方向上向上倾斜(图4)，并且如图2和图3所示，电源电路单元5具有刚性的电源基板(基板)5a，在该电源基板中预定图案配线形成于具有绝缘特性的基体材料上。例如，电气元件5b例如功率晶体管5b-1、继电器5b-2、大容量电容器5b-3、散热片5b-4和电容器5b-5安装在电源基板5a的安装表面5a-1上。

用于吸入空气以冷却安装在电源基板5a上的电气元件5b的吸气风扇(吸气部分)40以这样的状态容纳在外壳41中，即：该吸气风扇面对形成于打印机主体1的外壳上的狭缝(未示出)，从而该吸气风扇设置在电源基板5a附近。此外，用于引导由吸气风扇40吸入的空气的管道(第一导向部件)42安装在吸气风扇40与电源基板5a之间。

如图2至图5所示，在大约AC 100V至230V的高电压下工作且其在工作过程中的发热温度达到大约70℃至100℃的电气元件，例如，功率晶体管5b-1、继电器5b-2和大容量电容器5b-3装入安装表面5a-1的主要侧区域S1中。此外，在大约AC 3.5V至12V的低电压工作且其在工作过程中的发热温度达到大约10℃至30℃的电气元件，例如，电容器5a-5和晶体管装入安装表面5a-1的次要侧区域S2中。吸气风扇40设置在主要侧区域S1附近。

如图4和图6所示，管道42设有由穿过吸气风扇40的大致旋转中心的水平面形成的台阶部分42a，并且电源基板5a以横跨台阶部分42a和图像形成单元2的方式固定在台阶部分42a和图像形成单元2上。在管道42中，排气口42b和42c由台阶部分42a沿竖直方向隔开。因此，吸入吸气风扇40的空气被台阶部分42a分流从而从排气口42b和排气口42c排出。

在示例性实施例中，例如，在吸气风扇40与管道42位于吸气风扇的电源基板5a侧的部分之间形成有尺寸约为10mm的间隙G(图6)。这是为了防止风切音(air cutting sound)而设置的。如果不在吸气风扇40与上述部分之间设置间隙G，那么会产生紊流从而造成风切音。然而，如果形成了间隙G，那么就不会产生紊流。因此，防止了由紊流导致的风切音。间隙G的宽度不限于10mm而可以自由设定。一般来说，可以认为如果宽度为10mm至20mm则不产生风切音。

如图6详细地所示，管道42设有第一导向面42-1和第三导向面42-3，该第一导向面用于使吸入的空气流向位于安装表面5a-1一侧的排气口42b，该第三导向面用于使吸入的空气流向位于安装表面5a-1相反侧的排气口42c。

第一导向面42-1朝向安装表面5a-1的倾上方延伸，并且相对于安装表面5a-1的倾角(锐角)θ1设定为60度。因此，从吸气风扇40吸入到管道42并从排气口42b排出的空气的排出方向由第一导向面42-1引导从而设定为与安装表面5a-1分离的方向。

此外，第三导向面42-3朝向电源基板5a的安装表面5a-1的相反侧延伸，并且相对于该相反面的倾角(锐角)θ2设定为60度。因此，从吸气风扇40吸到管道42并从排气口42c排出的空气的排出方向由第三导向面42-3引导从而转向安装表面5a-1的相反侧。

第一导向面42-1和第三导向面和42-3不限于根据示例性实施例的上述角度而可以设定为任意倾角，例如45至60度。优选的是，第一导向面42-1应设定为具有这样的倾角，即：如下所述，使得从排气口42b排出的空气不直接碰到所安装的电气元件5b上。

如上所述，电源电路单元5设置在排纸盒(第二导向部件)33的下面。因此，作为排纸盒33的背面的第二导向面33-2位于电源电路单元5的上方。

如图所示，第二导向面33-2在这样的位置覆盖安装表面5a-1，即：该第二导向面暴露于从管道42的排气口42b排出的空气，并且该第二导向面倾斜以朝向管道42的相反侧靠近安装表面5a-1。

因此，引导至第一导向面42-1并从管道42的排气口42b朝向第二导向面33-2排出的空气碰到第二导向面33-2上，从而扩散进而引导至电源基板5a的安装表面5a-1并冷却安装在安装表面5a-1上的电气元件5b。

安装在电源基板5a上的电气元件5b安装在这样的范围内，即：不与包括第一导向面42-1并从第一导向面42-1朝向第二导向面33-2延伸的表面R(参见图5和图6)干涉。

如图6详细地所示，第一导向面42-1和与第一导向面42-1的排气端相邻的端面42-2形成锐角。通过这样的形状，能够在第一导向面42-1的排气端抑制涡流的发生，在涡流中引导至第一导向面42-1的空气朝向端面42-2一侧稍稍回转。因此，可以将更大量的空气引导至第二导向面33-2。

此外，如图6通过抽去部分所示，管道42的排气口42b被切掉一部分以朝向第二导向面33-2敞开。在不具有切口形状的情况下，排气口变窄从而增大了压力损失，导致了空气量的减少。如果具有该形状，则能够充分确保排气口42b的开口面积。因此，能够保持必要的空气量。

如上所述，在根据示例性实施例的冷却系统中，吸入吸气风扇40的空气通过管道42的第一导向面42-1在与电源基板5a的安装表面5a-1分离的方向上被引导。引导至第一导向面42-1的空气碰到作为排纸盒33的背面的第二导向面33-2上然后扩散，从而引导至电源基板5a的安装表面5a-1上，从而冷却电气元件5b。

于是，无论设置吸气风扇40的位置如何，空气中的灰尘都不会在特定位置例如吸气风扇40附近局部累积在电气元件5b上，而是广泛累积在电源基板5a或安装的电气元件5b上。因此，无论安装在电源基板5a上的电气元件5b的布置位置如何，都能够防止由于灰尘的累积所导致的绝缘失效。

此外，由于能够抑制电气元件5b的绝缘失效，所以具有较大发热量的电气元件5b，例如，高压元件能够设置在吸气风扇40的附近。因此，能够提高电气元件5b安装到电源基板5a上情况下的自由度。

此外，当空气中的灰尘广泛地累积在电气元件5b上时，减轻了电气元件5b的冷却不均匀性。因此，能够简化安装到电气元件5b上的散热片。

特别地，在示例性实施例中，电气元件安装在这样的范围内，即：不与包括第一导向面42-1并从第一导向面42-1朝向第二导向面33-2延伸的表面干涉。因此，通过第一导向面42-1朝向第二导向面33-2引导且尚未扩散的空气不会碰到电气元件5b上。因此，能够更加有效地防止灰尘在特定的电气元件5b上的局部累积，从而能够更加可靠地抑制绝缘失效的发生。

通过使用用于图像形成装置中的电气元件的冷却系统，能够防止由于灰尘在安装于电源基板5a上的电气元件5b中累积所导致的绝缘失效。从而，能够获得具有较高可靠性的图像形成装置。

尽管在冷却系统应用于图像形成装置的示例性实施例中，排纸盒33用作第二导向部件，而排纸盒33的背面用作第二导向面33-2且电源基板5a设置在排纸盒33的下面，但并不是必须总是采用该结构。

通过采用上述结构，能够将具有较大高度的电气元件5b设置在吸气风扇40一侧。因此，能够将电气元件5b有效地设置在电源基板5a上。

在上述说明中，根据本发明的用于电气元件的冷却系统应用于图像形成装置。类似地，在除图像形成装置以外的装置中，冷却系统也能够广泛地用作安装在基板上的电气元件的冷却系统。

此外，电气元件不限于安装在电源基板上而是也能够适用于安装在各种类型的基板上的元件。

Claims (7)

1.一种用于电气元件的冷却系统，包括：

基板，其具有安装表面，电气元件安装在所述安装表面上；

吸气部分，其吸入用于冷却所述电气元件的空气；

第一导向部件，其包括第一导向面，所述第一导向面在与所述基板的所述安装表面分离的方向上引导吸入所述吸气部分的空气；以及

第二导向部件，其包括第二导向面，所述第二导向面将引导至所述第一导向面的空气引导到所述基板的所述安装表面。

2.根据权利要求1所述的用于电气元件的冷却系统，其中，

所述电气元件安装在所述基板上的这样的范围内，即：不与包括所述第一导向面并且从所述第一导向面朝向所述第二导向面延伸的表面干涉。

3.根据权利要求1所述的用于电气元件的冷却系统，其中，

在所述吸气部分与所述吸气部分的基板侧之间形成有间隙。

4.根据权利要求1所述的用于电气元件的冷却系统，其中，

所述第一导向面和与所述第一导向面的排气端相邻的端面形成锐角。

5.根据权利要求1所述的用于电气元件的冷却系统，其中，

所述第一导向部件包括排气口，所述排气口排出引导至所述第二导向面的空气，并且

所述排气口被切掉一部分以朝向所述第二导向面敞开。

6.一种图像形成装置，其包括根据权利要求1所述的用于电气元件的冷却系统。

7.根据权利要求6所述的图像形成装置，其中，

所述第二导向部件是排纸盒，所述排纸盒排出其上形成有图像的纸张，所述第二导向面是所述排纸盒的背面，并且

所述基板设置在所述排纸盒的下面。

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