JP2004160747A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】光書込みユニット部や電装ユニット部を効率良く冷却することができる画像形成装置を提供する。
【解決手段】回転自在に支持された感光体ドラム２６と、周囲を光学ハウジング１００によりカバーされ、感光体ドラム２６に光ビームにより画像を形成する光書込みユニット３２と、この光書込みユニット３２を冷却するための冷却ファン４５とを備えた画像形成装置において、冷却ファン４５からの風を光書込みユニット３２に導くように設けられたリブ１１１，１１２と光学ハウジング１００の第１ないし第３側壁１００ａ，１００ｂ，１００ｃとで冷却ファン４５からの気流流路を形成する。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ装置あるいはこれらの複合機などの光書き込み方式の画像形成装置に関し、特に光書込み装置の冷却構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
複写機、プリンタ、ファクシミリ装置あるいはこれらの複合機などの電子写真式の画像形成装置においては、光書込みユニット部、電源やホストコンピュータと通信制御を行う通信回路などの電装ユニット部を冷却ファンによって冷却することが提案されている（例えば、特許文献１および２参照）。
【０００３】
従来から実施されているの光書き込み方式の画像形成装置のとして例えば特開平６−１５８７０号公報に開示された発明が知られている。図７ないし図９は、前記公報に開示された画像形成装置の構成と冷却機構の一例を示す図で、図７は従来の画像形成装置の構成を示す概略断面図、図８は図７の画像形成装置を矢印Ａ方向から見たときの概略断面図、図９は図８の画像形成装置の光書込みユニットをＢ方向から見たときの概略構成図である。
【０００４】
図７に示すように、前記公報に開示された画像形成装置はレーザビームプリンタであり、装置本体２１には、感光体ドラム２６とを含む作像ユニット、この感光体ドラム２６に画像情報をレーザービームにより書き込む光書込みユニット３２、給紙カセット２２を含む給紙機構、及び排紙ローラ３１を含む排紙機構が設けられている。符号２６ｄはプロセスカートリッジ２７の筐体であって、この筐体２６ｄ内には、感光体ドラム２６、現像器２６ａ、帯電器２６ｂ、感光体ドラム２６を清掃するクリーナ２６ｃが収容され、これらによりプロセスカートリッジ２７が構成される。感光体ドラム２６の下方には、感光体ドラム２６上でトナー現像された顕像を転写紙Ｐ上へ転写する転写ローラ２８が配されている。
【０００５】
レ−ザ光走査光学系である光書込みユニット３２は、装置本体２１の上方に配置されており、光源（図示しない）より出射されたレ−ザ光Ｌは、ポリゴンミラ−５２で偏向され、レンズ５４を通過して折り返しミラ−５７で偏向され、防塵ガラス６１を通過して下方に位置する感光体ドラム２６に到達する。
【０００６】
装置本体２１の下方には、転写紙Ｐを収容する給紙カセット２２が設けられている。給紙カセット２内の転写紙Ｐは、カセット給紙ローラ２３によって取り出され、搬送ローラ２４によって感光体ドラム２６側へ搬送される。２４ａは転写紙Ｐが１枚ずつ給送されるように設けられた分離爪、２５は転写紙Ｐの斜行を取り除くための斜送コロである。なお、これらの各部によって給紙機構が構成されている。
【０００７】
ホストコンピュ−タ（図示しない）から印字情報の出力指示が行われると、プリント命令を受けたプリンタは給紙動作を行い、給紙カセット２２内の転写紙Ｐを転写部へ搬送する。転写紙Ｐは、レ−ザ光Ｌによって感光体ドラム２６に潜像を作り、カ−トリッジ２７内の現像器２６ａによって現像され、転写ロ−ラ２８により転写紙Ｐに転写され、定着ロ−ラ対３０によって定着され、排紙ローラ３１を通って装置本体２１上の排紙トレイ３３に積載される。
【０００８】
図８に示すように、給紙カセット２２はフレ−ム４０の底部に配置され、その上部にはステ−４１によって支持された電装ユニット部４２が配置されている。フレ−ム４０の図面において左側部には、ホストコンピュ−タと通信制御を行う制御回路基板４３が配置され、フレ−ム４０の側壁には通風孔４４が形成されている。フレ−ム４０の図面において右側部には冷却ファン４５が取り付けられ、冷却ファン４５によって装置外から吸引された空気は、矢印で示すようにフレ−ムガイド４６を介して電装ユニット部４２および光書込みユニット３２を通過し、通風孔４４より排出される。２９は転写紙Ｐのための搬送ガイド板、４４ａは吸気孔である。
【０００９】
図９に光書込みユニット３２の詳細を示す。同図において、光書込みユニット３２は光学ハウジング５０内に収納されており、光学ハウジング５０内には、さらにレ−ザ発振装置５１、ポリゴンミラ−５２、ロータ５３、プラスチック製の結像レンズ５４、電装基板５５を備えている。
【００１０】
レ−ザ発振装置５１から出射された光束は、ポリゴンミラ−５２により反射され、走査光束となる。ポリゴンミラ−５２は、ポリゴンモ−タの一部であるロータ５３に固定され、さらにロータ５３は、図示しないマグネットとポリゴン固定板よりなり、電装基板５５に配置されたステ−タコイルに対向して取り付けられてポリゴンミラ−５２を回転させる。また、電装基板５５には、ポリゴンミラ−５２を駆動するポリゴン駆動回路、信号処理回路、及び制御回路等を集積した集積回路（ＩＣ）５６が搭載されている。
【００１１】
ポリゴンミラ−５２は、矢印ａの方向に回転し、ポリゴンミラー５２による走査光束は矢印ｂ方向へ速度ｖで移動する。一方、走査開始側の走査光束は、結像レンズ５４を通過した後、反射ミラ−５８によって反射され、この反射光は光ファイバ５９先端の受光端６０によって受光され、走査光学系と平行（または垂直）に設けられた本体の画像信号の制御部と処理回路と受光部を有する基板上の同期検知信号受光部に直接導かれる。冷却ファン４５によって取り込まれた外部の空気は、矢印に示すように光学ハウジング５０の周囲を流れ、最終的には図８に示した通風孔４４から装置外に排出される。
【００１２】
【特許文献１】
特開平６−１５８７０号公報
【００１３】
【特許文献２】
特開平８−２６２９５９号公報
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、デスクトップタイプの画像形成装置では、機械サイズの小型化が市場ニーズとなっている。機械を小型にするためには各構成ユニットを小型にすることはもちろんであるが、できるだけ各構成ユニット間のデッドスペースを無くすことも大切である。しかし、機械を小型化するデメリットの１つとして、気流流路が狭められることにより機械内部に熱が蓄熱されやすいことが挙げられる。発熱源としては、
▲１▼光書込みユニットの構成部品であるポリゴンモータの発熱（ＩＣ含む）
▲２▼定着器からの発熱
▲３▼電源部による発熱
▲４▼スタックされた紙からの放熱
等が考えられる。そのうちポリゴンモータの発熱に関しては、書込みハウジングを覆うカバーを板金化したり、ポリゴンモータ部をアルミダイキャスト等の金属カバーで覆ったり、ヒートパイプを用いて書込みハウジング外部に熱を放熱したりしていた。一方、光書込みユニットから外部に放出された熱は、装置本体内部に一時留まり、本体に設置された冷却ファンにより装置外部に放出される。このとき、冷却ファンの風量や冷却ファンを駆動するパワーが十分でないと装置外部に熱が放出されないのは当然であるが、風量やパワーが十分であっても、風の流れが分散されていたり、デッドスペースが多かったり、乱流が発生しやすい構造であると風損が大きくなり、ダクトを設けたような効果が期待できず、十分な放熱効果が得られない。
【００１５】
さらに、光学ハウジングを気流の流路壁として利用する場合、気流中の壁に突起、ネジ、給電や信号処理等のハーネスが存在すると、それらの周囲で空気の流れが乱流となり、風損が大きくなる。その結果、放熱効率が低下してしまうことになる。
【００１６】
本発明はこのような従来技術の実情に鑑みてなされたもので、その目的は、光書込みユニット部や電装ユニット部を効率良く冷却することができる画像形成装置を提供することにある。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、第１の手段は、回転自在に支持された像担持体と、周囲をハウジングによりカバーされ、前記像担持体に光ビームにより画像を形成する光書込みユニットと、該光書込みユニットを冷却するための冷却ファンとを備えた画像形成装置において、前記冷却ファンからの風を前記光書込みユニットに導くように設けられたリブと前記ハウジングの側壁の少なくとも１面とで前記ハウジングの側壁を回り込むように前記ファンからの気流流路が形成されていることを特徴としている。
【００１８】
第２の手段は、第１の手段における前記ハウジングの気流流路壁として使用される側壁面にはリブ等の突起が設けられ、該突起は前記ファンからの気流の上流から下流に向かってその厚さが厚くなっていること特徴としている。ハウジングに突起を有する場合、風の流れに対して直角方向の突起断面積が、上流側≧下流側の関係式が成り立つとき、風の流れが上流側でせき止められて下流側で乱流が発生し、風損が大きくなることで放熱効率が低下するが、この第２の手段によれば、突起は気流の上流から下流に向かってその厚さが厚くなっていくようにしているので、空気抵抗を低減することができ、ファンの温度低下に対する寄与率も従来と同等にできるのでファンもコストアップせず、ダクトのコストも削減できる。また、風量を変更しなくても良いため従来並みの消費電力に抑えられる。
【００１９】
第３の手段は、第１の手段における前記ハウジングの気流流路壁として使用される側壁面にはリブなどの突起が設けられ、該突起は前記ファンからの気流の上流から下流に向かってその高さが高くなるように傾斜していることを特徴としている。ハウジングに突起を有する場合、風の流れに対して直角に壁が立っていると、この部分で風の流れが遮られて（風損が大きくなり）放熱効率が低下するが、この第３の手段によれば、突起は気流の上流から下流に向かって傾斜しているので、空気抵抗を従来と同等、或いは低減することができ、ファンの温度低下に対する寄与率も従来と同等にできるのでファンもコストアップせず、ダクトのコストも削減できる。また、風量を変更しなくても良いため従来並みの消費電力に抑えられる。
【００２０】
第４の手段は、第１ないし第３の手段の前記光書込みユニットに対する電源供給や信号処理のためのハーネスが、前記ハウジングの気流流路壁として使用されていない側壁面から引き出されていることを特徴としている。すなわち、ハウジングに給電、信号処理等のハーネスが存在する場合、気流流路中にハーネスが抵抗となって乱流を生じ風損が大きくなり、機外への放熱効率が低下してしまう。
【００２１】
しかしながら、第４の手段によれば、ハウジングの気流流路壁として使用された側壁面には、ハーネスが存在しないようにしているので、空気抵抗を従来と同等、或いは低減することができ、ファンの温度低下に対する寄与率も従来と同等にできるのでファンもコストアップせず、ダクトのコストも削減できる。また、風量を変更しなくても良いため従来並みの消費電力に抑えられる。
【００２２】
第５の手段は、第１ないし第４の手段の前記光書込みユニットに対する電源供給や信号処理のためのハーネスが、前記ハウジングの気流流路壁として使用されている側壁面から気流流路壁として使用されていない側壁面に渡されており、少なくとも前記気流流路壁として使用されている側壁面に位置する前記ハーネスはカバーによって覆われていることを特徴としている。これにより、ハウジングの気流流路壁として使用された側壁面にハーネスが存在しても、当該ハーネスを覆うようなカバーを光書込みユニットに設けているので、空気抵抗を従来と同等、或いは低減することができ、ファンの温度低下に対する寄与率も従来と同等にできるのでファンもコストアップせず、ダクトのコストも削減できる。また、風量を変更しなくても良いため従来並みの消費電力に抑えられる。
【００２３】
第６の手段は、第１ないし第５の手段において、前記気流流路壁として使用される前記ハウジングの側壁面以外の位置に、前記光書込みユニットから前記像担持体への前記光ビームを通過させる防塵ガラスが設けられていること特徴としている。すなわち、光書込みユニットの気流流路壁に防塵ガラスを設け、この防塵ガラスを通して光書き込みを行うようにすると、防塵ガラスに沿って冷却空気が流れるたときに、この流れに乗ってきた塵、ホコリ等が防塵ガラスに付着して光路を遮ることになる。このような光路遮断により画像形成したときに白スジが発生するが、気流流路壁として使用された側壁面には、防塵ガラスが存在しないので、上記のような心配はない。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照し、本発明の実施の形態について説明する。なお、以下の各実施の形態において、同等とみなせる各部には同一参照番号を付し、重複する説明は適宜省略する。また上述した従来例と同等とみなせる各部についても同一の参照番号を付して、重複する説明は省略する。
【００２５】
図１は、本発明の実施の形態に係る画像形成装置の構成を示す概略平面断面図、図２は図１の画像形成装置を矢印Ｃ方向から見たときの概略断面図である。転写紙Ｐへの印字プロセス、紙搬送方法は上述した従来例と同等であり、画像形成装置の各部品についてはほぼ類似のため、異なっている部分のみ参照番号を異ならせて説明する。
【００２６】
図１において、レーザ発振装置５１より出射されたレーザ光は、ポリゴンミラー５２で偏向され、有効書込み幅より外側に設けられた反射ミラー５８により同期検知センサ１０９に入射して、その信号をハーネス１１３で装置のＣＰＵ（図示しない）に送り、書き始めのタイミングを計っている。同期検知センサ１０９は、プリント回路基板（以下、ＰＣＢと称する）１１０に搭載され、ネジ止め等で光学ハウジング１００に固定されている。同期検知センサ１０９は、上述した従来例における光ファイバ５９や受光端６０と同じ目的で使用される。但し、前記光ファイバ５９等は最近ではあまり用いられないため、ここでは同期検知センサ１０９を使用した例で説明する。
【００２７】
冷却ファン４５により引き起こされる風の流れを白抜きの矢印で示す。冷却ファン４５と光書込みユニット３２は近接して位置に配置される。冷却ファン４５は、装置本体２１のフレームより突設されたリブ１１１、１１２に挟まれるように設置される。リブ１１１，１１２は、他の部分に空気が流れないように、図２において排紙トレイ３３に接するくらいの高さにしておく。こうすればダクトと同じような効果が得られるため風損が少なくなり、光書込みユニット３２に直接風を当てることができる。冷却ファン４５によって装置本体２１の内部に引き込まれた空気は、光学ハウジング１００の第１の側壁１００ａにぶつかり、この第１の側壁１００ａに続くコーナー部でありＲ形状に形成された第２の側壁１００ｂとリブ１１２の間、そして第２の側壁１００ｂに続く第３の側壁１００ｃとリブ１１２の間を流れるようにする。その後、排気孔４４を通って装置本体２１の外部に排出される。このように流路を形成することから、光学ハウジング１００の第１の側壁１００ａ、第２の側壁１００ｂ及び第３の側壁１００ｃの部分は冷却空気の気流が流れる流路壁となるので、気流の流れを妨げるような突起、ネジを前記第１の側壁１００ａ、第２の側壁１００ｂ及び第３の側壁１００ｃの部分には設けないようにする。
【００２８】
ここで、図２において、装置本体２１に光書込みユニット３２を設置したとき、光書込みユニット３２の支持板１２１からの高さをｈ１とし、排紙トレイ３３と前記支持板１２１との隙間をｈ２とする。気流設計をどうするかによって異なるが、光書込みユニット３２の上部に風を流そうとする場合、
（ｈ２−ｈ１）≧５ｍｍ
として、風の流れの上流側には傾斜部１０７を設ける。
【００２９】
逆に、光書込みユニット３２の上部に風を流したくない（光書込みユニット３２の冷却効果を上げたい）場合は、
（ｈ２−ｈ１）≦２ｍｍ
として、風の流れの上流側に傾斜部１０７を設けないようにする。
【００３０】
同様の考え方で、発熱体であるポリゴンモータ１１４を重点的に冷却したい場合、光学ハウジング１００の受け台１０８ａ、１０８ｂの支持板１２１からの高さｈ３を
ｈ３≧５ｍｍ
とする。さらに、主に定着ローラ対３０からの熱の影響を避けたい場合、言い換えればポリゴンモータ１１４の近傍に装着される定着ローラ対３０からの熱を速やかに装置本体２１の外部に排出したい場合、光書き込みユニット３２の上端部と排紙トレイ３３の下面との間の隙間（ｈ２−ｈ１）を、
（ｈ２−ｈ１）≦２ｍｍ
とし、さらに、受け台１０８ａ、１０８ｂの高さｈ３を、
ｈ３≦２ｍｍ
とする。隙間が２ｍｍ以下の場合、空気の流れが乱流になり風の流れが悪くなるが、上述する図６の例に示す白抜き矢印方向の風が効率よく流れる。隙間が５ｍｍ以上の場合、部品の表面の状態にかかわらず流れがスムーズになる。
【００３１】
また、図１に示すように、例えば定着ローラ対３０との間に間隙を保持するためリブ１０１などが必要な場合は、図４ないし図６に示す形状にする。図４は図１のリブの構造を示す部分拡大平面図、図５はリブの別の構造を示す部分拡大平面図、図６はリブの更に別の構造を示す部分拡大側面図である。すなわち、図４に示すように、風が図面において白抜き矢印で示すように、右から左に流れている場合、上流側のリブ厚ｙ１と下流側ｙ２は、
ｙ１＜ｙ２
の関係式が成り立つようにしておけば風損を小さくすることが可能である。
【００３２】
また、図５に示すように、上流側のリブ厚ｚ１と下流側のリブ厚ｚ２は、
ｚ１＜ｚ２
の関係式が成り立つようにしておき、かつリブ角部１０２をＲ形状にしておけばより風損を小さくすることが可能である。ｙ１、ｚ１を小さくすることにで、より風損を低減できる。また図６に示すように、上流側のリブ厚ｘ１と下流側ｘ２は、ｘ１＜ｘ２の関係式が成り立つようにしておき、かつリブ角部１０４をＲ形状にしておけばさらに風損を小さくすることが可能である。
【００３３】
図１に示すように、気流流路壁となる側壁１００ａ，１００ｂ，１００ｃの近傍には流れの妨げとなるようなハーネス１０５ｂを設けないようにする。どうしてもハーネス１０５ｂが必要な場合、気流れの妨げとならない風下側に位置する光学ハウジング１００の側壁１１５からハーネス１０５ｂを引き出すようにする。
【００３４】
図１のようにハーネス１０５ｂを引き出すことができない場合の一例を図３に示す。図３は光書込みユニットの別の構成を示す概略平面断面図である。この例では、ハーネス１０５ａは、光学ハウジング１００の側壁１００ｃから取り出され、この側壁１００ｃから側壁１１５に沿って這わせるとともに、このハーネス１００ａを直接風にさらさないようにハーネスカバー１０６を設けている。なお、このハーネスカバー１０６の形状および取り付け位置を容易に理解できるように、図２においても図示している。したがって、図２のハーネスカバー１０６の部分だけは、図１とは異なっている。ハーネスカバー１０６はハーネス１０５ａを直接風にさらさないようにするためのもので、光学ハウジング１００を突出させても良いし、防塵のためのハウジングカバー（図示せず）側から設けても良い。このハーネスカバー部分の稜線の合わせ部は乱流を発生させないようにするため、角をＲ形状にしておく。
【００３５】
図３において、防塵ガラス６１は光学ハウジング１００の底面に位置している。この時、前述したように光学ハウジング１００の下面を風が流れないように、図５の受け台１０８ａ，１０８ｂの高さｈ３≦２ｍｍの関係式が成り立つように設定する。また、光路Ｌの関係から防塵ガラス６１を光学ハウジング１００の下面に設置できない場合は、光学ハウジング１００の側壁１１６側に防塵ガラス６１を設置する。この場合、リブ１１１と気流流路壁である側壁１００ａが隙間のないように接するようにしておく。こうすることで防塵ガラス６１側に風が流れなくなり、白抜き矢印方向の風が流れやすくなる。
【００３６】
いずれにしても、防塵ガラス６１が冷却ファン４５からの冷却空気の流路に面した位置に設置されていると、塵埃類の付着の原因となり、光書き込みを阻害することから、防塵ガラス６１は冷却空気の流路から外れた位置に、すなわち、気流流路壁として使用される前記ハウジングの側壁１００ａ，１００ｂ，１００ｃ以外の面に設置される。
【００３７】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、冷却ファンからの風を光書込みユニットに導くように設けられたリブとハウジングの側壁の少なくとも１面とでハウジングの側壁を回り込むように冷却ファンからの気流流路が形成されている光書込みユニットのハウジングの側壁面を気流流路壁として使用したので、別部品でダクトのような気流流路を設けなくてもダクトを有する場合と同等の冷却効果を得られ、コストを削減した上で、光書込みユニット部や電装ユニット部を効率良く冷却することができる画像形成装置を提供することができる。
【００３８】
また、風量を変更しなくても良いので、従来並みの消費電力で十分であり、効率のよい冷却が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る画像形成装置の構成を示す概略平面断面図である。
【図２】図１の画像形成装置を矢印Ｃ方向から見たときの概略断面図である。
【図３】光書込みユニットの別の構成を示す概略平面断面図である。
【図４】図１のリブの構造を示す部分拡大平面図である。
【図５】リブの別の構造を示す部分拡大平面図である。
【図６】リブの更に別の構造を示す部分拡大側面図である。
【図７】従来の画像形成装置の構成を示す概略断面図である。
【図８】図７の画像形成装置を矢印Ａ方向から見たときの概略断面図である。
【図９】図８の画像形成装置の光書込みユニットをＢ方向から見たときの概略構成図である。
【符号の説明】
２６ 感光体ドラム
３０ 定着ローラ対
３２ 光書込みユニット
５１ レーザ発振装置
５２ ポリゴンミラー
６１ 防塵ガラス
１００ 光学ハウジング
１００ａ 第１の側壁
１００ｂ 第２の側壁
１００ｃ 第３の側壁
１０１ リブ
１０９ 同期検知センサ
１０５ａ，１０５ｂ，１１３ ハーネス
１０６ ハーネスカバー
１１１，１１２ リブ
１１４ ポリゴンモータ
１１５ 側壁

Claims (6)

1. 周囲をハウジングによりカバーされ、光ビームにより画像形成媒体上に光書き込みを行う光書込みユニットと、該光書込みユニットを冷却するための冷却ファンとを備えた画像形成装置において、
   前記冷却ファンからの風を前記光書込みユニットに導くように設けられたリブと前記ハウジングの側壁の少なくとも１面とによって前記ハウジングの側壁を回り込むように前記ファンからの気流流路が形成されていることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記ハウジングの気流流路壁として使用される側壁面には突起が設けられ、該突起は前記ファンからの気流の上流から下流に向かってその厚さが厚くなっていること特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
3. 前記ハウジングの気流流路壁として使用される側壁面には突起が設けられ、該突起は前記ファンからの気流の上流から下流に向かって高さが高くなるように傾斜していることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
4. 前記光書込みユニットに対する電源供給や信号処理のためのハーネスは前記ハウジングの気流流路壁として使用されていない側壁面から引き出されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
5. 前記光書込みユニットに対する電源供給や信号処理のためのハーネスは前記ハウジングの気流流路壁として使用されている側壁面から気流流路壁として使用されていない側壁面に渡されており、少なくとも前記気流流路壁として使用されている側壁面に位置する前記ハ−ネスはカバーによって覆われていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
6. 前記気流流路壁として使用される前記ハウジングの側壁面以外の位置に、前記光書込みユニットから前記像担持体への前記光ビームを通過させる防塵ガラスが設けられていること特徴とする求項１ないし５のいずれか１項に記載の画像形成装置。

Images