JP2005084235A - 電装基板包括用筐体およびこれを備えた画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 ボード搭載のＣＰＵのみを専用で冷却するために、外気を導入し、かつ冷却効果を増すように櫛歯状の冷却フィンをＣＰＵに接触させ、伝導熱をダクト内の気流にて画像形成装置外に排気する構成を有する電装基板包括用筐体および画像形成装置を提供する。
【解決手段】 機械制御用ボード４１と画像処理用ボード４２等が設置される電子写真方式画像形成装置において使用し、前記機械制御用ボード４１と画像処理用ボード４２に搭載されるＣＰＵの発熱を冷却するＣＰＵ冷却手段４３を備え、前記機械制御用ボード４１と画像処理用ボード４２等を外部漏洩電波遮蔽用カバーで覆って設置する電装基板包括用筐体４０において、前記ＣＰＵ冷却手段４３がＣＰＵの被覆面の一部または全面と接触している。
【選択図】 図２

Description

本発明は、電子写真方式画像形成方式のＰＰＣ、ファクシミリ、プリンタ等およびその複合機能を有する電子写真方式の画像形成装置における本体構造体の電装基板類包括筐体および画像形成装置に関するものである。

従来の電子写真方式の画像形成装置では、電装基板や外部との拡張機能用基板類（オプションボード類）、画像データ蓄積用のハードディスク類、メモリーカード類、ファクシミリ機能拡張用ボード類等が、それぞれ画像形成装置本体構造体に直接取り付けられて機械制御用ボード（中央制御ボード：ＭＣＵメインコントロールユニットボード）、画像処理用ボードに接続される構成を有している構成が多い。
さらに、上記基板類（各種拡張機能ハードを含む）を外部（画像形成装置外へ）に漏洩する電波を遮蔽する目的で、導電性のカバー類で覆っている構成を採る形式がある。
上記構成の問題点として、電波遮蔽カバーにより、画像処理用および機械本体制御用ボードに搭載されているＣＰＵからの発熱が放熱されにくくなる不具合がある。これは、近年、扱うデータ量の増加および画像処理時間の短縮を目的にＣＰＵ動作クロック周波数が従来の数百ＭＨｚから数ＧＨｚへと高速化されたためであり、その発熱により画像形成装置本体が動作不良となる不具合がある。

しかしながら、従来のように画像形成装置内温度上昇防止を目的に、画像形成装置内で温まった空気を排気したり画像形成装置外から外気を導入して、画像形成装置内温度を低減させる方式の場合、ＣＰＵの冷却を十分にするために給排総量を多くしてやる必要がある。
また画像形成装置内温度全体を冷やすことで間接的にＣＰＵ温度を低減させるためには、膨大な量の吸気・排気を行う必要があり、画像形成装置本体の騒音レベルの上昇、また機内で発生するオゾン・粉塵等を機外に排出してしまう量が増えてしまうため、オフィス環境劣化を招いてしまう。
そこで本発明の目的は、上記の問題点を解決するために、ボード搭載のＣＰＵのみを専用で冷却するために、外気を導入し、かつ冷却効果を増すように櫛歯状の冷却フィンをＣＰＵに接触させ、伝導熱をダクト内の気流にて画像形成装置外に排気する構成を有する電装基板包括用筐体および画像形成装置を提供することにある。

前記の課題を解決するために、請求項１記載の発明では、機械制御用ボードと画像処理用ボード等が設置される電子写真方式画像形成装置において、前記機械制御用ボード及び画像処理用ボードに搭載されるＣＰＵの発熱を冷却するＣＰＵ冷却手段と、前記機械制御用ボードと画像処理用ボードとＣＰＵ冷却手段を外部漏洩電波遮蔽用カバーで覆う電装基板包括用筐体と、を備え、前記ＣＰＵ冷却手段がＣＰＵの被覆面の一部または全面と接触していることを特徴とする。
請求項２記載の発明では、前記ＣＰＵと接触する部位にアルミ製櫛歯状放熱体を用い、前記放熱体の櫛部位に前記画像形成装置外から取り入れた外気を、送風手段を用いて送風し、前記画像形成装置外へ排気する専用冷却構成を有している請求項１記載の電装基板包括用筐体を主要な特徴とする。
請求項３記載の発明では、外気導入から前記画像形成装置外排気に至る冷却風の導入経路を一体のダクト形状として形成する請求項１または２記載の電装基板包括用筐体を主要な特徴とする。
請求項４記載の発明では、冷却用外気を前記画像形成装置外から取り入れ、前記ＣＰＵのみを冷却し直接前記画像形成装置外に排気する構成を有する請求項１ないし３のいずれか１項記載の電装基板包括用筐体を主要な特徴とする。
請求項５記載の発明では、前記ＣＰＵの冷却用の排気風量を前記ＣＰＵ以外の冷却目的で排気する排気風量よりも大きくする請求項１または２記載の電装基板包括用筐体を主要な特徴とする。
請求項６記載の発明では、請求項１ないし５のいずれか１項記載の電装基板包括用筐体を備える画像形成装置を最も主要な特徴とする。

請求項１によれば、ＣＰＵケース自体の発熱はその動作状態・継続時間により異なるが１００℃近傍まで上昇する場合があり、放熱フィン周囲の空気温度よりも大幅に高いので、放射による熱エネルギの放出が可能である。
請求項２によれば、ＣＰＵケース自体の発熱はその動作状態・継続時間により異なるが１００℃近傍まで上昇する場合があり、放熱フィン周囲の空気温度よりも大幅に高いので、放射による熱エネルギの放出が可能である。
請求項３によれば、導入外気は放熱フィンから廃熱を受け取り排気口へと導かれる。排気口側に設けたファンにより廃熱とともに機外に放出される。
請求項４によれば、ＣＰＵ部位以外に含まれる、粉塵物質・オゾン等の有害物質を巻き込むこと無しに直接機外に排気することが可能となる。その結果、従来機種で多く用いられてきた、廃棄部の防塵フィルタ類・オゾン除去手段なども不要となり、排気効率（冷却効率）が向上する。
請求項５によれば、ＣＰＵの発熱（演算動作）の増減に呼応してその動作時間を制御できるため、消費電力量削減・画像形成装置発生騒音の低減が図れる。
請求項６によれば、ＣＰＵケース自体の発熱はその動作状態・継続時間により異なるが１００℃近傍まで上昇する場合があり、放熱フィン周囲の空気温度よりも大幅に高いので、放射による熱エネルギの放出が可能で、消費電力量削減・画像形成装置発生騒音の低減が図れる。

以下、図面により本発明の実施の形態を詳細に説明する。図1は本発明を使用するカラー画像形成装置を示す概略図である。
図１において、像担持体１は可撓性のベルト状感光体であり、この感光体ベルト１は、回動ローラ２、３間に架設され、回動ローラ２の回転駆動により図中矢印Ａ方向（時計方向）に搬送される。
帯電手段である帯電チャージャ4は、前記感光体ベルト１の表面を均一に帯電する。帯電チャージャ4の近傍には静電像露光手段であるレーザ書き込み系ユニット５が配置され、カラー現像装置６は後述するイエロー、マゼンタ、シアン、黒の現像剤（トナー）を有する４つの現像器を一体的に形成している。
さらに、中間転写体である中間転写ベルト１０は回動ローラ１１、１２の間に架設され、回動ローラ１１の回転駆動により図中矢印Ｂ方向（反時計方向）に搬送される。前記感光体ベルト１と、中間転写ベルト１０は、感光体ベルト１の回動ローラ３部で接触している。前記接触部の中間転写ベルト１０側には、導電性を有するバイアスローラ１３が中間転写ベルト１０裏面に所定の条件で接触している。

ここで、本発明の実施例であるカラー画像形成装置の画像形成動作について説明する。図１において、ベルト状の感光体（潜像担持体）１は帯電チャージャ４により一様に帯電された後、レーザ光学装置５により、画像情報に基づき走査露光されて表面に静電潜像が形成される。
ここで、露光する画像情報は所望のフルカラー画像をイエロー、シアン、マゼンタ、および黒の色情報に分解した単色の画像情報であり、この情報により半導体レーザ（図示せず）で発生されたレーザビームＬは、図示を省略した光学装置により走査、および光路調整されたものである。
ここで形成された静電潜像は、後述する回転型現像装置６により各々所定のイエロー、シアン、マゼンタ、および黒トナーで各々単色現像され、感光体ベルト１上に各々の色画像が順次形成される。
図中矢印Ａ方向に回転する感光体ベルト１上に形成された各単色画像は、感光体ベルト１と同期して図中矢印Ｂ方向に回転する中間転写ベルト１０上に、イエロー、シアン、マゼンタ、および黒の単色毎に、バイアスローラ１３に印加された所定の転写バイアスにより順次重ね転写される。
中間転写ベルト１０上に重ね合わされたイエロー、シアン、マゼンタ、および黒の画像は、給紙台（給紙カセット）１７から給紙ローラ１８、搬送ローラ対１９ａ、１９ｂ、レジストローラ対２０ａ、２０ｂを経て転写部へ搬送された転写紙１７Ａ上に転写ローラ１４により一括転写される。転写終了後、転写紙１７Ａは定着装置２１により定着されて、フルカラー画像が完成し、排紙ローラ対２２ａ、２２ｂを経て排紙スタック部２３にプリント画像を排出する。

なお、図中、符号１５は感光体ベルト１に常時当接し、感光体ベルト１上のトナーをクリーニングするクリーニングブレード１５Ａを含むクリーニング装置および廃棄トナー回収容器、符号１６は中間転写ベルト１０のクリーニング装置である。
このクリーニング装置１６のクリーニングブレード１６ａは、画像形成動作中には中間転写ベルト１０表面から離間した位置に保持され、形成像が上述の転写紙１７Ａ上に転写された後に中間転写ベルト１０表面に当接される。
中間転写ベルト１０上よりクリーニングブレード１６ａによって掻き取られた廃棄トナーは、クリーニング装置１６内に設けられたオーガ１６ｂにより、図面手前方向に搬送され、さらにプロセスカートリッジ３１手前側面に設けられた、図示を省略した搬送部により廃棄トナー回収用器１５Ｃに搬送される。
所定量以上の廃棄トナーが廃棄トナー回収用器１５Ｃ内に収容された時点でプロセスカートリッジ３１に対し交換することより、プロセスカートリッジ３１の長寿命化が図られる。
また、感光体ベルト１、帯電チャージャ４、中間転写ベルト１０、クリーニング装置１５、１６はプロセスカートリッジ３１として一体的に構成され、廃棄トナー回収用器１５Ｃは、プロセスカートリッジ３１に対して交換可能に組み込まれる。プロセスカートリッジ３１のレジストローラ２０ｂ側のケース外装部分は、用紙搬送ガイドとしての機能も備えている。

次に、本発明の実施の形態における画像形成装置本体に関する構成について説明する。装置本体構造としては、不動部筐体である本体フレーム部９と、転写紙１７Ａの搬送経路を解放可能な前部筐体である前フレーム８によって構成されている。
本体フレーム９の下部には、給紙カセット１７を配置し、本体内部にカラー現像装置６、プロセスカートリッジ３１を交換可能に配置し、さらにその上方に、定着装置２１を配置し、本体上部には、排紙スタック部２３が形成される。
前フレーム８は本体フレーム９に設けられた回転支持軸９ａを中心に開閉回動可能に支持され、通常は図１のごとく、本体フレーム９に対し閉じた状態で保持される。転写紙１７Ａの搬送経路内で転写紙１７Ａのジャムが発生した場合には、図示しない前フレーム８ロック機構を解除し、前フレーム８を解放する。
前フレーム８には、転写紙１７Ａの搬送経路の一部を構成する搬送ローラ１９ａ、レジストローラ２０ａ、転写ローラ１４等が保持されており、前フレーム８を解放することにより、転写紙１７Ａの搬送経路が露出し、容易にジャム処理が行える。このさいに、他の作像系ユニットは不動であり、トナーの飛散や、漏洩等による不具合が発生しない。
電装基板包括用筐体内には電子写真方式画像形成装置における機械制御用ボードと画像処理用ボード、ファクシミリ機能拡張ユニット、ハードディスクユニット等が設置され、機械制御用ボードまたは画像処理用ボードに搭載されるＣＰＵの発熱を冷却する冷却装置を備えている。
前記基板類が外部漏洩電波遮蔽用カバー（図示せず）で覆われて設置されている電装基板包括用筐体において、ＣＰＵ冷却装置はＣＰＵ被覆面の一部または全面と接触している。このような構成は電子写真方式画像形成装置において自動両面反転機構を追加した場合にその効果を発揮する。

図２は画像形成装置本体と電装基板包括用筐体を示す概略斜視図である。本発明における電装基板包括用筐体４０には、機械制御用ボード４１と画像処理用ボード４２が設置されている。
画像処理用ボード４２においてＣＰＵ（図示せず）のみを冷却する目的で櫛歯状の放熱部材４３を直接接着もしくは、圧着手段（図示せず）を用いてＣＰＵ被覆に接合させてＣＰＵケース４４からの発熱を複数個設ける櫛歯形状放熱フィン（放熱部材）４３に伝導させる。
伝導した熱は放熱部材（放熱フィン）４３の周囲の空気に放射されて冷却される。ＣＰＵケース４４自体の発熱はその動作状態・継続時間により異なるが１００℃近傍まで上昇する場合があり、放熱部材（放熱フィン）４３周囲の空気温度よりも大幅に高いので、放射による熱エネルギの放出が可能である。
本発明では、電子写真方式画像形成装置の画像処理系・本体制御系のボードに使用されるＣＰＵに特化して、その冷却性を確保する構成を主眼としているためアルミニューム製の放熱フィン４３を用いて熱伝導率を高め、ＣＰＵ冷却効果を向上する。
図３は本発明による電装基板包括用筐体の内部を示す概略図である。画像形成装置制御用基板類の画像処理用ボード４２のＣＰＵに設けた櫛歯状放熱フィン４３を包括するダクト形状のＣＰＵケース４４を配置する（ＣＰＵケース４４内に櫛歯状放熱フィン４３を配置する）ことで、画像形成装置外から外気を取り入れて、ＣＰＵに取り付けた櫛歯状の冷却手段（櫛歯状放熱フィン）４３に吹きつける。
ここで、導入外気は放熱フィン４３から廃熱を受け取り排気口４５へと導かれる。排気口４５側に設けたファンにより廃熱とともに機外に放出される。図では、排気口４５近傍に、軸流ファン４６を設置しているが、もちろん、吸気側に設置されても良い。

図４はＣＰＵ冷却手段の構成を示す概略斜視図である。図４に示すように、このＣＰＵ冷却手段（放熱フィン）４３は画像形成装置外から取り入れた外気をＣＰＵの冷却のみに使い、その他の部位の周囲空気を排気しない構成とする。
それによってＣＰＵ部位以外に含まれる、粉塵物質・オゾン等の有害物質を巻き込むこと無しに直接機外に排気することが可能となる。その結果、従来機種で多く用いられてきた、廃棄部の防塵フィルタ類・オゾン除去手段等も不要となり、排気効率（冷却効率）が向上する。
図５はＣＰＵ冷却手段とは別に他の部位を冷却する構成を示す概略図である。図５に示すように、ＣＰＵ冷却手段とは別に他の部位を冷却するように設置されている。
図５において、ＣＰＵ冷却の排気Ａ（排気口４５）の排気風量を、ＣＰＵ以外の冷却用排気Ｂ（排気口４７）の排気風量よりも大きくすることによってＣＰＵ冷却効果を増し、排気ＢのみでＣＰＵを冷却するのに比べて排気騒音および総排気量を減じる。
排気口４７からの排出風量を、本発明の実施の形態のＣＰＵ冷却手段の排気風量よりも大きくする場合、例えばＣＰＵ冷却用以外の冷却手段、図では排気Ｂのみで冷却を行った場合には、ＣＰＵの冷却を満足するために過剰の冷却動作を行わなければならない。
したがって、ＣＰＵ以外の、他部位では十分以上の冷却排気動作となってしまう。その結果、不必要な排気装置の大型化・排気騒音の上昇を招いてしまう。本発明のように構成すればそのような不具合がない。
また、本発明の如く、ＣＰＵ冷却専用装置を有することで、従来必要としていた機外排気時のオゾンフィルタ・防塵フィルタが不要となる。
さらに、ＣＰＵの冷却専用であるので、ＣＰＵの発熱（演算動作）の増減に呼応してその動作時間を制御できるため、消費電力量削減・画像形成装置の発生騒音の低減が図れる。
本発明は電子写真方式画像形成装置の機械制御用ボードと画像処理用ボードおよびそれに接続して画像形成装置の機能を拡張する機器（ボード類・記憶デバイスなど）が全て一体化して設置され、それぞれを、板金製カバーによって覆い隠す構成である。
本体構造系の構造物と締結し、上記ボード類を完全に覆ってしまう構成の筐体においてボード搭載のＣＰＵのみを専用で冷却する目的で、外気を導入し、かつ冷却効果を増すように櫛歯状の冷却フィンをＣＰＵに接触させ、伝導熱をダクト内の気流にて画像形成装置外に排気する構成としている。

本発明を使用するカラー画像形成装置を示す概略図である。 画像形成装置本体と電装基板包括用筐体を示す概略斜視図である。 本発明による電装基板包括用筐体の内部を示す概略図である。 ＣＰＵ冷却手段の構成を示す概略斜視図である。 ＣＰＵ冷却手段とは別に他の部位を冷却する構成を示す概略図である。

符号の説明

９ 画像形成装置本体
４０ 電装基板包括用筐体
４１ 機械制御用ボード（基板）
４２ 画像処理用ボード（基板）
４３ ＣＰＵ冷却手段（放熱フィン）

Claims (6)

1. 機械制御用ボードと画像処理用ボード等が設置される電子写真方式画像形成装置において、前記機械制御用ボード及び画像処理用ボードに搭載されるＣＰＵの発熱を冷却するＣＰＵ冷却手段と、前記機械制御用ボードと画像処理用ボードとＣＰＵ冷却手段を外部漏洩電波遮蔽用カバーで覆う電装基板包括用筐体と、を備え、
   前記ＣＰＵ冷却手段がＣＰＵの被覆面の一部または全面と接触していることを特徴とする電装基板包括用筐体。
2. 前記ＣＰＵ冷却手段は、前記ＣＰＵと接触する部位にアルミ製櫛歯状放熱体を備え、前記放熱体の櫛歯部位に前記画像形成装置外から取り入れた外気を送風手段を用いて送風し、前記画像形成装置外へ排気する専用冷却構成を有していることを特徴とする請求項１記載の電装基板包括用筐体。
3. 外気導入から前記画像形成装置外排気に至る冷却風の導入経路を一体のダクト形状としたことを特徴とする請求項１または２記載の電装基板包括用筐体。
4. 冷却用外気を前記画像形成装置外から取り入れ、前記ＣＰＵのみを冷却し直接前記画像形成装置外に排気する構成を有することを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項記載の電装基板包括用筐体。
5. 前記ＣＰＵの冷却用の排気風量を前記ＣＰＵ以外の冷却目的で排気する排気風量よりも大きくすることを特徴とする請求項１または２記載の電装基板包括用筐体。
6. 請求項１ないし５のいずれか１項記載の電装基板包括用筐体を備えたことを特徴とする画像形成装置。

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