JP2006250446A - 冷却装置およびこの冷却装置を備えた画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】 長期間に渡って精度の良い温度測定の結果を得ることにより、各モジュール毎に効率の良い冷却を得る。
【解決手段】 冷却風発生部10と、モジュール近傍に設けられたワイヤレスの温度センサ0−1〜0−nと、該温度センサ0−1〜0−nとの間で電波信号の授受を行う送受信機20と、該送受信機20で受信された電波信号に基づき、前記冷却風発生部10の動作を制御する制御部30とを具備する。この冷却風発生部10は、冷却ファン11から発生する冷却風の風向を調整するルーバ14を備える。温度センサからの測定温度に基づき、ルーバの向きを調整し、冷却風によりモジュールを効率良く冷却する。
【選択図】 図1
【解決手段】 冷却風発生部10と、モジュール近傍に設けられたワイヤレスの温度センサ0−1〜0−nと、該温度センサ0−1〜0−nとの間で電波信号の授受を行う送受信機20と、該送受信機20で受信された電波信号に基づき、前記冷却風発生部10の動作を制御する制御部30とを具備する。この冷却風発生部10は、冷却ファン11から発生する冷却風の風向を調整するルーバ14を備える。温度センサからの測定温度に基づき、ルーバの向きを調整し、冷却風によりモジュールを効率良く冷却する。
【選択図】 図1
Description
この発明は、例えば冷却を必要とするモジュールを備えた複写機、プリンタ等の装置に用いて好適な冷却装置に関する。
冷却を必要とするモジュールを備えた装置として、画像形成装置がある。この種の装置では、定着器、感光体、トナー収容部、現像機等のモジュールの温度上昇を制御するため、冷却ファンを備えている。また、筐体内には温度センサが設けられ、制御部がこの温度センサからの測定結果を受け、冷却ファンの始動/停止または冷却風の風量調整(冷却ファンの回転数調整)を行うことが一般的である。この種の技術が特許文献1〜4に開示されている。
特開平02− 81076号公報
特開平02−311863号公報
特開平03− 63674号公報
特開平11−272147号公報
しかし、各モジュールの温度はモジュール毎に異なっており、モジュール毎に効率的な冷却を行うためには、モジュール毎に温度センサを設置する必要がある。このため、各温度センサから制御部までを繋ぐリード線が必要となる。特許文献1〜4においても、温度センサと制御部とをリード線で接続している。このため、各リード線を接続するコネクタにおける接触不良が発生することがあった。また、高温になるモジュール付近にあってはリード線の経時劣化等が発生し易く電気抵抗が増加してしまい、測定精度が低下する虞があった。
また、交換可能なモジュールにあっては、モジュールを交換する度にモジュール側の温度センサと装置側のリード線とをコネクタ等で接続する作業が発生し、交換時の作業が煩わしくなる。
また、交換可能なモジュールにあっては、モジュールを交換する度にモジュール側の温度センサと装置側のリード線とをコネクタ等で接続する作業が発生し、交換時の作業が煩わしくなる。
本発明は、上記問題に鑑みてなされたもので、長期間に渡って精度の良い温度測定を行うことができると共に、コネクタ接続を不要とすることのできる冷却装置およびこの冷却装置を備えた画像形成装置を提供することを目的とする。
前述した課題を解決するために、本発明が採用する冷却装置の構成は、装置の筐体内に冷却風を送る冷却風発生手段と、前記装置を構成する各モジュールのうち少なくとも1つのモジュール近傍に設けられ、温度を電波信号に代えて送信するワイヤレスの温度測定手段と、該温度測定手段に向けて所定の周波数の電波信号を送信すると共に、前記温度測定手段から送信される電波信号を受信する送受信手段と、該送受信手段で受信した電波信号に基づき、前記冷却風発生手段の動作を制御する制御手段とを備えたことを特徴とする。
上記構成において、前記冷却風発生手段は、冷却風を発生させる冷却ファンと、該冷却ファンを回転させるモータと、前記冷却風の風向きを調整する風向き調整手段と、を備えたことを特徴とする。
上記構成において、前記制御手段は、前記モジュールの温度を所定温度以上にならないように、前記冷却風発生手段の動作を制御することを特徴とする。
上記構成において、前記制御手段は、冷却風の発生・停止、冷却風の風量調整、冷却風の風向き調整のうち、少なくとも1つの動作を制御してなることを特徴とする。
上記構成において、前記温度測定手段は、前記送受信手段から送信される電波信号を受信して機械振動を発生させる励振部と、前記励振部が発生した機械振動が伝達されて弾性表面波を発生すると共に、前記弾性表面波の属性が温度によって変化する振動媒体部と、前記弾性表面波を電気信号に変換して電波として送信する送信部とを具備することを特徴とする。
前述した課題を解決するために、本発明が採用する画像形成装置の構成は、上記に記載の冷却装置が備えられ、画像読取部、画像形成部、シート収容部、画像出力部のうち少なくとも1つ以上を前記モジュールとすることを特徴とする。
本発明による冷却装置では、各モジュールに設けられたワイヤレスの温度測定手段からの温度測定結果に基づき、冷却風発生手段の動作を制御して冷却風の風量、風向等を調整してモジュールを効率の良く冷却することができる。
さらに、ワイヤレスの温度測定手段にあっては、リード線は必要なく、接触不良や電気抵抗の増加等の不具合も防止でき、長期間に渡って高精度の測定を行うことが可能となる。
さらに、ワイヤレスの温度測定手段にあっては、リード線は必要なく、接触不良や電気抵抗の増加等の不具合も防止でき、長期間に渡って高精度の測定を行うことが可能となる。
以下、本発明における実施形態について図面を参照しつつ説明する。
<実施形態>
(1)冷却装置の構成
まず、本発明に係る冷却装置の構成を、図1のブロック図に基づいて説明する。
冷却装置は、冷却風を送る冷却風発生部10と、モジュール近傍に設けられたワイヤレスの温度センサ0−1,0−2,0−3…0−n(以下、特に区別の必要のない場合には「温度センサ0」として記載する)と、該温度センサ0−1〜0−nとの間で電波信号の授受を行う送受信機20と、該送受信機20で受信された電波信号に基づき、前記冷却風発生部10の動作を制御する制御部30とを具備している。
冷却風発生部10は、冷却ファン11を有し、この冷却ファン11は、制御部30からの駆動信号を回転駆動回路13が受けて駆動モータ12を回転させることによって冷却風を発生する。一方、冷却ファン11が発生する冷却風の放出側には、起端が回動可能に支持され、先端が冷却ファン11側に向けて延びる略平行に配設された板状のルーバ14(1つのみ図示)が設けられ、このルーバ14は、制御部30からの風向調整信号を回動駆動回路16が受けて風向調整モータ15を回動させることによって矢印a方向に回動し、冷却風の風向きを調整する。
<実施形態>
(1)冷却装置の構成
まず、本発明に係る冷却装置の構成を、図1のブロック図に基づいて説明する。
冷却装置は、冷却風を送る冷却風発生部10と、モジュール近傍に設けられたワイヤレスの温度センサ0−1,0−2,0−3…0−n(以下、特に区別の必要のない場合には「温度センサ0」として記載する)と、該温度センサ0−1〜0−nとの間で電波信号の授受を行う送受信機20と、該送受信機20で受信された電波信号に基づき、前記冷却風発生部10の動作を制御する制御部30とを具備している。
冷却風発生部10は、冷却ファン11を有し、この冷却ファン11は、制御部30からの駆動信号を回転駆動回路13が受けて駆動モータ12を回転させることによって冷却風を発生する。一方、冷却ファン11が発生する冷却風の放出側には、起端が回動可能に支持され、先端が冷却ファン11側に向けて延びる略平行に配設された板状のルーバ14(1つのみ図示)が設けられ、このルーバ14は、制御部30からの風向調整信号を回動駆動回路16が受けて風向調整モータ15を回動させることによって矢印a方向に回動し、冷却風の風向きを調整する。
制御部30は、インターフェース等の入出力部30A、CPU(Central Processing Unit)30B、ROM(Read Only Memory)30C、RAM(Random Access Memory)30D等を具備して構成されている。ROM30Cには、冷却装置が組み込まれた装置全体の動作を制御するプログラムを始め、複数の温度センサ0を認識するために、設定周波数f1〜f4近傍を抽出するBPF(バンドパスフィルタ)機能、周波数変化から温度に換算する演算機能、さらに冷却制御処理を行うプログラム等が格納されている。RAM30Dは、前記プログラムを実行する際のワークエリアとして利用される。また、記憶エリア30Eには周波数の変化分から温度を算出するためのテーブル(または換算式)および冷却ファンを制御するためのモジュール毎の設定温度が記憶されている。
(2)ワイヤレスの温度センサ
(2−1)温度センサの基本構成
ここで、温度センサ0の構成および動作について説明する。
まず、本実施形態に用いられるワイヤレスの温度センサ0の基本構成について説明する。
ワイヤレスの温度センサ0は、図2に示すように、基台となる基板1と、該基板1上に形成され、弾性表面波(SAW:Surface Acoustic Wave)が伝播する誘電体薄膜2と、誘電体薄膜2上に形成され、電気信号から弾性表面波又は弾性表面波から電気信号に変換する変換部としての一対の櫛型電極(IDT:Inter-digital Transducer)3A,3Bと、この一対の櫛型電極3A,3Bの一方にインピーダンスマッチング部5A,5Bを介して接続され、外部の送受信機との間で電波信号の授受を行う送受信部としてのアンテナ4A,4Bと、一対の櫛型電極3A,3Bの他方に接続されたグランド6A,6Bと、基板1の裏面に形成され、グランド6A,6Bにスルーホール(図示しない)を介して接続されたグランド電極7とを具備して構成されている。
この温度センサ0における弾性表面波の周波数は、櫛型電極3A,3Bおよびインピーダンスマッチング部5A,5Bの形状で設定される。一般には、誘電体薄膜2上に発生する弾性表面波の周波数は、400〜800MHzの範囲となる。
(2−1)温度センサの基本構成
ここで、温度センサ0の構成および動作について説明する。
まず、本実施形態に用いられるワイヤレスの温度センサ0の基本構成について説明する。
ワイヤレスの温度センサ0は、図2に示すように、基台となる基板1と、該基板1上に形成され、弾性表面波(SAW:Surface Acoustic Wave)が伝播する誘電体薄膜2と、誘電体薄膜2上に形成され、電気信号から弾性表面波又は弾性表面波から電気信号に変換する変換部としての一対の櫛型電極(IDT:Inter-digital Transducer)3A,3Bと、この一対の櫛型電極3A,3Bの一方にインピーダンスマッチング部5A,5Bを介して接続され、外部の送受信機との間で電波信号の授受を行う送受信部としてのアンテナ4A,4Bと、一対の櫛型電極3A,3Bの他方に接続されたグランド6A,6Bと、基板1の裏面に形成され、グランド6A,6Bにスルーホール(図示しない)を介して接続されたグランド電極7とを具備して構成されている。
この温度センサ0における弾性表面波の周波数は、櫛型電極3A,3Bおよびインピーダンスマッチング部5A,5Bの形状で設定される。一般には、誘電体薄膜2上に発生する弾性表面波の周波数は、400〜800MHzの範囲となる。
(2−2)温度センサの材質
次に、温度センサを構成する部材の材質について述べる。
温度センサとして使用するためには、図2に示した誘電体薄膜2の材料にLiNbO3を使用する。このLiNbO3の結晶は、弾性表面波の伝搬速度が温度変化に対して敏感に変化する材質で、その温度係数は約75×10-6/℃となる。この温度における伝搬速度の変化は、弾性表面波の周波数を変化させることになる。例えば、実験においては、温度が約100℃変化することにより、弾性表面波の中心周波数f0に対して約0.2〜0.3%程度周波数が変化する結果を得ている。
次に、温度センサを構成する部材の材質について述べる。
温度センサとして使用するためには、図2に示した誘電体薄膜2の材料にLiNbO3を使用する。このLiNbO3の結晶は、弾性表面波の伝搬速度が温度変化に対して敏感に変化する材質で、その温度係数は約75×10-6/℃となる。この温度における伝搬速度の変化は、弾性表面波の周波数を変化させることになる。例えば、実験においては、温度が約100℃変化することにより、弾性表面波の中心周波数f0に対して約0.2〜0.3%程度周波数が変化する結果を得ている。
ここで、アンテナ4A,4B、インピーダンスマッチング部5A,5Bおよび櫛型電極3A,3Bは、外部から送信される電波信号の中心周波数f0の機械振動を発生するため、受信部22により受信した電波信号の強度は、周波数の変化によりシフトされることになる。この温度センサ0は、温度変化に応じて受信部22における受信信号の強度が線形に変化する結果を得る。
また、櫛型電極3A,3B、アンテナ4A,4B、インピーダンスマッチング部5A,5Bおよびグランド6A,6Bは、導電パターンにより一体的に形成される。この導電パターンの材料としては、Ti,Cr,Cu,W,Ni,Ta,Ga,In,Al,Pb,Pt,Au,Ag等の金属、またはTi−Al,Al−Cu,Ti−N,Ni−Cr等の合金を、単層もしくは2層以上の多層構造に積層することが好ましく、特に金属としてはAu,Ti,W,Al,Cuが好ましい。また、この金属層の膜厚は、1nm以上10μm未満とすることが好ましい。
(2−3)温度センサの測定動作
次に、基本的な測定動作について説明する。なお、図2(a)に示す温度センサ0の平面図において、便宜上、信号が図面向かって左側から右側に移動するものとするが、実際には信号の流れには方向性がある訳ではない。
次に、基本的な測定動作について説明する。なお、図2(a)に示す温度センサ0の平面図において、便宜上、信号が図面向かって左側から右側に移動するものとするが、実際には信号の流れには方向性がある訳ではない。
この温度センサ0は、送受信機20の発信部21との間、受信部22との間で電波信号の授受を行う。発信部21から送信される電波信号はアンテナ4Aで受信され、この信号により櫛型電極3Aが誘電体薄膜2を励振して機械振動を発生させる。この機械振動は、誘電体薄膜2表面に弾性表面波を発生させる。この弾性表面波は、櫛型電極3Aから櫛型電極3Bに向けて移動し、櫛型電極3Bに到達した弾性表面波は、櫛型電極3Bで電気信号に変換されてアンテナ4Bを経由して送信される。受信部22は、温度センサ0からの電波信号を受信する。
誘電体薄膜2の表面に発生する弾性表面波は、この誘電体薄膜2に加わった温度の変化によって、振幅、位相差、周波数等(属性)が変化する。この弾性表面波を受信した受信部22は、この電波信号を電気信号に変換して制御部30に伝送する。制御部30では、この電気信号を解析することにより、温度センサが受ける温度を計測することが可能となる。
(2−4)複数の温度センサへの対応
以上が1つの周波数に対応した温度センサの説明であるが、次に複数の周波数に対応できるワイヤレスの温度センサについて説明する。
図3に示すように、温度センサ0´は、形状の異なる櫛型電極3A−1,3B−1…3A−4,3B−4が形成されている。この温度センサ0´においては、外部から送信される電波信号の周波数により複数の周波数に対応した弾性表面波が誘電体薄膜2上に発生する。
以上が1つの周波数に対応した温度センサの説明であるが、次に複数の周波数に対応できるワイヤレスの温度センサについて説明する。
図3に示すように、温度センサ0´は、形状の異なる櫛型電極3A−1,3B−1…3A−4,3B−4が形成されている。この温度センサ0´においては、外部から送信される電波信号の周波数により複数の周波数に対応した弾性表面波が誘電体薄膜2上に発生する。
例えば、櫛型電極3A−1,3B−1およびインピーダンスマッチング部5A,5Bで設定される弾性表面波の周波数をf1、櫛型電極3A−2,3B−2およびインピーダンスマッチング部5A,5Bで設定される弾性表面波の周波数をf2、櫛型電極3A−3,3B−3およびインピーダンスマッチング部5A,5Bで設定される弾性表面波の周波数をf3、櫛型電極3A−4,3B−4およびインピーダンスマッチング部5A,5Bで設定される弾性表面波の周波数をf4とする。
なお、この図3では、グランドおよびグランド電極の図示は省略して描いている。
なお、この図3では、グランドおよびグランド電極の図示は省略して描いている。
ここで、外部の発信部21から周波数f1の電波信号が送信されると、櫛型電極3Aでは、この周波数f1に対応した電極3A−1が機械振動を発生し、この機械振動によって誘電体薄膜2上に弾性表面波が発生する。この弾性表面波が電極3B−1に伝達される。電極3B−1に伝達される弾性表面波は、温度の影響を受けてその属性が変化する。一方、他の櫛型電極3A−2,3B−2〜3A−4,3B−4においては、周波数f1に同調していないので、弾性表面波の発生やこれに基づく電波信号の送信は行われない。即ち、これらの櫛型電極3A−2,3B−2〜3A−4,3B−4は、各々周波数f2,f3,f4に同調するように設定されており、このため、周波数f2の電波を温度センサ0に送信した場合には、櫛型電極3A−2→3B−2という経路で弾性表面波が伝達され、この弾性表面波に対応した電波信号がアンテナ4Bを経由して出力される。
同様に、周波数f3の電波信号を温度センサ0に送信した場合には、櫛型電極3A−3→3B−3という経路で弾性表面波が伝達されてアンテナ4Bを経由して出力され、周波数f4の電波信号を温度センサ0に送信した場合には、櫛型電極3A−4→3B−4という経路で弾性表面波が伝達されてアンテナ4Bを経由して出力される。
従って、周波数f1,f2,f3,f4の順で温度センサ0に電波を送信すれば、これらに対応する応答信号を得ることができる。またこの場合、櫛型電極3B−1,3B−2,3B−3,3B−4(出力側)から出力される信号の変化帯域(温度による変化の幅)を重複しないように設定しておけば、周波数f1〜f4を同時に温度センサ0に出力しても、その応答信号として出力される4つの信号を分離して解析することができる。
従って、周波数f1,f2,f3,f4の順で温度センサ0に電波を送信すれば、これらに対応する応答信号を得ることができる。またこの場合、櫛型電極3B−1,3B−2,3B−3,3B−4(出力側)から出力される信号の変化帯域(温度による変化の幅)を重複しないように設定しておけば、周波数f1〜f4を同時に温度センサ0に出力しても、その応答信号として出力される4つの信号を分離して解析することができる。
ここで、4カ所の測定対象a〜dに個々に配置された温度センサ0−1,0−2,0−3,0−4とする。具体的には、温度センサ0は、弾性表面波の周波数が、櫛型電極3A,3Bの形状で設定されるため、温度センサ0−1には、図3に示した温度センサ0´の櫛型電極3A−1,3B−1が形成され、温度センサ0−2には温度センサ0´の櫛型電極3A−2,3B−2が形成され、温度センサ0−3には温度センサ0´の櫛型電極3A−3,3B−3が形成され、温度センサ0−4には温度センサ0´の櫛型電極3A−4,3B−4が形成されるものとする。これにより、温度センサ0の誘電体薄膜に発生する弾性表面波の周波数が、温度センサ0−1がf1、温度センサ0−2がf2、温度センサ0−3がf3、温度センサ0−4がf4となる。即ち、受信する電波信号の周波数f1〜f4によって温度センサ0−1〜0−4が特定されることになる。
そして、周波数f1の電波信号では測定対象aに配置された温度センサ0−1による測定が、周波数f2の電波信号では測定対象bに配置された温度センサ0−2による測定が、周波数f3の電波信号では測定対象cに配置された温度センサ0−3による測定が、周波数f4の電波信号では測定対象dに配置された温度センサ0−4による測定が可能となる。
(3)冷却装置の動作
次に、図1および図4〜図6に基づき、冷却装置の動作について説明する。
この冷却装置は、モジュール近傍にワイヤレスの温度センサ0を貼着し、制御部30がこの温度センサからの電波信号に基づいて、モジュールを冷却風で効率良く冷却するために冷却風発生部10を制御するものである。
制御部30のROM30Cには、図4の冷却制御処理、図5の温度測定処理、図6の冷却風制御処理等のフローチャートで示すプログラムと、冷却装置が組み込まれた装置本体の制御プログラム等が格納されている。また、記憶エリア30Eには、温度センサ0が設けられるモジュール毎に設定温度が記憶されている。この設定温度とはモジュールが冷却を必要とする際の温度のことである。
次に、図1および図4〜図6に基づき、冷却装置の動作について説明する。
この冷却装置は、モジュール近傍にワイヤレスの温度センサ0を貼着し、制御部30がこの温度センサからの電波信号に基づいて、モジュールを冷却風で効率良く冷却するために冷却風発生部10を制御するものである。
制御部30のROM30Cには、図4の冷却制御処理、図5の温度測定処理、図6の冷却風制御処理等のフローチャートで示すプログラムと、冷却装置が組み込まれた装置本体の制御プログラム等が格納されている。また、記憶エリア30Eには、温度センサ0が設けられるモジュール毎に設定温度が記憶されている。この設定温度とはモジュールが冷却を必要とする際の温度のことである。
制御部30のCPU30Bは、装置の電源投入と同時に図4に示すメインルーチンとなる冷却制御処理を実行し、図5に示すサブルーチンとなる温度測定処理(ステップS1)、図6に示すサブルーチンとなる冷却風制御処理(ステップS2)を行い、電源が開成(ステップS3;YES)されるまで上記処理が繰り返される。
次に、複数の温度センサ0における温度測定動作について図5のフローチャートに基づいて説明する。この処理はサブルーチンとして機能する。
受信部22は、例えば4個の温度センサ0−1〜0−4から発信される電波信号を受信するものとするが、温度センサの個数は4個に限定されるものではなく、5個以上であっても、3個以下であってもよく、各温度センサ0が周波数によって特定されるものであればよい。
まず、CPU30Bは、受信部22を介して温度センサ0−1〜0−4からの電波信号を受信する(ステップSa1)。受信される電波信号は4つの周波数が混合した信号として受信される。CPU30Bは図示しないカウンタを「n=0」に設定する(ステップSa2)。
CPU30Bは、周波数f1近傍を抽出するBPF処理を行い(ステップSa3)、予め記憶エリア30Eに記憶されたテーブルから温度センサ0−1によって計測された温度を算出する(ステップSa4)。さらに、この結果をRAM30Dに記憶する(ステップSa5)
受信部22は、例えば4個の温度センサ0−1〜0−4から発信される電波信号を受信するものとするが、温度センサの個数は4個に限定されるものではなく、5個以上であっても、3個以下であってもよく、各温度センサ0が周波数によって特定されるものであればよい。
まず、CPU30Bは、受信部22を介して温度センサ0−1〜0−4からの電波信号を受信する(ステップSa1)。受信される電波信号は4つの周波数が混合した信号として受信される。CPU30Bは図示しないカウンタを「n=0」に設定する(ステップSa2)。
CPU30Bは、周波数f1近傍を抽出するBPF処理を行い(ステップSa3)、予め記憶エリア30Eに記憶されたテーブルから温度センサ0−1によって計測された温度を算出する(ステップSa4)。さらに、この結果をRAM30Dに記憶する(ステップSa5)
CPU30Bはカウンタを「1」ずつ歩進して「n=n+1」とし(ステップSa6)、このnが4以上になったか否かを判定する(ステップSa7)。この判定で、カウンタ値が「4」未満の場合には各センサの測定が終了していないために、ステップSa3以降の処理を続行し、カウンタ値が「4」に達した場合には4個のセンサに対しての測定結果が算出されたものとして、次のステップSa8に移り、メインルーチンにリターンする。
このように、周波数に応じてセンサを識別することにより、個々の温度センサ0から温度に対する測定結果が得られ、この測定結果がRAM30Dに順次記憶される。
このように、周波数に応じてセンサを識別することにより、個々の温度センサ0から温度に対する測定結果が得られ、この測定結果がRAM30Dに順次記憶される。
次に、冷却風制御処理を図6のフローチャートに基づいて説明する。この処理はサブルーチンとして機能する。
CPU30Bは、RAM30Dから前記温度測定処理(サブルーチン)で記憶された個々のモジュール近傍の温度を読み出し(ステップSb1)、個々のモジュールが予め設定されたモジュール毎の設定温度を越えているか否かを判定する(ステップSb2)。この判定で、全てのモジュールが設定温度を超えていない場合(ステップSb2;NO)には、CPU30Bは、処理をステップSb3に移行させ、回転駆動回路13に向けて停止を示す駆動信号を伝送する。これにより、駆動モータ12は冷却ファン11の回転を停止させて、筐体内への冷却風の流入を停止する(ステップS63)。
一方、ステップSb2で設定温度を超えたモジュールが有った場合(ステップSb2;YES)には、回転駆動回路13に駆動モータ12を起動する駆動信号を伝送する(ステップSb4)。これにより、冷却ファン11からは冷却風が発生する。但し、発生した冷却風は風向き制御されていないために、最も冷却を必要とするモジュールを冷却しているか否かは分からない。
CPU30Bは、RAM30Dから前記温度測定処理(サブルーチン)で記憶された個々のモジュール近傍の温度を読み出し(ステップSb1)、個々のモジュールが予め設定されたモジュール毎の設定温度を越えているか否かを判定する(ステップSb2)。この判定で、全てのモジュールが設定温度を超えていない場合(ステップSb2;NO)には、CPU30Bは、処理をステップSb3に移行させ、回転駆動回路13に向けて停止を示す駆動信号を伝送する。これにより、駆動モータ12は冷却ファン11の回転を停止させて、筐体内への冷却風の流入を停止する(ステップS63)。
一方、ステップSb2で設定温度を超えたモジュールが有った場合(ステップSb2;YES)には、回転駆動回路13に駆動モータ12を起動する駆動信号を伝送する(ステップSb4)。これにより、冷却ファン11からは冷却風が発生する。但し、発生した冷却風は風向き制御されていないために、最も冷却を必要とするモジュールを冷却しているか否かは分からない。
そこで、CPU30Bは、測定された各モジュールの温度と、各モジュールに対応した設定温度とを比較し、最も冷却を必要とするモジュールを選択する(ステップS65)。具体的には、測定温度が設定温度を超えた測定温度のうち、設定温度との差が最大となる測定温度に対応したモジュールが最も冷却を必要とするモジュールとして選択する。この最も冷却を必要とするモジュールの選択方法は、これに限らず、温度センサ0から測定温度を適宜読み取り、その増加量から選択してもよい。
次に、CPU30Bは、風向調整信号を回動駆動回路16を介して風向調整モータ15に伝送し(ステップSb6)、ステップSb7でメインルーチンにリターンされる(ステップS67)。
風向調整モータ15がルーバ14を適宜回動させることにより、冷却ファン11から発生される冷却風が冷却を必要とするモジュールに流れるようになる。
風向調整モータ15がルーバ14を適宜回動させることにより、冷却ファン11から発生される冷却風が冷却を必要とするモジュールに流れるようになる。
さらに、メインルーチンを繰り返して行うことにより、ルーバ14が冷却風の風向きを順次調整する。この結果、例えば筐体内に配置されたモジュールの位置関係で直接冷却風が当たらないモジュールがあっても、冷却風の風向き調整によって、風が当たるような流路が選ばれ、効率の良い冷却が可能となる。
(4)冷却装置の効果
このように、本実施形態による冷却装置では、ワイヤレスの温度センサを用いることにより、従来必要であった温度センサと制御部とを繋ぐリード線が不要となり、リード線の引き回し作業が省略できると共に、リード線を繋ぐコネクタもなくすことにより、接触不良等による測定精度の低下を防止することができ、長期に渡って測定精度を高めることができる。
また、常にモジュールの温度を測定しつつ冷却風の風向を調整できるため、モジュールに対して効率的な冷却を実現することができる。しかも、装置内のモジュール毎に温度を測定しているため、装置内の各モジュールの温度を一括して制御することも可能となる。
さらに、交換可能なモジュールにあっても、モジュールを交換する度にコネクタでモジュール側の温度センサと装置側のリード線とを着脱するという煩わしい作業をなくすことができ、メンテナンス性を高めることになる。
このように、本実施形態による冷却装置では、ワイヤレスの温度センサを用いることにより、従来必要であった温度センサと制御部とを繋ぐリード線が不要となり、リード線の引き回し作業が省略できると共に、リード線を繋ぐコネクタもなくすことにより、接触不良等による測定精度の低下を防止することができ、長期に渡って測定精度を高めることができる。
また、常にモジュールの温度を測定しつつ冷却風の風向を調整できるため、モジュールに対して効率的な冷却を実現することができる。しかも、装置内のモジュール毎に温度を測定しているため、装置内の各モジュールの温度を一括して制御することも可能となる。
さらに、交換可能なモジュールにあっても、モジュールを交換する度にコネクタでモジュール側の温度センサと装置側のリード線とを着脱するという煩わしい作業をなくすことができ、メンテナンス性を高めることになる。
(5)適用例
次に、前述した冷却装置の適用例を図7に示す。
次に、前述した冷却装置の適用例を図7に示す。
(5−1)画像形成装置100の構成
図7は画像形成装置100の全体構成を示した図である。この画像形成装置100は、例えばカラープリンタやカラー複写機、或いはこれらの複数の機能を兼ね備えた複合機等である。この画像形成装置100は、筐体101内に、画像読取部(IIT:Image Input Terminal)110、画像処理部(IPS:Image Processing System)120、画像出力部130、用紙供給部140および制御部30等が収容されている。
図7は画像形成装置100の全体構成を示した図である。この画像形成装置100は、例えばカラープリンタやカラー複写機、或いはこれらの複数の機能を兼ね備えた複合機等である。この画像形成装置100は、筐体101内に、画像読取部(IIT:Image Input Terminal)110、画像処理部(IPS:Image Processing System)120、画像出力部130、用紙供給部140および制御部30等が収容されている。
ここで、画像処理部120は、画像読取部110や図示しないパーソナルコンピュータ等から出力される画像データ、あるいは電話回線やLAN等を介して送られてくる画像データを一時的に蓄積し、この画像データに所定の画像処理を施すものである。制御部30は、カラー複写機における処理全般を制御すると共に、前述した冷却装置の制御を行うものである。
画像出力部130は、前記画像処理部120で所定の画像処理が施された画像データに基づいて画像を出力するものである。この画像出力部130は、イエロー(Y),マゼンタ(M),シアン(C),黒(K)のトナーを各色毎に収容するトナーカートリッジ131と、ローラ状の現像機132と、感光体ドラム133、中間転写ベルト(中間転写体)134と、定着機135とを備えている。
この画像出力部130においては、中間転写ベルト134上に多重に転写された各色のトナー像が、用紙供給部140の給紙トレイ141から搬送路142に沿って供給される記録シート200(記録媒体)上に一括して転写された後、定着機135によって記録シート200上に定着され、カラー画像が形成された記録シート200が外部の排出トレイ136に排出されるようになっている。
この画像出力部130においては、中間転写ベルト134上に多重に転写された各色のトナー像が、用紙供給部140の給紙トレイ141から搬送路142に沿って供給される記録シート200(記録媒体)上に一括して転写された後、定着機135によって記録シート200上に定着され、カラー画像が形成された記録シート200が外部の排出トレイ136に排出されるようになっている。
画像読取部110は、プラテンガラス上に載置された原稿に対して光源(いずれも図示せず)から光を照明し、原稿からの反射光像をCCDセンサ等からなる画像読取素子111上に走査露光する。この画像読取素子111は、原稿の色材反射光像を所定のドット密度(例えば16ドット/mm)で読み取るように構成されている。
画像読取部110によって読み取られた原稿の色材反射光像は、例えば、赤(R),緑(G),青(B)(各8bit)の3色の原稿反射率データとして画像処理部120に送られる。この画像処理部120では、原稿の反射率データに対して、シェーディング補正、位置ズレ補正、明度/色空間変換、ガンマ補正、枠消し、色/移動編集等の所定の画像処理が施される。
この画像処理部120により画像処理が施された画像データは、イエロー(Y),マゼンタ(M),シアン(C),黒(K)(各8bit)の4色の階調データ(ラスタデータ)に変換される。そして、各色の階調データは現像機132に送られ、現像機132では、イエロー(Y),マゼンタ(M),シアン(C),黒(K)のトナー像が現像される。
さらに、現像機132に順次形成されたイエロー(Y),マゼンタ(M),シアン(C),黒(K)の各色のトナー像は、感光体ドラム133を介して中間転写ベルト134上に多重に転写される。この中間転写ベルト134は、各ローラとの間に一定のテンションで掛け回されており、図示しない定速性に優れた専用の駆動モーターによって矢印B方向に所定の速度で循環駆動されるようになっている。
中間転写ベルト134は、例えば、可撓性を有するポリイミド等の合成樹脂フィルムを帯状に形成され、この帯状に形成された合成樹脂フィルムの両端を溶着等の手段によって接続することにより、無端ベルト状に形成したものが用いられる。
この中間転写ベルト134上に多重に転写されたイエロー(Y),マゼンタ(M),シアン(C),黒(K)の各色のトナー像は、バックアップローラ137に圧接する二次転写ローラ138によって、圧接力及び静電気力で記録シート200上に二次転写され、これら各色のトナー像が転写された記録シート200は、搬送ローラによって定着機135へと搬送される。そして、上記各色のトナー像が転写された記録シート200は、定着機135によって熱及び圧力で定着処理を受け、画像形成装置100の外部に設けられた排出トレイ136上に排出される。
以上が画像形成装置100の構成および動作である。
以上が画像形成装置100の構成および動作である。
(5−2)画像形成装置100への冷却装置の組み込み
上述した画像形成装置100に冷却装置を組み込む場合、温度センサ0を以下の場所に配置する。
温度センサ0−1が画像読取部110近傍に、温度センサ0−2がトナーカートリッジ131近傍に、温度センサ0−3が現像機132近傍に、温度センサ0−4が感光体ドラム133近傍に、温度センサ0−5が中間転写ベルト134近傍に、温度センサ0−6が定着機135近傍に、温度センサ0−7が給紙トレイ141近傍にそれぞれ設けられる。
また、2個の冷却風発生部10A,10Bを筐体101の対向する面に装着する。さらに、前述した図4〜6の処理を含む制御部30と送受信機20を筐体101内に配置する。
上述した画像形成装置100に冷却装置を組み込む場合、温度センサ0を以下の場所に配置する。
温度センサ0−1が画像読取部110近傍に、温度センサ0−2がトナーカートリッジ131近傍に、温度センサ0−3が現像機132近傍に、温度センサ0−4が感光体ドラム133近傍に、温度センサ0−5が中間転写ベルト134近傍に、温度センサ0−6が定着機135近傍に、温度センサ0−7が給紙トレイ141近傍にそれぞれ設けられる。
また、2個の冷却風発生部10A,10Bを筐体101の対向する面に装着する。さらに、前述した図4〜6の処理を含む制御部30と送受信機20を筐体101内に配置する。
(5−3)画像形成装置100における冷却装置の動作
このように、画像形成装置100に組み込まれた冷却装置においても、前述した如く、温度センサ0により各モジュールの温度を監視し、モジュールの温度が冷却を必要とする設定温度を超えた場合にこのモジュールに対して冷却風を積極的に送り込むように冷却風発生部10のルーバ14の向きを調整する。この結果、冷却を必要とするモジュールを、冷却風により効率的に冷却することができる。
しかも、この例では、冷却風発生部10を2個設けるようにしているため、常にモジュールの温度をワイヤレスの温度センサ0で監視しているために、冷却風発生部10A,10Bから発生する冷却風をモジュールに効率的に流し込むことになる。
このように、画像形成装置100に組み込まれた冷却装置においても、前述した如く、温度センサ0により各モジュールの温度を監視し、モジュールの温度が冷却を必要とする設定温度を超えた場合にこのモジュールに対して冷却風を積極的に送り込むように冷却風発生部10のルーバ14の向きを調整する。この結果、冷却を必要とするモジュールを、冷却風により効率的に冷却することができる。
しかも、この例では、冷却風発生部10を2個設けるようにしているため、常にモジュールの温度をワイヤレスの温度センサ0で監視しているために、冷却風発生部10A,10Bから発生する冷却風をモジュールに効率的に流し込むことになる。
また、この例では、筐体101に設けられる冷却風発生部10は、外部から筐体101内に空気を送り込んで冷却風を発生するようにしたが、一方の冷却風発生部10を外部から筐体101内に空気を流入させる流入用とし、他方の冷却風発生部10を筐体101内から外部に空気を流出させる流出用としてもよい。
このように構成することにより、排気側のルーバ14の位置で筐体101内に冷却風の経路が風の流入側と流出側の双方で制御されるので、風量を大きくすることができる。特に、筐体101内のモジュールが隙間なく配置されている場合には、冷却風の流れを積極的に確保でき、よりモジュールの冷却効率を高めることができる。
このように構成することにより、排気側のルーバ14の位置で筐体101内に冷却風の経路が風の流入側と流出側の双方で制御されるので、風量を大きくすることができる。特に、筐体101内のモジュールが隙間なく配置されている場合には、冷却風の流れを積極的に確保でき、よりモジュールの冷却効率を高めることができる。
(6)他の実施形態
(6−1)
前記実施形態では、図6に示すように冷却ファン制御処理を風向調整のみで行うようにしているが、本発明はこれに限らず、各モジュール毎に温度の変化率を算出し、この変化率に基づいて冷却風の向きおよび風量を調整するようにしてもよい。
(6−1)
前記実施形態では、図6に示すように冷却ファン制御処理を風向調整のみで行うようにしているが、本発明はこれに限らず、各モジュール毎に温度の変化率を算出し、この変化率に基づいて冷却風の向きおよび風量を調整するようにしてもよい。
具体的には、図8に示すフローチャートのように制御すればよい。
CPU30Bは、温度センサ0毎に測定された前回の温度データを読み出し(ステップSc1)、次に温度センサ0毎に測定された今回の温度データを読み出す(ステップSc2)。次に、CPU30Bは、温度センサ0毎に、今回の温度データと前回の温度データとの差を算出し変化率を求める(ステップSc3)。この変化率によりモジュールが冷却傾向にあるか、未だに冷却風による冷却が有効に行われていないかを識別することができる。
CPU30Bは、温度センサ0毎に測定された前回の温度データを読み出し(ステップSc1)、次に温度センサ0毎に測定された今回の温度データを読み出す(ステップSc2)。次に、CPU30Bは、温度センサ0毎に、今回の温度データと前回の温度データとの差を算出し変化率を求める(ステップSc3)。この変化率によりモジュールが冷却傾向にあるか、未だに冷却風による冷却が有効に行われていないかを識別することができる。
次に、CPU30Bは、温度センサ毎の温度変化率に基づき、温度が上昇しているか否かを判定する(ステップSc4)。CPU30Bは、温度が上昇していると判定した場合(ステップSc4;YES)には、この温度変化率から最も冷却を必要としているモジュールを選択し(ステップSc5)、風向調整モータ15を制御してモジュールに冷却風が流れるようにルーバ14を調整する(ステップSc6)。さらに、CPU30Bは、回転駆動回路13に駆動モータ12の回転数を所定回転数上昇させる駆動信号を出力し、冷却ファン11からの風量を増加させ(ステップSc7)、その後リターンしてメインルーチンに戻る(ステップSc11)。
これにより、温度が上昇傾向にあるモジュールを選択し、優先的により強風となった冷却風を送り込むことができる。
これにより、温度が上昇傾向にあるモジュールを選択し、優先的により強風となった冷却風を送り込むことができる。
一方、CPU30Bは、温度が上昇していないと判定した場合(ステップSc4;NO)には、全ての温度変化率が減少しているか否かを判定する(ステップSc8)。CPU30Bは、全ての温度が減少していると判定した場合(ステップSc8;YES)には、モジュールが効率良く冷却されて冷却されすぎるのを防止するため、回転駆動回路13に駆動モータ12の回転数を所定回転数減少させる駆動信号を出力し、冷却ファン11からの風量を減少させ(ステップSc9)、その後メインルーチンに戻る(ステップSc11)。
また、CPU30Bは、全ての温度が減少していないと判定した場合(ステップSc8;NO)には、回転駆動回路13に駆動モータ12の回転数を現状で維持する駆動信号を出力し、冷却ファン11からの風量を現状維持させ(ステップSc10)、その後リターンされてメインルーチンに戻る(ステップSc11)。
このように、温度センサ0で測定された温度データから温度変化率を算出することにより、モジュール毎に冷却風による冷却傾向を認識でき、より効率の良い冷却処理を行うことができる。
(6−2)
前記実施形態における温度センサ0の各部の材質は、以下の材質であってもよい。
基板1の材質は、Si,Ge,ダイアモンド等の単体半導体、ガラス、AlAs,AlSb,AIP,GaAs,GaSb,InP,InAs,InSb,AlGaP,AlLnP,AlGaAs,AlInAs,AlAsSb,GaInAs,GaInSb,GaAsSb,InAsSb等のIII-V系の化合物半導体、ZnS,ZnSe,ZnTe,CaSe,CdTe,HgSe,HgTe,CdS等のII−VI系の化合物半導体、導電性或いは半導電性の単結晶基板としてはNb,La等をドープしたSrTiO3,AlをドープしたZnO,In2O3,RuO2,BaPbO3,SrRuO3,YBa2Cu2O7-X,SrVO3,LaNiO3,La0.5Sr0.5CoO3,ZnGa2O4,CdGa2O4,MgTiO4.MgTi2O4等の酸化物、またはPb,Pt,Al,Au,Ag等の金属等が挙げられるが、既存の半導体プロセスとの適合性やコスト面から、Si,GaAs、ガラス等の材料を用いることが好ましい。
前記実施形態における温度センサ0の各部の材質は、以下の材質であってもよい。
基板1の材質は、Si,Ge,ダイアモンド等の単体半導体、ガラス、AlAs,AlSb,AIP,GaAs,GaSb,InP,InAs,InSb,AlGaP,AlLnP,AlGaAs,AlInAs,AlAsSb,GaInAs,GaInSb,GaAsSb,InAsSb等のIII-V系の化合物半導体、ZnS,ZnSe,ZnTe,CaSe,CdTe,HgSe,HgTe,CdS等のII−VI系の化合物半導体、導電性或いは半導電性の単結晶基板としてはNb,La等をドープしたSrTiO3,AlをドープしたZnO,In2O3,RuO2,BaPbO3,SrRuO3,YBa2Cu2O7-X,SrVO3,LaNiO3,La0.5Sr0.5CoO3,ZnGa2O4,CdGa2O4,MgTiO4.MgTi2O4等の酸化物、またはPb,Pt,Al,Au,Ag等の金属等が挙げられるが、既存の半導体プロセスとの適合性やコスト面から、Si,GaAs、ガラス等の材料を用いることが好ましい。
また、誘電体薄膜2の材質はLiNbO3に限らず、SiO2,SrTiO3,BaTiO3,BaZrO2,LaAlO3,ZrO2,Y2O38%−ZrO2,MGO,MgAl2O4,LiTaO3,AlVO3,ZnO等の酸化物、ABO3型のペロブスカイト型としてBaTiO3,PbTiO3,Pb1-XLaX(ZryTi1-y)1-X-4O3(x,yの値によりPZT,PLT,PLZT),Pb(Mg0-3Nb2-3)O3,KNbO3等の正方系、斜方系或いは疑立方晶系材料、疑イルメナイト構造体としてLiNbo3,LiTaO3等に代表される強誘電体等、またはタングステンブロンズ型として、SrXBa1-XNb2O6,PbXBaXNb2O6等が挙げられる。この他に、Bi4Ti3O12,Pb2KNb5O15,K3Li2Nb5O15、さらに以上列挙した強誘電体の置換誘電体等から選択される。さらに、鉛を含むABO3型のペロブスカイト型酸化物が好適に用いられる。特に、これらの材料のうちLiNbO3,LiTaO3,ZnO等の材料は、弾性表面波の表面速度、圧電定数等の変化が顕著でより好ましい。誘電体薄膜2の膜厚は、目的に応じて適宜選択されるが、通常は0.1μmから10μmの間に設定されるようになる。
また、この誘電体薄膜2は、櫛型電極3における電気機械結合係数/圧電係数、或いはアンテナ4の誘電損失等の観点から、エピタキシャルまたは単一配向性を有することが好ましい。また、誘電体薄膜2上にGaAS等のIII−V族半導体或いはダイヤモンド等の炭素を含有する薄膜を形成してもよい。これにより、弾性表面波の表面速度、結合係数、圧電定数等がより向上できる。
(6−3)
前記実施形態では、各温度センサ0を識別する手段として、櫛型電極3A,3Bの形状及び大きさを異ならせて、誘電体薄膜に発生する表面弾性波の周波数を個々に設定し、この周波数で識別させるようにしている。センサを識別する手段はこれに限らず、櫛型電極の形状及び大きさを同形状にして櫛型電極間の離間距離d(図2参照)を異ならせることによっても実現することができる。
具体的には、櫛型電極間の離間距離を異ならせることで、誘電体薄膜上に発生する表面弾性波の時間が異なる。この点に着目し、発信部21の電波信号発信から受信部22での電波信号受信までの時間を計測することによりセンサの識別化を図る。
前記実施形態では、各温度センサ0を識別する手段として、櫛型電極3A,3Bの形状及び大きさを異ならせて、誘電体薄膜に発生する表面弾性波の周波数を個々に設定し、この周波数で識別させるようにしている。センサを識別する手段はこれに限らず、櫛型電極の形状及び大きさを同形状にして櫛型電極間の離間距離d(図2参照)を異ならせることによっても実現することができる。
具体的には、櫛型電極間の離間距離を異ならせることで、誘電体薄膜上に発生する表面弾性波の時間が異なる。この点に着目し、発信部21の電波信号発信から受信部22での電波信号受信までの時間を計測することによりセンサの識別化を図る。
(6−4)
前記実施形態では、冷却風の風向きを調整するルーバを一方向にのみ向きを変えるように記載したが、本発明はこれに限らず、この一方向に略直交する方向に回動するルーバをさらに設け、風向きを例えば左、右、上、下の4方向に調整可能にしてもよい。
前記実施形態では、冷却風の風向きを調整するルーバを一方向にのみ向きを変えるように記載したが、本発明はこれに限らず、この一方向に略直交する方向に回動するルーバをさらに設け、風向きを例えば左、右、上、下の4方向に調整可能にしてもよい。
(6−5)
なお、前記適用例では、冷却装置を画像形成装置に組み込んだ場合を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限らず、冷却風による冷却を必要とするモジュールを備えた装置であればよく、例えばパーソナルコンピュータ、サーバ等の冷却を必要とするモジュールを備えた装置にも有効に用いることができる。
なお、前記適用例では、冷却装置を画像形成装置に組み込んだ場合を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限らず、冷却風による冷却を必要とするモジュールを備えた装置であればよく、例えばパーソナルコンピュータ、サーバ等の冷却を必要とするモジュールを備えた装置にも有効に用いることができる。
0…ワイヤレスの温度センサ、1…基板、2…誘電体薄膜、3…櫛型電極、4…アンテナ、5…インピーダンスマッチング部、6…グランド、10…冷却風発生部、11…冷却ファン、12…駆動モータ、14…ルーバ14…風向調整モータ、20…送受信機、21…送信部、22…受信部、30…制御部、30A…入出力部、30B…CPU、30C…ROM、30D…RAM、101…筐体、100…画像形成装置、120…画像処理部、130…画像形成部、140…用紙供給部。
Claims (6)
- 装置の筐体内に冷却風を送る冷却風発生手段と、
前記装置を構成する各モジュールのうち少なくとも1つのモジュール近傍に設けられ、温度を電波信号に代えて送信するワイヤレスの温度測定手段と、
該温度測定手段に向けて所定の周波数の電波信号を送信すると共に、前記温度測定手段から送信される電波信号を受信する送受信手段と、
該送受信手段で受信した電波信号に基づき、前記冷却風発生手段の動作を制御する制御手段と、を備えた
ことを特徴とする冷却装置。 - 請求項1記載の冷却装置において、
前記冷却風発生手段は、冷却風を発生させる冷却ファンと、該冷却ファンを回転させるモータと、前記冷却風の風向きを調整する風向き調整手段と、を備えた
ことを特徴とする冷却装置。 - 請求項1または2のいずれかに記載の冷却装置において、
前記制御手段は、前記モジュールの温度を所定温度以上にならないように、前記冷却風発生手段の動作を制御する
ことを特徴とする冷却装置。 - 請求項1〜3のいずれか1に記載の冷却装置において、
前記制御手段は、冷却風の発生/停止、冷却風の風量調整、冷却風の風向き調整のうち、少なくとも1つの動作を制御してなる
ことを特徴とする冷却装置。 - 請求項1〜4のいずれか1に記載の冷却装置において、
前記温度測定手段は、前記送受信手段から送信される電波信号を受信して機械振動を発生させる励振部と、前記励振部が発生した機械振動が伝達されて弾性表面波を発生すると共に、前記弾性表面波の属性が温度によって変化する振動媒体部と、前記弾性表面波を電気信号に変換して電波として送信する送信部とを具備する
ことを特徴とする冷却装置。 - 請求項1〜5のいずれか1に記載の冷却装置が備えられ、画像読取部、画像形成部、シート収容部、画像出力部のうち少なくとも1つ以上を前記モジュールとする
ことを特徴とする画像形成装置。
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