JP2009111232A - 冷却装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】発熱量の異なる電子部品等の発熱体を冷却ファンにより効率よく冷却することができる冷却装置及びその冷却装置を備える画像形成装置を提供することを目的とする。
【解決手段】電子部品１１ａと電子部品１１ｂとを包含する筐体１３に設けられ、気体流を形成して電子部品１１ａと電子部品１１ｂとを冷却するファン２１を有する冷却装置２０であって、電子部品１１ａに向かう上記気体流の第１流量と、電子部品１１ｂに向かう上記気体流の第２流量とを調整する風向き変更装置３０を備えるという構成を採用する。
【選択図】図２

Description

本発明は、電子部品や電子回路等の発熱体を冷却する冷却装置及びその冷却装置を備えた複写機、プリンタ、またはファクシミリ装置等の画像形成装置に関するものである。

近年、画像形成装置等の電子機器に用いられる電子部品や電子回路等の小型化や高性能化によって、基板上に電子部品等を高密度実装する傾向にあるが、それに伴って発熱量が急増する問題がある。

従来、高密度実装化に伴ってプリント基板の両面に設けられた発熱体である電子部品を冷却するために、プリント基板の両面に沿って冷却風を流通させる冷却ファンを備えた冷却構造が知られている（例えば、特許文献１）。
特開２００１−１４４４８３号公報

しかしながら、上記冷却構造は、常に、プリント基板の両面に冷却風を流通させる構造であるため効率の良い冷却ができないという問題がある。

当該問題として例えば、プリント基板の一方の面の電子部品はある所定のタイミングでのみ使用されるものであり、該一方の面には通常時、冷却が必要でない場合であっても、該一方面に冷却風を流通させてしまうことで、不必要な冷却により冷却ファンによる冷却効率が低下する問題がある。
また、プリント基板の一方の面に、高発熱の電子部品が設けられ、他方の面には低発熱の電子部品が設けられた場合等、プリント基板の一方側と他方側の面で必要な冷却量が異なるとき、臨機応変な効率の良い冷却ができないという問題がある。

本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、発熱量の異なる電子部品等の発熱体を冷却ファンにより効率よく冷却することができる冷却装置及びその冷却装置を備える画像形成装置を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明は、第１発熱体と第２発熱体とを包含する筐体に設けられ、気体流を形成して上記第１発熱体と上記第２発熱体とを冷却するファンを有する冷却装置であって、上記第１発熱体に向かう上記気体流の第１流量と、上記第２発熱体に向かう上記気体流の第２流量とを調整する流量調整装置を備えるという構成を採用する。
このような構成を採用することによって、本発明では、発熱体の発熱量に応じて必要な量の冷却流を与えるよう調整することによって、効率よく発熱体を冷却することができる。

また、本発明においては、上記筐体内部の湿度を検出する湿度検出装置と、上記湿度検出装置の検出結果に基づいて、上記流量調整装置の駆動を制御する制御装置とを備えるという構成を採用する。
このような構成を採用することによって、本発明では、第１発熱体及び第２発熱体の発熱によって筐体内部の温度が上昇し、筐体外部との温度差によって筐体内面において結露が発生すると内部の電子部品等に影響をあたえることから、湿度検出装置によって結露が生じる前に、冷却流の流量を調節して発熱体を効率よく冷却することによって結露が生じることを抑制することができる。

また、本発明においては、上記湿度検出装置の検出結果に基づいて、上記ファンが形成する上記気体流の流量を制御する第２制御装置を備えるという構成を採用する。
このような構成を採用することによって、本発明では、ファンの回転量を湿度に基づいて制御することによって、ファンによって形成される流量を調整して効率よく冷却を行うことができる。

また、本発明においては、上記流量調整装置は、上記気体流を上記第１発熱体及び上記第２発熱体の両方に向かう方向と、上記第１発熱体及び上記第２発熱体のいずれか一方に向かう方向とに切り替える切替装置を備えるという構成を採用する。
このような構成を採用することによって、本発明では、第１発熱体及び第２発熱体のいずれか一方が冷却を必要としない場合、当該一方に冷却風を与えて冷却の効率が低下することを抑制することができる。

また、本発明においては、上記第１発熱体及び上記第２発熱体は、基板上に設けられており、上記第１発熱体は上記基板の一方の面上に設けられ、上記第２発熱体は上記基板の他方の面上に設けられるという構成を採用する。
このような構成を採用することによって、本発明では、基板の両面に設けられた発熱体を効率よく冷却することができる。

また、本発明においては、上記ファンは、上記基板の面に沿って、且つ、上記一方の面及び上記他方の面に跨って気体流を形成する位置に設けられるという構成を採用する。
このような構成を採用することによって、本発明では、ファンによって形成される気体流を基板の両面に沿って流通させることができる。

また、本発明においては、上記構成の冷却装置が設けられた画像形成装置という構成を採用する。
このような構成を採用することによって、本発明では、上記冷却装置が設けられた画像形成装置が得られる。

本発明によれば、第１発熱体と第２発熱体とを包含する筐体に設けられ、気体流を形成して上記第１発熱体と上記第２発熱体とを冷却するファンを有する冷却装置であって、上記第１発熱体に向かう上記気体流の第１流量と、上記第２発熱体に向かう上記気体流の第２流量とを調整する流量調整装置を備えるという構成を採用することによって、発熱体の発熱量に応じて必要な量の冷却流を与えるよう調整することによって、効率よく発熱体を冷却することができる。
したがって、第１発熱体及び第２発熱体のいずれか一方が冷却を必要としない場合であっても、また、第１発熱体と第２発熱体とが異なる発熱量である場合であっても、冷却によって与える気体流の流量を適宜調整することによって、効率の良いファンによる冷却が可能となる効果がある。

次に、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下に説明においては、本発明の冷却装置を複写機（画像形成装置）に適応した場合の例について説明する。また、以下の図面において、各部材を認識可能な大きさとするために、各部材の縮尺を適宜変更している。

先ず、図１を参照して、本実施形態における複写機１の構成について説明する。
図１は、複写機１の構成を示すブロック図である。
複写機１は、原稿の画像を読み取る画像読取部２と、読み取った画像を記憶する画像記憶部３と、記憶された画像を画像処理する画像処理部４と、画像処理されたデータを基に印刷処理をする印刷部５と、それらの動作を制御する制御部６と、ユーザーの指令を制御部６へ伝送する操作部７とを有する構成となっている。

画像読取部２は、例えば、原稿自動送り装置と、原稿の画像を読み取るスキャナとを備える構成となっており、制御部６の制御の下、原稿自動送り装置から供給された原稿の画像をスキャナで読み取り、原稿画像の形状や色彩等の画像データを画像記憶部３に出力する構成となっている。

画像記憶部３は、ハードディスク等の外部記憶装置或いは／及び半導体メモリ等から構成されており、制御部６の制御の下、画像読取部２から入力された画像データを書き込み記憶すると共に、当該画像データを読み出して画像処理部４へ出力する構成となっている。

画像処理部４は、制御部６の制御の下、画像記憶部３から入力された原稿の画像データ（ＲＧＢ型式画像データ）に各種の画像処理を施すと共に、当該画像処理によって生成された画像データ（ＲＧＢ型式画像データ）を印刷形式の画像データ（ＣＭＹＫ型式画像データ）に変換して印刷部５に出力するものである。

印刷部５は、制御部６の制御の下、印刷用紙を搬送しつつ当該印刷用紙にトナーを付着させることにより、画像処理部４から入力された画像データに基づいて印刷用紙に画像を形成するものであり、例えば、給紙カセット、感光ドラム、露光装置、定着装置等を備える構成となっている。

操作部７は、ユーザーの指令を制御部６へ伝達する構成となっており、例えば、表示部と操作キーとを有する操作パネルから構成される。

表示部は、例えばタッチパネルや液晶ディスプレイ等から構成されており、ユーザーと複写機１とを関係付けるマンマシンインタフェースとして機能する。タッチパネルは、周知のように表示パネルの表示面に抵抗膜方式等の透明な面状押圧センサを設けたものであり、表示パネルに表示された操作ボタンにユーザーが指等で押圧すると、面状押圧センサが押圧位置（押圧座標）を示す操作信号を制御部６に出力するものである。
このようなタッチパネルには、各種機能のそれぞれ割り付けられた複数の操作ボタンが制御部６によって所定のレイアウトで表示される構成となっている。

操作キーは、例えば電源ボタン、数字ボタン、印刷開始ボタン等、表示部に表示される操作ボタン以外のハードウエアキーである。表示部のタッチパネルに表示される操作ボタンは、制御部６が所定のプログラムに基づいてソフトウエア的に表示させるものであるが、操作キーは、ハードウエアキーとして物理的に備えられたものであり、ユーザーの操作に基づいた操作信号を制御部６に出力する構成となっている。

制御部６は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）やＲＡＭ（Random Access Memory）等の内部メモリから成る電子部品及び電子回路等、並びに画像読取部２、画像記憶部３、画像処理部４、印刷部５、及び操作部７とのデータ授受を行う各種入出力インターフェース回路等から構成されている。

このような制御部６は、基板上に電子部品及び電子回路等が高密度実装されており、発熱量が大きくなることから、発熱する電子部品及び電子回路等を冷却する必要がある。
以下、上記電子部品及び電子回路等の発熱体が設けられた画像形成エンジン等の基板を効率よく冷却する冷却装置の構成について説明する。

図２は、冷却装置２０が設けられたユニット１０の側断面図を示す。
ユニット１０は、制御部６の一部であり、発熱体である電子部品（第１発熱体）１１ａ及び電子部品（第２発熱体）１１ｂと、電子部品１１ａ及び電子部品１１ｂが設けられた基板１２と、基板１２を包含する筐体１３と、基板１２に設けられた電子部品１１ａ及び電子部品１１ｂを冷却する冷却装置２０とを有する構成となっている。

電子部品１１ａは、例えば、常時駆動するＣＰＵ等の発熱体であり、常時冷却を必要とする部材である。
電子部品１１ｂは、電子部品１１ａと比べて発熱量が小さく、また、所定のタイミングで使用されて発熱する部材である。

基板１２は、筐体１３の底部から高さ方向に立設する複数の支持柱１４によって、所定の高さに略水平に支持され、上面（一方の面）１２ａに電子部品１１ａが、下面（他方の面）１２ｂに電子部品１１ｂが、設けられる構成となっている。

筐体１３は、非気密である方形の箱状に形成されており、内部に基板１２を支持する支持柱１４を有する構成となっている。

冷却装置２０は、電子部品１１ａ及び電子部品１１ｂを冷却する気体流を形成するファン２１と、電子部品１１ａ及び電子部品１１ｂに向かう気体流の流量を調節する風向き変更装置（流量調整装置）３０と、筐体１３内部の湿度を検出する湿度センサ（湿度検出装置）２２と、湿度センサ２２の検出結果に基づいてファン２１及び風向き変更装置３０の駆動を制御する冷却装置制御部（制御装置，第２制御装置）２３とを有する構成となっている。

ファン２１は、冷却装置制御部２３の制御の下、内部に設けられたモータの駆動によってプロペラファンを回転駆動させ、筐体１３内部に外気を流入させることで電子部品１１ａ及び電子部品１１ｂを冷却する気体流を形成するものである。
また、ファン２１は、基板１２に対して垂直で、且つ、基板１２がファン２１の略中間の高さに位置するように、筐体１３の側壁に嵌合される。

風向き変更装置３０は、ファン２１によって形成される気体流の流れる向きを変えて流量を調節する風向き調節板３１と、風向き調節板３１を揺動させる揺動装置（切替装置）３２とを有する構成となっている。

揺動装置３２は、基板１２の先端近傍であって、基板１２と略同一の高さに設けられる。また、揺動装置３２は、風向き調節板３１の一端部に接続され、冷却装置制御部２３の制御の下、内部に設けられたモータやソレノイド等の駆動によって、当該一端部を通り、風向き調節板３１の幅方向（紙面垂直方向）に延びる軸線回りに風向き調節板３１を揺動させる構成となっている。

風向き調節板３１は、ファン２１の気体流が流出される流出口と略同一の幅を有する長方形の板部材であり、一端が揺動装置３２と接続されて、他端がファン２１に対向する形で設けられている。風向き調節板３１は、当該板部材の表面に気体流を接触させることで気体流の流れの向きを変える構成となっている。

このような構成の風向き変更装置３０は、揺動装置３２によって、風向き調節板３１の他端を筐体１３の底部と接触させる通常位置と、基板１２と略同一の水平面に位置させる切替位置とに揺動可能な構成となっている。

湿度センサ２２は、筐体１３の内部の天壁に設けられており、筐体１３内部の湿度の検出結果を所定時間毎に冷却装置制御部２３に出力するものである。なお、湿度センサ２２は、電子部品１１ａ及び電子部品１１ｂの発熱によって筐体１３内部の温度が上昇し、筐体１３外部との温度差によって筐体１３内面において結露が発生することから、高温の気体が冷却されて湿度が高くなる筐体１３の内側面上に設けられることが好ましい。

冷却装置制御部２３は、ＣＰＵ、ＲＯＭやＲＡＭ等の内部メモリから成る電子部品及び電子回路等、並びにファン２１、揺動装置３２及び湿度センサ２２とデータ授受を行う各種入出力インターフェース回路等から構成されている。
また、冷却装置制御部２３は、ある一定の湿度に係る情報を記憶しており、当該湿度の値を閾値として、湿度センサ２２の検出結果が当該閾値を越えた場合、ファン２１のモータの回転量を制御して気体流の流量を調整し、また、揺動装置３２の駆動を制御して風向き調整板３１を通常位置と切替位置とに切り替える構成となっている。

続いて、上記構成の冷却装置２０の電子部品１１ａ及び電子部品１１ｂを冷却する動作について図３を参照して説明する。
図３（ａ）は、風向き調節板３１が通常位置にあるときのユニット１０の側断面図を示し、図３（ｂ）は、風向き調節板３１が切替位置にあるときのユニット１０の側断面図を示す。
なお、図３（ａ）及び図３（ｂ）においては、冷却装置制御部２３の図示を省略している。

冷却装置２０は、図３（ａ）に示すように、通常時、常に発熱する電子部品１１ａを冷却するため、冷却装置制御部２３によって、ファン２１を駆動させて気体流を形成させる。
なお、電子部品１１ｂは、通常時、使用されておらず、又は、発熱量が小さいため、このときは冷却する必要はない。

風向き変更装置３０は、このとき、冷却装置制御部２３の制御の下に揺動装置３２の駆動を制御され、風向き調節板３１を通常位置で待機させることとなる。
風向き調節板３１が通常位置で待機することによって、基板１２の下面１２ｂに設けられた電子部品１１ｂに与えられる気体流の流量（第２流量）が制限され、当該気体流は、風向き調節板３１の表面に沿って流れて、基板１２の上面１２ａを流れる気体流と合流し、電子部品１１ａを冷却することとなる。つまり、電子部品１１ａに向かって流れる流量（第１流量）と第２流量とが合計された流量の気体流が電子部品１１ａに向かって流れて冷却することとなる。
したがって、冷却が必要のない電子部品１１ｂへの気体流の流通を制限し、当該気体流の流量を冷却が必要な電子部品１１ａへと導くことによって、冷却効率を向上させ、また、ファン２１の回転数を減らしても十分に電子部品１１ｂを冷却することができるためエネルギー効率も改善される。

次に、時間の経過につれて、ユニット１０の内部の温度は、発熱量が小さい電子部品１１ｂがある一定の時間連続して使用される場合や、ある所定のタイミングで使用されることによって、上昇することとなる。温度が上昇することによって、筐体１３内部に含有できる飽和水蒸気量が上昇して、ファン２１から流入するある一定の湿度を持った外気がユニット１０内に流入されて、筐体１３内部の水蒸気量が増加する。
つまり、筐体１３は、内面が高温の水蒸気量を多く含む気体と接しており、外面が内面と比べて温度が低い外気と接触することにより、当該温度差により筐体１３の内面で結露を生じやすい状態となる。

湿度センサ２２は、所定時間毎に筐体１３内部の湿度を検出しており、順次上昇するユニット１０内部の湿度の検出結果を冷却装置制御部２３へと出力している。

冷却装置制御部２３は、予め記憶されている湿度の閾値と湿度センサ２２の検出結果とを比べており、湿度センサ２２の検出結果が閾値を越えた場合、次の動作を風向き変更装置３０と、ファン２１に行わせる。

風向き変更装置３０は、図３（ｂ）に示すように、冷却装置制御部２３の制御の下に揺動装置３２の駆動を制御され、風向き調節板３１を切替位置で待機させることとなる。
風向き調整版３１が切替位置に移行することによって、ファン２１の気体流が、基板１２の両面に沿うように流通し、電子部品１１ａ及び電子部品１１ｂの両方を冷却する。

また、ファン２１は、冷却装置制御部２３の制御の下、モータの回転数をおよそ２倍に増加させて、気体流を通常の２倍の流量で形成する。このようにファン２１を動作させることによって、通常時に、電子部品１１ａに与えられていた第１流量が、風向き調節板３１の切替位置への移行により、減少することなく、常に一定の流量で電子部品１１ａを冷却することとなる。さらに、電子部品１１ｂを急速に冷却することができる。

以上の動作によって、ユニット１０内部の温度が下降、且つ、高温で水蒸気量を多く含む気体が換気されて、筐体１３内部の湿度が減少することとなる。
なお、冷却装置制御部２３は、湿度が閾値以下に減少すると、図３（ａ）に示すように、風向き調節板３１を通常位置させ、ファン２１の回転数を低下させて効率よく電子部品１１ａを冷却することとなる。

したがって、上述の本実施形態によれば、電子部品１１ａと電子部品１１ｂとを包含する筐体１３に設けられ、気体流を形成して電子部品１１ａと電子部品１１ｂとを冷却するファン２１を有する冷却装置２０であって、電子部品１１ａに向かう上記気体流の第１流量と、電子部品１１ｂに向かう上記気体流の第２流量とを調整する風向き変更装置３０を備えるという構成を採用することによって、発熱体の発熱量に応じて必要な量の冷却流を与えるよう調整することによって、効率よく発熱体を冷却することができる。
したがって、電子部品１１ａ及び電子部品１１ｂのいずれか一方が冷却を必要としない場合であっても、また、電子部品１１ａと電子部品１１ｂとが異なる発熱量である場合であっても、冷却によって与える気体流の流量を適宜調整することによって、効率の良いファン２１による冷却が可能となる効果がある。

また、本実施形態においては、筐体１３内部の湿度を検出する湿度センサ２２と、湿度センサ２２の検出結果に基づいて、風向き変更装置３０の駆動を制御すると冷却装置制御部２３を備えるという構成を採用することによって、電子部品１１ａ及び電子部品１１ｂの発熱によって筐体１３内部の温度が上昇し、筐体１３外部との温度差によって筐体１３内面において結露が発生すると内部の電子部品１１ａ及び電子部品１１ｂ等に影響をあたえることから、湿度センサ２２によって結露が生じる前に、冷却流の流量を調節して発熱体を効率よく冷却することによって結露が生じることを抑制することができる。

また、本実施形態においては、湿度センサ２２の検出結果に基づいて、ファン２１が形成する上記気体流の流量を制御する冷却装置制御部２３を備えるという構成を採用することによって、ファン２１の回転量を湿度に基づいて制御することで、ファン２１によって形成される流量を調整して効率よく冷却を行うことができる。

また、本実施形態においては、風向き変更装置３０は、上記気体流を電子部品１１ａ及び電子部品１１ｂの両方に向かう方向と、電子部品１１ａ及び電子部品１１ｂのいずれか一方に向かう方向とに切り替える揺動装置３２を備えるという構成を採用することによって、電子部品１１ａ及び電子部品１１ｂのいずれか一方が冷却を必要としない場合、当該一方に冷却風を与えて冷却の効率が低下することを抑制することができる。

また、本実施形態においては、電子部品１１ａ及び電子部品１１ｂは、基板１２上に設けられており、電子部品１１ａは基板１２の上面１２ａ上に設けられ、電子部品１１ｂは基板１２の下面１２ｂ上に設けられるという構成を採用することによって、基板１２の両面に設けられた発熱体を効率よく冷却することができる。

また、本実施形態においては、ファン２１は、基板１２の面に沿って、且つ、上面１２ａ及び下面１２ｂに跨って気体流を形成する位置に設けられるという構成を採用することによって、ファン２１によって形成される気体流を基板１２の両面に沿って流通させることができる。

また、本実施形態においては、上記構成の冷却装置２０が設けられた複写機１という構成を採用することによって、画像形成エンジン等の基板１２を効率よく冷却することができる冷却装置２０が設けられた複写機１が得られる。

以上、図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。上述した実施形態において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。

例えば、上記実施形態において、ファン２１は、筐体１３内部に外気を流入して冷却すると説明したが、本発明は上記構成に限定されるものではなく、ファン２１によって、筐体１３内部の高温の気体を筐体１３外部に排出する構成であっても良い。
なお、この場合、風向き変更装置３０は、電子部品１１ａ及び電子部品１１ｂに対して、ファン２１によって形成される気体流の風上に設けられるのが好ましい。

また、上記実施形態において、ファン２１の駆動を制御する制御装置と、揺動装置３２の駆動を制御する第２制御装置とは、一つの冷却装置制御部２３であると説明したが、各々別に設けられる構成であっても良い。

また、上記実施形態において、湿度センサ２２を筐体１３内部に設けて、風向き、流量を調節すると説明した。しかしながら、本発明は、上記構成に限定されるものではなく、温度センサを基板１２の上方及び下方に設けて、計測した温度に基づいて、風向き、流量を調整する構成であっても良い。さらに、湿度センサ２２と併用しても良い。

本発明の実施の形態における複写機構成を示すブロック図である。 本発明の実施の形態における冷却装置が設けられたユニットを示す側断面図である。 本発明の実施の形態における冷却装置の冷却する動作について説明する図である。

符号の説明

１…複写機（画像形成装置）、１１ａ…電子部品（第１発熱体）、１１ｂ…電子部品（第２発熱体）、１２…基板、１３…筐体、２０…冷却装置、２１…ファン、２２…湿度センサ、２３…冷却装置制御部（制御装置，第２制御装置）、３０…風向き変更装置（流量調整装置）、３２…揺動装置（切替装置）

Claims (7)

1. 第１発熱体と第２発熱体とを包含する筐体に設けられ、気体流を形成して前記第１発熱体と前記第２発熱体とを冷却するファンを有する冷却装置であって、
   前記第１発熱体に向かう前記気体流の第１流量と、前記第２発熱体に向かう前記気体流の第２流量とを調整する流量調整装置を備えることを特徴とする冷却装置。
2. 前記筐体内部の湿度を検出する湿度検出装置と、
   前記湿度検出装置の検出結果に基づいて、前記流量調整装置の駆動を制御する制御装置とを備えることを特徴とする請求項１に記載の冷却装置。
3. 前記湿度検出装置の検出結果に基づいて、前記ファンが形成する前記気体流の流量を制御する第２制御装置を備えることを特徴とする請求項２に記載の冷却装置。
4. 前記流量調整装置は、前記気体流を前記第１発熱体及び前記第２発熱体の両方に向かう方向と、前記第１発熱体及び前記第２発熱体のいずれか一方に向かう方向とに切り替える切替装置を備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の冷却装置。
5. 前記第１発熱体及び前記第２発熱体は、基板上に設けられており、
   前記第１発熱体は前記基板の一方の面上に設けられ、前記第２発熱体は前記基板の他方の面上に設けられることを特徴とする請求項１〜４に記載の冷却装置。
6. 前記ファンは、前記基板の面に沿って、且つ、前記一方の面及び前記他方の面に跨って気体流を形成する位置に設けられることを特徴とする請求項５に記載の冷却装置。
7. 請求項１〜６のいずれか一項に記載の冷却装置が設けられた画像形成装置。

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