JP2009222866A - 熱源冷却システムおよび該システムを備えた画像形成装置 - Google Patents

熱源冷却システムおよび該システムを備えた画像形成装置 Download PDF

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Abstract

【課題】熱源部の雰囲気温度を均一化させる場合に、従来のものよりも小型化・ローコスト化が可能な熱源冷却システムおよび該システムを備えた画像形成装置を提供する。
【解決手段】熱を発生する少なくとも1つの熱源(33)と、熱源を収納した筐体(31、32)と、筐体内に蓄積された熱を筐体外に排出する送風手段(35a,35b)と、筐体と送風手段との間に配置した風を遮る遮風手段(41,42)とを備え、遮風手段は、風を通す通風孔(32h,32i)と、通風孔を覆い通風を制御する通風制御部材(41,42)とを備え、通風制御部材は、送風手段の風力に応じて通風孔を覆う度合を制御可能にした。
【選択図】図2

Description

本発明は、熱源冷却システムおよび該システムを備えた画像形成装置に関し、特に、熱源部の雰囲気温度を均一化させる場合に、従来のものよりも小型化・ローコスト化が可能な熱源冷却システムおよび該システムを備えた画像形成装置に関する。
従来のレーザプリンタやコピー機などの画像形成装置では、基材層状に電荷発生層や電荷輸送層などが積層された感光体にコロナ放電を行って帯電させ、その感光体上にレーザやLEDなどの光による露光を行って静電潜像を形成し、トナー等の現像剤で顕著化させた像を紙等の被記録媒体上に転写させ、定着器等によって加熱定着させることで画像の形成が行われている。そして、一般には、これら画像を形成するための各装置あるいはこれら装置に駆動電圧を供給する電源基板等から発生される熱が、ファンの駆動によって本体ケース外に排気される。
このような、冷却・排気の問題は画像形成装置に限られるものではなく、例えば次の各種装置における必須の冷却装置として、特許文献1、特許文献2、特許文献3、特許文献4等で各種の技術が開示されている。
特許文献1は、簡素化された機構を有し、機器を動作させるためのエネルギの損失が小さい「磁気冷凍装置」に関するものである。そして、解決手段として、磁気冷凍装置では、少なくとも一部が磁気熱量効果を有する磁性材料により作られる羽根2を有するファン6が回転駆動される。この装置の筐体20,36内には、ファンの回転方向に沿って第1及び第2の空間が定められ、この第1空間に磁石26から磁場が印加され、ファン6の回転に伴い第1空間に供給された冷媒16は、加熱されて排出され、第2空間に供給された冷媒14は、羽根2によって冷却されて冷却された冷媒28として供給される(同文献1の図1参照)。
特許文献2は、原料の滞留時間を十分に確保することができ、原料のかき取りが容易で、しかも摩耗対策費が安くて補修が容易であり、駆動トルクも小さくてすむ「スクリュー型加熱冷却装置」に関するものである。そして、解決手段として、所定の構成のスクリュー型加熱冷却装置において、中空スクリュー羽根の外周面が中空スクリューシャフトの軸線方向に幅広の平坦面に形成されているとともに、該外周面のところどころに他方の中空スクリュー羽根の中空スクリューシャフトと対向したとき原料を付着させて中空スクリュー羽根の下部に流れ込ませる接線方向の弦月状の切欠き部が中空スクリューシャフトに達しない深さで設けられ、この切欠き部の回転方向後方の中空スクリュー羽根の外周面にスクレーパ用の突起が設けられている(同文献2の図1、図2参照)。
特許文献3は、熱交換器を大きくすることなく、また、ファン騒音を増やすことなく、凝縮器の熱交換効率を高めることができるようにした「冷却装置」に関するものである。そして、解決手段として、複数の羽根をハブの周りに放射状に設けた羽根車と、羽根車の外周に設けたオリフィスリングとで軸流ファンを構成し、羽根とハブとの接合部の円周方向での中心部をR1とし、羽根の外周部の円周方向での中心をR2とし、羽根の回転の中心をOとしたときに、OとR2を結んだ線がOとR1を結んだ線に対して羽根車の回転方向に前進させてあり、かつ、R1とR2を結ぶ線Pが、R1を通る回転軸と垂直な面Sに対して吸い込み側に傾斜させてあり、かつ、線Pより後縁側の羽根の吸い込み側への傾斜は次第に小さくしてあり、かつ、羽根を回転軸に対して同心円筒状に切断したときの断面において、羽根の略中央より外周側の断面形状を羽根断面内に変曲点を有し、羽根の回転方向の前縁から前記変曲点までの間を吐出側が凸面とし、前記変曲点から羽根の回転方向の後縁までの間を吐出側が凹面と成るように羽根を形成してなる軸流ファンから成る送風機と、凝縮器と、圧縮機とを載置板に設置し、前記凝縮器の空気流上流側に送風機を配置している(同文献3の図1参照)。
特許文献4は、従来のものより熱源部の雰囲気温度を均一化させることが可能となる「冷却装置およびこれを備えた画像形成装置」に関するものである。そして、解決手段として、装置本体の筐体背面部7に隣接する所定の位置に配置された、2個一組となる複数組のモータ群を備え、筐体背面部7には吸引装置4の設置された筐体6が設けられ、その筐体6は本体筐体背面部7側の一部に、本体内部側の雰囲気を吸引・排出するための吸気口8が設けられており、2個一組のモータは回転数の異なる2種類のモータ(11及び20)であり、少なくとも一方のモータ2には気流発生手段3が設けられており、該気流発生手段3により生じた気流FL1及びFL2により、一方のモータ20自身及び対となるもう一方のモータ11を冷却し、更には周辺のモータの雰囲気を攪拌することにより、互いに隣接する複数組のモータの近傍の雰囲気温度を均一化させる(同文献4の図2参照)。
ところで、技術の革新や市場からの要求により、近年では複写機等の画像形成装置は高速で、カラー印刷、更には省スペースであるというニーズが高まってきている。カラー印刷に関しては感光体上にそれぞれ単色トナー画像を形成し、それらの単色トナー画像を順次転写してシートに合成カラー画像を記録する、いわゆるタンデム型画像形成装置が主流となってきている(タンデム型画像形成装置の構成・作用については、特許文献4の[背景技術]を参照)。
このタンデム型画像形成装置では、4つの感光体駆動モータが必要となってきている。更に省スペース化を行う必要性があることを考えると感光体駆動モータの大型化はできるだけ避ける必要があり、また各色の感光体駆動モータ間の距離が狭くなることから、感光体駆動モータの自己発熱が隣接する他の感光体駆動モータの雰囲気温度を上昇させるという問題が発生してきている。また省スペース化により他の熱源が感光体駆動モータに隣接することにより、特定の感光体駆動モータの雰囲気温度を上昇させるという状況も考えられる。
これらの影響により、感光体駆動モータ毎に温度差が生じることで、ある感光体駆動モータではモータの異常動作を発生させる原因となる雰囲気温度の規格値を満足するが、別の感光体駆動モータでは雰囲気温度の規格値を満足しないという課題が発生してきている。上記の如き実状を踏まえて、特にタンデム型画像形成装置においては、各色の感光体駆動モータの雰囲気温度を均一化させる技術が切望されている。
特開2007−155267号公報 特公平成08−017932号公報 特許第2859835号 特開2006−139184号公報
ところで、前述の如く近年のタンデム型画像形成装置において、小型、ローコスト化が要求されている。そのためには、冷却システムに関していえば、熱源を減らす、もしくは発熱量の低減が課題となる。しかし、必要な機能を満たすために発生する熱量を削除することは不可能であるため、従来技術では、ファンを多数搭載するか、ファンサイズを大きくして冷却能力を確保していたが、これでは小型、ローコスト化を達成できない。
本発明は上記の問題を解決すべくなされたものであり、熱源部の雰囲気温度を均一化させる場合に、従来のものよりも小型化・ローコスト化が可能な熱源冷却システムおよび該システムを備えた画像形成装置の提供を目的とする。
この目的を達成するために請求項1記載の発明は、熱を発生する少なくとも1つの熱源(図2の33)と、
該熱源を収納した筐体(外側筐体31、内側筐体32)と、
該筐体内に蓄積された熱を筐体外に排出する送風手段(第1,第2の軸流ファン35a,35b)と、
前記筐体と送風手段との間に配置した風を遮る遮風手段(第1,第2の遮風部材41,42)とを備え、
該遮風手段は、風を通す通風孔(図3の32h,32i)と、該通風孔を覆い通風を制御する通風制御部材(遮風部材41,42)とを備え、
該通風制御部材は、前記送風手段の風力に応じて前記通風孔を覆う度合を制御可能(図3(C))にしたことを特徴とする熱源冷却システムである。
また、請求項2記載の発明は、請求項1記載の熱源冷却システムにおいて、
前記通風孔は、少なくとも1つであることを特徴とする。
また、請求項3記載の発明は、請求項2記載の熱源冷却システムにおいて、
前記通風孔が複数の場合に、該複数の通風孔を1つの遮風手段(遮風部材41,42)で覆うことを特徴とする。
また、請求項4記載の発明は、請求項2記載の熱源冷却システムにおいて、
前記通風孔が複数の場合に、該複数の通風孔を個別の遮風手段で覆うことを特徴とする。
また、請求項5記載の発明は、請求項1〜請求項4の何れか1つに記載の熱源冷却システムにおいて、
前記送風手段は、正逆回転の制御が可能なファン付き電動モーター(第1,第2の軸流ファン35a,35b)であることを特徴とする。
また、請求項6記載の発明は、請求項5記載の熱源冷却システムにおいて、
前記ファン付き電動モーターを少なくとも2台備え、
該ファン付き電動モーターの内の少なくとも1台(図5の第2の軸流ファン35b)を逆回転させて当該熱源冷却システム内に外気を吸引して所定の流路(第2の流露37b)を介して前記熱源を冷却し(図5の矢印A〜F)、該少なくとも1台以外のファン付き電動モーター(第1の軸流ファン35a)を正回転させて当該熱源冷却システム内の熱を外部に排気する(図5の符号ナシの矢印)ことを特徴とする。
また、請求項7記載の発明は、請求項1〜請求項4の何れか1つに記載の熱源冷却システムにおいて、
前記熱源周辺の温度検出手段(図4の第1,第2の温度センサー43a,43b)を備え、
該温度検出手段が検出した温度に応じて、前記送風手段の送風量を制御することを特徴とする。
また、請求項8記載の発明は、画像形成装置が、請求項1〜請求項7の何れか1つに記載の熱源冷却システムを搭載したことを特徴とする。
請求項1記載の発明によれば、熱を発生する少なくとも1つの熱源と、該熱源を収納した筐体と、該筐体内に蓄積された熱を筐体外に排出する送風手段と、前記筐体と送風手段との間に配置した風を遮る遮風手段とを備え、該遮風手段は、風を通す通風孔と、該通風孔を覆い通風を制御する通風制御部材とを備え、該通風制御部材は、前記送風手段の風力に応じて前記通風孔を覆う度合を制御可能にしたので、遮風手段を簡単に構成でき、熱源冷却システムを安価に構成することができる。
請求項2記載の発明によれば、請求項1記載の熱源冷却システムにおいて、前記通風孔は、少なくとも1つとしたので、熱源冷却システムを安価に構成することができる。
請求項3記載の発明によれば、請求項2記載の熱源冷却システムにおいて、前記通風孔が複数の場合に、該複数の通風孔を1つの遮風手段で覆うので、遮風手段を安価に構成できる。
請求項4記載の発明によれば、請求項2記載の熱源冷却システムにおいて、前記通風孔が複数の場合に、該複数の通風孔を個別の遮風手段で覆うので、細かな冷却制御を行うことができる。
請求項5記載の発明によれば、請求項1〜請求項4の何れか1つに記載の熱源冷却システムにおいて、前記送風手段は、正逆回転の制御が可能なファン付き電動モーターであるので、熱源冷却システムを備えた装置から熱を排気したり、逆に外気を装置内に吸引することができる。
請求項6記載の発明によれば、請求項5記載の熱源冷却システムにおいて、前記ファン付き電動モーターを少なくとも2台備え、該ファン付き電動モーターの内の少なくとも1台を逆回転させて当該熱源冷却システム内に外気を吸引して所定の流路を介して前記熱源を冷却し、該少なくとも1台以外のファン付き電動モーターを正回転させて当該熱源冷却システム内の熱を外部に排気するので、外気を吸引して所定の流路を介して熱源を冷却し、逆に熱源冷却システムを備えた装置内の熱を外部に排気するので、効率よく冷却することができる。
請求項7記載の発明によれば、請求項1〜請求項4の何れか1つに記載の熱源冷却システムにおいて、前記熱源周辺の温度検出手段を備え、該温度検出手段が検出した温度に応じて、前記送風手段の送風量を制御するので、熱源周辺の温度に応じて送風量を調節し、熱源冷却システムを備えた装置のランニングコストを抑制できる。
請求項8記載の発明によれば、画像形成装置が請求項1〜請求項7の何れか1つに記載の熱源冷却システムを搭載したので、画像形成装置を安価に製造でき、効率よく冷却することができ、更にランニングコストを下げることができる。
以下、本発明を図示の実施形態に基いて説明する。
図1は、タンデム型カラー画像形成装置(以下、画像形成装置と記す)の本発明に関連する要部のみを模式的に示した正面断面図、図2は、画像形成装置を上面側から見て模式的に示した平面図、図3は、遮風部材関連の図であって、(A)は遮風部材を取り付けた斜視図、(B)は内側筐体の側壁に孔通風を設けた斜視図、(C)は風により遮風部材が斜めに押し上げられた状態を示す断面図、図4は軸流ファンの回転を制御するブロック図である。
本実施形態の熱源冷却システムは、図1に示した画像形成装置GKに組み込まれている。
図1に示すように、感光体ドラム10(10Y(イエロー),10C(シアン),10M(マゼンタ),10K(ブラック))に形成された像は、中間転写ベルト20に対して一次転写され、中間転写ベルト20上で複数の色が重ね合わされる。次いで、ベルト回転体21により加圧された最終転写体22とベルト回転体21のニップ部において被転写材23に転写され、その後、定着装置24において画像の定着が行われる。
11Y,11C,11M,11Kは、各色の現像装置である。
図2に示すように、画像形成装置GKの外側筐体31の内部には内側筐体32が配置され、内側筐体32には感光体ドラム10(10Y,10C,10M,10K)が縦4列に回転可能に取り付けられ、該感光体ドラム10に並んで熱源33が配置されている。熱源33からの発熱は、主として感光体ドラム10を駆動するモーターが発する熱である。
外側筐体31の一方の側壁31Aには、外気34が流入可能に、流入孔31Aaが形成されている。
内側筐体32の一方の側壁32Bには、各感光体ドラム10の一端部に対向して第1〜第4の通風孔32a〜32dが形成され、熱源33の一端部に対向して第5の通風孔32eが形成されている。また、他方の側壁32Aには、各感光体ドラム10の他端部に対向して第6〜第9の通風孔32f〜32iが形成され、熱源33の他端部に対向して第10の通風孔32jが形成されている。
なお、前記第8,第9の通風孔32h,32iについては、図3に基づいて後述する。
また、第8,第9の通風孔32h,32i以外の各通風孔の大きさは、熱源33の発熱量に応じて適宜の大きさとすればよい。
第6,第7の通風孔32f,32jに対向して第1の軸流ファン35aが配置され、第8,第9の通風孔32h,32iに対向して第2の軸流ファン35bが配置されている。第6,第7の通風孔32f,32jと第1の軸流ファン35aとの間には風が通過可能な第1の流路37aが形成せれ、第8,第9の通風孔32h,32iの通風孔32cと第2の軸流ファン35bとの間には第2の流路37bが形成されている。38は、第1の流路37aと第2の流路37bとを仕切る仕切板である。
外側筐体32の他方の側壁31Bには、第1,第2の軸流ファン35a,35bに対向してそれぞれ第1の外側通風孔36aと第2の外側通風孔36bが形成されている。
感光体ドラム10Yと内側筐体32の側壁との間には、第1の温度センサー43aが設置され、熱源33と感光体ドラム10Kとの間には、第2の温度センサー43bが設置されている。第1,第2の温度センサー43a,43bの設置位置は、内側筐体32内で比較的高熱になる位置である。
なお、図2には軸流ファンを2台示したが、熱源冷却システムを使用する技術分野によっては、1台にしたり、3台以上にすることも可能である。
次に、図3(A)〜(C)を参照しつつ、遮風部材について説明する。
図3(A),(B)に示すように、内側筐体32の側壁32Aには5個の小型の通風孔32hが穿設され、この5個の通風孔32hは1枚の遮風部材41より覆われている。41aは、遮風部材41を側壁32Aに接着固定する固定部である。遮風部材41としては、厚さ0.03mm以下の樹脂材料を用いる。
なお、遮風部材41(42)は、自重により垂れ下がって、通風孔32h全体を覆うことが可能な程度の重量が必要である。
ここでは通風孔32hとして円形を示したが、正方形、長方形でもよい。
また、個々の通風孔32h毎に、小型の遮風部材を取り付けてもよい。
次に、図4を参照しつつ、軸流ファンの回転制御について説明する。
図4に示すように、CPU40には第1の軸流ファン制御部40aと第2の軸流ファン制御部40bが備えられ、第1の軸流ファン制御部40aには第1の軸流ファン35aが接続され、第2の軸流ファン制御部40bには第2の軸流ファン35bが接続されている。第1の軸流ファン制御部40aおよび第2の軸流ファン制御部40bは共に、軸流ファンの正逆回転の制御、および軸流ファンの回転数の制御が可能である。
また、CPU40には第1の温度センサー43aと第2の温度センサー43bが接続されている。第1の温度センサー43aと第2の温度センサー43bが検出した温度に応じて、第1,第2の軸流ファン制御部40a,40bがそれぞれ第1,第2の軸流ファン35a,35bの回転数と正逆回転を制御する。
<第1の通風動作>
次に、本実施形態の「第1の通風動作」を、図2、図3(A),(C)を参照しつつ説明する。
本通風動作は、図2に矢印で示したように、第1,第2の軸流ファン35a,35bが「正転」し、熱を外側筐体31の外に排気する場合である。
熱源33からは熱が発せられ、感光体ドラム10の周辺は熱気に満ちている。この状態で第1,第2の軸流ファン35a,35bが正転すると、第1,第2の遮風部材41,42が第2の軸流ファン35bよる風の吸引力により、第1,第2の遮風部材41,42が遮風状態(図3(A)参照)から、通風状態に変化する(図3(C)参照)。この変化により、第6〜第10の通風孔32f〜32jは通風可能状態となり、第1,第2の軸流ファン35a,35bと第1,第2の外側通風孔36a,36bを介して、熱が画像形成装置GKの外に排気され、感光体ドラム10の周辺が冷却される。
<第2の通風動作>
次に、本実施形態の「第2の通風動作」を、図5、図6(A),(B)を参照しつつ説明する。
本通風動作は、図5に矢印で示したように、第1の軸流ファン35aが「正転」すると共に、第2の軸流ファン35bが「逆転」する場合である。この場合、第1の軸流ファン35aは正転なので、矢印(符号ナシ)のように熱を画像形成装置GKの外に排気する(図6(A)参照)。
また、第2の軸流ファン35bは逆転なので外気(矢印A)を第2の外側通風孔36bを介して画像形成装置内部に吸引する。この吸引された外気(矢印A)は第1,第2の遮風部材41,42にぶつかり(図6(B)参照)、矢印B方向に屈折され、第2の流路37bを通過し、矢印C,D,E,Fの順に、画像形成装置の外に排気される。この排気経路(矢印A〜F)により熱源33からの熱が排気され、熱源33が冷却される。
前記矢印A〜Fの排気経路の外気により熱源33が冷却されると共に、第1の軸流ファン35aの正転により感光体ドラム10周辺の熱が画像形成装置の外に排気されるので(図6(A)参照)、効率よく感光体ドラム10周辺を冷却することが可能となる。
なお、前記実施形態では画像形成装置に本発明を適用した場合を説明したが、例えば前記特許文献1〜3に示されたような各種の冷却装置に適用可能である。
タンデム型カラー画像形成装置の本発明に関連する要部のみを模式的に示した正面断面図である。 同画像形成装置を上面側から見て模式的に示した平面図であって、第1の通風動作の風の流れを示す図である。 本発明の実施形態における遮風部材関連の図であって、(A)は遮風部材を側壁に取り付けた斜視図、(B)は内側筐体の側壁に孔通風を設けた斜視図、(C)は風により遮風部材が斜めに押し上げられた状態を示す断面図である。 同実施形態における軸流ファンの回転制御系のブロック図である。 同画像形成装置を上面側から見て模式的に示した平面図であって、第2の通風動作の風の流れを示す図である。 同第2の通風動作における遮風部材の動作を示す図であって、(A)は風により遮風部材を押し上げる図、(B)は外気により遮風部材が通風孔を塞ぐ図である。
符号の説明
GK…タンデム型画像形成装置
10(10Y,10C,10M,10K)…感光体ドラム
31…外側筐体
31A,31B…外側筐体の側壁
32…内側筐体
32a〜32d…第1〜第4の通風孔
32e…第5の通風孔
32f〜32i…第6〜第9の通風孔
32j…第10の通風孔
32A,32B…内側筐体の側壁
33…熱源
34…外気
35a,35b…第1,第2の軸流ファン
36a,36b…第1,第2の外側通風孔
37a,37b…第1,第2の流路
40…CPU
40a,40b…第1,第2の軸流ファン制御部
41,42…第1,第2の遮風部材
43a,43b…第1,第2の温度センサー

Claims (8)

  1. 熱を発生する少なくとも1つの熱源と、
    該熱源を収納した筐体と、
    該筐体内に蓄積された熱を筐体外に排出する送風手段と、
    前記筐体と送風手段との間に配置した風を遮る遮風手段とを備え、
    該遮風手段は、風を通す通風孔と、該通風孔を覆い通風を制御する通風制御部材とを備え、
    該通風制御部材は、前記送風手段の風力に応じて前記通風孔を覆う度合を制御可能にしたことを特徴とする熱源冷却システム。
  2. 請求項1記載の熱源冷却システムにおいて、
    前記通風孔は、少なくとも1つであることを特徴とする熱源冷却システム。
  3. 請求項2記載の熱源冷却システムにおいて、
    前記通風孔が複数の場合に、該複数の通風孔を1つの遮風手段で覆うことを特徴とする熱源冷却システム。
  4. 請求項2記載の熱源冷却システムにおいて、
    前記通風孔が複数の場合に、該複数の通風孔を個別の遮風手段で覆うことを特徴とする熱源冷却システム。
  5. 請求項1〜請求項4の何れか1つに記載の熱源冷却システムにおいて、
    前記送風手段は、正逆回転の制御が可能なファン付き電動モーターであることを特徴とする熱源冷却システム。
  6. 請求項5記載の熱源冷却システムにおいて、
    前記ファン付き電動モーターを少なくとも2台備え、
    該ファン付き電動モーターの内の少なくとも1台を逆回転させて当該熱源冷却システム内に外気を吸引して所定の流路を介して前記熱源を冷却し、該少なくとも1台以外のファン付き電動モーターを正回転させて当該熱源冷却システム内の熱を外部に排気することを特徴とする熱源冷却システム。
  7. 請求項1〜請求項4の何れか1つに記載の熱源冷却システムにおいて、
    前記熱源周辺の温度検出手段を備え、
    該温度検出手段が検出した温度に応じて、前記送風手段の送風量を制御することを特徴とする熱源冷却システム。
  8. 請求項1〜請求項7の何れか1つに記載の熱源冷却システムを搭載したことを特徴とする画像形成装置。
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