JP2015032681A - Image formation apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、トナーなどの現像剤を用いて記録部材に画像を形成する画像形成装置に係り、特に、電装基板およびハードディスクドライブ等の電子部品の冷却機構に関する。 The present invention relates to an image forming apparatus that forms an image on a recording member using a developer such as toner, and more particularly to a cooling mechanism for electronic components such as an electrical board and a hard disk drive.
デジタル複合機等の画像形成装置は、近年、カラー化や高速化が進んできており、装置を制御するメイン基板上に搭載される電子デバイスの処理速度も高速化が進んでいる。電子デバイスの処理速度が高くなると消費電力が増大し、その結果デバイスの発熱量も増大する。 In recent years, image forming apparatuses such as digital multi-function peripherals have been increased in color and speed, and the processing speed of electronic devices mounted on a main substrate that controls the apparatus has also been increased. As the processing speed of the electronic device increases, the power consumption increases, and as a result, the heat generation amount of the device also increases.
一方、デジタル複合機では紙文書などを電子化し蓄積して再利用するために装置内にハードディスクドライブなどの記憶装置を標準的に搭載してきている。紙文書は電子化され画像として蓄積されるので画像処理が必要となる。このため、ハードディスクドライブは、画像処理を行うASICの近傍に配置され接続されることが多い。 On the other hand, in digital multi-function peripherals, a storage device such as a hard disk drive has been standardly installed in the device in order to digitize, store and reuse paper documents. Since paper documents are digitized and stored as images, image processing is required. For this reason, hard disk drives are often arranged and connected in the vicinity of an ASIC that performs image processing.
また、上述のように画像形成装置の回路基板には発熱量が大きい電子デバイスが搭載されており、ハードディスクドライブはそれらの熱の影響を受ける。ハードディスクドライブは、機構部分があるために熱に弱く、高温にさらされると寿命が短くなるなどの問題がある。
このような問題を解決するために、ハードディスクドライブを装備する垂直基板フレームとハードディスクドライブとの間に空気の垂直流路を設け、自然対流により冷却する手段が知られている(特許文献1)。しかしながら、自然対流を用いているため冷却能力が十分ではなく、また、垂直基板フレームに装備しハードディスクドライブに対向するシステムボードには、以下のような電装部品の配置の制約がある。すなわち、発熱が大きい電装部品は垂直方向の上方に、形状が大きい電装部品は垂直方向の空気流を阻まない位置に配置することが必要となる(特許文献1、段落
Further, as described above, an electronic device having a large amount of heat generation is mounted on the circuit board of the image forming apparatus, and the hard disk drive is affected by the heat. Hard disk drives have problems such as being susceptible to heat due to the mechanical parts and shortening their lifetime when exposed to high temperatures.
In order to solve such a problem, there is known a means for cooling by natural convection by providing a vertical air flow path between a vertical substrate frame equipped with a hard disk drive and the hard disk drive (Patent Document 1). However, since natural convection is used, the cooling capacity is not sufficient, and the system board mounted on the vertical board frame and facing the hard disk drive has the following restrictions on the arrangement of electrical components. In other words, it is necessary to dispose the electrical component that generates a large amount of heat upward in the vertical direction and the electrical component that has a large shape at a position that does not block the vertical air flow (
等)。 etc).
さらに、電装基板の上方に支持部材によりハードディスクドライブを配置し、ハードディスクドライブと電装基板間に送風ファンを配設し、ハードディスクドライブと電装基板上の電子デバイスを同時に冷却する手段が知られている(特許文献2)。 Further, a means is known in which a hard disk drive is disposed above the electrical board by a support member, a blower fan is disposed between the hard disk drive and the electrical board, and the hard disk drive and the electronic device on the electrical board are simultaneously cooled. Patent Document 2).
しかしながら、ハードディスクドライブは画像形成装置内に設けられているものの、冷却の為の空気の流れという観点からは、ハードディスクドライブは開空間内に配設されていると評価される。このため、ハードディスクドライブからの発熱を効率よく送気ファンにより排気できないという問題があった。また、ハードディスクドライブからの発熱量と電装基板からの発熱量との関係によっては、効率的に冷却できないという問題もあった。 However, although the hard disk drive is provided in the image forming apparatus, it is evaluated that the hard disk drive is disposed in the open space from the viewpoint of the air flow for cooling. For this reason, there has been a problem that heat generated from the hard disk drive cannot be efficiently exhausted by the air supply fan. There is also a problem that cooling cannot be performed efficiently depending on the relationship between the amount of heat generated from the hard disk drive and the amount of heat generated from the electrical board.
本発明は上述した問題に鑑みてなされたもので、ハードディスクドライブ及び電装基板上の電子デバイスなどの複数の発熱する部品を有する画像形成装置において、これら複数の部品を効率的に冷却することができる画像形成装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and in an image forming apparatus having a plurality of heat-generating components such as an electronic device on a hard disk drive and an electrical board, the plurality of components can be efficiently cooled. An object is to provide an image forming apparatus.
この目的を達成するために、本発明の画像形成装置は、
画像を形成する画像形成装置であって、
前記画像形成装置の動作に伴って発熱する、前記画像形成装置の第1の部品と、
前記第1の部品を包囲し、空気流入口と空気排出口とを有する包囲部材と、
前記空気流入口から前記包囲部材内へ空気を流入させ、前記空気排出口から排出する冷却ファンと、
前記画像形成装置の動作に伴って発熱し、前記第1の部品よりも発熱量が大きく、前記冷却ファンによって前記空気排出口から排出された気流によって冷却される位置に配置された、前記画像形成装置の第2の部品と
を具備することを特徴とする。
In order to achieve this object, the image forming apparatus of the present invention provides:
An image forming apparatus for forming an image,
A first component of the image forming apparatus that generates heat as the image forming apparatus operates;
An enclosing member surrounding the first part and having an air inlet and an air outlet;
A cooling fan for allowing air to flow into the enclosure member from the air inlet and discharging from the air outlet;
The image forming apparatus which generates heat in accordance with the operation of the image forming apparatus, has a larger amount of heat generation than the first component, and is disposed at a position cooled by the airflow discharged from the air discharge port by the cooling fan. And a second part of the apparatus.
本発明では、冷却ファンにより第1の部品を包囲する包囲部材内へ空気流入口から空気が流入され、第1の部品が冷却される。第1の部品を冷却した空気は、排出口から排出され、第2の部品の冷却に用いられる。このとき、第2の部品は、第1の部品の発熱量よりも大きい発熱量である。このため、第1の部品の冷却ファンによる気流は、第1の部品の冷却により熱を吸収して温度が上昇しても、まだ、第2の部品の冷却を効率的に行うことができる。 In the present invention, air is introduced from the air inlet into the surrounding member that surrounds the first component by the cooling fan, and the first component is cooled. The air that has cooled the first component is discharged from the discharge port, and is used for cooling the second component. At this time, the second component has a heat generation amount larger than that of the first component. For this reason, even if the airflow generated by the cooling fan for the first component absorbs heat by the cooling of the first component and the temperature rises, the second component can still be efficiently cooled.
さらに、第1の部品は、包囲部材により包囲されているため、冷却ファンによって空気流入口から流入した空気は、有効に第1の部品の冷却に用いられる。 Further, since the first part is surrounded by the surrounding member, the air flowing in from the air inlet by the cooling fan is effectively used for cooling the first part.
従って、本発明によれば、冷却ファンにより第1の部品及び第2の部品の双方を効率的に冷却することが可能である。 Therefore, according to the present invention, both the first component and the second component can be efficiently cooled by the cooling fan.
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施形態について詳細に説明する。以下の実施形態は本発明における最良の実施形態の一例であり、本発明を以下の実施形態のみに限定するものではない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The following embodiment is an example of the best embodiment of the present invention, and the present invention is not limited only to the following embodiment.
<第1実施形態>
(画像形成装置の全体構成)
図1は本発明の実施形態の画像形成装置の構成を示す模式図である。図1に示す画像形成装置Aは電子写真式のフルカラーレーザープリンタである。
<First Embodiment>
(Overall configuration of image forming apparatus)
FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration of an image forming apparatus according to an embodiment of the present invention. An image forming apparatus A shown in FIG. 1 is an electrophotographic full color laser printer.
画像形成装置Aは、画像形成部Py、Pm、Pc、Pbによって異なる色の4色のトナー画像を帯電、露光、現像、転写の各プロセスを経てトナー画像を形成するようになっている。ホストコンピュータなどの外部装置から出力されるプリント指令信号が入力されると画像形成部Py、Pm、Pc、Pbが順次動作する。 The image forming apparatus A is configured to form toner images of four different colors according to image forming portions Py, Pm, Pc, and Pb through charging, exposure, development, and transfer processes. When a print command signal output from an external device such as a host computer is input, the image forming units Py, Pm, Pc, and Pb are sequentially operated.
画像形成部Py、Pm、Pc、Pbにおいて、トナー像を担持する感光ドラム1が所定の周速度のプロセススピードで回転される。また、駆動ローラ6aと従動ローラ6bとテンションローラ6cに掛け渡されている中間転写ベルト7が駆動ローラ6aによって感光ドラム1の回転周速度と対応した周速度で回転される。なお、中間転写ベルト7の表面は、画像形成部Py、Pm、Pc、Pbの感光ドラム1に接している。
In the image forming units Py, Pm, Pc, and Pb, the
画像形成部Pyにおいて、感光ドラム1の外周面は帯電器2によって所定の極性・電位に一様に帯電される。次に露光装置3が外部装置からの画像情報に基づいて生成したレーザ光を感光ドラム1の表面に走査露光する。これにより感光ドラム1の表面に画像情報に応じた静電潜像が形成される。そしてこの潜像が現像装置4によってイエローの現像剤を用いて現像され、感光ドラム1の表面上にイエローのトナー画像が形成される。同様の帯電、露光、現像の各工程が画像形成部Pm、画像形成部Pc、画像形成部Pbにおいてマゼンタ、シアン、ブラックの各色のトナー画像の形成が行われる。
In the image forming unit Py, the outer peripheral surface of the
画像形成部Py、Pm、Pc、Pbにおいて感光ドラム1の表面に形成された各色のトナー画像は、中間転写ベルト7を挟んで感光ドラム1と対向配置されている一次転写ローラ8によって中間転写ベルト7の外周面上に順次重ねて転写される。これにより中間転写ベルト7の表面上にフルカラーのトナー画像が形成される。トナー画像転写後の感光ドラム1の表面に残留している転写残トナーはドラムクリーナ5によって除去され、次の画像形成に供される。
The toner images of the respective colors formed on the surface of the
一方、給送カセット10から記録材Pが送出ローラ11により搬送路12aを通じてレジストローラ13に搬送される。次いで記録材Pはレジストローラ13により中間転写ベルト7と二次転写ローラ14との間の二次転写ニップ部Tnに搬送される。そしてこの二次転写ニップ部Tnで記録材Pが挟持搬送され、二次転写ローラ14により中間転写ベルト7の表面上のトナー画像が記録材Pに転写される。トナー画像転写後の中間転写ベルト7の表面に残留している転写残トナーは、ベルトクリーナ9によって除去され、次の画像形成に供される。
On the other hand, the recording material P is conveyed from the
未定着のトナー画像を担持する記録材Pは画像担持面を上側にし、その状態で定着装置15のニップ部に導入される。そして記録材Pは定着装置15のニップ部で挟持搬送されることによってトナー画像が記録材P上に加熱定着される。
The recording material P carrying an unfixed toner image is introduced into the nip portion of the fixing
そして、定着装置15で定着処理された記録材Pは排出ローラ17を通して画像形成装置Aの側面に設けられている排出トレイ18上に排出される。
Then, the recording material P fixed by the fixing
また、定着装置15からの熱は、ファン130により画像形成装置Aの外部に排出される。
Further, heat from the fixing
さらに、画像形成装置Aの上部にはCPUやメモリなどの電子デバイスが設けられている電装ユニット100が搭載されている。
Furthermore, an
(電装ユニットの構成)
図2は、電装ユニット100の構成を示す断面図である。
(Configuration of electrical unit)
FIG. 2 is a cross-sectional view showing the configuration of the
同図に示すように、電装ユニット100は、ハードディスクドライブ20(第1の部品)を格納するハードディスクドライブ格納部Bと、電装基板24(回路基板)を格納する基板格納部Cとを有している。
As shown in the figure, the
電装基板24には、画像形成処理の一部を実行するCPU50(第2の部品、中央演算処理ユニット)やメモリなどの電子デバイスが搭載されている。CPU50は画像形成装置の制御全体を司るマイクロプロセッサであり、システムコントローラの主体である。メモリは、CPU50が制御を行う際に、プログラムやデータを一時的に記憶する。
On the
ハードディスクドライブ20は、電子データを保存するための大型の記憶装置で、主に、画像処理プログラム,デジタル画像データ等を蓄積する。なお、ハードディスクの損傷等によるデータの喪失を防ぐために2つのハードディスクドライブ20に対して同一のデータを記憶しておき、一方で何らかの問題が生じても他方でそれを補うミラーリング処理を実行している。
The
図2に示すように、基板格納部Cでは、フレーム板金26に電装基板24が支持されている。電装基板24上に配設されるCPU50の上部にはCPU50の放熱をするヒートシンク25が設けられている。なお、フレーム板金26の上部は、板状部材23によって覆われている。
As shown in FIG. 2, in the substrate storage unit C, the
一方、ハードディスクドライブ格納部Bでは、板状部材23に設けられたカバー部材21にハードディスクドライブ20が格納されている。ハードディスクドライブ20は、板状部材23の上面に設けられた支持部材51によって支持され、ハードディスクドライブ20は、電装基板24の上方に位置している。
On the other hand, in the hard disk drive storage unit B, the
ハードディスクドライブ格納部Bでは、板状部材23に冷却ファン22が設けられている。冷却ファン22は、ハードディスクドライブ20の横でヒートシンク25の上面の直近に配置されている。このように配置することで、冷却ファン22がハードディスクドライブ20側から電装基板24上のヒートシンク25に向かう気流を発生させるようにしている。すなわち、ハードディスクドライブ20は、冷却ファン22によって発生する気流の上流側に、電装基板24は、下流側に設けられている。なお、ハードディスクドライブ20と電装基板24は不図示の接続ケーブルおよびコネクタにより電気的に接続されている。
In the hard disk drive storage B, a cooling
本実施形態では、ハードディスクドライブ20の発熱による最大温度は70℃で、電装基板24上に配設されヒートシンク25が設けられるCPU50の発熱による最大温度は90℃である。すなわち、ハードディスクドライブ20の発熱量が電装基板24上の電子デバイスの発熱量より小さくなるようにしている。つまり、ハードディスクドライブ20の発熱量が電装基板24上の電子デバイスの発熱量よりも小さいので、冷却ファン22により発生する気流がハードディスクドライブ20を通過した後も、十分に電装基板24上の電子デバイスを冷却できる温度にしている。
In the present embodiment, the maximum temperature due to heat generation of the
なお、ハードディスクドライブ20の発熱量が電装基板24上の電子デバイスの発熱量よりも大きい場合には、電装基板24とハードディスクドライブ20の位置を入れ替える。すなわち、電装基板24が冷却ファン22に気流の上流側に、ハードディスクドライブ20が下流側に位置するように構成する。
When the heat generation amount of the
また、ハードディスクドライブ20、接続ケーブル(不図示)および冷却ファン22は、カバー部材21と板状部材23により囲われる。カバー部材21および板状部材23は金属製である。これにより、ハードディスクドライブ20や接続ケーブル(不図示)からの放射ノイズを遮蔽することができる。
Further, the
なお、カバー部材21と板状部材23は、ハードディスクドライブ20を包囲する包囲部材を構成する。
The
図3は、板状部材23の平面図である。図3(a)は冷却ファン22が取り付けいている状態、図3(b)は冷却ファン22が取り付いていない状態を示している。
FIG. 3 is a plan view of the plate-
これらの図に示すように、冷却ファン22は板状部材23に設けた通気開口部29(空気排出口)の略真上にねじで固定される。冷却ファン22の固定方法はねじの他、ファスナ(締め具,留め具,かしめ)、例えば金属又はプラスチック製の段付き割り円錐ピン,金属リベットを用いることが出来る。また、接着剤を用いる接合やスポット溶接を用いることも出来る。
As shown in these drawings, the cooling
図4は、電装ユニット100の正面図である。図4(a)は、扉27が取り外されている状態を示し、図4(b)は、扉27が取り付けられている状態を示している。
FIG. 4 is a front view of the
本実施形態ではリムーバブルシステムを採用し、ハードディスクドライブ20の取り付け、取り外しを行うことが出来るようになっている。ハードディスクドライブ20の取り付け、取り外しの際には、図4(a)に示すように、扉27を取り外し、ハードディスクドライブ20の取り付けが終了したら、図4(b)に示すように、扉27を閉める。
In the present embodiment, a removable system is adopted so that the
図5は、電装ユニット100の斜視図である。
FIG. 5 is a perspective view of the
同図に示すように、カバー部材21の、冷却ファン22と離れた面には、開口部30(空気流入口)が設けられている。この開口部30は、複数の小さな開口の集合となっている。扉27を閉めることで、冷却ファン22による空気の流入は開口部30からのみになる。
As shown in the figure, an opening 30 (air inlet) is provided on the surface of the
(電装ユニットの冷却動作)
図6は、電装ユニット100の冷却の際の気流の状態を示す図である。
(Cooling operation of electrical unit)
FIG. 6 is a diagram illustrating a state of airflow when the
同図に示すように、冷却ファン22が回転すると、カバー部材21の開口部30から外気が矢印Dに示す方向からカバー部材21内(包囲部材内)に流入する。そして、この外気がハードディスクドライブ20に沿って流れハードディスクドライブ20を冷却した後に冷却ファン22により矢印Eの方向に排気される。
As shown in the figure, when the cooling
カバー部材21と板状部材23によりハードディスクドライブ20は開口部30を除いて略密閉された空間の中に配設される。このため、開口部30からの気流が効果的にハードディスクドライブ20に流れ、ハードディスクドライブ20の発熱により温められた空気を効果的に排出することができる。そのためハードディスクドライブ20を効果的に冷却することができる。そして、ハードディスクドライブ20側からの排気流が電装基板24上のヒートシンク25に矢印Fの方向から直接あたり、CPU50等の電子デバイスを集中的に冷却できる。
The
なお、上述したように、ハードディスクドライブ20の発熱量は、電装基板24のCPU50の発熱量よりも小さく設定されている。このため、ハードディスクドライブ20を冷却した後の排熱であっても、ヒートシンク25を介してCPU50を効果的に冷却することが可能である。
As described above, the heat generation amount of the
<第2実施形態>
次に、本発明の他の実施形態を説明する。本実施形態は、第1実施形態において、電装ユニットの構成が異なる。このため、電装ユニットの第1実施形態と異なる部分のみ説明する。なお、第1実施形態と同一又は類似の部分には、同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
Second Embodiment
Next, another embodiment of the present invention will be described. This embodiment differs from the first embodiment in the configuration of the electrical unit. For this reason, only a different part from 1st Embodiment of an electrical equipment unit is demonstrated. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the part which is the same as or similar to 1st Embodiment, and the overlapping description is abbreviate | omitted.
図7は、本実施形態の電装ユニット100aの構成を示す断面図である。
FIG. 7 is a cross-sectional view showing the configuration of the
同図に示すように、本実施形態では、カバー部材21a内に格納されているハードディスクドライブ20の下方でヒートシンク25の上方の直近に冷却ファン22が板状部材23aにより固定されている。
As shown in the figure, in the present embodiment, the cooling
図8は、カバー部材21aの上面図である。
FIG. 8 is a top view of the
同図に示すように、カバー部材21aの上面には開口部30が設けられている。そして、ハードディスクドライブ20の上部に開口部30が設けられており、ハードディスクドライブ20の下部には、冷却ファン22が設けられている。そして、開口部30と冷却ファン22との間にハードディスクドライブ20が設けられるように配置されている。
As shown in the figure, an
図9は、電装ユニット100aの冷却の際の気流の状態を示す図である。
FIG. 9 is a diagram illustrating a state of an air flow when the
同図に示すように、カバー部材21aの上面に設けた開口部30から矢印Gに示す方向に流入した外気がハードディスクドライブ20を通るように流れ、矢印Hの方向から冷却ファン22に吸い込まれ、矢印Iの方向に排気されて電装基板24側に供給される。
As shown in the figure, outside air that flows in the direction indicated by the arrow G from the
すなわち、開口部30と通気開口部29は、対向する面にそれぞれ設けられ、開口部30と通気開口部29との間にハードディスクドライブ20と冷却ファン22とが配置される
カバー部材21aと板状部材23によりハードディスクドライブ20は開口部30を除いて略密閉された空間の中に配設される。このため、開口部30からの気流が効果的にハードディスクドライブ20に流れ、ハードディスクドライブ20の発熱により温められた空気を効果的に排出することができる。そのためハードディスクドライブ20を効果的に冷却することができる。そして、ハードディスクドライブ20側からの排気流が電装基板24上のヒートシンク25に矢印Iの方向から直接あたり、CPU50等の電子デバイスを集中的に冷却できる。
In other words, the
なお、第1実施形態で説明したように、ハードディスクドライブ20の発熱量は、電装基板24のCPU50の発熱量よりも小さく設定されている。このため、ハードディスクドライブ20を冷却した後の排熱であっても、ヒートシンク25を介してCPU50を効果的に冷却することが可能である。
As described in the first embodiment, the heat generation amount of the
<第3実施形態>
次に、本発明のさらに他の実施形態を説明する。本実施形態は、第1実施形態において、電装ユニットの構成が異なる。このため、電装ユニットの第1実施形態と異なる部分のみ説明する。なお、第1実施形態と同一又は類似の部分には、同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
<Third Embodiment>
Next, still another embodiment of the present invention will be described. This embodiment differs from the first embodiment in the configuration of the electrical unit. For this reason, only a different part from 1st Embodiment of an electrical equipment unit is demonstrated. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the part which is the same as or similar to 1st Embodiment, and the overlapping description is abbreviate | omitted.
図10は、本実施形態の電装ユニット100bの構成を示す断面図である。
FIG. 10 is a cross-sectional view showing the configuration of the
同図に示すように、板状部材23には電装基板24側に向かって分流部材28(分流手段)が設けられている。分流部材28は、平板形状をしており、板状部材23と所定の角度を有するように取り付けられている。
As shown in the figure, the plate-
ハードディスクドライブ20側から矢印Jの向きに排気される気流でヒートシンク25を冷却すると共に、分流部材28により排気流の一部を矢印K及び矢印Lの向きに分流して電装基板24のCPU50以外の領域(中央演算処理ユニット以外の領域)に導く。このため、電装基板24を広範囲に冷却することができる。
The
20…ハードディスクドライブ
21、21a…カバー部材
22…冷却ファン
23、23a…板状部材
24…電装基板
25…ヒートシンク
26…フレーム部材
27…扉
28…分流手段
29…通気開口部
30…通気開口部
100、100a、100b…電装ユニット
A…画像形成装置
DESCRIPTION OF
Claims (9)
前記画像形成装置の動作に伴って発熱する、前記画像形成装置の第1の部品と、
前記第1の部品を包囲し、空気流入口と空気排出口とを有する包囲部材と、
前記空気流入口から前記包囲部材内へ空気を流入させ、前記空気排出口から排出する冷却ファンと、
前記画像形成装置の動作に伴って発熱し、前記第1の部品よりも発熱量が大きく、前記冷却ファンによって前記空気排出口から排出された気流によって冷却される位置に配置された、前記画像形成装置の第2の部品と
を具備することを特徴とする画像形成装置。 An image forming apparatus for forming an image,
A first component of the image forming apparatus that generates heat as the image forming apparatus operates;
An enclosing member surrounding the first part and having an air inlet and an air outlet;
A cooling fan for allowing air to flow into the enclosure member from the air inlet and discharging from the air outlet;
The image forming apparatus which generates heat in accordance with the operation of the image forming apparatus, has a larger amount of heat generation than the first component, and is disposed at a position cooled by the airflow discharged from the air discharge port by the cooling fan. An image forming apparatus comprising: a second component of the apparatus.
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