JP2020118721A

JP2020118721A - 画像形成装置

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Publication number: JP2020118721A
Application number: JP2019007121A
Authority: JP
Inventors: 文恵秦; Fumie Hata
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2019-01-18
Filing date: 2019-01-18
Publication date: 2020-08-06
Anticipated expiration: 2039-01-18
Also published as: US20200233376A1; US10915065B2; JP7258569B2

Abstract

【課題】２つの基板を１つのファンで効率よく冷却する。【解決手段】冷却用ファン２０６は、電源基板２０３を冷却するための風を発生させる。筒状に形成された板金２０４は電源基板２０３を覆う。ダクト部材２０５は板金２０４と重ねて配置され、板金２０４の一部の壁部（側壁２０４ａ）と協働して、ＡＣ入力回路基板２０１を冷却するための流路ｒ１を形成する。【選択図】図４

Description

本発明は、複数の基板を有する画像形成装置に関する。

一般に、画像形成装置は複数の基板を有する。画像形成装置には、例えば、商用電源と接続され、交流電圧を各負荷へ供給するＡＣ入力回路基板や、ＡＣ入力回路基板と接続され、交流電圧を直流電圧に変換し、直流電圧を各負荷や各基板へ供給する電源基板が設けられている。

ノイズ抑制の観点から、ＡＣ入力回路基板と電源基板とを接続するＡＣ線を短くするために、両基板は互いに近くに配置される。電源基板の放射ノイズを遮断するために電源基板は板金に覆われる場合がある。

また、電源基板には発熱量が大きい電気部品が配置されるため、これらの電気部品を冷却するためにファンを配置することが知られている。例えば、特許文献１の画像形成装置は、シールド用の板金に覆われた電源基板を冷却するために、該板金の一部をエアーダクトの一側壁として用いて、電源基板の冷却を行っている。

特開２０１７−４４９８６号公報

ＡＣ入力回路基板にも発熱量の大きい電気部品が用いられているため、ＡＣ入力回路基板を冷却する必要がある。しかし、ＡＣ入力回路基板を冷却するためのファンを追加すると、スペースの確保が困難であり、コストアップに繋がる。一方、電源基板の冷却用に設けたファンを用いてＡＣ入力回路基板を冷却しようとすると、電源基板を覆う板金に妨げられて、冷却風の流路を形成することが困難になる等の理由により、効率よく冷却できないという問題がある。

本発明は、２つの基板を１つのファンで効率よく冷却することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明は、記録材に画像を形成する画像形成手段と、前記記録材に形成された前記画像を加熱するヒータを有し、前記画像を前記記録材に定着させる定着手段と、商用電源から交流の電源電圧が入力され、前記ヒータを駆動する駆動回路を有する第１の基板と、前記第１の基板から交流電圧が供給され、前記交流電圧を直流電圧へ変換する変換回路を有する第２の基板と、筒状に形成され、前記第２の基板を覆う板金と、前記第２の基板を冷却するためのファンと、前記板金と重ねて配置され、前記板金の一部の壁部と協働して、前記ファンが発生させた風で前記第１の基板を冷却するための流路を形成するダクト部材と、を有することを特徴とする。

本発明によれば、２つの基板を１つのファンで効率よく冷却することができる。

画像形成装置の構成を示す概略断面図である。画像形成装置の背面側の模式的斜視図である。電源基板、板金およびダクト部材の模式的な斜視図である。電源基板、板金およびダクト部材の模式的な縦断面図である。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。

図１は、本発明の一実施の形態に係る画像形成装置の構成を示す概略断面図である。この画像形成装置１００は、電子写真方式を用いた白黒画像形成装置である。しかし、本発明が適用される画像形成装置は、カラー画像形成装置をはじめ、複合機、コピー機またはファクシミリ装置等と呼称される画像形成装置でもよい。図１では、画像形成装置１００を正面から見ている。以下、画像形成装置１００の方向について、正面から見て左側を＋Ｘ方向、右側を−Ｘ方向、手前側を＋Ｚ方向、奥側を−Ｚ方向とし、上方を＋Ｙ方向、下方を−Ｙ方向とする。

画像形成装置１００には、記録材Ｐの搬送方向の上流側から順に、記録材給送部１０、画像形成部２０（画像形成手段）、定着部３０（定着手段）、記録材排出部４０が設けられている。また、画像形成装置１００の右側部には、記録材再給送部５０が設けられている。制御部６０は、各部の動作を制御し、記録材Ｐに画像を形成する。記録材給送部１０では、給送カセット１１または手差しトレイ１６に積載された記録材Ｐが画像形成部２０へ給送される。記録材検知センサＳ１は、給送カセット１１に記録材Ｐが収納されているかどうかを検知する。給送カセット１１に収納された記録材Ｐは、ピックアップローラ１２が回転することによって分離ローラ対１３へ給送される。記録材Ｐが重送している場合は、正転ローラと反転ローラとからなる分離ローラ対１３によって１枚ずつ分離され、実線で示す給送パスＰＳ１へ搬送される。給送パスＰＳ１に搬送された記録材Ｐは、給送ローラ対１４によってさらに搬送され、回転を停止しているレジストローラ対１５のニップに先端が倣うことで記録材Ｐの斜行が矯正される。

レジストローラ前センサＳ２は、記録材Ｐの先端がレジストローラ対１５のニップに到達するタイミングを検知する。手差しトレイ１６から記録材Ｐを給送する場合は、供給ローラ１７および分離パッド１８が記録材Ｐを１枚ずつ分離して機内に引き込む。そして、記録材Ｐは供給ローラ対１９によって給送ローラ対１４に搬送され、レジストローラ対１５で記録材Ｐの斜行が矯正される。斜行が矯正された記録材Ｐは、所定のタイミングで回転するレジストローラ対１５によって画像形成部２０に搬送される。画像形成部２０では、感光ドラム２１がその表面を帯電ローラ２２によって均一に帯電される。レーザユニット２３から画像情報に対応したレーザ光が照射される。なお、レーザユニット２３から照射されるレーザ光は、外部から送信された画像データに基づいて制御される。感光ドラム２１におけるレーザ光が照射された部分については、帯電ローラ２２によって帯電されていた電荷が除去され、画像情報に対応した静電潜像が形成される。ここで形成された静電潜像は、現像ローラ２４によって現像剤が付着されることで、現像剤像として可視化される。

収容容器２７に収納された現像剤は、収容容器２７内の攪拌部材２８が回転することで現像器２６に供給される。現像剤検知センサＳ４は、収容容器２７内の現像剤の量を検知する。可視化された現像剤像は、感光ドラム２１の回転によって転写ニップ部Ｎ１に搬送される。このタイミングに合わせてレジストローラ対１５から記録材Ｐが転写ニップ部Ｎ１に搬送される。搬送された記録材Ｐは、転写ニップ部Ｎ１において感光ドラム２１と接触する転写ローラ２５に挟持搬送されながら、感光ドラム２１に形成された現像剤像が転写ローラ２５によって記録材Ｐに転写される。

次に、現像剤像が形成された記録材Ｐは、定着部３０へと搬送される。定着部３０においては、定着ローラ３１と加圧ローラ３２とによって定着ニップ部Ｎ２が形成されている。定着ローラ３１は、内部にヒータを有するアルミローラで構成される。なお、定着部３０は定着ローラ３１の表面温度を検知する不図示のサーミスタを有し、サーミスタの温度が所定の温度となるようにヒータへ入力される電圧（又は電流）が制御される。加圧ローラ３２は、定着ローラ３１に接触して所定の圧力で定着ローラ３１を加圧する。現像剤像が形成された記録材Ｐは、定着ニップ部Ｎ２に送り込まれて、定着ローラ３１と加圧ローラ３２とで挟持搬送され加熱加圧されることで、現像剤像が記録材Ｐ上に定着される。定着センサＳ３は、記録材Ｐの先端が定着ニップ部Ｎ２を抜けたことを検知する。なお、定着部３０にはオンデマンド定着方式を用いても良い。現像剤像が定着された記録材Ｐは、記録材排出部４０へと搬送され、排出ローラ対４１によって排出トレイ４２へ排出される。

記録材Ｐの両面に画像を形成する場合は、画像形成装置１００は、１面目に画像形成された記録材Ｐの先端が定着センサＳ３を抜けたあと、記録材Ｐの後端が排出ローラ対４１を抜ける前に排出ローラ対４１を一旦停止させる。その後、画像形成装置１００は、排出ローラ対４１を逆回転させることで、記録材Ｐを反転させて記録材再給送部５０へ搬送する。記録材再給送部５０へ搬送された記録材Ｐは、再給送ローラ対５１、５２によって、再給送パスＰＳ２を搬送され、再給送ローラ対５３によってレジストローラ対１５に搬送される。そして記録材Ｐは、レジストローラ対１５によって斜行が矯正された後、転写ニップ部Ｎ１に搬送されることで、記録材Ｐの２面目に現像剤像が形成される。その後は、１面目に画像形成したときと同様に、記録材Ｐが定着ニップ部Ｎ２を搬送されることで現像剤像が記録材Ｐに定着される。両面に画像が形成された記録材Ｐは排出ローラ対４１によって排出トレイ４２へ排出される。

図２は、画像形成装置１００の背面側の模式的斜視図である。図２では、回路基板の配置を説明するため内部を透視している。図２では、主要な構成要素として、ＡＣ入力回路基板２０１（第１の基板）、フレーム２０２、電源基板２０３（第２の基板）、板金２０４、ダクト部材２０５、冷却用ファン２０６等が表されている。

画像形成装置１００の背面側（−Ｚ側）の下部には、ＡＣ入力回路基板２０１、電源基板２０３、ダクト部材２０５、冷却用ファン２０６が配置されている。ＡＣ入力回路基板２０１は商用電源２００と接続され、商用電源２００から交流の電源電圧が供給される。また、ＡＣ入力回路基板２０１は、ヒータを駆動する駆動回路を有する。さらに、ＡＣ入力回路基板２０１は電源基板２０３等の各種回路基板に交流電圧を供給する。ＡＣ入力回路基板２０１はフレーム２０２に取り付けられる。

電源基板２０３は、ＡＣ入力回路基板２０１から電力を供給される。すなわち、電源基板２０３は、ＡＣ入力回路基板２０１と接続されたＡＣ線（電源線）を用いて交流電圧を受け取り、交流電圧を直流電圧へ変換回路により変換し、変換した直流電圧をモータや各種回路を動作させるために供給する。なお、電源基板２０３とＡＣ入力回路基板２０１とを接続するＡＣ線や、各基板に配置される電気部品等の図示は省略されている。電源基板２０３で発生したノイズを抑制するために、電源基板２０３はシールド用の板金２０４で覆われている。電源基板２０３には、発熱量が大きいスイッチング素子や集積回路などが設けられており、これらのスイッチング素子や集積回路を冷却する必要がある。また、ＡＣ入力回路基板２０１にも、電源基板２０３と同様に、発熱量が大きい双方向サイリスタなどが設けられており、これらの素子を冷却する必要がある。後述するように、冷却用ファン２０６は、電源基板２０３およびＡＣ入力回路基板２０１を冷却するために設けられる。なお、ＡＣ入力回路基板２０１も電源基板２０３も、電気部品を効率的に冷却させるためにヒートシンクを有する。

次に、ダクト部材２０５および板金２０４の構成を詳しく説明する。図３は、電源基板２０３、板金２０４およびダクト部材２０５の模式的な斜視図である。図４は、図３に示した電源基板２０３、板金２０４およびダクト部材２０５の模式的な縦断面図である。

板金２０４は、Ｘ方向に貫通する中空部を有する筒状に形成されている（図３、図４）。電源基板２０３は、板金２０４の中空部内に収容されている。ＡＣ入力回路基板２０１は、板金２０４および電源基板２０３の前側（−Ｚ側）に配置されている（図２）。ＡＣ入力回路基板２０１と電源基板２０３とはいずれも、Ｘ方向を長手方向とし、互いに略平行に配置されている。ＡＣ入力回路基板２０１の厚み方向（Ｚ方向）から見て、板金２０４とＡＣ入力回路基板２０１とは互いに少なくとも一部同士が重なり、また、ＡＣ入力回路基板２０１と電源基板２０３とは互いに少なくとも一部同士が重なっている。

図３、図４に示すように、ダクト部材２０５は、略Ｕ字型（ないし略Ｃ字型）の断面形状を有している。ダクト部材２０５は、手前側（＋Ｚ側）に開口する前側開口部２０５ｂを有する。ダクト部材２０５は、板金２０４の−Ｚ側に重ねて配置される。すなわち、ダクト部材２０５と板金２０４とは、Ｚ方向から見て、互いに少なくとも一部同士が重なっている。ダクト部材２０５の前側開口部２０５ｂが、板金２０４の−Ｚ側の側壁２０４ａによって閉じられる。これにより、図４に示すように、ダクト部材２０５と、板金２０４の一部の壁部（側壁２０４ａ）とが協働して、流路ｒ１を形成する。一方、電源基板２０３は、板金２０４内において＋Ｚ側寄りに配置される。そのため、板金２０４内で電源基板２０３の−Ｚ側に流路ｒ２（他の流路）が形成される（図４）。つまり、Ｚ方向における側壁２０４ａの両側に、流路ｒ１と流路ｒ２とが形成される。

電源基板２０３は流路ｒ２内に位置する。従って、流路ｒ２は、電源基板２０３を冷却するための空気経路である。一方、流路ｒ１の延長上にＡＣ入力回路基板２０１が位置する。従って、流路ｒ１は、冷却用ファン２０６が発生させた風でＡＣ入力回路基板２０１を冷却するための空気経路である。なお、流路ｒ１の延長上にＡＣ入力回路基板２０１のヒートシンクが位置していればよい。流路ｒ１の延長上にヒートシンクが位置していれば、流路ｒ１の延長上にＡＣ入力回路基板２０１が位置していなくとも十分な冷却効果を得られることが実験によってわかっている。

言い換えると、ダクト部材２０５と側壁２０４ａとが協働して、ＡＣ入力回路基板２０１を冷却するためのエアーダクトを構成すると見なすことができる。つまり、側壁２０４ａを、ＡＣ入力回路基板２０１を冷却するためのエアーダクトの一部と見なせば、このエアーダクトは、壁面の一部（側壁２０４ａ）を板金２０４と共有している。

冷却用ファン２０６は、流路ｒ１の開口部ｒ１ａ側（開口部側；＋Ｘ側）に配置される。冷却用ファン２０６は、ＡＣ入力回路基板２０１の周辺の空気を吸い込み、吸い込んだ空気を、ダクト部材２０５（主に流路ｒ１）を通じて、開口部ｒ１ａを介して画像形成装置１００の外部へ排出する。これにより、ＡＣ入力回路基板２０１が冷却される。冷却用ファン２０６が発生させる風の流れ方向は方向Ｆ１（＋Ｘ方向）である。また、冷却用ファン２０６は、流路ｒ２の−Ｘ側の開口部から空気を吸い込み、吸い込んだ空気を、流路ｒ２を通じて、開口部ｒ２ａを介して画像形成装置１００の外部へ排出する。これにより、電源基板２０３が冷却される。このように、流路ｒ１の開口部ｒ１ａおよび流路ｒ２の開口部ｒ２ａは、いずれも排気側の開口として機能する。なお、冷却用ファン２０６の回転方向を、例示ものと逆にし、発生させる風の流れ方向を方向Ｆ１とは逆（−Ｘ方向）としてもよい。

なお、仮に、ＡＣ入力回路基板２０１と電源基板２０３とを互いに垂直に配置したとすると、基板周辺に無駄な空間が発生するため、空間を有効に使うことができない。しかも、基板間を接続するＡＣ線が長くなるため、ノイズに影響を及ぼすおそれがある。ところが、本実施の形態では、ＡＣ入力回路基板２０１と電源基板２０３とを互いに略平行に配置したことで、ダクト部材２０５を用いて効率的な空気経路を形成することができる。さらに、ＡＣ線の距離を短くすることができる。ＡＣ入力回路基板２０１と電源基板２０３を同じ平面上に配置するよりも、冷却用ファン２０６やダクト部材２０５のサイズを小さく抑えることができ、省スペース化となる。

ダクト部材２０５の長手方向は、冷却用ファン２０６が発生させる風の流れ方向（方向Ｆ１）と同じ、Ｘ方向である。Ｘ方向において、ダクト部材２０５は板金２０４よりも短い。これにより、ＡＣ入力回路基板２０１に配置されているコネクタの接続の作業性が向上する。また、流路ｒ１の断面積と流路ｒ２の断面積とは略等しい。従って、流路ｒ１と流路ｒ２とに、冷却用ファン２０６の風が二分される構成となっている。これにより、１つの冷却用ファン２０６にて、ＡＣ入力回路基板２０１と電源基板２０３とを並行して冷却できる。すなわち、電源基板２０３を冷却するための冷却用ファン２０６を用いて、電源基板２０３の冷却能力を極力落とさずに、ＡＣ入力回路基板２０１を冷却することが可能となる。

なお、ＡＣ入力回路基板２０１を冷却するという観点に限れば、Ｘ方向においてダクト部材２０５が板金２０４よりも短いことは必須でなく、また、ＡＣ入力回路基板２０１がダクト部材２０５内（流路ｒ１内）に配置されてもよい。

本実施の形態によれば、冷却用ファン２０６は、板金２０４内に形成される流路ｒ２を介して電源基板２０３を冷却する。また、板金２０４と重ねて配置されるダクト部材２０５が、板金２０４の一部の壁部（側壁２０４ａ）と協働して、ＡＣ入力回路基板２０１を冷却するための流路ｒ１を形成する。冷却用ファン２０６は、流路ｒ１を介してＡＣ入力回路基板２０１を冷却する。よって、２つの基板（電源基板２０３、ＡＣ入力回路基板２０１）を１つの冷却用ファン２０６で効率よく冷却することができる。

また、ＡＣ入力回路基板２０１と電源基板２０３とが互いに略平行であるので、効率的な空気経路を形成することができると共に、ＡＣ線の長さを短くでき、さらに省スペースを図ることができる。

また、Ｘ方向において、ダクト部材２０５は板金２０４よりも短いので、コネクタの接続の作業性が向上する。また、流路ｒ１の断面積と流路ｒ２の断面積とは略等しいので、ＡＣ入力回路基板２０１と電源基板２０３とを偏り無く冷却できる。

なお、ダクト部材２０５は略Ｕ字型であるが、板金２０４の一部の壁部と協働して、ＡＣ入力回路基板２０１を冷却するための流路を形成できる形状であればよく、略Ｕ字型に限定されない。なお、流路ｒ１の開口部ｒ１ａと流路ｒ２の開口部ｒ２ａとは面一であるが、面一であることは必須でない。つまり、ダクト部材２０５の＋Ｘ側の端面と板金２０４の＋Ｘ側の端面とは、面一であることは必須でない。

なお、本発明は、複数の基板を有する電子機器であれば、画像形成装置以外の機器にも適用可能である。

以上、本発明をその好適な実施形態に基づいて詳述してきたが、本発明はこれら特定の実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の様々な形態も本発明に含まれる。

２０１ＡＣ入力回路基板
２０３電源基板
２０４板金
２０５ダクト部材
２０６冷却用ファン
ｒ１、ｒ２流路

Claims

記録材に画像を形成する画像形成手段と、
前記記録材に形成された前記画像を加熱するヒータを有し、前記画像を前記記録材に定着させる定着手段と、
商用電源から交流の電源電圧が入力され、前記ヒータを駆動する駆動回路を有する第１の基板と、
前記第１の基板から交流電圧が供給され、前記交流電圧を直流電圧へ変換する変換回路を有する第２の基板と、
筒状に形成され、前記第２の基板を覆う板金と、
前記第２の基板を冷却するためのファンと、
前記板金と重ねて配置され、前記板金の一部の壁部と協働して、前記ファンが発生させた風で前記第１の基板を冷却するための流路を形成するダクト部材と、を有することを特徴とする画像形成装置。
前記流路における前記ファンが発生させた風が流れる方向において、前記板金よりも前記ダクト部材の方が短いことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
前記第１の基板の厚み方向から見て、前記板金と前記第１の基板とは互いに少なくとも一部同士が重なることを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
前記板金は、前記第２の基板から発生するノイズを抑制することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の画像形成装置。