JP4369775B2 - 画像形成装置に用いられる冷却装置 - Google Patents

Description

本発明は、冷却装置および画像形成装置に関し、さらに詳しくは、装置内での発熱空気の排除機構に関する。

複写機やプリンタあるいはファクシミリ装置や印刷機などの画像形成装置においては、潜像担持体に担持されているトナー像などの可視像を記録シートなどに転写することで画像出力が得られるようになっている。
画像形成装置の内部には、種々の電装基板が備えられており、その中には、電子部品からの発熱が顕著なもののある。
発熱による装置内での温度上昇は、他の電装基板や電子部品の熱的な傷害を引き起こすことがある。そこで、発熱部品を対象とした冷却機構を備えることが提案されている。

冷却機構には、概ね次の種類がある。
第１に、装置内に滞っている温度上昇した空気をファンを用いて強制的に外部に排出させる機構（例えば、特許文献１）。
第２に、発熱対象部品に放熱フィン等のヒートシンクを取り付け、このヒートシンクをファンにより生起される排気路内に配置して放熱を促進させる機構（例えば、特許文献２，３）。
第３に、第１および第２の機構を組み合わせた機構（例えば、特許文献３）。

特開２００１−１２５４４３号公報（段落「００４６」欄） 実開平６−７０２９６号公報（段落「０００６」欄） 特開２００１−１６８５６４号公報（段落「０００５」欄）

しかし、上記各特許文献に開示されているような冷却機構においては、ファンを用いた際の通風状態が整流であることが多く、発熱量に関係なく発熱している電装基板に対して一様な接触が行われている。このため、発熱量が多い電装基板やヒートシンクなどに対しては放熱のための風量不足により冷却効果が十分でない場合がある。

冷却効果が不十分であることによる悪影響に関しては、画像形成装置においていうと、装置内での雰囲気温度上昇による記録シートへの影響がある。つまり、装置内での雰囲気温度が以上に高くなると、搬送過程にある記録シートの湿度変化を招き、このことが保有水分量に影響を受けるシートの反り現象などが発生して搬送不良の原因となる。

本発明は、上記従来の冷却装置における問題に鑑み、各発熱対象部材の発熱状態に応じた放熱状態を得ることができる構成を備えることで放熱部材などの増設を行わなくても冷却効果を良好に得られる構成を備えた冷却装置および画像形成装置を提供することにある。

請求項１記載の発明は、画像形成装置に用いられる冷却装置において、排熱路の入り口側および出口側のいずれか若しくはその両側に配置されたファンを用いて排熱路内に気流を生起させる構成を備え、上記排熱路は入り口および出口に開口を備えたダクトで構成され、該ダクトの一部には曲率半径を有した部分が設けられ、該曲率半径部分における大径部での気流速度を小径部よりも大きくし、該大径部の気体下流方向に延長された位置において発熱部材あるいは放熱部材が該ダクト壁面から臨出されて配置されることを特徴としている。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の冷却装置において、上記排熱路を構成するダクトにおける上記発熱部材あるいは放熱部材が臨出する位置には、該発熱部材あるいは放熱部材の一部若しくは全てがダクト内に臨出するための開口が設けられ、該開口周縁部には、上記ダクトの内外を封止するシール部材が設けられていることを特徴としている。

請求項３記載の発明は、請求項２記載の冷却装置において、上記シール部材は、耐熱性弾性体が用いられることを特徴としている。

請求項４記載の発明は、請求項２または３記載の冷却装置において、上記シール部材は、上記開口と一体成形とされていることを特徴としている。

請求項５記載の発明は、請求項１乃至４のうちの一つに記載に冷却装置において、上記排熱路を構成するダクトの出口側に配置されるファンは、シロッコファンが用いられることを特徴としている。

請求項６記載の発明は、請求項１乃至５のうちの一つに記載の冷却装置を画像形成装置に用いることを特徴としている。

請求項１記載の発明によれば、発熱路において発熱部材あるいは放熱部材が臨出している位置での気流速度を他の部分と異ならせ、特に、ダクトの一部に曲率半径を持つ部分を設け、その大径部が延長された位置に発熱部材あるいは放熱部材を配置しているので、発熱部材あるいは放熱部材に接触する気流の速度を高めることができる。これにより、発熱部材あるいは放熱部材が臨出している位置での気流との接触による熱交換を促進させて冷却効率を向上させることが可能となる。

請求項２乃至４記載の発明によれば、発熱部材あるいは放熱部材がダクトで構成された排熱路内に臨出する位置に開口が設けられその開口周縁にダクト内外を封止するシール部材が設けられているので、ダクト内から不用意な熱の漏洩がなく、周辺部への熱の影響を及ぼさないようすることが可能となる。特に請求項３記載の発明においては、耐熱弾性体がシール部材として設けられているので、開口の形態に対応した形状とすることができ、熱の漏洩を効率よく遮断することができ、請求項４記載の発明においては、ダクトに設けられている開口と一体成形されることによりシール部材の組み込み作業などをなくして遮熱構造の簡易化が図れる。

請求項５記載の発明によれば、排熱路を構成するダクトの出口側に配置されるファンとしてシロッコファンを用いているので、排熱路を構成するダクト内を負圧化傾向とすることで、ダクト内に臨出している発熱部材あるいは放熱部材に気流が引きつけられる関係となり、ダクトの曲管部により流速を高められた気流と発熱部材あるいは放熱部材との接触機会を促進することができる。

請求項６記載の発明によれば、電装部品からの発熱による雰囲気温度の影響を抑制して熱の影響による記録シートの搬送不良などの画像形成処理での不具合を解消することができる。

以下、図面に示す実施例により本発明を実施するための最良の形態について説明する。

図１は、図１は、本発明の実施例に係る容器支持構造を備えた現像装置が適用される画像形成装置の一例を示す模式図であり、同図に示す画像形成装置は、タンデム方式を採用してフルカラー画像を形成可能なカラープリンタである。なお、本発明では、図１に示すプリンタに限らず、複写機、ファクシミリ装置あるいは印刷機なども画像形成装置として含んでいる。
図１において、画像形成装置１は、次に挙げる各装置を備えている。
原稿画像に応じた各色の画像を形成する作像装置２１Ｙ、２１Ｃ、２１Ｍ、２１Ｋと、各作像装置２１Ｙ、２１Ｃ、２１Ｍ、２１Ｋに対向して配置された転写装置２２と、各作像装置２１Ｙ、２１Ｃ、２１Ｍ、２１Ｋと転写装置２２とが対向する転写領域に記録シートを供給するシート供給手段としての手差しトレイ２３、給紙装置２４に装備されている給紙カセット２４Ａと、該手差しトレイ２３あるいは給紙カセット２４から搬送されてきた記録シートを作像装置２１Ｙ、２１Ｃ、２１Ｍ、２１Ｋによる作像タイミングに合わせて供給するレジストローラ３３と、転写領域において転写後のシート状媒体の定着を行う定着装置１０である。
定着装置１０は、詳細を説明しないが、記録シートの搬送路を挟んで対向当接可能な加熱ローラおよび加圧ローラを用いて熱および圧力の作用により画像を溶融軟化および浸透の各過程を経て記録シートに定着する熱ローラ定着方式が用いられている。

転写装置２２は、転写体として複数のローラに掛け回されているベルト（以下、これを転写ベルトという）２２Ａが用いられ、各作像装置における感光体ドラムと対向する位置には転写バイアスを印加する転写バイアス手段２２Ｙ、２２Ｃ、２２Ｍ、２２Ｋがそれぞれ配置されている。転写装置２２では、トナーと逆極性の転写バイアスを作用させることにより各作像装置において形成されたトナー像を順次、重畳転写するようになっている。
転写装置２２には、転写ベルト２２Ａ上に重畳転写されたトナー像を記録シートに対して一括転写するための二次転写バイアス手段２２Ｆが記録シートの搬送経路上に配置されている。

図１において、各作像装置２１Ｙ、２１Ｃ、２１Ｍ、２１Ｋは、それぞれイエロー、シアン、マゼンタおよび黒の各色の現像を行うものであり、用いるトナーの色は異なるが、その構成が同様であるから、作像装置２１Ｋの構成を各作像装置２１Ｙ、２１Ｃ、２１Ｍ、２１Ｋの代表として説明する。
作像装置２１Ｋは、静電潜像担持体としての感光体ドラム２５Ｋ、感光体ドラム２５Ｋの回転方向に沿って順に配置されている帯電装置２７Ｋ、現像装置２６Ｋ、クリーニング装置２８Ｋを有し、帯電装置２７Ｋと現像装置２６Ｋとの間で書き込み装置２９からの書き込み光２９Ｋにより色分解された色に対応する画像情報に応じた静電潜像を形成する構成が用いられる。静電潜像担持体としては、ドラム状の他に、ベルト状とする場合もある。これら感光体ドラムの周囲に配置されている画像形成用、換言すれば、作像用機器は纏めて図２に示す筐体を備えたユニット構造からなるプロセスカートリッジ（図示されず）内に収納されている。
画像形成時において感光体ドラム２５Ｋは、図示されないメインモータにより回転駆動され、帯電装置２７Ｋによって一様帯電されると書き込み行程が実行される。

書き込み対象となる画像は、図示しないコントローラ部からのデジタル画像情報に応じて書き込み装置２９を用いて静電潜像形成のために書き込まれる。つまり、書き込み装置２９では、デジタル画像情報に対応して各色毎で２値化されたレーザダイオード用発光信号に基づき発光するレーザ光源からのレーザ光がシリンダレンズ（図示されず）、ポリゴンモータ２９Ａ、ｆθレンズ２９Ｂ、第１〜第３ミラー、およびＷＴＬレンズを介して、各色の画像を担持する感光体ドラム、この場合には、便宜上、感光体ドラム２５Ｋ上に照射され、照射された部分の感光体ドラム表面での表面電位が初期状態から低下することにより画像情報に対応した静電潜像が作像される。

感光体ドラム２５Ｋ上に形成された静電潜像は、現像装置２６Ｋにより色分解色と補色関係にある色のトナーを用いて可視像処理されるが、現像行程では、例えば、現像スリーブにＡＣバイアスを重畳したＤＣ電圧が印加されることにより、書き込み光の照射により電位が低下した画像部分にのみトナーが付着して現像され、トナー像が形成される。

現像行程により可視像処理された各色のトナー画像は、レジストローラ３３によりレジストタイミングを設定されて繰り出される記録シートに転写されることになる。
転写ベルト２２Ａは、各作像装置での感光体ドラムに対向する位置で転写装置２２に装備されている転写バイアス手段２２Ｙ、２２Ｃ、２２Ｍ、２２ＢＫによるトナーと逆極性のバイアス印加によって感光体ドラムからトナー像を静電転写され、重畳転写されたトナー像が二次転写バイアス手段２２Ｆにより記録シートに一括転写される。

各色の転写工程を経た記録シートは、転写ベルトユニットの駆動側ローラ（便宜上、図１において符号２２Ａ１で示す）で転写ベルト２２Ａから曲率分離されて定着装置１０に向けて搬送される。定着装置２２では、定着ベルト２２Ａと加圧ローラとにより構成される定着ニップを記録シートが通過する際にトナー像が記録シートに定着されて、排紙トレイ３２へと排出される。
図１に示した画像形成装置１では、定着後に排出される記録シートの片面への画像形成だけでなく両面への画像形成を行うことができるようになっている。このため、両面への画像形成時には、定着後の記録シートが反転循環経路ＲＰに搬送され、この循環路末端に位置して手差しトレイ２３からのシート繰り出しを兼ねる繰り出しローラＲＰ１によってレジストローラ３３に向け繰り出されるようになっている。片面および両面への画像形成時での記録シートの搬送路の切り換えは、定着装置１０の後方に配置されている搬送路切り換え爪ＲＰ２によって行われる。

このような構成の画像形成装置においては、筐体内に発生した熱を外部に排出することが行われており、本実施例では、図２に示すように、筐体内部と外部とを連通するための入り口側および出口側に開口を備えたダクト１００が設けられている。
本実施例におけるダクト１００の入り口側は、例えば、筐体内で最も発熱量の多い定着装置の近傍に設けられ、出口側は筐体壁面に位置している。

ダクト１００の入り口側に対向する筐体壁面１１０には、図２において符号１１０Ａで示すように、通気用の開口が多数形成されて筐体内部とダクト１００内とを連通させるようになっている。

ダクト１００には、出口側に位置して筐体壁面に位置する開口（便宜上、図２において符号１００Ａで示す）にシロッコファン１０１が取り付けられており、シロッコファン１０１が回転することによりダクト１００の内部が負圧化傾向とされるようになっている。

ダクト１００は、図３に示すように、入り口側と出口側とが直線状に位置するのではなく、その一部に曲率半径を持った曲管部１００Ｂが設けられており、本実施例では、入り口側の開口１００Ｃと出口側の開口１００Ａとが直角な向きとなるように方向付けられている。
従って、曲管部１００Ｂで流れる気流は、曲率半径中心位置から大径部に相当する位置においてこれ以外の部分よりも半径が大きくなることに起因して流速が高められることになる。なお、図２中、符号１００Ｃは、ダクト１００の入り口側の開口を示しており、開口１００Ｃは、図４に示すように、筐体壁面１１０に形成されている通気用の開口１１０Ａに対面させてある。

一方、ダクト１００に設けられている曲管部１００Ｂの大径部延長上で出口側の壁面には、図４に示すように、開口１００Ｄが形成されており、この開口１００Ｄからは、電装基板１０２に設けられた放熱部材の一つであるヒートシンク１０３の一部あるいは全部がダクト１００の内部に向けて臨出させてある。
ヒートシンク１０３においてダクト１００の内部に臨出する一部あるいは全部とは本実施例の場合、ヒートシンク１０３に備えられている放熱フィン１０３Ａが相当しており、放熱フィン１０３Ａは、その長手方向がダクト１００内での気流方向に平行させて配置されている。

図４において開口１００Ｄの周縁内部とヒートシンク１０３の放熱フィン１０３Ａとの間には、これら両部間を封止するためのシール部材１０４が設けられている。
シール部材１０４は、シリコンゴムなどのゴム材あるいはエラストマなどのように開口周縁の形態に合わせて変形が可能な耐熱性弾性体が用いられる。
シール部材１０４は、開口周縁でダクト１００の肉厚部分を挟み込んだ状態で接合されることにより一体化されてダクト１００の内部から熱が漏れ出すのを防止するようになっている。

シール部材１０４は、開口１００Ｃの周縁内面に沿わせて貼り付けなどにより一体化されるが、これに代えて、ダクト１００の成形時に一体成形することで設けるようにしてもよい。

開口１００Ｃの周縁にシール部材１０４として設けられる弾性体は、ヒートシンク１０３の放熱フィン１０３Ａと密着させた状態で設けられるので、締結などのようなネジ挿通部での隙間などが生じることがなく、隙間からの漏洩による流量低下をなくして封止性を高めることにより熱の漏洩が確実に防止することができる。
特に、締結部品がダクト内面に存在しないので、締結部材の存在によって整流状態が妨げられたりすることがなく、ヒートシンク１０３の放熱フィン１０３Ａに気流が接触する機会を促進することができる。
また、ダクト１００の成形時にシール部材１０４を一体成形すると、弾性体からなるシール部材１０４をダクト１００と別部材で組み立てる際に開口１００Ｃへの位置決めや装着作業が不要となることで組み立て工程や部品点数の省略化が図れる。しかも、ダクト１００とシール部材１０４とを異なる色とすることもできるので、ヒートシンクの取り付け位置の識別を容易にして装着作業性を向上させることができる。

本実施例は以上のような構成であるから、排熱路を構成するダクト１００が筐体内部において排熱を必要とする箇所で筐体壁面に取り付けられる。
ダクト１００は、入り口側の開口１００Ｃが筐体壁面１１０の通気用開口１１０Ａに対面させて取り付けられ、出口側が入り口側の開口１００Ａとは直角な方向に位置する筐体壁面に取り付けられる。

筐体壁面に各開口が取り付けられたダクト１００は、シロッコファン１０１の回転により内部が負圧化される。つまり、入り口側の開口１００Ｃから吸気され、出口側の開口１００Ａから排気される。これにより、ダクト１００の内部を正圧化した場合と違って、内部に気流の障害物となるヒートシンク１０３の放熱フィン１０３Ａが臨出していてもその部分で気流が弱められることがない。

一方、ダクト１００の内部では、曲管部１００Ｂにおいて大径部を通過する気流の流速がこれ以外の小径寄りの気流に比べて増速されることになり、結果として、大径部の延長上に位置する発熱量の大きい部材であるヒートシンク１０３の放熱フィン１０３Ａに接触する空気の流量も増えることで放熱フィンとの間での熱交換、いわゆる、冷却が促進されることになる。換言すれば、曲管部１０１Ｂでの大径部とこれ以外の小径部寄りの部分とでは、発熱状態の違いに対応して放熱効果を異ならせることができることになる。

放熱フィン１０３Ａと接触する気流は、放熱フィン１０３Ａが設けられている開口１００Ｄの周縁に位置するシール部材１０４によってダクト外部への漏洩が阻止されるので、筐体内からの熱気に加えて放熱フィンから吸収した熱により温度上昇している気流がダクト１００の周辺に配置されている機器への熱的悪影響を及ぼさないようにされる。従って、周辺部、特に定着装置に向け搬送される記録シートが加熱されるようなことがなくなり、これにより、記録シートの保有水分量が変化した場合に発生しやすいカールなどの不具合を防止することができる。

以上のような実施例によれば、排熱路を構成するダクトの一部に気流の速度を変化させる部分を設けるだけの簡単な構成により増速された気流が接触する放熱部材の放熱効率を高めることができる。

本実施例においては、シロッコファンを１０１がダクト１００の出口側に配置されて内部を負圧化傾向とした構成が示されているが、負圧化傾向の場合と同様に、放熱フィン１０３Ａと気流との接触機会が確保できるようであれば、ダクトの配置箇所によって入り口側の開口１００Ｃに設けることも可能である。

本発明実施例による冷却装置を備えた画像形成装置の構成を示す模式図である。 本発明実施例による冷却装置の要部構成を説明するための図である。 図２に示した冷却装置の模式的な平面図である。 図２に示した冷却装置の構成を図２に示した位置と異なる位置から見た図である。

符号の説明

１ 画像形成装置
１００ ダクト
１００Ａ、１００Ｃ、１００Ｄ 開口
１００Ｂ 曲管部
１０１ シロッコファン
１０２ 電装基板
１０３ ヒートシンク
１０３Ａ 放熱フィン
１０４ シール部材
１１０ 筐体壁面
１１０Ａ 通気用開口

Claims (6)

1. 画像形成装置に用いられる冷却装置において、
   排熱路の入り口側および出口側のいずれか若しくはその両側に配置されたファンを用いて排熱路内に気流を生起させる構成を備え、
   上記排熱路は入り口および出口に開口を備えたダクトで構成され、該ダクトの一部には曲率半径を有した部分が設けられ、該曲率半径部分における大径部での気流速度を小径部よりも大きくし、該大径部の気体下流方向に延長された位置において発熱部材あるいは放熱部材が該ダクト壁面から臨出されて配置されることを特徴とする冷却装置。
2. 請求項１記載の冷却装置において、
   上記排熱路を構成するダクトにおける上記発熱部材あるいは放熱部材が臨出する位置には、該発熱部材あるいは放熱部材の一部若しくは全てがダクト内に臨出するための開口が設けられ、該開口周縁部には、上記ダクトの内外を封止するシール部材が設けられていることを特徴とする冷却装置。
3. 請求項２記載の冷却装置において、
   上記シール部材は、耐熱性弾性体が用いられることを特徴とする冷却装置。
4. 請求項２または３記載の冷却装置において、
   上記シール部材は、上記開口と一体成形とされていることを特徴とする冷却装置。
5. 請求項１乃至４のうちの一つに記載に冷却装置において、
   上記排熱路を構成するダクトの出口側に配置されるファンは、シロッコファンが用いられることを特徴とする冷却装置。
6. 請求項１乃至５のうちの一つに記載の冷却装置を用いることを特徴とする画像形成装置。

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