JP4510791B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、記録紙に画像を形成する画像形成装置、特に感光体ドラムにレーザビームを走査させて画像を形成するレーザビームプリンタに関するものである。

従来から、レーザビームプリンタにおいては、定着ローラの過熱を防止するために、定着ローラの周辺の熱気を排出する冷却ファンが装備されている。一方、転写ローラ及び定着ローラに高電圧を出力する必要上、その電源回路基板には、通常の電子部品と比較して発熱の大きい発熱素子が複数個実装されている。このような発熱素子には、動作を安定させるために、熱を周辺空気に発散させる放熱板が装着されている。

ところが、一般にレーザビームプリンタ等の電子機器の内部は、そのカバー部材によって略密閉された状態であるため、電源回路基板の周辺、特に発熱素子の周辺は熱気（発熱素子によって熱せられた空気）がこもりがちとなり、単に放熱板を設けただけでは発熱素子を効率的に冷却することが困難であった。

なお、特許文献１には、一つの冷却ファンで、レーザスキャンユニットと電装部に送風し、構造を簡素化した画像形成装置が示されている。また、特許文献２には、冷却ファンによって押し出された空気の排出口を装置の底面近傍に設けることにより、騒音を抑制する画像形成装置が示されている。また、特許文献３には、回路基板とフレームとの間の空間に冷却ファンから吸引された空気を流通させて装置内部に設けられている電源部を冷却する画像形成装置が示されている。また、特許文献４には、吸気ファン及び排気ファンを備えた画像形成装置が示されている。また、特許文献５には、感光体ドラム等を駆動するモータのロータ部に羽根車を形成し、電源回路基板を冷却するように構成された画像形成装置が示されている。しかしながら、上記各特許文献に示された従来の技術ではレーザビームプリンタの定着ローラと電源回路基板の発熱素子を同時に一つのファンで冷却することができず、複数のファンが必要となり、コストアップを伴うという問題を有していた。
特開２００３−１４０５３４号公報 特開２０００−２９３０７６号公報 特開２００６−１５４４６２号公報 特開平１０−１４９０８１号公報 特開平８−２７２１６９号公報

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、コストアップを伴うことなく、発熱素子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。

上記目的を達成するために請求項１の発明は、
表面に感光体が塗布された感光体ドラムと、
前記感光体ドラムの表面を均一に帯電させる帯電手段と、
前記感光体の表面にレーザビームを走査させながら照射して潜像を形成する露光手段と、
前記感光体の表面のうち潜像が形成された部分にトナーを付着させてトナー像を形成する現像手段と、
前記感光体ドラムの回転方向の前記現像手段よりも下流側の所定の転写位置において、前記感光体ドラムの表面に対向するように設けられ、記録紙の表面を帯電させて、前記感光体ドラムの表面に形成されたトナー像を記録紙の上に転写させる転写手段と、
トナー像が転写された記録紙に所定の熱及び圧力を与えてトナー像を記録紙上に定着させる定着手段と、
記録紙を前記転写位置に搬送する搬送手段と、
前記感光体ドラム、帯電手段、露光手段、現像手段、転写手段、定着手段及び搬送手段を支持するために、前記感光体ドラムの回転軸と直交するように立設されたフレームと、
前記フレームと平行に配設され、前記感光体ドラム、帯電手段、露光手段、現像手段、転写手段、定着手段及び搬送手段に電力を供給する電源回路基板と、
上記各部を収容するカバー部材と、
前記定着手段が発生する熱を前記カバー部材の外部に排出するための冷却ファンとを備え、
前記定着手段が、前記カバー部材の前端又は後端の近傍であって、かつ上端近傍に配設されている画像形成装置において、
前記電源回路基板は、該フレームの外側に隣接して、起立姿勢で配設され、該フレームとは反対側の面に、動作時に発熱を伴う複数個の発熱素子が実装され、
前記発熱素子には、前記電源回路基板上で最も発熱の大きい第１発熱素子と、この第１発熱素子よりも発熱の小さい第２発熱素子が含まれ、
前記第１発熱素子は、前記電源回路基板の前端又は後端近傍であって、かつ上端近傍において、該第１発熱素子と冷却ファンとの距離が、前記第２発熱素子と冷却ファンとの距離よりも短くなるように配設され、
前記第２発熱素子は、前記電源回路基板の下端近傍に配設され、
前記冷却ファンは、前記電源回路基板の前後方向における中央部の上端近傍において、その下端が、該電源回路基板の部品実装面近傍の空気をカバー部材の外部に排出可能な程度に、該電源回路基板から隙間を隔てて配設され、
前記定着手段と前記冷却ファンとの間には、該定着手段近傍の空気を前記冷却ファンに導くためのダクト部材が設けられ、
前記電源回路基板には、前記ダクト部材と冷却ファンとの間に、該ダクト部材の内部の熱気を該冷却ファンに挿通させるための開口が形成されており、
前記冷却ファンの動作によって、前記定着手段の近傍の熱気が前記ダクト部材及び開口を介して前記カバー部材の外部に排出されると共に、前記第１発熱素子及び第２発熱素子の近傍の熱気が、前記電源回路基板と該冷却ファンとの隙間を介して該冷却ファンに吸い寄せられて、前記カバー部材の外部に排出されるものである。

請求項１の発明によれば、冷却ファンが電源回路基板から隙間を隔てて配設されているので、第１発熱素子及び第２発熱素子の近傍の熱気が、上記隙間を介して冷却ファンに吸い寄せられて、カバー部材の外部に排出される。これにより、定着手段の冷却に用いられている冷却ファンによって第１発熱素子及び第２発熱素子を冷却することができ、コストアップを伴うことなく、発熱素子を効率的に冷却することができる。このとき、冷却ファンが電源回路基板の前後方向における中央部であって上端近傍に配設されているので、電源回路基板の部品実装面の周辺全体の空気を均等に吸い寄せて外部に排出することができ、部品実装面近傍の空気の温度分布を均一にすることができる。また、電源回路基板上で最も発熱の大きい第１発熱素子と冷却ファンとの距離が、他の第２発熱素子と冷却ファンとの距離よりも短くなるように配設されているので、第１発熱素子の周辺の熱気が速やかに排出される。これにより、最も発熱の大きい第１発熱素子を効率よく冷却することができる。また、第１発熱素子よりも発熱の小さい第２発熱素子は、電源回路基板の下端近傍に配設されているので、第２発熱素子の周辺の熱気は自然対流によって冷却ファンの近傍まで上昇し、冷却ファンによって排出される。これにより、第２発熱素子の温度上昇を防止しつつ、電源回路基板の回路パターンの設計自由度を高めることができる。また、冷却ファンを上述のごとく配置した場合、冷却ファンを定着手段に対向させることができないため、一般的には、定着手段の冷却効率が低下する傾向となる。しかしながら、本発明においては、定着手段と冷却ファンとの間にダクト部材が設けられているので、定着手段近傍の空気が効率よく冷却ファンに導かれる。その結果、定着手段の冷却効率を維持しつつ、電源回路基板に実装される発熱素子を冷却することができる。

本発明に係る画像形成装置の一実施形態について図面を参照して説明する。図１は、画像形成装置の一構成例であるレーザビームプリンタ１を示している。レーザビームプリンタ１は、表面に感光体が塗布されている感光体ドラム２、クリーナ３、帯電器（帯電手段）４、レーザスキャンユニット（露光手段）５、現像ブラシ（現像手段）６、転写ローラ（転写手段）７、転写ローラ７に対して記録紙Ｐの搬送方向の下流側に配置されている定着ローラ（定着手段）８、記録紙Ｐが装填される給紙トレイ（記録紙保持手段）９、プリント済みの記録紙Ｐが堆積される排紙部１０、給紙トレイ９に装填された記録紙Ｐを感光体ドラム２の位置まで搬送する記録紙搬送機構（搬送手段）１１、装置各部に電力を供給する電源回路基板１２（図２参照）等によって構成されている。上記各部品は、レーザビームプリンタ１の底部等に配されている金属製のフレーム１３に装着され、支持されている。また、フレーム１３には、上記各部品を覆い、レーザビームプリンタ１の外装を形成するカバー部材１４が装着され、その背面側には、記録紙搬送機構１１に詰まった記録紙Ｐを除去するため又は後述するトナーカートリッジ１７を交換するためのドア部材１５が開閉自在に設けられている。

クリーナ３は、感光体ドラム２の表面に付着している１行程（１回転）前のトナー及び紙粉を除去し、ドラム表面を清掃する。帯電器４は、クリーナ３によって清掃された感光体ドラム２の表面を均一に帯電させる。レーザスキャンユニット５は、帯電器４によって帯電された感光体ドラム２の表面にレーザビームＬを走査させながら照射して潜像を形成する。現像ブラシ６は、トナーが充填されたトナーカートリッジ１７に装着されており、感光体ドラム２の表面のうち潜像が形成された部分にトナーを付着させてトナー像を形成する。転写ローラ７は、感光体ドラム２の表面に対向するように設けられ、記録紙Ｐを感光体ドラム２の表面に押圧しながら記録紙Ｐの表面を帯電させて、感光体ドラム２の表面に形成されたトナー像を記録紙Ｐの上に転写させる。転写に必要な電力は、電源回路基板１２から供給される。転写ローラ７によって表面に画像が形成された記録紙Ｐは、定着ローラ８に搬送される。定着ローラ８は、対向して配置された押圧ローラ１６と共に記録紙Ｐを挟みつつ熱と圧力を加えてトナーを定着させる。トナー定着のための熱は、定着ローラ８に内蔵されているヒータ（例えば、ハロゲンランプ等）から供給される。ヒータには、電源回路基板１２によって発生された定着電圧が印加される。記録紙搬送機構１１は、給紙トレイ９に装填された記録紙Ｐを送出するピックローラ２１を有している。ピックローラ２１は、回転軸２２を介して起立姿勢のサブフレーム２３に回転自在に支持されている。

図２乃至図４は、定着ローラ８、フレーム１３及び電源回路基板１２等の構成を示している。定着ローラ８は、押圧ローラ１６と共に定着ユニット４０のケースに収容されている。定着ユニット４０は、フレーム１３の後端かつ上端近傍に配設されている。電源回路基板１２は、フレーム１３の外側に隣接して、起立姿勢で配設され、フレーム１３とは反対側の面に、動作時に発熱を伴う複数個の発熱素子３１、３２等の電子部品が実装されている。発熱素子３１、３２は、電源回路基板１２に対して起立姿勢で配設された放熱板４１、４２と共に、電源回路基板１２に実装されている。この発熱素子３１、３２のうち、電源回路基板１２上で最も発熱の大きいものを第１発熱素子３１と、第１発熱素子３１よりも発熱の小さいものを第２発熱素子３２とする。電源回路基板１２の前後方向の中央部の上端には、矩形状の開口１２ａが形成されており、開口１２ａに対応する位置に、定着ローラ８が発生する熱をカバー部材１４の外部に排出するための冷却ファン３３が装着されている。第１発熱素子３１は、電源回路基板１２の後端かつ上端近傍において、第１発熱素子３１と冷却ファン３３との距離が、第２発熱素子３２と冷却ファン３３との距離よりも短くなるように配設されている。一方、第２発熱素子３２は、電源回路基板１２の下端近傍に配設されている。

冷却ファン３３は、電源回路基板１２の前後方向における中央部の上端近傍において、スペーサ５０を介してフレーム１３に装着されている。スペーサ５０の高さ寸法は、冷却ファン３３の吸引側端面が電源回路基板１２から所定の隙間５１を隔てるように設定されている。ここで、冷却ファン３３と電源回路基板１２との間の所定の隙間５１とは、冷却ファン３３が電源回路基板１２の部品実装面１２ｂの近傍の空気を吸い寄せて、カバー部材１４の外部に排出可能な程度の隙間をいうものとする。

定着ローラ８と冷却ファン３３との間には、定着ローラ８の近傍の空気を冷却ファン３３に導くためのダクト部材３４が設けられている。ダクト部材３４は、定着ユニット４０からフレーム１３に形成された開口１３ａに亘って装着されている。開口１３ａは、フレーム１３において、冷却ファン３３に対向する位置（上流側）に形成されている。一方、カバー部材１４の側面において、冷却ファン３３に対向する位置（下流側）には、冷却ファン３３から押し出された空気をカバー部材１４の外部に排出するための排出口１４ａが設けられている。

冷却ファン３３が動作すると、矢印Ｘで示すように、定着ローラ８の近傍の熱気がダクト部材３４及び開口１２ａを通過して冷却ファン３３に吸い寄せられ、その後冷却ファン３３によって押し出されて、排出口１４ａからカバー部材１４の外部に排出される。このとき、矢印Ｙ１、Ｙ２で示すように、第１発熱素子３１及び第２発熱素子３２の近傍の熱気が、電源回路基板１２と冷却ファン３３との隙間５１を介して冷却ファン３３に吸い寄せられて、上記と同様に、排出口１４ａからカバー部材１４の外部に排出される。

以上のように、本実施形態のレーザビームプリンタ１によれば、冷却ファン３３が、電源回路基板１２から隙間５１を隔てて配設されているので、第１発熱素子３１及び第２発熱素子３２の近傍の熱気が、隙間５１を介して冷却ファン３３に吸い寄せられて、カバー部材１４の外部に排出される。これにより、定着ローラ８の冷却に用いられている冷却ファン３３によって第１発熱素子３１及び第２発熱素子３２を冷却することができ、コストアップを伴うことなく、発熱素子３１、３２を効率的に冷却することができる。このとき、冷却ファン３３が電源回路基板１２の前後方向における中央部の上端近傍に配設されているので、電源回路基板１２の部品実装面１２ｂの周辺全体の空気を均等に吸い寄せて外部に排出することができ、部品実装面１２ｂの近傍の空気の温度分布を均一にすることができる。

また、電源回路基板１２の上で最も発熱の大きい第１発熱素子３１と冷却ファン３３との距離が、他の第２発熱素子３２と冷却ファン３３との距離よりも短くなるように配設されているので、第１発熱素子３１の周辺の熱気が速やかに排出される。これにより、最も発熱の大きい第１発熱素子３１を効率よく冷却することができる。また、第１発熱素子３１よりも発熱の小さい第２発熱素子３２は、電源回路基板１２の下端近傍に配設されているので、第２発熱素子３２の周辺の熱気は自然対流によって冷却ファン３３の近傍まで上昇し、冷却ファン３３によって排出される。これにより、第２発熱素子３２の温度上昇を防止しつつ、電源回路基板１２の回路パターンの設計自由度を高めることができる。また、冷却ファン３３を上述のごとく配置した場合、冷却ファン３３を定着ローラ８に対向させることができないため、一般的には、定着ローラ８の冷却効率が低下する傾向となる。しかしながら、本発明においては、定着ローラ８と冷却ファン３３との間にダクト部材３４が設けられているので、定着ローラ８の近傍の空気が効率よく冷却ファン３３に導かれる。その結果、定着ローラ８の冷却効率を維持しつつ、電源回路基板１２に実装される発熱素子３１、３２を効率的に冷却することができる。

なお、本発明は上記実施形態の構成に限られることなく、少なくとも電源回路基板１２がフレーム１３の外側に隣接して、起立姿勢で配設され、フレーム１３とは反対側の面に、その動作時に発熱を伴う発熱素子３１、３２が実装され、冷却ファン３３が、その下端が電源回路基板１２から所定の隙間５１を隔てて配設されていればよい。また、本発明は、種々の変形が可能であり、例えば、定着ローラ８を収容する定着ユニット４０は、カバー部材１４の前端かつ上端近傍に配設されていてもよく、第１発熱素子３１は、電源回路基板１２の前端かつ上端近傍に配設されていてもよい。

本発明の一実施形態によるレーザビームプリンタの構成を示す図。 同プリンタの定着ローラ、フレーム及び電源回路基板等の構成を示す平断面図。 同電源回路基板上における電子部品の配置を示す側面図。 冷却ファンによって定着ローラ及び発熱素子近傍の熱気がカバー部材の外部に排出される様子を示す斜視図。

符号の説明

１ レーザビームプリンタ
２ 感光体ドラム
４ 帯電器（帯電手段）
５ レーザスキャンユニット（露光手段）
６ 現像ブラシ（現像手段）
７ 転写ローラ（転写手段）
８ 定着ローラ（定着手段）
１１ 記録紙搬送機構（搬送手段）
１２ 電源回路基板
１４ カバー部材
１３ フレーム
３１ 第１発熱素子
３２ 第２発熱素子
３３ 冷却ファン
３４ ダクト部材
５１ 隙間

Claims (1)

1. 表面に感光体が塗布された感光体ドラムと、
   前記感光体ドラムの表面を均一に帯電させる帯電手段と、
   前記感光体の表面にレーザビームを走査させながら照射して潜像を形成する露光手段と、
   前記感光体の表面のうち潜像が形成された部分にトナーを付着させてトナー像を形成する現像手段と、
   前記感光体ドラムの回転方向の前記現像手段よりも下流側の所定の転写位置において、前記感光体ドラムの表面に対向するように設けられ、記録紙の表面を帯電させて、前記感光体ドラムの表面に形成されたトナー像を記録紙の上に転写させる転写手段と、
   トナー像が転写された記録紙に所定の熱及び圧力を与えてトナー像を記録紙上に定着させる定着手段と、
   記録紙を前記転写位置に搬送する搬送手段と、
   前記感光体ドラム、帯電手段、露光手段、現像手段、転写手段、定着手段及び搬送手段を支持するために、前記感光体ドラムの回転軸と直交するように立設されたフレームと、
   前記フレームと平行に配設され、前記感光体ドラム、帯電手段、露光手段、現像手段、転写手段、定着手段及び搬送手段に電力を供給する電源回路基板と、
   上記各部を収容するカバー部材と、
   前記定着手段が発生する熱を前記カバー部材の外部に排出するための冷却ファンとを備え、
   前記定着手段が、前記カバー部材の前端又は後端の近傍であって、かつ上端近傍に配設されている画像形成装置において、
   前記電源回路基板は、該フレームの外側に隣接して、起立姿勢で配設され、該フレームとは反対側の面に、動作時に発熱を伴う複数個の発熱素子が実装され、
   前記発熱素子には、前記電源回路基板上で最も発熱の大きい第１発熱素子と、この第１発熱素子よりも発熱の小さい第２発熱素子が含まれ、
   前記第１発熱素子は、前記電源回路基板の前端又は後端近傍であって、かつ上端近傍において、該第１発熱素子と冷却ファンとの距離が、前記第２発熱素子と冷却ファンとの距離よりも短くなるように配設され、
   前記第２発熱素子は、前記電源回路基板の下端近傍に配設され、
   前記冷却ファンは、前記電源回路基板の前後方向における中央部の上端近傍において、その下端が、該電源回路基板の部品実装面近傍の空気をカバー部材の外部に排出可能な程度に、該電源回路基板から隙間を隔てて配設され、
   前記定着手段と前記冷却ファンとの間には、該定着手段近傍の空気を前記冷却ファンに導くためのダクト部材が設けられ、
   前記電源回路基板には、前記ダクト部材と冷却ファンとの間に、該ダクト部材の内部の熱気を該冷却ファンに挿通させるための開口が形成されており、
   前記冷却ファンの動作によって、前記定着手段の近傍の熱気が前記ダクト部材及び開口を介して前記カバー部材の外部に排出されると共に、前記第１発熱素子及び第２発熱素子の近傍の熱気が、前記電源回路基板と該冷却ファンとの隙間を介して該冷却ファンに吸い寄せられて、前記カバー部材の外部に排出されることを特徴する画像形成装置。

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