JP4882429B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、プリンタや複写機等の画像形成装置に関する。

電子写真方式を用いた複写機、プリンタ等の画像形成装置では、たとえばドラム状に構成された感光体を一様に帯電し、この感光体を画像情報に基づいて制御された露光手段によって露光して感光体上に静電潜像を形成する。そしてこの静電潜像を現像器でトナー現像してトナー像とし、このトナー像を記録用紙に転写した後、定着することによって画像を得る。

近時、このような画像形成装置において、カラー画像を形成する装置が広く普及している。この種の一般的な画像形成装置として、例えば黒(Ｋ)、イエロー(Ｙ)、マゼンタ(Ｍ)、シアン(Ｃ)の色ごとに設けられた画像形成部が、転写媒体(中間転写ベルトや記録用紙等)に対向して並べて配置されたいわゆるタンデム型の画像形成装置が知られている。タンデム型の画像形成装置では、各々の画像形成部で形成される色の異なる画像が、走行する転写媒体に順次転写されて多重化され、カラー画像が形成される。

このような画像形成装置では、外部電源を変圧して画像形成に係る各機構部を駆動する低圧の電源を形成する電源装置を備えている。
外部電源は、電圧等の条件が画像形成装置を使用する国や地域（仕向先）によって異なるため、電源装置は画像形成装置を使用する場所にそれぞれ対応したものとする必要がある。
また、画像形成速度や追加機能等の仕様の違いによっても消費電力が変わるため、電源装置はこれに対応した容量とする必要がある。

ところで、電源装置はその作用に伴って発熱し、過熱すると機能低下や不安定化を招くと共に周辺機器の不具合をも招来する。このため、放熱を効率良く行える配置および冷却構造が要求される。
電源装置を効率良く冷却しようとするものとして、特許文献１乃至２に開示のごとき構成が提案されている。
すなわち、特許文献１に開示の構成は、画像読取装置に係るもので、ファンとその上流部に配置された電源ユニットと、電源ユニットの上流側に開口する空気吸い込み口と、電気信号を制御するコントローラボードとを備え、電源ユニットとコントローラボードとを仕切るステイを設け、このステイと電源ユニットの外装板金との組み合わせによって電源ユニットを筒状の板金で覆い、電源ユニットが効率良く冷却されるように構成したものである。

また、特許文献２に開示の構成は、画像読取装置および画像形成装置に関するものであって、電源が投入されている状態で常に通電されて発熱する第１の発熱部材と、画像読み取り動作時に通電されて発熱する第２の発熱部材とを有し、電源が投入されている状態で常に第一の発熱部材に向けた空気を圧送するように回転する第一のファンと、画像読み取り動作時に回転して少なくとも第一の単位より圧送される空気の一部を第二の発熱部材に向けて圧送する第二のファンとを設け、各発熱部材毎に適した冷却を行うことができる構成としたものである。

特開平１０−１０５０２７号公報 特開２００１−１４４８８９号公報

ここで、画像形成装置では、前述したように仕向けや仕様に対応させて電源装置の変更や増設が必要となる場合がある。その電源装置の変更や増設によって当然のことながらその発熱量も異なることとなり、その結果、冷却構成の変更も必要となる。
しかしながら、上記従来構成では、電源装置の変更や増設は容易ではなく、さらに、発熱量に応じた冷却構成への変更も難しいものであった。

本発明は、かかる技術的課題を解決するためになされたものであって、その目的とするところは、電圧等の外部電源の違いや消費電力の増加といった電源条件の変化に容易に対応することのできる電源装置を備える画像形成装置を提供することにある。
また、他の目的として、発熱量に応じた冷却が可能な電源装置を備える画像形成装置を提供することにある。

かかる目的を達成するために、本発明の画像形成装置は、記録媒体に画像を形成する画像形成部と、ユニット化された電源ユニットが単独または複数で構成されて画像形成部に電力を供給する電源装置と、複数の電源ユニットをそれぞれ単独で着脱可能に構成された電源収容空間部と、電源装置を冷却空気の送風によって冷却する送風冷却手段と、を備え、送風冷却手段は、冷却空気を、電源ユニットの一方の側から他方の側に送風すると共に、電源ユニットの他方の側から電源収容空間部の外部に排出するように構成されていることを特徴とする。
ここで、送風冷却手段は、電源ユニットに設けられた送風手段と、電源収容空間部に設けられた排気手段と、により構成されていることを特徴とすることができる。
また、電源収容空間部は、電源ユニットから冷却空気が排出される側に、冷却空気を排気手段に導く連通空間を備えることを特徴とすることができる。

本発明の他の画像形成装置は、記録媒体に画像を形成する画像形成部と、独立した筐体に収められてユニット化された電源ユニットが単独または複数で構成されて画像形成部に電力を供給する電源装置と、複数の電源ユニットをそれぞれ単独で着脱可能に構成された電源収容空間部と、を備え、電源ユニットは、一方の端に筐体内に冷却空気を送風する送風ファンを備えると共に他方の端が開口しており、電源収容空間部は、電源収容空間部内の空気を外部に排出する排気手段を備えることを特徴とする。

ここで、電源収容空間部は、収容する各電源ユニットの開口側に上下方向に連通する連通空間を形成しており、排気手段は、連通空間の上部に配設されていることを特徴とすることができる。
また、電源収容空間部は、複数の電源ユニットを上下方向に並べて収容するように構成されていることを特徴とすることができる。
さらに、排気手段は、排気ファンであることを特徴とすることができ、その排気ファンの外部には、排気ファンによって排出された冷却空気を、画像形成装置を操作する操作面と相対する背面側に導く排気通路が設けられていることを特徴とすることができる。

以上のように構成された本発明の画像形成装置によれば、電源条件の変化に容易に対応することができる。
また、電源装置の発熱量に応じた冷却が可能となる。

以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための最良の形態(以下、実施の形態)について詳細に説明する。
図１は本実施の形態が適用された画像形成装置１の全体外観斜視図、図２はその画像形成装置本体１０の概念的な構成図である。

画像形成装置１は、画像形成装置本体１０が備える電子写真方式による複数の画像形成部１５Ａ（１５ＡＹ，１５ＡＭ，１５ＡＣ，１５ＡＫ）によってカラー画像を形成する、いわゆるタンデム式のカラー画像形成装置である。中央の画像形成装置本体１０を挟んで、図中左側に給紙装置１０Ａ、右側に排紙装置１０Ｂを備えている。図１は、画像形成装置本体１０の操作面（図中手前側の面：前面）側の前面パネル１０ＦＰが左右に開放されると共に、後述する感光体ユニット１５と転写ベルトユニット１６とが操作面側に引き出された状態を示している。
なお、以下の説明において、画像形成装置１の操作面側を前面、この前面と対向する奥側の面を背面と称する。また、前面から背面に至る奥行き方向を前後、これと直交する水平方向を左右、これら前後および左右と直交する方向を上下と呼称する。

画像形成装置本体１０は、図２に示すように、略直方体状に組まれたフレーム１１の内部に、下記のごとき画像形成部を構成する各機構を備えて構成されている。
すなわち、図２中左側に、上部から、画像形成装置１の制御装置を構成する電気回路基板類が集合された制御基板アッセンブリ１２、トナー収容部１３、走査露光装置１４、画像形成ユニット１５、転写ベルトユニット１６、用紙搬送機構１７が配設されている。また、図中右側の下部に定着装置１８、上部に電源分配基板アッセンブリ１９が配置されている。さらに、定着装置１８と電源分配基板アッセンブリ１９の間に、電源装置２０が配置されている。

走査露光装置１４は、レーザダイオードが出射した複数のレーザビームを一括して走査動作させるいわゆるマルチビーム走査光学系である。画像形成ユニット１５の上側に配置され、複数のレーザビームで各画像形成部１５Ａの感光体ドラムをそれぞれ上側から走査露光して静電潜像を形成する。
画像形成ユニット１５は、イエロー(Ｙ)、マゼンタ(Ｍ)、シアン(Ｃ)、黒(Ｋ)の各色の画像を形成する４組の画像形成部１５Ａ（１５ＡＹ，１５ＡＭ，１５ＡＣ，１５ＡＫ）を備えている。

各画像形成部１５Ａは、詳細は図示しないが、像担持体としての感光体ドラムの周囲に、その回転方向に沿って、感光体ドラムを帯電させる帯電装置と、走査露光装置１４の露光によって感光体ドラムに形成された潜像をトナー像化する現像装置とを備えている。また、後述する転写ベルトユニット１６の中間転写ベルト１６Ａへのトナー像の転写後に感光体ドラム上に残存する残留トナーを除去するクリーナを備えている。そして、感光体ドラムの表面の感光体に形成された静電潜像を、現像装置によって現像してトナー像を形成する。
トナー収容部１３は、イエロー(Ｙ)、マゼンタ(Ｍ)、シアン(Ｃ)、黒(Ｋ)の各色と対応する容器を備えており、それぞれが収容するトナーを必要に応じて画像形成ユニット１５の画像形成部１５Ａの現像装置に補給する。

転写ベルトユニット１６は、周回可能に張架された中間転写ベルト１６Ａと、画像形成ユニット１５の各画像形成部１５Ａと対応する一次転写ロール１６Ｂと、中間転写ベルト１６Ａが担持したトナー像を記録用紙に転写する二次転写部１６Ｃとを備えている。
中間転写ベルト１６Ａは、駆動ロール１６Ａａとバックアップロール１６Ａｂ等とによって張架されており、駆動ロール１６Ａａの駆動によって図２中反時計回りに周回するようになっている。その上側の周回経路は左右方向に略直線状となっており、その直線状の周回経路に臨んで、前述の画像形成ユニット１５の４組の画像形成部１５Ａが並設されている。これら各画像形成部１５Ａの感光体ドラムと、中間転写ベルト１６Ａを挟んで対向する位置には、それぞれ一次転写ロール１６Ｂが配設されている。

各一次転写ロール１６Ｂは、トナーの帯電極性と逆極性の一次転写バイアスが印加され、各画像形成部１５Ａの感光体ドラム上のトナー像を中間転写ベルト１６Ａに静電吸引して転写させる。
二次転写部１６Ｃは、中間転写ベルト１６Ａの下側の周回経路の外側に位置する二次転写ロール１６Ｃａと、周回経路の内側に設けられたバックアップロール１６Ｃｂとから成る。そして、二次転写ロール１６Ｃａとバックアップロール１６Ｃｂとの間に二次転写バイアスが印可され、中間転写ベルト１６Ａが担持したトナー像を、用紙搬送機構１７によって搬送・供給される記録用紙上に転写（二次転写）させる。
前述の画像形成ユニット１５と、転写ベルトユニット１６とは、それぞれ独立したユニットとして構成されると共に、図１に示すようにガイドレール１５Ｇ，１６Ｇを介して設けられており、それぞれ前面側に引き出すことでメンテナンスを行うことができるようになっている。

用紙搬送機構１７は、画像形成装置本体１０の図２中左側に配設された給紙装置１０Ａ（図１参照）と二次転写部１６Ｃとの間と、二次転写部１６Ｃと定着装置１８の間に、複数の搬送ロールおよび搬送コンベア等によって構成されている。そして、給紙装置１０Ａが格納した記録用紙を、二次転写部１６Ｃへ画像形成ユニット１５の各画像形成部１５Ａによるトナー像の形成と同期させて搬送すると共に、二次転写部１６Ｃにおいてトナー像が転写された記録用紙を定着装置１８に搬送する。
定着装置１８は、加熱される定着ロール１８Ａを備えており、この定着ロール１８Ａに記録用紙を圧接させて加熱・加圧し、トナー像を記録用紙上に固定する。

電源分配基板アッセンブリ１９は、電源装置２０が形成した電流を各機構に分配供給するものである。
電源装置２０は、たとえばＡＣ２００Ｖの電源電流を整流変圧して、制御電流や上記各機構を駆動するモーター等を駆動するたとえばＤＣ２４Ｖの低圧電流を形成して電源分配基板アッセンブリ１９に出力する。この電源装置２０の構成については、後に詳述する。なお、帯電装置等に高圧電流を供給する高圧電源は、図示しない別の場所に配設されているものである。

そして、上記のごとく構成された画像形成装置１は、制御基板アッセンブリ１２が構成する制御装置による各機構の制御によって、下記のごとく画像形成を行う。
すなわち、走査露光装置１４による露光によって画像形成ユニット１５の各画像形成部１５Ａが形成した各色の画像を、転写ベルトユニット１６の周回駆動される中間転写ベルト１６Ａ上にその動きにしたがって順に重ね合わせ、これによってカラートナー画像を形成する。そして、給紙装置１０Ａから供給される記録用紙を中間転写ベルト１６Ａの移動とタイミングを合わせて搬送し、この記録用紙に転写ベルトユニット１６上のカラートナー画像を二次転写部１６Ｃで転写する。その後、カラートナー画像が転写された記録用紙を定着装置１８に搬送し、定着装置１８でカラートナー画像を定着し、排紙装置１０Ｂによってカール矯正等の処理を行って外部に設けられた排紙トレイ３１に排出するものである。

つぎに、図２乃至図５を参照して、電源装置２０の構成について詳細に説明する。
図３は電源装置２０の部位を概念的に示す拡大正面図、図４は図３のＡ−Ａ断面図、図５は前面のカバー１１ＦＣを外して電源装置２０を前面側から見た斜視図である。

電源装置２０は、複数の電源ユニット２１（２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ）がフレーム１１内に形成された電源収容空間部としての電源収容部２０Ａに配設されて構成されている。本実施の形態では、これら複数の電源ユニット２１が、電源収容部２０Ａ内に、上下に階層状に配置されている。
電源収容部２０Ａは、フレーム１１の前面側から見て右側の側梁１１Ｓと、この側梁１１Ｓと所定間隔を有して配設された垂直梁１１Ｖとの間に構成されている。前後方向の奥行きはフレーム１１の奥行き略全域にわたっており、所定の容積を有している。
電源収容部２０Ａの図３中右側の側面は、フレーム１１に装着された側板１１ＳＰによって閉鎖されており、この側板１１ＳＰには排気手段としての排気ファン２２が設けられている。
排気ファン２２は、側板１１ＳＰの最上部の前面側の角部に設けられており、その駆動によって電源収容部２０Ａ内の空気を画像形成装置本体１０の側方に排出するようになっている。

また、電源収容部２０Ａの前面側は、カバー１１ＦＣによって覆われている。各電源ユニット２１の前端はこのカバー１１ＦＣと所定の間隔を有するように設定されており、ここに電源収容部２０Ａの内部を上下方向に連通する通風空間２０Ｄ（図４に示す）が形成されている。なお、カバー１１ＦＣの前面側は、前面パネル１０ＦＰ（図１参照）によって覆われるようになっている。
さらに、図示しないが、電源収容部２０Ａの背面側には、通風のための開口部が形成されており、その開口部を介して外気が電源収容部２０Ａに流入し得るようになっている。

電源収容部２０Ａには、各電源ユニット２１を格納するユニット格納部２０Ｂが、上下方向に三段形成されている。
ユニット格納部２０Ｂは、断面形状Ｌ字状の支持金具２０Ｂａが、電源収容部２０Ａの左右両側に位置する側梁１１Ｓと垂直梁１１Ｖとにそれぞれ装着されて構成されている。支持金具２０Ｂａは、前後方向水平に延設されており、その上面に電源ユニット２１を保持する支持板２１ａの側縁部を支持するようになっている。つまり、電源ユニット２１は支持板２１ａを介してユニット格納部２０Ｂに支持されるようになっているものである。

このようにして各ユニット格納部２０Ｂにそれぞれ電源ユニット２１を格納することで、本実施の形態では電源収容部２０Ａ内に３個の電源ユニット２１を収容することができるようになっている。電源ユニット２１を収容しない状態では、電源収容部２０Ａは連続する一つの空間となる。なお、ユニット格納部２０Ｂは三段に限るものではなく、これ以上であっても良い。また、電源ユニット２１を縦にして左右に並べて収容するように構成しても良いものである。

電源ユニット２１を保持する支持板２１ａは、画像形成装置本体１０の前面側からユニット格納部２０Ｂ（支持金具２０Ｂａ）にネジによって固定されるようになっており、電源ユニット２１のユニット格納部２０Ｂへの格納や交換は前面側から抜き差しして行えるようになっている。
また、各電源ユニット２１の出力電流を電源分配基板アッセンブリ１９に供給する電源ケーブル２３（図５に示す）は、電源ユニット２１の前面側でコネクタ２３Ｃによって接続され、電源ユニット２１を交換する際には、このコネクタ２３Ｃで接続を断続することができるようになっている。

このように、着脱可能な複数の電源ユニット２１によって電源装置２０を構成することにより、電源条件の変化に柔軟に対応することができる。
すなわち、外部電源の電圧の異なる仕向先の変更に対しては、電源ユニット２１の交換によって容易に対応することができる。
また、画像形成速度の変更やオプションの装着等によって消費電力が増大した場合にも、電源ユニット２１の増設や、電源ユニット２１を大容量のものに交換することによって容易に対応することが可能となる。

ここで、各電源ユニット２１は、前面側を除く周囲五面を有する鋼板製の筐体の内部に変圧トランス等の機器を収容して構成され、その筐体の背面にはモーターによって駆動される送風手段としての送風ファン２１ｆを備えている。この送風ファン２１ｆは、その装着された電源ユニット２１の発熱量に応じた送風能力に設定されている。これにより、個々の電源ユニット２１はそれぞれ独立して送風ファン２１ｆからの送風によって必要十分な冷却が行われるようになっている。

このように構成された電源ユニット２１は、その送風ファン２１ｆを備える背面を、画像形成装置本体１０の背面側に向けて、電源収容部２０Ａのユニット格納部２０Ｂに設けられる。
そして、この各電源ユニット２１に設けられた送風ファン２１ｆと、前述の電源収容部２０Ａの上部前面側に設けられた排気ファン２２とで、電源収容部２０Ａ内における電源装置２０（電源ユニット２１）を冷却する空気の流れを形成するようになっている。すなわち、本実施の形態では、各電源ユニット２１に設けられた送風ファン２１ｆと、電源収容部２０Ａに設けられた排気ファン２２とが、送風冷却手段を構成しているものである。

つぎに、図４乃至図７を参照して、この電源収容部２０Ａ内の冷却空気の流れを説明する。
図６は電源装置２０の水平断面図、図７は画像形成装置本体１０の後方斜め下方側からの斜視図である。なお、図７は画像形成装置本体１０の側方に配置された排紙装置１０Ｂ（図１参照）の天板１０ＢＰのみを図示したものである。また、この図７では電源収容部２０Ａの側板１１ＳＰと排気ファン２２は省略してある。これらの図中に示す矢印が、冷却空気の流れを示している。

各電源ユニット２１の送風ファン２１ｆは、それぞれ背面側から外気を吸入して前面側に送風する。一方、排気ファン２２は、電源収容部２０Ａ内の空気をその上部から側方外部に排出する。
これにより、画像形成装置本体１０の背面側から吸入されて各電源ユニット２１を背面側から前面側に通過し、電源ユニット２１の前面側の通風空間２０Ｄを上昇して、上部で電源収容部２０Ａから外部に抜ける冷却空気の流れが形成される。
このような流れを形成することで、冷却空気は円滑に流れて電源装置２０（電源ユニット２１）を効率良く冷却することができる。つまり、各電源ユニット２１は、それぞれの備える送風ファン２１ｆによってその発熱量に応じた風量で効率良く冷却され、冷却作用によって高温化した冷却空気は、電源収容部２０Ａの上部から排気ファン２２によって効率良く排出されるものである。

ここで、本実施の形態の画像形成装置１は、前述したように、画像形成装置本体１０の排紙側の側部に排紙装置１０Ｂ（図１参照）が設けられている。このため、電源収容部２０Ａの側部の排気部位（排気ファン２２の配設部位）には、排紙装置１０Ｂが位置している。そこで、排紙装置１０Ｂには、図７に示すように、排気通路１０ＢＤとダクト１０Ｄとが設けられている。
排気通路１０ＢＤは、排紙装置１０Ｂの天板１０ＢＰの下面に前後に延設され、天板１０ＢＰの背面に排気口１０ＢＥとして開口している。

ダクト１０Ｄは、基端が画像形成装置本体１０（電源収容部２０Ａ）の排気ファン２２の外側に合致すると共に、先端が排気通路１０ＢＤの前面側の端に下側から接続しており、排気ファン２２によって排出された冷却空気を排気通路１０ＢＤに導くようになっている。
これにより、電源収容部２０Ａから排気ファン２２によって排出された冷却空気は、ダクト１０Ｄおよび排気通路１０ＢＤを通り、排気口１０ＢＥから排紙装置１０Ｂの背面側に排出されるようになっているものである。
なお、ダクト１０Ｄおよび排気通路１０ＢＤは、必ずしも必要なものではなく、排紙装置１０Ｂの対応部位にこれらと同様に機能する空間が形成されていれば良いものである。

以上説明したように、上記のごとき電源装置２０によれば、着脱可能な複数の電源ユニット２１によって構成されるため、電源条件の変化に柔軟に対応することができる。また、各電源ユニット２１はそれぞれの備える送風ファン２１ｆによってその発熱量に応じた風量で冷却されると共に、冷却後の冷却空気は電源収容部２０Ａの上部から排気ファン２２によって排出され、冷却空気が円滑に流れて効率の良い冷却が可能となる。
なお、上記実施の形態は、本発明をタンデム方式のカラー画像形成装置に適用したものであるが、本発明はこの構成に限定されるものではない。たとえば、ロータリー式の現像装置を備えるカラー画像形成装置や、中間転写ベルトを用いることなく感光体ドラムから直接記録用紙に画像を転写する画像形成装置に適用しても良く、さらには、電子写真法式以外の方式によって画像形成するものに用いても良いものである。

本実施の形態が適用された画像形成装置の全体外観斜視図である。 画像形成装置本体の概略構成図である。 電源装置部分を概念的に示す拡大正面図である。 図３のＡ−Ａ断面図である。 前面のカバーを外して電源装置を前面側から見た斜視図である。 電源装置部分の水平断面図である。 画像形成装置本体の後方斜め下方側からの斜視図である。

符号の説明

１…画像形成装置、１０…画像形成装置本体、１０ＢＤ…排気通路、１１…フレーム、２０…電源装置、２０Ａ…電源収容部（電源収容空間部）、２０Ｄ…通風空間、２１…電源ユニット、２１ｆ…送風ファン（送風冷却手段，送風手段）、２２…排気ファン（送風冷却手段，排気手段）

Claims (6)

1. 記録媒体に画像を形成する画像形成部と、
   独立した筐体に収められてユニット化され使用される条件の変化に応じて交換可能な電源ユニットが単独または複数で構成されて前記画像形成部に電力を供給する電源装置と、
   複数の前記電源ユニットをそれぞれ単独で着脱可能に構成された電源収容空間部と、を備え、
   前記電源ユニットは、一方の端に当該電源ユニットに応じた風量で外気を吸引して前記筐体内に冷却空気を送風する送風ファンを備えると共に他方の端が開口しており、
   前記電源収容空間部は、収容する前記各電源ユニットの開口側に上下方向に連通する連通空間を形成しており、当該連通空間に配設されるとともに前記送風ファンにより当該電源ユニットを通過し当該電源収容空間部内にある冷却空気を外部に排出する排気手段を備えることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記排気手段は、前記連通空間の上部に配設されていることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
3. 前記送風ファンは、当該送風ファンが備えられる前記電源ユニットの発熱量に応じた風量で外気を吸引して前記筐体内に冷却空気を送風することを特徴とする請求項１または２記載の画像形成装置。
4. 前記電源収容空間部は、複数の前記電源ユニットを上下方向に並べて収容するように構成されてい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。
5. 前記排気手段は、排気ファンであることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
6. 前記排気ファンの外部には、当該排気ファンによって排出された冷却空気を、当該画像形成装置を操作する操作面と相対する背面側に導く排気通路が設けられていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の画像形成装置。

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