JP5622761B2 - 電子機器の吸気機構及びそれを備えた画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、デジタル複写機、レーザープリンター等のＯＡ機器や家電製品等の電子機器の内部に外部の空気を導入するための吸気機構に関するものである。

複写機やパーソナルコンピューター、テレビなどの電子機器においては、複数の電子部品が基板上に実装された各種の制御基板が用いられる。このような制御基板は、制御基板上の電子部品から発生する電磁波ノイズがさらに外部にも漏れ出て周囲にある電子機器に悪影響を与えるおそれがある。この電磁波ノイズの漏出を防止する対策として、電磁波ノイズを遮断する金属製の電装ボックス内に制御基板を収納する方法が採用されている。

一方、制御基板は、一般に電子機器の動作に伴い発熱することから、発熱による電子部品の劣化や破損が生じないように冷却機構を設ける必要がある。そこで、電装ボックス内に収納された制御基板を冷却する技術が種々提案されており、例えば特許文献１には、電源ユニットに隣接して両面給紙ユニットを設置する場合に、電源ユニットの通気口に対向する位置に冷却ファンを設置し、且つ、電源ボックスに外気を取り込むための吸気口を設ける構成が開示されている。

しかし、ファンを用いて制御基板の冷却を行う場合、ファンによる空気流が通気孔を通過する際の騒音（風切り音）が発生する。近年、騒音軽減の要求が高まっており、騒音要因の一つである風切り音の対策が重要となっているが、特許文献１の方法では風切り音を低減することはできなかった。

そこで、空気流が通気孔を通過する際の風切り音を低減する方法が提案されており、特許文献２には、排気ファンをメイン冷却風路の延長上に設置することで電源ユニット内のメイン冷却風路を直線的にする技術が開示されており、排気ファンの外面を覆う排気ルーバーを同心円状にすることで、通紙部における転写材のばたつきを抑え、低騒音化することも記載されている。

また、特許文献３には、軸流ファン近傍に設置されているルーバーの形状を、軸中心から遠心方向へ開口させるか、或いは軸中心から同心円状にルーバーを開口させることで、排気効率を高めるとともにルーバー部で発生する風切り音を低減する方法が開示されている。

特開２００５−２２７７２４号公報 特開平１０−１９８２５６号公報 特開２００５−１０４９４号公報

吸気ファンを用いて電源ボックスに収納された制御基板を冷却する場合、ファンにより装置外部から取り込まれた空気流を、外装カバーと電装ボックスに形成された２つのルーバーを順に通過させる必要がある。しかしながら、特許文献２、３の方法では、空気流が１つのルーバーを通過する際の風切り音を低減できるものの、空気流が２つのルーバーを順に通過する際の空気流の干渉による風切り音を十分に低減することはできなかった。

なお、ここでは電装ボックスに収納された制御基板の冷却時における風切り音の発生について説明したが、電子機器が外装カバーと内側カバーとを有し、外装カバーと内側カバーに形成された２つのルーバーを空気流が順に通過する構成であれば上記と同様の空気流の干渉が発生するため、風切り音対策が必要となる。

本発明は、上記問題点に鑑み、外装カバーと内側カバーとに形成された２つのルーバーを空気流が通過する際の風切り音を簡易な構成で低減できる電子機器の吸気機構及びそれを備えた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本発明は、外部の空気を装置本体内に導入する軸流ファンと、該軸流ファンの外側に配置され、前記軸流ファンにより発生する空気流が通過する第１ルーバーが形成された内側カバーと、該内側カバーの外側に配置され、前記軸流ファンにより発生する空気流が通過する第２ルーバーが形成された外装カバーと、を備え、前記第１ルーバー及び前記第２ルーバーの位置が重なるように前記内側カバーと前記外装カバーとを対向させた電子機器の吸気機構において、前記第１ルーバーは、前記軸流ファンの回転中心と同心円である外円部と、該外円部の周縁部から内側に突出する支持部で支持された前記外円部と同心円である内円部とで囲まれた環状の開口で形成され、前記第２ルーバーは、前記外円部と前記内円部との間隔よりも開口幅の狭い、互いに平行な複数の直線状のスリットで形成されており、前記支持部は、前記軸流ファンによって形成される空気流の旋回方向と同方向に前記外円部の周縁部から前記内円部に向かって延びる前記内円部の接線上に形成されることを特徴としている。

また本発明は、上記構成の吸気機構を備えた画像形成装置であって、前記内側カバーは、制御基板が収納された電装ボックスに設けられており、前記軸流ファンは、前記第２ルーバー及び前記第１ルーバーを介して外部の空気を前記電装ボックス内に導入することを特徴としている。

本発明の第１の構成によれば、複数の直線状のスリットで形成された第２ルーバーから流入した複数の空気流は、まとまりながら環状の開口で形成された第１ルーバーに向かって流れ、第１ルーバーを通過した後に軸流ファンに引き込まれるため、第２ルーバーから流入した空気流が第１ルーバーを通過する際に再び分岐せず、風切り音の発生を抑制することができる。また、第１ルーバーを形成する環状の開口の開口幅を、第２ルーバーを形成する直線状のスリットの開口幅よりも広くすることで、内側カバーの振動による騒音の発生も抑制できる。従って、電子機器の静音化を実現できるとともに、電子機器内部の冷却効果も向上する。さらに、第１ルーバーの内円部を支持する支持部を、軸流ファンによって形成される空気流の旋回方向と同方向に外円部の周縁部から内円部に向かって延びる内円部の接線上に形成することにより、軸流ファンによって形成される空気流と支持部との干渉をより一層低減することができる。

また、本発明の第２の構成によれば、上記第１の構成の吸気機構を搭載することにより、画像形成装置の静音化を実現できるとともに、画像形成装置外部の冷たい空気を電装ボックス内へ円滑に引き込むことができるため、制御基板の冷却効果も向上する。

本発明の吸気機構を備えた画像形成装置１００の全体構成を示す概略断面図 外装カバー２０を開放した状態を示す画像形成装置１００の部分斜視図 電装ボックス２１の蓋部２１ａに形成される第１ルーバー２３の正面図 外装カバー２０に形成される第２ルーバー３０の正面図 画像形成装置１００の外装カバー２０を閉じた状態での第１ルーバー２３及び第２ルーバー３０付近の部分断面図 第２ルーバー３０及び第１ルーバー２３を順次通過する空気流の方向を示すシミュレーション図

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。図１は、本発明の吸気機構を備えた画像形成装置１００の内部構造を示す側面断面図である。画像形成装置（例えばモノクロプリンター）１００では、画像形成動作を行う場合、帯電ユニット４により図中時計回りに回転する感光体ドラム５が一様に帯電され、原稿画像データに基づく露光ユニット（レーザー走査ユニット等）７からのレーザービームにより感光体ドラム５上に静電潜像が形成され、現像ユニット８により静電潜像に現像剤（以下、トナーという）が付着されてトナー像が形成される。

この現像ユニット８へのトナーの供給はトナーコンテナ９から行われる。なお、画像データはパーソナルコンピューター（図示せず）等から送信される。また、感光体ドラム５の表面の残留電荷を除去する除電装置（図示せず）がクリーニング装置１９の下流側に設けられている。

上記のようにトナー像が形成された感光体ドラム５に向けて、用紙が給紙カセット１０又は手差しトレイ１１から用紙搬送路１２及びレジストローラー対１３を経由して搬送され、転写ローラー１４（画像転写部）により感光体ドラム５の表面に形成されたトナー像が用紙に転写される。そして、トナー像が転写された用紙は感光体ドラム５から分離され、定着ローラー対１５ａを有する定着部１５に搬送されてトナー像が定着される。定着部１５を通過した用紙は、用紙搬送路１６により装置上部に搬送され、排出ローラー対１７より排出トレイ１８に排出される。

図２は、外装カバー２０を開いた状態を示す画像形成装置１００の斜視図である。外装カバー２０は、上側の回動支点２０ａと下側の回動支点２０ｂにより画像形成装置１００本体に支持されており、回動支点２０ａ及び２０ｂを結ぶ回動軸を中心として水平方向に開閉可能となっている。

外装カバー２０の内側には電装ボックス２１が配置されている。電装ボックス２１内には制御基板３１（図５参照）が収納されており、電装ボックス２１を金属板で形成することにより、制御基板３１から発生する電磁波ノイズの外部への漏出を防止する。また、電装ボックス２１内には、制御基板３１を冷却するための軸流ファン３３（図５参照）が配置される。

電装ボックス２１の前面の蓋部２１ａには、第１ルーバー２３が形成されている。また、外装カバー２０には、外装カバー２０を閉じたとき第１ルーバー２３と重なる位置に第２ルーバー３０が形成されている。第１ルーバー２３、第２ルーバー３０、及び軸流ファン３３は、画像形成装置１００の吸気機構を構成する。

図３は、電装ボックス２１の蓋部２１ａに形成される第１ルーバー２３の正面図であり、図４は、外装カバー２０に形成される第２ルーバー３０の正面図である。図３に示すように、第１ルーバー２３は、軸流ファン３３の回転軸（回転中心）と同心円である外円部２５と、外円部２５と同心円である内円部２７とで挟まれた環状の開口である。内円部２７は、外円部２５の周縁部から内側に突出する３本の支持部２９で蓋部２１ａに支持されており、各支持部２９は、外円部２５の周縁部から内円部２７に向かって延びる内円部２７の接線上に形成されている。支持部２９の外円部２５から内円部２７への延び方向は、軸流ファン３３によって形成される空気流（旋回流）の旋回方向（図３の時計回り方向）と同方向となっている。

図４に示すように、第２ルーバー３０は、互いに平行な複数の直線状のスリット３０ａで構成されている。そして、各スリット３０ａの開口幅ｄ２は、第１ルーバー２３の開口幅、即ち、外円部２５と内円部２７との間隔ｄ１（図３参照）よりも狭くなっている。

図５は、画像形成装置１００の外装カバー２０を閉じた状態での第１ルーバー２３及び第２ルーバー３０付近の部分断面図である。なお、図５では右側が画像形成装置１００の外部となる。外装カバー２０を閉じた状態では、画像形成装置１００の外部側から、第２ルーバー３０、第１ルーバー２３、軸流ファン３３、制御基板３１の順に配置されており、軸流ファン３３により第２ルーバー３０及び第１ルーバー２３を介して電装ボックス２１内に外気が引き込まれ、制御基板３１上の電子部品３５等の冷却に用いられる。

冷却ファンとして軸流ファン３３を用いる場合、軸流ファン３３の前後の空気流はファンの回転軸を中心とした旋回流となることが知られている。本実施形態では、電装ボックス２１の蓋部２１ａに形成される第１ルーバー２３を、軸流ファン３３の回転軸と同心円である環状の開口とすることで、第１ルーバー２３と空気流との干渉を効果的に抑制している。

一方、外装カバー２０に形成される第２ルーバー３０は、画像形成装置１００内部への異物の進入を防ぐとともに、外装カバー２０の成形コストを低減する目的から、互いに平行な複数の直線状のスリット３０ａで構成することが好ましい。しかし、軸流ファン３３の回転軸と同心円である環状の開口から成る第１ルーバー２３に、複数の直線状のスリット３０ａから成る第２ルーバー３０を重ね合わせた場合、第２ルーバー３０を通過して直線的に流れ込む空気流が環状の第１ルーバー２３を通過する際に干渉してしまい風切り音が発生する。

そこで、本発明では、第２ルーバー３０を構成する直線状のスリット３０ａの開口幅ｄ２（図４参照）を、第１ルーバー２３の開口幅ｄ１（図３参照）よりも狭くしている。図６は、第２ルーバー３０及び第１ルーバー２３を通過する空気流の方向を示すシミュレーション図である。なお、図６において矢印の濃淡は空気流の速度差を示しており、濃度の濃い部分は薄い部分に比べて流速が速くなっている。

図６から明らかなように、第２ルーバー３０から直線的に流入した複数の空気流は、まとまりながら第１ルーバー２３に向かって流れ、第１ルーバー２３を通過した後に軸流ファン３３に引き込まれることがわかる。このように、第２ルーバー３０から流入した空気流が第１ルーバー２３を通過する際に再び分岐しないため、風切り音の発生を抑制することができる。また、第１ルーバー２３の開口幅ｄ１を第２ルーバー３０の開口幅ｄ２よりも広くすることで、第２ルーバー３０から流入した空気流が蓋部２１ａに衝突しないため、蓋部２１ａの振動による騒音の発生も抑制できる。従って、画像形成装置１００の静音化を実現できるとともに、画像形成装置１００外部の冷たい空気を電装ボックス２１内へ円滑に引き込むことができるため、制御基板３１の冷却効果も向上する。

さらに、第１ルーバー２３の内円部２７を支持する支持部２９を、軸流ファン３３によって形成される空気流（旋回流）の旋回方向と同方向に外円部２５の周縁部から内円部２７に向かって延びる内円部２７の接線上に形成することにより、軸流ファン３３によって形成される空気流と支持部２９との干渉をより一層低減することができる。

その他本発明は、上記実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。例えば、上記実施形態では電装ボックス２１の外側に外装カバー２０を設け、外装カバー２０の第２ルーバー３０、電装ボックス２１の第１ルーバー２３を空気流が順次通過する構成について説明したが、電装ボックス２１に限らず、外装カバー２０に重なる内側カバーを備え、内側カバーに第１ルーバー２３が形成された構造であれば全く同様に適用可能である。

また、本発明は、図１に示したモノクロプリンターに限らず、アナログ及びデジタル方式のモノクロ複写機、カラー複写機やカラープリンター、ファクシミリ等の、他のタイプの画像形成装置にも適用でき、画像形成装置以外の電子機器の吸気機構にも適用できるのはもちろんである。

本発明は、軸流ファンと、外装カバーと内側カバーとに形成された２つのルーバーとを用いて電子機器の内部に空気流を導入するための吸気機構に利用可能である。本発明の利用により、外装カバーと内側カバーとに形成された２つのルーバーを空気流が通過する際の風切り音を簡易な構成で低減できる電子機器の吸気機構となる。

２０ 外装カバー
２１ 電装ボックス
２１ａ 蓋部（内側カバー）
２３ 第１ルーバー
２５ 外円部
２７ 内円部
２９ 支持部
３０ 第２ルーバー
３０ａ スリット
３１ 制御基板
３３ 軸流ファン
１００ 画像形成装置

Claims (2)

1. 外部の空気を装置本体内に導入する軸流ファンと、
   該軸流ファンの外側に前記軸流ファンと間隔を隔てて配置され、前記軸流ファンにより発生する空気流が通過する第１ルーバーが形成された内側カバーと、
   該内側カバーの外側に配置され、前記軸流ファンにより発生する空気流が通過する第２ルーバーが形成された外装カバーと、
   を備え、前記第１ルーバー及び前記第２ルーバーの位置が重なるように前記内側カバーと前記外装カバーとを対向させた電子機器の吸気機構において、
   前記第１ルーバーは、前記軸流ファンの回転中心と同心円である外円部と、該外円部の周縁部から内側に突出する支持部で支持された前記外円部と同心円である円板状の内円部とで囲まれた環状の開口で形成され、前記第２ルーバーは、前記外円部と前記内円部との間隔よりも開口幅の狭い、互いに平行な複数の直線状のスリットで形成されており、
   前記支持部は、前記軸流ファンによって形成される空気流の旋回方向と同方向に前記外円部の周縁部から前記内円部に向かって延びる前記内円部の接線上に形成されることを特徴とする電子機器の吸気機構。
2. 請求項１に記載の吸気機構を備えた画像形成装置であって、
   前記内側カバーは、制御基板が収納された電装ボックスに設けられており、前記軸流ファンは、前記第２ルーバー及び前記第１ルーバーを介して外部の空気を前記電装ボックス内に導入することを特徴とする画像形成装置。