JP6929091B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、電気機器の内部で配線に使用されるワイヤーハーネスに関する。

複写機やプリンタ等の画像形成装置やビデオ等の電気機器は、筐体内の部品の高密度化が進み、筐体内部の空間の余裕が以前よりも少なくなっている。そのために、部品間の配線に用いられるワイヤーハーネスが、筐体内の電源部分のような熱源の近傍に配線されることがある。また、電気機器の高機能化により、筐体内で発生する熱量も多くなる傾向にある。このような状況では、ワイヤーハーネスの表面温度が耐熱温度を超える可能性があり、ワイヤーハーネスの耐熱技術の向上が望まれている。特許文献１は、車両用のワイヤーハーネスの発明である。このワイヤーハーネスは、断熱性の高い保護シートが巻き付けられることで、耐熱性の向上を図っている。

特開２００９−３０２０２３号公報

ワイヤーハーネスの電線を熱から保護するために保護シートのような断熱材を用いる場合、ワイヤーハーネスの製造工程が追加され、断熱材以外の固定部材や接着剤が必要になる。そのためにワイヤーハーネスの製造コストが増加する。断熱材を用いず、ワイヤーハーネスのすべての電線を耐熱温度の高い部材で製造する場合、電線の単価が高いために、ワイヤーハーネスが高価になる。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、コストを抑制しつつ、耐熱性の高いワイヤーハーネスを提供することを目的とする。

本発明の画像形成装置は、記録材に画像を形成する画像形成部と、前記画像形成部を制御する制御ユニットと、複数の電線束により構成されるワイヤーハーネスと、前記ワイヤーハーネスを構成する前記複数の電線束を介して前記制御ユニットから入力される制御信号に基づいて、前記画像形成部を動作させるために必要な電圧を前記画像形成部に印加する高圧ユニットと、を有する画像形成装置であって、前記高圧ユニットは、基板上に複数のスイッチング素子が実装されて構成されており、前記ワイヤーハーネスは、前記スイッチング素子に対向しており前記スイッチング素子が接しうる領域の外周部分において、耐熱温度が１０５度以上である第１電線束により、前記複数の電線束における他の電線束である第２電線束を覆うように巻き回して構成されており、前記第１電線束に巻き回されている前記第２電線束は、前記第１電線束よりも耐熱温度が低いことを特徴とする。

本発明によれば、一部の領域において耐熱温度が他の電線束とは異なる第１電線束により、他の電線束を覆うように巻き回すことで、コストを抑制しつつ、耐熱性の高いワイヤーハーネスを実現することができる。

画像形成装置の構成図。 画像形成装置の動作を制御する制御ブロック図。 ワイヤーハーネスの配線例示図。 従来のワイヤーハーネスの構成例示図。 （ａ）、（ｂ）は本実施形態のワイヤーハーネスの構成例示図。 （ａ）、（ｂ）はワイヤーハーネスの作成装置の例示図。

以下、実施の形態を図面を参照しつつ詳細に説明する。

図１は、本実施形態の電線束が用いられた画像形成装置の構成図である。画像形成装置１００は、トナー像を形成する画像形成部１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ及び中間転写ユニット２０を備える、タンデム型中間転写方式のフルカラープリンタである。画像形成装置１００は、画像が形成される用紙等の記録材Ｐを収容する給紙カセット４、露光器６、定着器５、及び記録材Ｐを搬送する搬送経路を備える。

画像形成部１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄは、像担持体である感光ドラムａ、ｂ、ｃ、ｄを備える交換可能なユニットである。画像形成部１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄは、各々異なる色に対応しており、各感光ドラムａ、ｂ、ｃ、ｄに、対応する色のトナー像を形成する。例えば、感光ドラムａにはイエローのトナー像が形成され、感光ドラムｂにはマゼンタのトナー像が形成され、感光ドラムｃにはシアンのトナー像が形成され、感光ドラムｄにはブラックのトナー像が形成される。各画像形成部１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄは同様の構成である。以下、画像形成部１ａの構成を説明し、他の画像形成部１ｂ、１ｃ、１ｄの構成の説明は省略する。

画像形成部１ａは、感光ドラムａの他に、図示しない帯電ローラ及び現像器を備える。感光ドラムａは、アルミニウム製のシリンダであり、外周面に感光層が形成される。感光ドラムａは、図示しないモータにより所定のプロセススピードで回転駆動される。帯電ローラは、感光ドラムａの感光層を一様な負極性の電位に帯電する。感光ドラムａは、感光層が帯電し且つ露光器６によりレーザビームが照射されることで、感光層に静電潜像が形成される。現像器は、トナー等の現像剤を有しており、感光ドラムａの感光層に形成された静電潜像に対して現像剤を付着させて現像し、トナー像を形成する。

露光器６は、各画像形成部１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄに対応する色の画像データに応じて変調したレーザビームにより、各感光ドラムａ、ｂ、ｃ、ｄを走査する。露光器６は、レーザビームの走査により、各感光ドラムａ、ｂ、ｃ、ｄに対応する色の静電潜像を形成する。例えば、露光器６は、イエローの画像データに基づいてレーザビームを制御して感光ドラムａを走査し、感光ドラムａにイエローの画像の静電潜像を形成する。

中間転写ユニット２０は、画像形成部１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄの上方に配置される交換可能なユニットである。中間転写ユニット２０は、中間転写ベルト２及び一次転写ローラ２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄを備える。中間転写ベルト２は、伸縮性のない無端状のベルト部材で構成された像担持体であり、感光ドラムａ、ｂ、ｃ、ｄからトナー像が転写される。中間転写ベルト２は、二次転写張架ローラ２５等のローラに掛け渡して支持される。中間転写ベルト２は、ローラにより駆動されて矢印Ｒ２方向に回転する。

一次転写ローラ２ａは、中間転写ベルト２を挟んで感光ドラムａに対向する位置に配置される。一次転写ローラ２ａにより感光ドラムａ側へ押圧された中間転写ベルト２と、感光ドラムａと、の間には一次転写部Ｔａが形成される。一次転写ローラ２ａに正極性の直流電圧が印加されると、感光ドラムａに形成された負極性のトナー像が、一次転写部Ｔａで中間転写ベルト２へ転写される。一次転写ローラ２ｂは、中間転写ベルト２を挟んで感光ドラムｂに対向する位置に配置され、感光ドラムｂに形成されたトナー像を中間転写ベルト２に転写させる。一次転写ローラ２ｃは、中間転写ベルト２を挟んで感光ドラムｃに対向する位置に配置され、感光ドラムｃに形成されたトナー像を中間転写ベルト２に転写させる。一次転写ローラ２ｄは、中間転写ベルト２を挟んで感光ドラムｄと対向する位置に配置され、感光ドラムｄに形成されたトナー像を中間転写ベルト２に転写させる。このように中間転写ベルト２は、各感光ドラムａ、ｂ、ｃ、ｄからトナー像が重畳して転写され、フルカラーのトナー像が形成される。なお、画像形成部１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ、露光器６、及び中間転写ユニット２０を合わせた構成を画像形成ユニット１０と称す。

給紙カセット４に収容される記録材Ｐは、二次転写ローラ２２及び二次転写張架ローラ２５により形成される二次転写部Ｔ２へ搬送される。給紙カセット４から二次転写部Ｔ２までの搬送経路には、分離ローラ８及びレジストレーションローラ９が設けられる。分離ローラ８は、給紙カセット４から引き出した記録材Ｐを１枚ずつ分離してレジストレーションローラ９へ搬送する。レジストレーションローラ９は、搬送された記録材Ｐを停止させて、斜行補正等を行う。レジストレーションローラ９は、中間転写ベルト２に形成されたトナー像が二次転写部Ｔ２に到達するタイミングに合わせて、停止させた記録材Ｐを二次転写部Ｔ２へ搬送する。

記録材Ｐ及び中間転写ベルト２は、二次転写部Ｔ２において二次転写張架ローラ２５と二次転写ローラ２２とに挟まれる。二次転写ローラ２２は、正極性の直流電圧が印加されることで、接地電位に接続された二次転写張架ローラ２５との間にトナー像の転写電界を発生する。二次転写張架ローラ２５及び二次転写ローラ２２により挟まれ、且つ転写電界が発生することで、中間転写ベルト２に形成されるトナー像が記録材Ｐに転写される。

定着器５は、二次転写部Ｔ２から見て搬送経路の下流側に設けられる。定着器５は、ヒータを有する定着ローラ５ａ及び加圧ローラ５ｂを備える。定着ローラ５ａは、加圧ローラ５ｂに圧接されて加圧ニップを形成する。記録材Ｐは、加熱ニップで挟持搬送されることでトナー像が熱圧着される。定着器５から見て搬送経路の下流側には、排出ローラ１１が設けられる。排出ローラ１１は、定着器５でトナー像が定着された記録材Ｐを排紙トレイ７へ排出する。

このような画像形成装置１００は、内蔵する制御ユニット２００により動作が制御される。制御ユニット２００は、画像形成装置１００に設けられる図示しない操作部或いは外部装置等から画像形成処理の開始の指示を受け付けると、画像形成装置１００の各部の動作を制御して画像形成処理を行う。

図２は、画像形成装置１００の動作を制御する制御ブロック図である。制御ユニット２００は、操作部２０２、サーミスタ２０４、高圧ユニット２０６、各モータ２１２、クラッチ／ソレノイド２１３、センサ類２１４、定着ヒータ２１１、及び画像形成ユニット１０に接続される。高圧ユニット２０６、各モータ２１２、クラッチ／ソレノイド２１３、定着ヒータ２１１、及び画像形成ユニット１０は、制御ユニット２００に制御される、それぞれ異なる機能を有する被制御部である。制御ユニット２００は、高圧ユニット２０６、各モータ２１２、クラッチ／ソレノイド２１３、定着ヒータ２１１、及び画像形成ユニット１０に機能に応じた制御信号を送信して、各部の動作を制御する。制御ユニット２００と、操作部２０２、サーミスタ２０４、高圧ユニット２０６、各モータ２１２、クラッチ／ソレノイド２１３、センサ類２１４、定着ヒータ２１１、及び画像形成ユニット１０とは、複数の電線束を含む後述のワイヤーハーネスにより接続される。

操作部２０２は、ユーザの操作により画像形成処理の開始の指示、記録材Ｐの紙種、記録材Ｐのサイズ、複写倍率、及び濃度設定値を含む情報を制御ユニット２００に入力するためのユーザインタフェースである。操作部２０２は、画像形成装置１００に指示を入力するために、スタートボタン、リセットボタン、テンキー、及びディスプレイを備えた構成でもよく、タッチパネルを備えた構成であってもよい。ディスプレイには、制御ユニット２００により画像形成装置１００の状態、例えば画像形成枚数や画像形成中か否かの情報、ジャムの発生やその箇所等が表示される。

サーミスタ２０４は、定着器５内の定着ローラ５ａの温度を測定して、測定結果を制御ユニット２００に入力する。高圧ユニット２０６は、帯電ローラ、一次転写ローラ２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ、二次転写ローラ２２、及び現像器内の現像ローラ等に適切な高電圧を印加する。各モータ２１２は、画像形成装置１００内の各ローラや可動部を駆動する。クラッチ／ソレノイド２１３は、画像形成動作を円滑に進めるために、各部の動作を制御する。センサ類２１４は、画像形成装置１００内の各部の状態を検出して、検出結果を制御ユニット２００に入力する。センサ類２１４は、例えば記録材Ｐの位置を検出する複数の搬送センサ、画像形成装置１００のカバー類の開閉センサ、揺動するユニットが所定位置にあるかを検出する位置検出センサ等である。定着ヒータ２１１は、定着ローラ５ａに内蔵されており定着ローラ５ａを加熱する。

制御ユニット２００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）２０１ａ、ＲＡＭ（Random Access Memory）２０１ｂ、及びＲＯＭ（Read Only Memory）２０１ｃを備えるコンピュータである。ＣＰＵ２０１ａは、ＲＯＭ２０１ｃに格納されるプログラムを読み出して、ＲＡＭ２０１ｂをワークエリアに用いて実行することで画像形成装置１００の動作を制御する。ＲＡＭ２０１ｂは、例えば高圧制御部２０５への高圧設定値等を保存する。ＲＡＭ２０１ｂは、図示しない補助電源等により画像形成装置１００の電源がＯＦＦ状態であってもデータを保存できる構成である。なお、制御ユニット２００は、ワークエリアとして用いるＲＡＭをＲＡＭ２０１ｂとは別に備えてもよい。

制御ユニット２００は、Ａ／Ｄ変換器２０３、高圧制御部２０５、モータ制御部２０７、ＤＣ負荷制御部２０８、センサインタフェース（Ｉ／Ｆ）２０９、ＡＣドライバ２１０、及び画像制御部２２０を備える。

制御ユニット２００は、センサ類２１４による検出結果をセンサＩ／Ｆ２０９により受け付ける。ＣＰＵ２０１ａは、センサ類２１４の検出結果に基づいてモータ制御部２０７により各モータ２１２の制御を行う。ＣＰＵ２０１ａは、センサ類２１４の検出結果に基づいてＤＣ負荷制御部２０８によりクラッチ／ソレノイド２１３の動作を制御する。ＣＰＵ２０１ａは、センサ類２１４の検出結果に基づいてＲＡＭ２０１ｂから高圧設定値を読み出し、高圧制御部２０５により高圧ユニット２０６に入力する。

Ａ／Ｄ変換器２０３は、定着ローラ５ａの温度変化に応じたサーミスタ２０４の抵抗値変化を電圧値に変換して、デジタル信号としてＣＰＵ２０１ａに入力する。ＣＰＵ２０１ａは、入力されたデジタル信号に応じてＡＣドライバ２１０により定着ヒータ２１１の発熱量を制御して定着ローラ５ａの温度を調整する。画像制御部２２０は、画像データに対して所定の画像処理を行い、画像処理後の画像データに基づく画像形成処理を画像形成ユニット１０に行わせる。

（配線）
図３は、熱源となる高圧ユニット２０６近傍のワイヤーハーネスの配線例示図である。高圧ユニット２０６は、基板３００上にスイッチング素子３０１〜３０４及びトランス３０５〜３０８が実装されて構成される。ワイヤーハーネス３０９は、制御ユニット２００と高圧ユニット２０６とを接続する。ワイヤーハーネス３０９は、信号を伝送するための複数の電線を含む。高圧ユニット２０６は、ワイヤーハーネス３０９を介して制御ユニット２００から入力される制御信号に基づいて、画像形成に必要な高電圧を帯電ローラ、一次転写ローラ２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ、二次転写ローラ２２、及び現像器内の現像ローラ等に印加する。

ワイヤーハーネス３０９は、通常通り、ＵＬ１０６１やＵＬ１０２７２といったＵＬスタイルナンバーの一般的な耐熱温度（８０℃）の電線が用いられる。スイッチング素子３０１〜３０４は、動作時には高温となり、最大出力時には表面温度が９０［℃］に達することがある。ワイヤーハーネス３０９がスイッチング素子３０１〜３０４に直接接触する可能性もあるために、ワイヤーハーネス３０９を熱から保護する必要がある。

図４は、従来のワイヤーハーネスの構成例示図である。従来のワイヤーハーネス４００は、熱源の近傍に配置される部分に断熱シート４０１が巻き付けられて固定バンド４０２、４０３で固定される。固定バンド４０２、４０３は、熱によって断熱シート４０１がはがれることを防止するために設けられる。断熱シート４０１は、例えば１００［℃］以上の耐熱性のものが用いられる。ワイヤーハーネス４００は、断熱シート４０１が外周に巻き付けられることで、電線に耐熱温度の高い特殊電線を用いることなく熱対策がとれるが、部材のコストや製造コストが高くなる。

図５は、本実施形態のワイヤーハーネスの構成例示図である。ワイヤーハーネス３０９は、複数の電線束５０１、５０２、５０３を備える。各電線束５０１、５０２、５０３は、複数の電線を束ねて構成される。電線束５０１、５０２は、ＵＬ１０６１やＵＬ１０２７２といったＵＬスタイルナンバーの一般的な耐熱温度の電線（耐熱温度８０［℃］）により構成される。電線束５０３は、電線束５０１、５０２よりも耐熱温度の高い電線が用いられる。本実施形態では、ＵＬ３６１０といったＵＬスタイルナンバーの耐熱温度１０５［℃］の電線により電線束５０３が構成される。

図５（ａ）のワイヤーハーネス３０９は、領域Ｂにおいて、相対的に耐熱温度が高い電線束５０３が、相対的に耐熱温度が低い電線束５０１、５０２を外側から巻き回して構成される。電線束５０３は、電線束５０１、５０２を、隙間無く且つ均一に巻き回す。

ワイヤーハーネス３０９の領域Ｂは、装置内の高温になる位置の近傍に配線される。図３の例では、領域Ｂがスイッチング素子３０１〜３０４の近傍に配線される。高圧ユニット２０６は、最大出力時に電線束５０１、５０２の電線の耐熱温度を超えて発熱する。そのために電線束５０１、５０２は、スイッチング素子３０１〜３０４に直接接触すると、破損、断線、燃焼等が発生する可能性がある。

本実施形態では、ワイヤーハーネス３０９の領域Ｂの外周部分を、耐電温度の高い電線を使用する電線束５０３が覆っている。例えば電線束５０３は、高圧ユニット２０６の最大出力時の発熱温度よりも耐電温度が高い電線が使用される。そのために、電線束５０１、５０２は、スイッチング素子３０１〜３０４に直接接触することはなく、断熱保護される。電線束５０３は、スイッチング素子３０１〜３０４に直接接触する場合であっても、耐熱温度の高い電線により構成されるために、破損、断線、燃焼等が発生する可能性が電線束５０１、５０２よりも低い。

ワイヤーハーネス３０９の領域Ａは、電線束５０１、５０２を互いに巻き付ける構造である。電線束５０３は、領域Ａにおいて、ワイヤーハーネス３０９の本線から分岐している。このような構成のワイヤーハーネス３０９は、領域Ａにおいて、結束部材を使用することなく電線束５０１、５０２を束ねることが可能となる。

このように複数の電線束５０１、５０２、５０３のうち、電線束５０３に用いられる電線のみを耐熱温度を他の電線よりも高くすることで、他の追加部材を用いること無く、最小限の費用でワイヤーハーネス３０９の熱対策を行うことが可能となる。図５（ａ）の例では領域Ｂについて熱対策を行っているが、ワイヤーハーネス３０９の高温に曝される少なくとも一部の領域をこのような構成とすることができる。

図５（ｂ）のワイヤーハーネス３１０は、図５（ａ）の状態から、領域Ｂにおいて電線束５０３が巻き回されている部分に所定の間隔ｄの隙間が生じた状態を表す。電線束５０３の巻き付け状態に間隔ｄの隙間が生じる場合、間隔ｄが熱源であるスイッチング素子３０１〜３０４の幅よりも狭ければ耐熱の効果に問題は生じない。この場合においても、電線束５０１、５０２とスイッチング素子３０１〜３０４との距離は確保されるため、電線束５０１、５０２の表面温度が耐熱温度を超えることはない。

以上のようなワイヤーハーネス３０９、３１０において、電線束５０３に使用される耐熱電線は、電線束５０１、５０２に使用される電線とは異なる被膜色であってもよい。被覆色を変更することで、耐熱電線であることの視認性を高めることができる。ユーザは、装置内に配線する際に、被覆色で耐熱特性を見分け、高温となる部分に、ワイヤーハーネス３１０の耐熱特性の高い領域Ｂを容易に配線することができる。

（ワイヤーハーネスの作成）
図６は、このようなワイヤーハーネス３０９の作成装置の例示図である。図６（ａ）は、電線束５０３の巻き回し加工時の状態を示す。図５（ｂ）は、電線束５０３の巻き回し加工後の状態を示す。作成装置６００は、固定部６０１、中心側セット部６０２、回転側セット部６０３、ハンドル６０４、回転軸６０５、６０７、ベルト６０６、移動部６０８、及び収納部６２、６３を備える。

固定部６０１は、電線の巻き回し加工時に、電線束５０１、５０２、５０３の一端が取り付けられる。固定部６０１は、巻き回しを開始したい位置で複数の電線束５０１、５０２、５０３をクランプして固定する。中心側セット部６０２は、電線束５０１、５０２の他端が取り付けられる。回転側セット部６０３は、電線束５０３の他端が取り付けられる。電線束５０１、５０２、５０３の余長部分は、収納部６２、６３の内部で巻き取られる。

ハンドル６０４が矢印方向に回転されると、回転軸６０５、ベルト６０６、及び回転軸６０７が回転することで、回転側セット部６０３が中心側セット部６０２の周りを回転する。これにより、電線束５０３が電線束５０１、５０２の外側に巻き回される。同時に、ハンドル６０４の動きに応じて移動部６０８が所定の移動量でベルト６０６側に移動することで、均一な巻き回し加工が行われる。電線束５０１、５０２に対して電線束５０３を巻き回す長さ（領域Ｂの長さ）に応じて、ハンドル６０４の回転が停止される。なお、使用する電線束の種類・被覆の材質に応じて、各電線束５０１、５０２、５０３の両端部を結束バンド等の部材により束ねて、巻き回し加工を行ってもよい。

作成装置６００は、ハンドル６０４を手動で回転する簡易的な構成を説明したが、ハンドルをモータ、センサ、コントローラにより自動制御で回転させる構成であってもよい。

以上のように複数の電線束５０１、５０２、５０３により構成されるワイヤーハーネス３０９は、少なくとも一部の領域で、外側を他の電線束５０１、５０２よりも耐熱温度の高い電線束５０３が覆うように巻き回される。ワイヤーハーネス３０９は、この耐熱温度の高い電線束５０３で覆われた領域が、上記の領域Ｂのように高温になる位置に配置されるように配線される。そのためにワイヤーハーネス３０９は、温度が高くなる可能性のある位置に配線される場合であっても、熱による影響を抑制することができる。

ワイヤーハーネス３０９は、画像形成装置１００の他に、様々な電子機器、自動車等の電装部品の内部配線に適用可能である。ワイヤーハーネス３０９は、例えば信号を伝送するための通信線、電力を供給するための電力線等として用いられることができる。

Claims (5)

1. 記録材に画像を形成する画像形成部と、
   前記画像形成部を制御する制御ユニットと、
   複数の電線束により構成されるワイヤーハーネスと、
   前記ワイヤーハーネスを構成する前記複数の電線束を介して前記制御ユニットから入力される制御信号に基づいて、前記画像形成部を動作させるために必要な電圧を前記画像形成部に印加する高圧ユニットと、を有する画像形成装置であって、
   前記高圧ユニットは、基板上に複数のスイッチング素子が実装されて構成されており、
   前記ワイヤーハーネスは、前記スイッチング素子に対向しており前記スイッチング素子が接しうる領域の外周部分において、耐熱温度が１０５度以上である第１電線束により、前記複数の電線束における他の電線束である第２電線束を覆うように巻き回して構成されており、前記第１電線束に巻き回されている前記第２電線束は、前記第１電線束よりも耐熱温度が低いことを特徴とする、
   画像形成装置。
2. 前記第１電線束は、第１の耐熱温度の複数の電線を束ねて構成され、
   前記第２電線束は、前記第１の耐熱温度よりも低い第２の耐熱温度の複数の電線を束ねて構成されることを特徴とする、
   請求項１記載の画像形成装置。
3. 前記第１電線束と前記第２電線束とは異なる被覆色であ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. 前記第１電線束は、前記領域の外周部分において前記第２電線束を隙間なく巻き回していることを特徴とする、
   請求項１〜３のいずれか１項記載の画像形成装置。
5. 前記第１電線束は、前記スイッチング素子の幅よりも狭い所定の間隔の隙間を生じて、前記第２電線束を巻き回すことを特徴とする、
   請求項１〜４のいずれか１項記載の画像形成装置。

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