JP6671995B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、画像形成装置に関するものである。

プリンタ等の画像形成装置には、商用電源からの交流電圧を直流電圧に変換し、供給する電源等の電装基板（電源基板）が設けられている。そして、従来、電源基板を箱状に構成された板金に収め、電源基板からの放射ノイズを遮蔽すること、更には電装基板を冷却するためにファンを配置することが知られる(特許文献１)。

特開２０１３−５９９０９号公報

近年、設置スペースを小さくしユーザーの利便性を高めることから、また、省資源といった観点から、画像形成装置の小型化が求められている。そこで、電源基板を冷却するためのファンを大きくすることなく、電源基板を冷却するという課題がある。

本発明の目的は、電源ファンのサイズを大きくすることなく、電源基板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にある。

上記目的を達成するため、本発明に係る画像形成装置は、電気素子を実装する電源基板と、少なくとも前記電源基板を包囲するケーシングと、を有し、前記電源基板を気流により冷却する画像形成装置において、前記ケーシングは、前記電源基板を挟んで前記電気素子が実装される側およびその反対側を覆う第１および第２のカバーを備え、前記第１のカバーは、前記気流に沿った方向において、第１の位置と、前記第１の位置より前記電気素子に近い第２の位置と、を備え、前記第１のカバーは、前記第２の位置において、前記電源基板に向かって突出した外形形状を有し、前記第１の位置に比べて前記第２の位置は前記気流の流路が狭まる構造を有することを特徴とする。

本発明によれば、電源ファンのサイズを大きくすることなく、電源基板を効率的に冷却することができる。

本発明の第１の実施形態における画像形成装置を示す図である。 本発明の第１の実施形態における電源ユニットを示す図である。 本発明の第１の実施形態における電源ユニット内の風路（流路）を示す図である。 本発明の第２の実施形態における画像形成装置を示す図である。 本発明の第２の実施形態における電源ユニットを示す図である。 本発明の第２の実施形態における電源ユニット内の風路（流路）を示す図である。

以下に、本発明の好ましい実施の形態を、添付の図面に基づいて詳細に説明する。

《第１の実施形態》
（画像形成装置およびこれに用いられる電源基板冷却装置）
図１（ａ）乃至（ｃ）は、本発明の第１の実施形態の画像形成装置１を示す図である。図１（ａ）は外観図、図１(ｂ)はフレーム２、電源ユニット３、駆動ユニット４、右カバー５のみを抽出し、右カバー５を取り外した状態を示す図である。また、図１(ｃ)は、更に電源ユニット３を取り外した状態を示す図である。図中、Ｘ方向は水平面内で外側方向、Ｙ方向は後述する気流方向、Ｚ方向は高さ方向を示している。

図１（ｂ）（ｃ）に示すように、フレーム２は、亜鉛めっき鋼板からなる左側板６、右側板７に対して、ステー８、９、１０を橋渡しして締結したものである。また、駆動ユニット４は、不図示のプロセスカートリッジや搬送ローラ等を駆動するためのものであり、駆動フレーム１１に対して、駆動源としてのモータ１２や駆動伝達のためのギア(不図示)が備えられており、右側板７に取り付けられている。

また、図１（ｂ）（ｃ）で、駆動ユニット４には、ギアを支持するＰＯＭ（ポリアセタールまたはポリオキシメチレンの略称）で出来た軸受１３（図１（ｃ））が、電源ユニット３に向かって露出するように設けられている。

（電源ユニット３）
ここで、図１（ｂ）（ｃ）に示す電源ユニット３は、商用電源からの交流電流を直流電圧に変換し、モータ１２等に供給するユニットであり、駆動ユニット４を覆うように右側板７に対して取り付けられている。そして、図１（ｂ）に示すように、後述する電源ユニット３を冷却するためのエアフロー（気流）の吸気口となるルーバー１４、排気口となるルーバー１５が設けられた右カバー５は、フレーム２に対して取り付けられる。

次に、図２を用いて、本実施形態の電源ユニット３のより具体的な構成を説明する。図２(ａ)、(ｃ)は、それぞれ、図１（ｃ）において矢印Ｄ方向、Ｃ方向から電源ユニット３を見た斜視図である。図２(ｂ)、(ｄ)は、それぞれ図２(ａ)、(ｃ)で示す電源ユニット３を部品ごとに分解した図である。図２（ｂ）に示すように、電源ユニット３は、金属として例えば亜鉛めっき鋼板からなる電源フレーム（第２のカバー）１６、電源基板１７、電源ファン（冷却手段）１８、樹脂からなる電源カバー（第１のカバー）１９から構成されている。

ここで、図２（ｂ）に示すように、電源フレーム１６には、適切な電圧を生成して画像形成装置に必要な電力を供給する電源基板１７を取り付けるための山状に絞られたマウント２０が設けられている。そして、電源基板１７は、より背の高い電気素子１０３が実装された面２１（図２（ｂ））とは反対側の面２２（図２（ｄ））に設けられた接地面２３（図２（ｄ））をマウント２０に対して接地させ、ビスで締結する。このようにして、電源基板１７は、電源フレーム１６に取り付けられている。

図２（ｄ）に示すように、電源ファン１８を収容するためのスペース２４が電源カバー１９に設けられている。電源カバー１９の材質は、ＰＣ（ポリカーボネート）とＡＢＳ（アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合合成樹脂）の混合物（ポリマーアロイ）等の難燃性の樹脂である。そして、電源ファン１８をスペース２４に収めたうえで、ボス２５、２６を電源フレーム１６に設けられた穴２７、２８に挿入し、電源カバー１９を電源フレーム１６に取り付ける。そして、図１（ｃ）に示すように、ユニット化された電源ユニット３は、電源フレーム１６と右側板７をビスで締結させることで、フレーム２に固定される。

このように、電源基板１７の電気素子１０３が実装された面２１側を電源カバー１９を介して板金からなる右側板７で、また反対側の面２２側を板金からなる電源フレーム１６で囲うことで、発生する放射ノイズをシールドすることが可能となっている。

また、万が一、電気素子１０３が燃焼しようとする場合でも、電源基板１７の電気素子１０３が実装された面２１側は自己消火性のある難燃性の高いモールドからなる電源カバー１９によりエンクローズされている。このため、駆動ユニット４(例えば、自己消火性のない難燃性の低いＰＯＭで出来た軸受１３)への延焼を防止することが可能な構成となっている。

（エアフロー（気流））
次に、本実施形態の電源基板冷却装置におけるエアフロー（気流）について説明する。図２（ｄ）に示すように、冷却手段である電源ファン１８は、矢印Ｅ方向に空気を吐き出す軸流ファンである。そして、右カバー５（図１（ｂ））のルーバー１４から外気を吸気し、吸気した空気を電源基板１７の電気素子１０３が実装された面２１上に流す。これにより，電気素子１０３を冷却し、電気素子１０３により暖められた空気を右カバー５のルーバー１５から外に吐き出す構成になっている。

図３(ａ)、（ｂ）は、それぞれ図２(ａ)のＡ-Ａ断面図、Ｂ-Ｂ断面図であり、この図を用いて、空気の流れ（気流）を説明する。本実施形態においては、電気素子１０３が他と比較して発熱が大きく、冷却を必要とする電気素子である。電源カバー１９において電源基板１７に対向する面２９（図２（ｄ））から電源基板１７に向けては、リブ３０（図２（ｄ））が設けられており、電源基板１７上の電気素子１０３に対して図３(ａ)に示すようなＺ方向の関係になっている。

図３(ａ)、（ｂ）に示されている矢印は、空気の流れを示すものである。Ｙ方向は気流方向となり、図１（ｂ）（ｃ）で右カバー５のルーバー１４から吸気された空気は、電源フレーム１６に設けられたルーバー３１（図３（ｂ））を通過し、Ｙ方向に流れる。そして、図３(ａ)で、なだらかに傾斜した面３２を備えたリブ３０によってＺ方向に空気の通り道（流路）が狭められ、電気素子１０３に向かって風速を上げて流れる。

そして、図３（ｂ）に示す水平面内で、Ｒ形状に形成されたダクト形状３５により、空気はなだらかに電源ファン１８に向かって、方向を変え、電源フレーム１６の穴３４を通過し、右カバー５のルーバー１５（図１（ｂ））の外へ排気される。

このように、本実施形態においては、リブ３０を設けることにより、電気素子１０３近辺での風速を上げることで、発熱量の大きい電気素子１０３を効率的に冷却することが可能となる。

本実施形態では、電源カバー（第１のカバー）１９をモールドで形成することで、リブ３０を一体で形成することが可能となり、電気素子１０３の配置や発熱量に応じて複雑なリブ形状や、リブの本数を増やすといったことも可能となる。

また、電源カバー１９で、電源ファン１８を保持する形状３６、ダクト形状３５も一体的に形成することができる。即ち、電源カバー（第１のカバー）１９に、電源ファン１８の保持部分と電気素子１０３の配置に沿って冷却する空気を導く形状（第１の形状）と、電源ファン１８と前記第１の形状をつなぐダクト形状（第２の形状）を設けることができる。このため、複数の部品で構成する場合と比較して、密閉性が増す。

更に、本実施形態では、段差等なく滑らかに風路が構成できるため、圧の損失が少なく、効率的な冷却が可能となっている。なお、発熱量の大きい電気素子１０３に対してヒートシンクを設けて、冷却効果を上げることも可能である。

《第２の実施形態》
図４、図５、図６は、本発明の第２の実施形態の構成を示す図であり、第１の実施形態の説明で用いた図１、図２、図３に相当するものである。本実施形態においては、主として電源カバー５０（図５（ａ）（ｄ））の外形形状が、第１の実施形態の電源カバー１９の外径形状（平面形状）と異なるため、そこに関連した部分のみ説明を行う。なお、本実施形態の電源カバー５０は、第１の実施形態の電源カバー１９と同様に、なだらかに傾斜した面３２を備えたリブ３０によってＺ方向に空気の通り道（流路）が狭められ、電気素子１０３に向かって風速を上げて流れる(図６（ａ））。

本実施形態の電源カバー５０は、電源基板１７に対向する面５１（図５（ｄ））の一部に電源基板１７に向けて絞られた（電源基板１７に向って突出した）形状５２が形成されている。即ち、電源カバー５０は、電源基板１７上の電気素子１０３に対してＸ方向に図６ (ｂ)に示すような関係になっている。

図６(ａ)、（ｂ）に示されている矢印は、空気の流れを示すものである。Ｙ方向は気流方向となり、図４（ｂ）で右カバー６０のルーバー６４から吸気された空気は、電源フレーム１６に設けられたルーバー３１（図６（ｂ））を通過し、Ｙ方向に流れる。そして、なだらかに絞られた面５２、５３によってＸ方向に空気の通り道（流路）が狭められ、電気素子１０３に向かって風速を上げて流れる。そして、Ｒ形状で形成されたダクト形状３５により、空気はなだらかに電源ファン１８に向かって進み、電源フレーム１６の穴３４を通過し、図４（ｂ）に示す右カバー６０のルーバー６５の外へ排気される。

このように、本実施形態においては、電源カバー５０の電源基板１７に対向する面５１を電源基板１７に向けて絞り、電源基板１７からの高さを変化させることで、電気素子１０３近辺での風速を上げることができる。本実施形態においては、図６(ａ)で示す断面から見た空気の流れに加えて、図６(ｂ)で示す断面から見た空気の流れもコントロールし、第１の実施形態よりさらに電気素子１０３近辺での風速を上げることができ、効率的な冷却をすることが可能となる。

また、本実施形態においては、図５(ｂ)に示すように、電源カバー５０の電源基板１７に対向する面５１を絞ったことで、駆動ユニット４（図４（ｂ）（ｃ））側に生じる空間５３（図５（ｃ））にモータ１２が収まるように構成されている。しがたって、第１の実施形態と比較し、画像形成装置本体１のＸ方向のサイズを小さくすることも可能となる。

（変形例）
上述した実施形態では、本発明の好ましい実施形態を説明したが、本発明はこれに限定されず、本発明の範囲内で種々の変形が可能である。

（変形例）
第１の実施形態では、電源カバー（第１のカバー）１９が、気流に沿った第１の位置より電気素子１０３に近い第２の位置で、気流の流路がＺ方向にのみ狭まる構造を有するものであった。また、第２の実施形態では、電源カバー（第１のカバー）１９が、気流に沿った第１の位置より電気素子１０３に近い第２の位置で、気流の流路がＺ方向およびＸ方向に狭まる構造を有するものであった。

しかしながら、本発明はこれらに限られず、電源カバー（第１のカバー）１９が、気流に沿った第１の位置より電気素子１０３に近い第２の位置で、気流の流路がＸ方向にのみ狭まる構造を有するものであっても良い。即ち、第２の位置で流路が狭まる方向は、第１および第２のカバーが向かい合う第１の方向（Ｘ方向）と、前記第１の方向と気流方向に直交する第２の方向（Ｚ方向）の少なくとも一方であれば良い。

（変形例２）
第１の実施形態で、電源カバー（第１のカバー）１９が、気流に沿った第１の位置より電気素子１０３に近い第２の位置で、気流の流路がＺ方向に狭まる構造（リブ３０）を有するものであった。しかし、リブ３０の替りに図２（ｄ）に示す電源カバー１９の上面を絞り込む（凹ませる）ようにしても良い。

（変形例３）
上述した実施形態では、第１および第２のカバーを備えるケーシングが、電源基板１７と冷却手段としての電源ファン１８を保持して包囲するものであったが、少なくとも電源基板を包囲するケーシングであっても良い。

（変形例４）
上述した実施形態では、電源基板１７の電気素子が実装される面側に流路が設けられたが、電源基板１７の電気素子が実装される面と反対側の面側に流路が設蹴られるものであっても良い。

（変形例５）
電源カバー１９、５０は、上述した形状や材質に限定されるものではなく、モールド成形における形状の自由度を活かし、素子の配置や発熱量に応じて変更することが可能である。

１６・・電源フレーム（第２のカバー）、１７・・電源基板、１９、５０・・電源カバー（第１のカバー）

Claims (5)

1. 電気素子を実装する電源基板と、
   少なくとも前記電源基板を包囲するケーシングと、
   を有し、前記電源基板を気流により冷却する画像形成装置において、
   前記ケーシングは、前記電源基板を挟んで前記電気素子が実装される側およびその反対側を覆う第１および第２のカバーを備え、
   前記第１のカバーは、前記気流に沿った方向において、第１の位置と、前記第１の位置より前記電気素子に近い第２の位置と、を備え、
   前記第１のカバーは、前記第２の位置において、前記電源基板に向かって突出した外形形状を有し、前記第１の位置に比べて前記第２の位置は前記気流の流路が狭まる構造を有することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記第１のカバーは、前記第２の位置にリブを有することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記第２の位置で流路が狭まる方向は、前記第１および第２のカバーが向かい合う第１の方向と、前記第１の方向と気流方向に直交する第２の方向の少なくとも一方であることを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
4. 前記流路は、前記電源基板の前記電気素子が実装される面側に設けられ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. 前記第１および第２のカバーのうち、前記第１のカバーは、前記電源基板の前記電気素子が実装される面側に設けられ、前記第１のカバーにおける前記構造は樹脂からなり、
   前記第２のカバーは金属からなり、前記第２のカバーは前記画像形成装置のフレームを形成する板金と締結され、前記電源基板は前記第２のカバーおよび前記フレームによって形成される囲まれた空間に配置されてい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。