JP5010991B2 - 発熱体の冷却構造及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は，ハウジングに形成された取付孔に装着された発熱体と，上記発熱体の近傍に設けられた軸に取り付けられ，一部が送風ファン状の羽根として構成された羽根付きギアとを備え，上記羽根付きギアが回転することによって上記羽根によって送られた風によって上記発熱体を冷却する発熱体の冷却構造に係り，特に，冷却効率の向上が可能な冷却構造に関するものである。

従来，プリンタ，ファクシミリ装置，複写機等の画像形成装置では，感光体ドラムや中間転写体などの回転機器の駆動源としてサーボモータやステッピングモータが採用されることが多い。その他，多段の給紙カセットを備え，各カセットに対応して設けられた給紙ローラ（給紙部の一例）をクラッチによって切り替えることで，使用するカセットを選択する場合もある。

上記のようなモータ類や，クラッチ類は，内部にコイルを備えており，長時間の使用によってかなりの高温になる発熱体として捉えられ，あまりに高温となると上記コイルやそれに近接して設けられたコンデンサなどの電子機器の寿命に悪影響を与える可能性がある。

そのため，例えば特許文献１には，発熱体の近傍に設けられたギアを，その一部が送風ファン状の羽根状部として構成された羽根付きギアとして構成し,この羽根付きギアが回転した時に生じる風によって，上記発熱体を冷却することが提案されている。
特開２００１−３３６６１２号公報

上記羽根付きギアを用いれば，もともと必要なギア自身が送風ファンとしての機能を有するので，新たに送風手段を設ける必要がなく，場所をとらず，装置の小型化に適切に寄与しうることになる。
しかしながら，特許文献１に示される冷却構造では，羽根付きギアによって起こされた風を単純に発熱体に吹き付けるだけであるので，発熱体の上記羽根付きギアに面した部分については冷却される可能性があるが，発熱体の広い面積，例えばその周囲から広く熱を奪うものではないので，冷却の効率が非常に悪いという欠点は否めない。
従って，本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり，その目的とするところは，前記したハウジングに形成された取付孔に装着された発熱体と，上記発熱体の近傍に設けられた軸に取り付けられ，一部が送風ファン状の羽根として構成された羽根付きギアとを備え，上記羽根付きギアが回転することによって上記羽根によって送られた風によって上記発熱体を冷却する発熱体の冷却構造における冷却効率の向上を期待しうる冷却構造を提供することである。

上記目的を達成するために本発明に係る発熱体の冷却構造は，
ハウジングに形成された取付孔に装着された発熱体と，上記発熱体の近傍に設けられた軸に取り付けられ，一部が送風ファン状の羽根として構成された羽根付きギアとを備え，上記羽根付きギアが回転することによって上記羽根によって送られた風によって上記発熱体を冷却する発熱体の冷却構造において，
上記発熱体を囲む上記ハウジングに，上記羽根によって送られた風が流通し，この風によって発熱体を冷却するための通気孔が形成されてなることを特徴とする発熱体の冷却構造として構成される。

本発明に係る発熱体の冷却構造においては，上記のように上記羽根の回転によって生じた風が通気孔を流通するので，その周りのハウジングやクラッチ，モータなどの発熱体を効率よく冷却することができる。

この場合，前記通気孔は，上記発熱体に隣接して形成されてなるものであれば冷却効率は極めてよくなるであろうし，後記する実施形態のように接して設けられていれば，もっともよくなるであろう。

前記通気孔が，上記ハウジングの上記羽根付きギアと対向する部分に形成された流入部と，該流入部と接続され上記発熱体の周囲に形成された隙間部と，該隙間部と接続され上記ハウジングの上記ギアと反対側の部分に形成された流出部とを備えて形成されていれば，上記流入部から入った風が発熱体の周囲に形成された隙間部を通って発熱体を冷却し，そのご流出部から流出することになり，効率のよい冷却構造が提供される。

さらに，前記通気孔の一部が，そこを通過する上記風の流れ方向に進む螺旋状壁部により構成されてなるような構造が考えられる。このような螺旋状壁部があれば，風は流れを遮られることなく，この螺旋状壁部に沿って円滑に流れることになり，冷却効率の向上が期待される。

冷却すべき発熱体が複数ある場合には，前記通気孔を，近接して設けられた複数の発熱体にわたって連続して形成することで，１つの通気孔で上記複数の発熱体を一挙に冷却することができる。
前記発熱体としては，クラッチ，モータなどの電磁的アクチュエータである場合が多い。
この発明は，上記のようなクラッチやモータを備えた機器に等しく適用可能であるが，前記発熱体が，画像形成装置の給紙部を駆動するクラッチについても適用可能である。そのような場合には，上記クラッチの冷却構造を持った画像形成装置が対象となる。

本発明に係る発熱体の冷却構造においては，上記のように上記羽根の回転によって生じた風が通気孔を流通するので，その周りのハウジングやクラッチ，モータなどの発熱体を効率よく冷却することができる。

以下添付図面を参照しながら，本発明の実施の形態について説明し，本発明の理解に供する。尚，以下の実施の形態は，本発明を具体化した一例であって，本発明の技術的範囲を限定する性格のものではない。
ここに，図１は本発明の実施形態に係る発熱体の冷却構造に用いられる羽根付きギアの斜視図，図２はクラッチ取り付けハウジング部分の斜視図，図３は図２に示した部分の羽根付きギアを取り外した状態を示す斜視図，図４は上記クラッチ取り付けハウジング自体の単体の斜視図，図５は上記ハウジングの流出部側から見た部分斜視図，図６は，上記流出部側から見たハウジングの全体を示す正面図である。

まず，図１を参照して，本実施形態に用いる羽根付きギアの構造について説明する。
図１に示すように，羽根付きギア１は，後述の回転軸１５に取り付けるための取付孔３を備えたボス部５をその中心に有し，上記ボス部５とその外周のギア部７とが複数の（この場合６枚）羽根９によって連結され，一体に構成されている。なお，外周のギア形状は図示省略されている。
上記羽根９は，送風用のファン状に上記ボス部５の軸心に対して所定角度傾斜しており，回転することで，風を送る機能がある。この羽根付きギア１の場合，図示の状態で時計方向に回転することで，紙面の裏から表の方向に風が送られる。

この羽根付きギア１が取り付けられるハウジング１１は，図３において一点鎖線で示されており（図４に実線で示されている），この場合，図３に示されるように，２個のクラッチ１３ａ及び１３ｂがこのハウジング１１に形成された取付孔１１ａ，１１ｂに装着されて埋め込まれて取り付けられている。この実施形態においては上記クラッチ１３ａ及び１３ｂが，本発明における発熱体の一例である。
上記クラッチ１３ａ及び１３ｂは，画像形成装置における給紙部に設けられた給紙ローラを駆動させるためのもので，装置の小型化によって給紙カセットごとの給紙部が非常に近接していることにより，上記クラッチ１３ａ及び１３ｂも，図示のように非常に近接して設けられ，それ故にそれぞれのクラッチで発生した熱の逃げ場がなくなり，温度上昇が著しくなっている。

図３に示されるように，ハウジング１１には，上記したクラッチ１３ａ及び１３ｂに隣接して，これらのクラッチ１３ａ及び１３ｂに平行な回転軸１５が設けられている。この回転軸１５が，本発明における軸の一例である。この回転軸１５には，図２に示すように上記羽根付きギア１が取り付けられている。なお，図３はこの回転軸１５から羽根付きギア１を取り外した状態を示すものである。

上記のように羽根付きギア１が，クラッチ１３ａ及び１３ｂの近傍に設けられているので，上記羽根付きギア１が回転することによって上記羽根９によって送られた風によって上記クラッチ１３ａ及び１３ｂの少なくとも表面が冷却される。
この点については，特許文献１に記載された冷却構造と変わるところはない。ただし，この実施形態に係る冷却構造では，上記発熱体の一例である上記クラッチ１３ａ及び１３ｂを取り付けた上記ハウジング１１に，上記羽根９によって送られた風が流通し，この風によって上記クラッチ１３ａ及び１３ｂを冷却するための通気孔１７が形成されている点において，前記従来技術とは大きく異なる。
上記通気孔１７は，上記クラッチ１３ａ及び１３ｂに近接して，特に，前記取付孔１１ａ，１１ｂと，その中に装着したクラッチ１３ａ，１３ｂとの間の隙間部として形成されていることが望ましい。このように構成することで，そこを通る冷却風がクラッチ１３ａ，及び１３ｂに直接接触して流れるので，冷却効率が著しく向上する。
即ち，この実施形態では，上記通気孔１７は，上記冷却用の風が，上記クラッチ１３ａ及び１３ｂの周囲を湾曲して流れるように，曲線的に湾曲して構成されている。

具体的には，上記通気孔１７は，前記羽根付きギア１及びこれが取り付けられた回転軸１５と同軸で，上記ハウジング１１の上記羽根付きギア１と対向する部分に形成された流入部１７ａと，この流入部１７ａに隣接し，流入部１７ａと連続的に接続されたクラッチ１３ａの周囲の第１の隙間部１７ｂと，上記第１の隙間部１７ｂと連続的に接続されたクラッチ１３ｂの周囲の第２の隙間部１７ｃと，上記第２の隙間部１７ｃと連続し，上記ハウジング１１の羽根付きギア１と反対側の部分に形成された流出部１７ｄとから構成されている。

従って，羽根付きギア１の回転によって羽根９で送られた風は，まず，前記流入部１７ａに流れ込み，その後流入部１７ａに接続された第１の隙間部１７ｂを通って直接接触するクラッチ１３ａを冷却し，その後更に第１の隙間部１７ｂと接続された第２の隙間部１７ｃを通って直接接触するクラッチ１３ｂを冷却したのち，前記流出部１７ｄからハウジング１１外に排出される。
このように，この実施形態にかかる冷却構造では，羽根付きギア１による風が，単にクラッチのような発熱体に吹き付けられるだけでなく，ハウジング１１に形成された通気孔１７を経て，クラッチ１３ａ及び１３ｂの周囲を通ってハウジング１１の表側から裏側まで通り抜けるので，効率よくクラッチ１３ａ及び１３ｂ及びハウジング１１を冷却することができる。
通気孔１７は，必ずしも上記クラッチ１３ａあるいは１３ｂと接していなくてもよいが，上記実施形態のようにクラッチ１３ａあるいは１３ｂと接している場合には，冷却風が直接クラッチに接触するので，特に高い冷却効果が期待されうる。

更にこの実施形態に係る通気孔１７は，そこを通る風が円滑に流れるようにこの通気孔１７の一部が，そこを通過する上記風の流れ方向に進む螺旋状壁部１９により構成されている。このような風の流れ方向に進む（図３の場合，紙面手前から紙面裏面方向へ進む）螺旋状壁部１９が形成されていることによって，風がこの螺旋状壁部１９に沿って流れることになり，風の流れが円滑となり，冷却効果が向上する。

この実施形態においては，前記したように前記通気孔１７が，近接して設けられた複数のクラッチ１３ａの周囲及び１３ｂの周囲にわたって連続して形成されているが，これは一例であって，クラッチ毎に独立に形成してもよいことは言うまでもない。
また，通気孔１７が，近接して設けられた複数のクラッチ１３ａ及び１３ｂにわたって連続して形成されている場合であっても，排気部を構成する流出部１７ｄについては，クラッチ毎に設けられてもよい。この実施形態では,このように流出部１７ｄが図５に示すようにクラッチ毎に設けられている場合である。

本発明の実施形態に係る発熱体の冷却構造に用いられる羽根付きギアの斜視図。 クラッチ取り付け用のハウジング部分の斜視図。 図２に示した部分の羽根付きギアを取り外した状態を示す斜視図。 クラッチ取り付け用のハウジング自体の単体の斜視図。 ハウジングの流出部側から見た部分斜視図。 流出部側から見たハウジングの全体を示す正面図。

符号の説明

１…羽根付きギア
３…取付孔
９…羽根
１１…ハウジング
１３（１３ａ，１３ｂ）…クラッチ（発熱体）
１５…回転軸
１７…通気孔
１７ａ…流入部
１７ｂ…第１の隙間部
１７ｃ…第２の隙間部
１９…螺旋状壁部

Claims (7)

1. 取付孔が形成されたハウジングと，
   前記取付孔に装着された発熱体と，
   前記発熱体の近傍に設けられた軸に取り付けられ，一部が送風ファン状の羽根として構成された羽根付きギアと
   を備えた前記発熱体を冷却する発熱体の冷却構造において，
   前記ハウジングに，前記羽根によって送られた風が流通して前記発熱体を冷却するための通気孔が形成され，
   前記通気孔が，
   前記ハウジングの前記羽根付きギアと対向する部分に形成された流入部と，
   該流入部と接続された，前記取付孔と前記発熱体との間の隙間部と，
   該隙間部と接続され前記ハウジングの前記羽根付きギアと反対側の部分に形成された流出部とを備えることを特徴とする発熱体の冷却構造。
2. 前記通気孔が，前記発熱体に隣接して形成されてなる請求項１記載の発熱体の冷却構造。
3. 前記通気孔の一部が，そこを通過する前記風の流れ方向に進む螺旋状壁部により構成されてなる請求項１あるいは２に記載の発熱体の冷却構造。
4. 前記通気孔が，近接して設けられた複数の発熱体にわたって連続して形成されてなる請求項１〜３のいずれかに記載の発熱体の冷却構造。
5. 前記発熱体が，クラッチ，モータなどの電磁的アクチュエータである請求項１〜４のいずれかに記載の発熱体の冷却構造。
6. 請求項１〜５のいずれかに記載の発熱体の冷却構造を備えた画像形成装置。
7. 前記発熱体が，画像形成装置の給紙部を駆動するクラッチである請求項６記載の画像形成装置。

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