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Die vorliegende Erfindung betrifft eine
Leistungsschaltungsvorrichtung, genauer ausgedrückt, eine
Leistungsschaltungsvorrichtung in einer Bilderzeugungsvorrichtung,
beispielsweise einem elektrophotographischen Kopiergerät oder
ähnlichem.
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Eine Leistungsschaltung in einem
elektrophotographischen Kopiergerät umfaßt im allgemeinen Elemente, die mehr
oder weniger Wärme abstrahlen (im folgenden als
Wärmeabstrahlungselemente bezeichnet), beispielsweise Widerstände,
Transistoren, Dioden und ähnliches. Daher sind oft Kühlplatten
erforderlich.
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Die Leistungsschaltung ist in einem begrenzten Raum
in einem elektrophotographischen Kopiergerät untergebracht.
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Dementsprechend muß die Leistungsschaltung so
konstruiert sein, daß die Größe der zugehörigen gedruckten
Leiterplatte gering ist. Um die Kühlwirkung zu verbessern, sind
die Kühlplatten geeignet an den erforderlichen Stellen auf
der zugehörigen gedruckten Leiterplatte angebracht, und die
Wärmeabstrahlungselemente sind an den Kühlplatten angebracht.
Dadurch können die Größe der Leistungsschaltungsvorrichtung
verringert und die Kühlwirkung verbessert werden.
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Ein Beispiel einer bekannten
Leistungsschaltungsvorrichtung ist die in der EP-A-0195701 offenbarte, bei der die
Leistungsschaltungsvorrichtung über eine längliche, auf einem
länglichen Kühlkörper angebrachte, gedruckte Leiterplatte
verfügt. Der Kühlkörper hat einen L-förmigen Querschnitt und
ist so auf der gedruckten Leiterplatte angebracht, daß die
gedruckte Leiterplatte parallel zu einem der Schenkel des L-
förmigen Kühlkörpers verläuft, wobei die dadurch entstehende
Struktur T-förmig ist und daher, in einer Richtung quer zur
Längsachse der Vorrichtung betrachtet, relativ viel Raum
einnimmt.
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Eine tvpische bekannte Leistungsschaltungsvorrichtung
ist in Fig. 5 in den beiliegenden Zeichnungen daßgestellt. In
Fig. 5 sind an den beiden gegenüberliegenden Seiten einer
gedruckten Leiterplatte 1 Kühlplatten 2 bzw. 3 mit hoher
Wärmekapazität angebracht. Einige Wärmeabstrahlungselemente 4a,
4b, 4c, etc., beispielsweise Leistungstransistoren und
ähnliches, sind an den Kühlplatten 2 bzw. 3 angebracht.
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Wie oben festgehalten, wurde die herkömmliche
Leistungsschaltungsvorrichtung auf der Grundlage des Konzepts
entworfen, daß es am besten sei, den gesamten Umfang der
Leistungsschaltungsvorrichtung zu verringern, um sie zur
Verbesserung ihrer universellen Eigenschaften kleinformatig
herzustellen.
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Bei der Konstruktion der Leistungsschaltung wird,
wenn die Herstellung einer wirkungsvollen Schaltung erwünscht
ist, die gedruckte Leiterplatte im allgemeinen in Form eines
Quadrats oder eines annähernd quadratischen Rechtecks
hergestellt. Beim Einbau einer derartigen
Leistungsschaltungsvorrichtung in ein elektrophotographisches Kopiergerät muß ein
speziell dimensionierter Raum zur Unterbringung der
Leistungsschaltungsvorrichtung im Gerät ausgebildet sein, da
diese, trotz ihres geringen Umfangs, würfelförmig oder in
Form eines rechtwinkligen, annähernd würfelförmigen Quaders
gefertigt ist. Ein elektrophotographisches Kopiergerät umfaßt
jedoch eine Reihe von für die Bilderzeugung und -verarbeitung
erforderlichen Mechanismen. Es war daher, ausgehend von der
herkömmlichen Form derartiger Bilderzeugungs- und
Bildverarbeitungsmechanismen, schwierig, in einem
elektrophotographischen Kopiergerät einen großen Raum zur Unterbringung der
Leistungsschaltungsvorrichtung zu erhalten. Um Raum zur
Unterbringung der Leistungsschaltungsvorrichtung im
elektrophotographischen Kopiergerät zu erhalten, ist es unabdingbar,
die Größe des elektrophotographischen Kopiergeräts zu
erhöhen.
Dies bedingt das Problem, daß das die Gesamtabmessungen
des Geräts zunimmt.
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In diesem Zusammenhang wurde bereits vorgeschlagen,
die Leistungsschaltungsvorrichtung außen an dem
elektrophotographischen Kopiergerät anzubringen. So kann z.B., wie in der
beiliegenden Fig. 6 gezeigt, ein vorstehendes Teil 5 an der
Rückseite eines elektrophotographischen Kopiergeräts 6
angebracht werden. Zur Verbesserung der Kühlwirkung der
Leistungsschaltungsvorrichtung ist das vorstehende Teil 5 mit
Kühlschlitzen 7 in seiner Wandfläche vorgesehen.
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Der Aufbau mit einem derartigen vorstehenden Teil 5
verursacht das Problem, daß das elektrophotographische
Kopiergerät bei der Installation in einem Raum einen höheren
Platzbedarf beansprucht.
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Die Kühlwirkung in der Leistungsschaltungsvorrichtung
muß trotz des geringen Gesamtumfangs der Vorrichtung
verbessert werden. Daher sollten dicke Kühlplatten 2 und 3 mit
hoher Wärmekapazität verwendet werden. Mit einer Steigerung der
Anzahl der Wärmeabstrahlungselemente steigt unvermeidlich die
Kapazität bzw. der Umfang der Kühlplatten. Daher werden die
Kühlplatten teuer, wodurch eine Steigerung der Kosten der
Leistungsschaltungsvorrichtung verursacht wird.
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Das elektrophotographische Kopiergerät umfaßt
komplizierte Bilderzeugungs- und Bildverarbeitungsmechanismen. In
dem Gerät befinden sich jedoch einige Spalten. Bei derartigen
Spalten handelt es sich im allgemeinen um lange, schmale
Hohlräume. Die herkömmliche Leistungsschaltungsvorrichtung
ist, trotz ihrer geringen Größe, in Form eines Würfels oder
eines rechtwinkligen, annähernd würfelförmigen Quaders
gefertigt. Daher kann die herkömmliche
Leistungsschaltungsvorrichtung nicht in einem dieser langen, schmalen Hohlräume
untergebracht werden.
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Ferner ist es, wenn die
Leistungsschaltungsvorrichtung schlank geformt werden soll, schwierig, die Form der
gedruckten Leiterplatte zu gestalten. Daher wurde bisher von
Fachleuten auf dem Gebiet der Konstruktion von
Leistungsschaltungsvorrichtungen eine schlanke
Leistungsschaltungsvorrichtung als eine in sich fehleranfällige Vorrichtung
betrachtet.
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Ferner muß eine automatische Montagevorrichtung bei
einer langen Leistungsschaltungsvorrichtung zum Befestigen
und Verdrahten der Wärmeabstrahlungselemente auf der
gedruckten Leiterplatte über einen größeren Bewegungsradius
verfügen. Dadurch ergibt sich ein Anstieg der Größe und der Kosten
der automatischen Montagevorrichtung.
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Daher haben Fachleute und andere betroffene Kreise,
nachdem die schlanke Leistungsschaltungsvorrichtung viele
Nachteile und keine Vorteile aufweist, eine solche
Vorrichtung bisher nicht in Erwägung gezogen.
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Wenn jedoch die Leistungsschaltungsvorrichtung nicht
als eine Einzelvorrichtung, sondern als ein in ein
elektrophotographisches Kopiergerät einzubauendes Bauteil betrachtet
wird, kann eine schlanke Leistungsschaltungsvorrichtung in
einen der in einem elektrophotographischen Kopiergerät
befindlichen Hohlräume eingefügt und wirkungsvoll genutzt
werden, ohne daß eigens dafür vorgesehener Platz erforderlich
wäre. Dadurch ergibt sich ein Beitrag zur Verringerung der
Größe des elektrophotographischen Kopiergeräts. Der Erfinder
der vorliegenden Erfindung hat die oben erläuterten Punkte
zur Kenntnis genommen und, auf der Grundlage eines derartigen
Konzepts als Ausgangspunkt, die vorliegende Erfindung
erarbeitet.
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Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine
Hochleistungs-Leistungsschaltungsvorrichtung zu schaffen, die
unter Ausnutzung von überflüssigem Platz in einem Gerät und
damit unter sinnvoller Ausnutzung von Hohlräumen in dem Gerät
in dieses eingefügt werden kann.
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Durch die vorliegende Erfindung wird eine
Bilderzeugungsvorrichtung geschaffen, mit einem Gehäusekörper,
mehreren Bilderzeugungs- und Bildverarbeitungsmechanismen, die im
Gehäusekörper mit langen, schmalen Zwischenräumen angeordnet
sind, und einer Leistungsschaltungseinrichtung, die die
Bilderzeugungs- und Bildverarbeitungsmechanismen mit Leistung
versorgt, wobei die Leistungsschaltungseinrichtung eine
Eingangseinheit, mehrere Wärmeabstrahlungselemente, eine
Ausgangseinneit, eine gedruckte Leiterplatte in Form eines
langen, schlanken Plattenelementes, auf dem die Eingangseinheit,
die Wärmeabstrahlungselemente, und die Ausgangseinheit
angebracht sind, sowie eine Kühlplatte in Form eines langen,
schlanken Kühlelements umfaßt, an dem die
Wärmeabstrahlungselemente so befestigt sind, daß ein thermischer Kontakt
hergestellt wird, wobei
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(A) das lange, schlanke Kühlelement eine Länge
besitzt, die im wesentlichen gleich der Länge des gedruckten
Leiterplattenelements ist, und so angebracht ist, daß eine
Längskante des Kühlelements an eine Längskante des
Plattenelements angrenzt und das Kühlelement im wesentlichen im
rechten Winkel zum Leiterplattenelement verläuft,
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(B) die Eingangseinheit in der Nähe eines ersten
longitudinalen Endes des langen Plattenelements angebracht ist,
und die Ausgangseinheit in der Nähe eines zweiten,
gegenüberliegenden longitudinalen Endes des langen
Leiterplattenelements angebracht ist, und
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(C) die Wärmeabstrahlungselemente in einer einzigen
Reihe auf dem Kühlelement angeordnet sind, welches direkt am
Gehäusekörper der Bilderzeugungseinrichtung befestigt ist,
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(D) so daß die Leistungsschaltungseinrichtung eine
lange, schlanke Konfiguration besitzt und in einem der
langen, schmalen Zwischenräume des Gehäusekörpers angeordnet
ist, um so im Gehäusekörper aufgemommen zu werden, ohne den
Gehäusekörper wesentlich über diejenige Größe hinaus zu
vergrößern, die für die Unterbringung der Bilderzeugungs- und
Bildverarbeitungsmechanismen erforderlich ist.
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Dadurch kann ein Hohlraum in einem Gerät, in dem die
Leistungsschaltungsvorrichtung angebracht ist, effektiv
genutzt werden. Damit ist in dem Gerät normalerweise kein
eigener Raum für die Unterbringung der
Leistungsschaltungsvorrichtung erforderlich, wodurch die Größe des gesamten Geräts
verringert werden kann.
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Da die gedruckte Leiterplatte eine lange, schlanke
Form aufweist, können die Leistungseingangseinheit und die
Leistungsausgangseinheit hinreichend voneinander getrennt an
den beiden Enden der gedruckten Leiterplatte angebracht
werden. Nachdem die Eingangseinheit und die Ausgangseinheit
hinreichend voneinander getrennt an den beiden Enden der
gedruckten Leiterplatte angebracht sind, kann die gegenseitige
Beeinträchtigung von Ausgangs- und Eingangsseite vermindert
werden, wodurch eine Verringerung des durch hohe Leistung
verursachten Rauschens erreicht wird.
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Die oben genannten Merkmale der vorliegenden
Erfindung werden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen
aus der folgenden Beschreibung ersichtlich.
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Die Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf
die beigefügten Zeichnungen lediglich beispielhaft weiter
beschrieben, wobei
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Figur 1 eine perspektivische Ansicht einer
Leistungsschaltungsvorrichtung nach einer Ausführung der vorliegenden
Erfindung ist, die veranschaulicht, wie die
Leistungsschaltungsvorrichtung an der Grundfläche des Geräts angebracht
ist,
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Figur 2 schematisch den von einer erfindungsgemäßen
Leistungsschaltungsvorrichtung eingenommenen Raum in einem
elektrophotographischen Kopiergerät darstellt,
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Figur 3 schematisch einen an der
Leistungsschaltungsvorrichtung erfolgenden Luftkühlungsvorgang veranschaulicht,
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Figur 4 schematisch ein weiteres Beispiel für die
Installation der Leistungsschaltungsvorrichtung
veranschaulicht,
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Figur 5 eine perspektivische Ansicht einer
herkömmlichen Leistungsschaltungsvorrichtung ist, und
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Figur 6 eine schematische Ansicht einer herkömmlichen
Leistungsschaltungsvorrichtung ist, die an der Außenseite des
Gehäuses eines elektrophotographischen Kopiergeräts
angebracht ist.
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In der folgenden Beschreibung wird eine Ausführung
der vorliegenden Erfindung mit einer
Leistungsschaltungsvorrichtung in einem elektrophotographischen Kopiergerät als
Beispiel besprochen.
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Kurz ausgedrückt, ist diese Ausführung dadurch
gekennzeichnet, daß die gesamte Leistungsschaltungsvorrichtung
schlank geformt ist. Das bedeutet, daß die
Leistungsschaltungsvorrichtung, wie im weiteren besprochen wird, über eine
gedruckte Leiterplatte und eine Kühlplatte verfügt, die beide
schlanke Formen aufweisen.
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Die folgende Beschreibung bespricht unter Bezugnahme
auf Fig. 1 ein bestimmtes Beispiel der vorliegenden
Erfindung.
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Eine Leistungsschaltungsvorrichtung 20 umfaßt eine
lange, schlanke gedruckte Leiterplatte 21 und eine entlang
einer der Längskanten der gedruckten Leiterplatte 21 in einem
rechten Winkel zu dieser angebrachte, lange, schlanke
Kühlplatte 22. Ein Eingangsanschluß 23 ist an einem Längsende der
gedruckten Leiterplatte 21 angebracht, und Ausgangsanschlüsse
24 sind am anderen Längsende der gedruckten Leiterplatte 21
angebracht. Dadurch sind der Eingangsanschluß 23 und die
Ausgangsanschlüsse 24 voneinander getrennt an den beiden
Längsenden der schlanken gedruckten Leiterplatte 21
angebracht. Dies verhindert, daß sich die Eingangsdrähte und die
Ausgangsdrähte in der Innenverdrahtung des
elektrophotographischen Kopiergeräts oder in der Verdrahtung der gedruckten
Leiterplatte 21 zu nahe kommen. Dies vermindert das durch
hohe Leistung verursachte Rauschen und trägt zur Verbesserung
der Rauschwiederständigkeitseigenschaften des
elektrophotographischen Kopiergeräts bei.
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An der schlanken Kühlplatte 22 sind in einer Reihe
mit den erforderlichen räumlichen Abständen
Wärmeabstrahlungselemente, wie z.B. eine
Wechselstrom-Eingangsdiodenbrücke 25, Schalttransistoren 26, 27, 28, eine integrierte
Hybridschaltung 29, Ausgangstransistoren 30, 31 und
ähnliches, angebracht. In anderen Worten, die Kühlplatte 22 ist
ausreichend lang, um mehrere Wärmeabstrahlungselemente 25 bis
31, die die Kühlplatte 22 benötigen, in einer Reihe anbringen
zu können, und die Breite der Kühlplatte 22 ist minimal.
Dementsprechend ist die gesamte
Leistungsschaltungsvorrichtung 20 schlank und mit L-förmigem Querschnitt ausgebildet.
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Wie in Fig. 1 gezeigt, kann die Kühlplatte 22 mit
Schrauben 41, 42, 43 direkt an der Grundplatte 40 des Geräts
befestigt werden. Dadurch wird die Wärme von der Kühlplatte
22 wirkungsvoll an die Grundplatte 40 übertragen. Dies
ermöglicht eine wirtschaftliche Fertigung der Kühlplatte 22 aus
einer Aluminiumplatte oder ähnlichem, die dünner als eine
herkömmliche ist. Dadurch kann eine
Leistungsschaltungsvorrichtung mit hoher Kapazität und geringeren Materialkosten
hergestellt werden.
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Bei der oben beschriebenen
Leistungsschaltungsvorrichtung 20 kann die gedruckte Leiterplatte 21 durch die
Längsverbindung mehrerer, beispielsweise zweier oder dreier,
gedruckter Leiterplatten gefertigt werden, statt daß, wie in
Fig. 1, eine einzige schlanke Platte verwendet wird.
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Wie damit beschrieben, wird die
Leistungsschaltungsvorrichtung 20 nach dieser Ausführung der vorliegenden
Erfindung absichtlich mit schlanker Form hergestellt, so daß sie
in einer der schmalen Spalten, d.h. in einem der schmalen
Hohlräume, untergebracht werden kann, die, wie in dem
Beispiel in Fig. 2 (A) bzw. Fig. 2 (B) dargestellt, im Gehäuse
10 des elektrophotographischen Kopiergeräts ausgebildet sind.
In Fig. 2 (A) und (B) sind durch die Bezugszeichen 51 bzw. 52
eine Dokumentenabdeckung bzw. eine Betätigungs- und
Anzeigekonsole bezeichnet.
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Da die Leistungsschaltungsvorrichtung 20 in einem
schmalen Hohlraum untergebracht werden kann, ist kein
besonderer zusätzlicher Raum für ihre Unterbringung erforderlich.
Daher kann die Gesamtgröße des Gehäuses 10 des
elektrophotographischen Kopiergeräts verringert werden. Ferner kann der
Bediener, wenn die Schaltung defekt ist und repariert werden
muß, die Seitenplatte öffnen und die
Leistungsschaltungsvorrichtung 20 bequem entnehmen.
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Die Maße der Leistungsschaltungsvorrichtung 20 werden
noch genauer beschrieben. Es wird nun angenommen, daß das
elektrophotographische Kopiergerät eine Breite X, eine Länge
Y und eine Höhe Z aufweist, und daß die
Leistungsschaltungsvorrichtung 20 Breite a, eine Länge b und eine Höhe c
aufweist. In dem Beispiel in Fig. 2 (A) liegt a : X vorzugsweise
im Bereich 1 : 5 bis 1 : 10, b : Y im Bereich 4 : 5 bis 1 : 2
und c : Z im Bereich 1 : 2 bis 1 : 10. In dem Beispiel in
Fig. 2 (B) liegt a : X vorzugsweise im Bereich 4 : 5 bis 1 :
2, b : Y im Bereich 1 : 5 bis 1 : 10 und c : Z im Bereich 1 :
2 bis 1 : 10. Diese numerischen Werte können auf der
Grundlage der Maße der tatsächlich in dem auf dem Markt
erhältlichen elektrophotographischen Kopiergerät vorhandenen
Hohlräume und seiner Kühlkapazität festgelegt werden.
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Wenn die Leistungsschaltungsvorrichtung 20 eine
Zwangsluftkühlung erfordert, kann die Luft für die
Zwangsluftkühlung von einem Gebläse 50 (siehe Fig. 3 (a)) in der
Längsrichtung der Leistungsschaltungsvorrichtung 20 geblasen
werden. Da die Leistungsschaltungsvorrichtung 20 schlank ist,
kann die Kühlwirkung verbessert werden. Wenn die
Leistungsschaltungsvorrichtung auf die herkömmliche Weise würfelförmig
ausgebildet ist, wird die Luft von der
Leistungsschaltungsvorrichtung abgeschirmt, wodurch ein wirkungsvolles
Vorbeiströmen der Luft behindert wird (siehe Fig. 3 (b)).
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Die vorliegende Erfindung wurde unter Bezugnahme auf
die beigefügten Zeichnungen genau beschrieben. Die
vorliegende Erfindung soll jedoch nicht auf die spezielle, oben
beschriebene Ausführung beschränkt sein. So sind beispielsweise
die Positionen, an denen die Leistungsschaltungsvorrichtung
20 in das elektrophotographische Kopiergerät eingebaut ist,
nicht auf die in Fig. 2 (A) und (B) gezeigten Stellen
beschränkt. Die Leistungsschaltungsvorrichtung kann, wie in
Fig. 4 (A) gezeigt, an der Bodenplatte des
elektrophotographischen Kopiergeräts oder, wie in Fig. 4 (B) gezeigt, im
Inneren des Geräts angebracht werden. Wenn die
Leistungsschaltungsvorrichtung , wie in Fig. 4 (A) gezeigt, am Boden des
elektrophotographischen Kopiergeräts angebracht wird, ist der
Wirkungsgrad der Wärmeabstrahlung aus dem Gerät besonders
ausgezeichnet.