(57)【要約】【課題】定着部材の廃熱を回収して電気エネルギーとして利用することを可能にすると共に、定着部材の加熱中に定着部材の熱が奪われてしまうのを防止する。【解決手段】本発明は、定着部材２２と、定着部材２２を加熱する熱源２６と、定着部材２２から発生する熱エネルギーを電気エネルギーに変換する熱電変換装置２４と、第１の位置と、第１の位置よりも定着部材２２に接近する第２の位置と、の間で熱電変換装置２４を移動させる駆動機構２５と、駆動機構２５への駆動指令信号を送信可能な制御部と、定着部材２２の加熱目標温度を記憶する記憶部と、を備え、制御部は、熱源２６が定着部材２２を加熱目標温度に加熱している間は、熱電変換装置２４を第１の位置に保持し、熱源２６が定着部材２２の加熱を停止するのに連動して、駆動機構２５によって熱電変換装置２４を第１の位置から第２の位置まで移動させることを特徴とする。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
用紙にトナー像を定着させる定着部材と、
該定着部材を加熱する熱源と、
前記定着部材から発生する熱を電気に変換する熱電変換装置と、
第１の位置と、該第１の位置よりも前記定着部材に接近する第２の位置と、の間で前記熱電変換装置を移動させる駆動機構と、
該駆動機構への駆動指令信号を送信可能な制御部と、
前記定着部材の加熱目標温度を記憶する記憶部と、を備え、
前記制御部は、前記熱源が前記定着部材を前記加熱目標温度に加熱している間は、前記熱電変換装置を前記第１の位置に保持し、前記熱源が前記定着部材の加熱を停止するのに伴って、前記駆動機構によって前記熱電変換装置を前記第１の位置から前記第２の位置まで移動させることを特徴とする定着装置。
【請求項２】
前記記憶部は、用紙にトナー像を定着可能な定着可能温度と、該定着可能温度よりも低温な節電温度と、を前記加熱目標温度として記憶し、
前記熱源は、前記定着部材を前記定着可能温度に加熱する定着可能モードから前記定着部材を前記節電温度に加熱する節電モードへの移行を開始する時と、前記定着可能モード又は前記節電モードから前記定着部材を加熱しないスリープモードへの移行を開始する時と、電源がＯＦＦになる時に、前記定着部材の加熱を停止することを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
【請求項３】
前記定着部材の温度を検出する温度検出部を更に備え、
前記制御部は、前記定着可能モードから前記節電モードへの移行を開始した後、前記温度検出部による前記定着部材の検出温度が前記節電温度まで低下しているか否かを判定し、前記検出温度が前記節電温度まで低下していると判定した場合には、前記駆動機構によって前記熱電変換装置を前記第２の位置から前記第１の位置まで移動させることを特徴とする請求項２に記載の定着装置。
【請求項４】
前記駆動機構は、
前記定着部材の長手方向に沿って前記熱電変換装置が固定される回転軸と、
該回転軸に接続されるモーターと、を備え、
該モーターを回転させると、前記熱電変換装置が前記回転軸を中心に回転することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の定着装置。
【請求項５】
前記駆動機構は、
前記定着部材の長手方向と垂直な方向に延びて前記熱電変換装置を支持する支持部材と、
該支持部材に接続されるモーターと、を備え、
該モーターを回転させると、前記熱電変換装置が前記支持部材と共に前記定着部材の長手方向と垂直な方向にスライドすることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の定着装置。
【請求項６】
前記モーターの駆動回路は、電源部に設けられた平滑コンデンサーの放電回路であることを特徴とする請求項４又は５に記載の定着装置。
【請求項７】
前記熱電変換装置は、前記第２の位置にある状態で、前記定着部材とは離間していることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の定着装置。
【請求項８】
前記熱電変換装置は、前記定着部材の外側に配置されていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の定着装置。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか１項に記載の定着装置を備えていることを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、用紙にトナー像を定着させる定着装置及びこの定着装置を備えた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、複写機、プリンター、ファクシミリ、複合機等の電子写真方式の画像形成装置には、用紙にトナー像を定着させるための定着装置が設けられている。この定着装置には、熱によりトナーを用紙に定着させる加熱定着方式が一般的に採用されている。このような加熱定着方式の定着装置には、用紙にトナー像を定着させる定着部材（例えば定着ローラーや定着ベルト）と、この定着部材を加熱する熱源（例えば、ハロゲンヒーターやセラミックヒーター）と、が設けられている。
【０００３】
このような構成の定着装置の中には、用紙にトナー像を定着可能な定着可能温度に定着部材を加熱する定着可能モードと、上記の定着可能温度よりも低温な節電温度に定着部材を加熱する節電モードと、定着部材を加熱しないスリープモードと、を切替え可能としたものが存在する。このような構成を採用する場合、定着可能モードから節電モードに移行する際や節電モードからスリープモードに移行する際に、熱源による定着部材の加熱が停止されて、定着部材の温度が低下する。この温度低下分の熱は、廃熱となって機外に排出されるのが通常であり、エネルギーが無駄になっている。
【０００４】
そこで、この無駄になっているエネルギーを有効利用するために、特許文献１には、定着部材（「定着ローラ１」参照）に隣接して設けられた熱電変換装置によって、定着部材の廃熱を電気エネルギーに変換する構成が開示されている。また、特許文献１には、定着動作（用紙に対してトナー像を定着させる動作。以下同様。）を行っている時に熱電変換装置を定着部材に隣接させず、定着動作を行っていない時に熱電変換装置を定着部材に隣接させる構成が開示されている（段落００２２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−１３３３４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
例えば、上記の定着可能モードで待機するＲｅａｄｙ時には、定着動作を行っていなくても、定着部材を定着可能温度に加熱しておく必要がある。また、上記した節電モード時には、定着動作を行っていなくても、次の定着動作に備えて定着部材を節電温度に加熱しておく必要がある。しかしながら、特許文献１では、定着動作を行っていない時には一律に熱電変換装置を定着部材に隣接させる構成となっているため、Ｒｅａｄｙ時や節電モード時にも、定着部材の熱が熱電変換装置に奪われてしまう。そのため、Ｒｅａｄｙ時に定着部材の温度が定着可能温度よりも低下しやすくなるという問題や、節電モードから定着可能モードに復帰する際に、定着部材の温度を定着可能温度まで上昇させるのに時間が掛かってしまうという問題が有る。
【０００７】
そこで、本発明は上記事情を考慮し、定着部材の廃熱を回収して電気エネルギーとして利用することを可能にすると共に、定着部材の加熱中に定着部材の熱が奪われてしまうのを防止することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の定着装置は、用紙にトナー像を定着させる定着部材と、該定着部材を加熱する熱源と、前記定着部材から発生する熱を電気に変換する熱電変換装置と、第１の位置と、該第１の位置よりも前記定着部材に接近する第２の位置と、の間で前記熱電変換装置を移動させる駆動機構と、該駆動機構への駆動指令信号を送信可能な制御部と、前記定着部材の加熱目標温度を記憶する記憶部と、を備え、前記制御部は、前記熱源が前記定着部材を前記加熱目標温度に加熱している間は、前記熱電変換装置を前記第１の位置に保持し、前記熱源が前記定着部材の加熱を停止するのに伴って、前記駆動機構によって前記熱電変換装置を前記第１の位置から前記第２の位置まで移動させることを特徴とする。
【０００９】
このような構成を採用することにより、熱源が定着部材を加熱目標温度に加熱している間は、定着動作を行っているか否かに関わらず、熱電変換装置を第１の位置に保持することが可能となる。そのため、定着部材の加熱中に熱電変換装置によって定着部材の熱が奪われるのを防止することができる。一方で、熱源が定着部材の加熱を停止するのに伴って、第１の位置よりも定着部材に接近する第２の位置まで熱電変換装置を移動させているため、熱電変換装置によって定着部材の廃熱を効率的に回収し、電気エネルギーに変換することが可能となる。そのため、省エネルギー性の高い定着装置を提供することができる。
【００１０】
前記記憶部は、用紙にトナー像を定着可能な定着可能温度と、該定着可能温度よりも低温な節電温度と、を前記加熱目標温度として記憶し、前記熱源は、前記定着部材を前記定着可能温度に加熱する定着可能モードから前記定着部材を前記節電温度に加熱する節電モードへの移行を開始する時と、前記定着可能モード又は前記節電モードから前記定着部材を加熱しないスリープモードへの移行を開始する時と、電源がＯＦＦになる時に、前記定着部材の加熱を停止しても良い。
【００１１】
このような構成を採用することにより、定着部材の温度低下時に発生する排熱を、一層効率良く電気エネルギーに変換することが可能となる。
【００１２】
本発明の定着装置は、前記定着部材の温度を検出する温度検出部を更に備え、前記制御部は、前記定着可能モードから前記節電モードへの移行を開始した後、前記温度検出部による前記定着部材の検出温度が前記節電温度まで低下しているか否かを判定し、前記検出温度が前記節電温度まで低下していると判定した場合には、前記駆動機構によって前記熱電変換装置を前記第２の位置から前記第１の位置まで移動させても良い。
【００１３】
このような構成を採用することで、節電モード時に定着部材の温度が節電温度よりも低下するのを防止することが可能となる。これに伴って、節電モードから定着可能モードに復帰する際に、定着部材の温度を速やかに定着可能温度まで上昇させることが可能になる。
【００１４】
前記駆動機構は、前記定着部材の長手方向に沿って前記熱電変換装置が固定される回転軸と、該回転軸に接続されるモーターと、を備え、該モーターを回転させると、前記熱電変換装置が前記回転軸を中心に回転しても良い。
【００１５】
このような構成を採用することで、簡易な構成の駆動機構を用いて、熱電変換装置を移動させることが可能となる。
【００１６】
前記駆動機構は、前記定着部材の長手方向と垂直な方向に延びて前記熱電変換装置を支持する支持部材と、該支持部材に接続されるモーターと、を備え、該モーターを回転させると、前記熱電変換装置が前記支持部材と共に前記定着部材の長手方向と垂直な方向にスライドしても良い。
【００１７】
このような構成を採用することで、熱電変換装置の移動距離を十分に確保することができ、定着部材の加熱中に熱電変換装置によって定着部材の熱が奪われるのを、一層確実に防止することができる。
【００１８】
前記モーターの駆動回路は、電源部に設けられた平滑コンデンサーの放電回路であっても良い。
【００１９】
このような構成を採用することで、電源部側で発生する不要な電気エネルギーを、モーターの駆動源として利用することができ、定着装置を一層省エネルギー化することができる。
【００２０】
前記熱電変換装置は、前記第２の位置にある状態で、前記定着部材とは離間して設けられていても良い。
【００２１】
このような構成を採用することで、熱電変換装置によって定着部材の表面が傷つけられるのを防止することが可能となる。
【００２２】
前記熱電変換装置は、前記定着部材の外側に配置されていても良い。
【００２３】
このような構成を採用することで、定着部材の内側に熱電変換装置を配置する場合と比較して、熱電変換装置の受熱側と放熱側の温度差を大きくすることができ、熱電変換装置の発電効率を向上させることが可能となる。
【００２４】
本発明の画像形成装置は、上記したいずれかの定着装置を備えていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、定着部材の廃熱を回収して電気エネルギーとして利用することが可能になると共に、定着部材の加熱中に定着部材の熱が奪われてしまうのを防止することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る複合機の概略を示す模式図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る複合機の定着装置を示す斜視図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係る複合機の定着装置の構成を示すブロック図である。
【図４】本発明の第１の実施形態に係る複合機の定着装置の制御を示すフローチャートである。
【図５】本発明の第１の実施形態に係る複合機の定着装置において、定着ローラーの温度Ｔと経過時間ｔの関係を示すグラフである。
【図６】本発明の第２の実施形態に係る複合機の定着装置を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
＜第１の実施形態＞
まず、図１を用いて、画像形成装置としての複合機１の全体の構成について説明する。図１は、本発明の第１の実施形態に係る複合機の概略を示す模式図である。
【００２８】
複合機１は、箱型形状の複合機本体２を備えており、複合機本体２の下部には用紙（図示せず）を収納した給紙カセット３が設けられ、複合機本体２の上部には排紙トレイ４が設けられている。
【００２９】
複合機本体２の上部には、中間転写ユニット５が設けられている。中間転写ユニット５は、複数のローラー間に架設される中間転写ベルト６を備えており、中間転写ベルト６の下方には、レーザー・スキャニング・ユニット（ＬＳＵ）で構成される露光器７が配置されている。複合機本体２の中央部には、中間転写ベルト６の下部に沿って４個の画像形成部８がトナーの色ごとに設けられている。
【００３０】
各画像形成部８には、感光体ドラム９が回転可能に設けられており、感光体ドラム９の周囲には、帯電器１０と、現像器１１と、一次転写部１２と、クリーニング装置１３と、除電器１４とが、一次転写のプロセス順に配置されている。現像器１１の上方には、各画像形成部８と対応する４個のトナーコンテナ１５が、トナーの色ごとに設けられている。
【００３１】
複合機本体２の一側（図面上右側）には、用紙の搬送経路１６が設けられている。搬送経路１６の上流端には給紙部１７が設けられ、搬送経路１６の中流部には中間転写ベルト６の一端（図面上右端）に二次転写部１８が設けられ、搬送経路１６の下流部には、定着装置２０が設けられ、搬送経路１６の下流端には排紙口２１が設けられている。
【００３２】
次に、このような構成を備えた複合機１の画像形成動作について説明する。複合機１に電源が投入されると、各種パラメーターが初期化され、定着装置２０の温度設定等の初期設定が実行される。そして、複合機１に接続されたコンピューター等から画像データが入力され、印刷開始の指示がなされると、以下のようにして画像形成動作が実行される。
【００３３】
まず、帯電器１０によって感光体ドラム９の表面が帯電された後、露光器７からのレーザー光（矢印Ｐ参照）により感光体ドラム９に対して画像データに対応した露光が行われ、感光体ドラム９の表面に静電潜像が形成される。次に、この静電潜像を、現像器１１がトナーにより対応する色のトナー像に現像する。このトナー像は、一次転写部１２において中間転写ベルト６の表面に一次転写される。以上の動作を各画像形成部８が順次繰り返すことによって、中間転写ベルト６上にフルカラーのトナー像が形成される。なお、感光体ドラム９上に残留したトナー及び電荷は、クリーニング装置１３及び除電器１４によって除去される。
【００３４】
一方、給紙部１７によって給紙カセット３又は手指しトレイ（図示せず）から取り出された用紙は、上記した画像形成動作とタイミングを合わせて二次転写部１８へと搬送され、二次転写部１８において、中間転写ベルト６上のフルカラーのトナー像が用紙に二次転写される。トナー像を二次転写された用紙は、搬送経路１６を下流側へと搬送されて定着装置２０に進入し、定着装置２０において用紙にトナー像が定着される。トナー像が定着された用紙は、排紙口２１から排紙トレイ４の上に排出される。
【００３５】
次に、主に図２を用いて、定着装置２０の構成について説明する。なお、図２における矢印Ｆｒ、Ｒｒ、Ｌ、Ｒは、それぞれ、定着装置２０の前方、後方、左方、右方を示している（図６についても同様である）。
【００３６】
定着装置２０は、ユニット化されており、複合機本体２（図１参照）に対して着脱可能となっている。定着装置２０は、定着部材としての定着ローラー２２と、定着ローラー２２と対向して定着ローラー２２の後方に配置される加圧ローラー２３と、定着ローラー２２の前上方に配置される熱電変換装置２４と、熱電変換装置２４と共に定着ローラー２２の前上方に配置される駆動機構２５と、を備えている。以下、これらについて順番に説明する。
【００３７】
まず、定着ローラー２２について説明する。定着ローラー２２は、左右方向に長い形状を成している。即ち、本実施形態では、左右方向が定着ローラー２２の長手方向である。定着ローラー２２は、例えば、アルミニウムや鉄等の金属から成る円筒状の芯材と、この芯材に周設されるシリコンゴム等から成る弾性層と、この弾性層を被覆するＰＦＡ等のフッ素樹脂から成る離型層と、を備えている。定着ローラー２２は、定着フレーム（図示せず）に回転可能に支持されている。
【００３８】
定着ローラー２２の内部空間には、例えばハロゲンヒーターやセラミックヒーター等によって構成される熱源としてのヒーター２６が収容されている。定着ローラー２２の後上方には、定着ローラー２２の温度を検出する温度検出部としてのサーミスター２７が配置されている。サーミスター２７は、定着ローラー２２の外周面に接触していても良いし、接触していなくても良い。
【００３９】
次に、加圧ローラー２３について説明する。加圧ローラー２３は、定着ローラー２２と同様に左右方向に長い形状を成している。加圧ローラー２３は、例えば、アルミニウムや鉄等の金属から成る円筒状の芯材と、この芯材に周設されるシリコンゴム等から成る弾性層と、この弾性層を被覆するＰＦＡ等のフッ素樹脂から成る離型層と、を備えている。加圧ローラー２３は、定着ローラー２２と同様に、定着フレーム（図示せず）に回転可能に支持されている。
【００４０】
加圧ローラー２３は、付勢手段（図示せず）の付勢力によって定着ローラー２２に圧接しており、定着ローラー２２と加圧ローラー２３の間には、定着ニップ２８が形成されている。加圧ローラー２３は、定着ローラー２２の回転に伴って定着ローラー２２とは逆方向に従動回転するように構成されている（図２の矢印ａ、ｂ参照）。
【００４１】
次に、熱電変換装置２４について説明する。熱電変換装置２４は、定着ローラー２２の外側に配置されており、全体として左右方向（定着ローラー２２の長手方向）に長い平板状を成している。熱電変換装置２４は、複数個（例えば、７個）の平板状の熱電変換モジュール３０を直列的に連結して構成されている。各熱電変換モジュール３０の一方の面は受熱面３１であり、各熱電変換モジュール３０の他方の面は放熱面３２である。各熱電変換モジュール３０内には、一対の半導体素子（ｎ型半導体素子とｐ型半導体素子）が配置されており、この一対の半導体素子の接合部に温度差が発生すると、いわゆるゼーベック効果により起電力が発生するように構成されている。
【００４２】
次に、駆動機構２５について説明する。駆動機構２５は、回転軸３３と、回転軸３３の左端側に配置されるモーター３４と、を備えている。
【００４３】
回転軸３３は、左右方向に長い直棒状を成している。回転軸３３には、熱電変換装置２４の側面（受熱面３１及び放熱面３２と垂直で、左右方向に延びる面）が、左右方向に沿って固定されている。回転軸３３の左端部には、従動ギア３５が同軸上に固定されている。
【００４４】
モーター３４は、例えば、ステッピングモーターであり、正逆回転可能に設けられている。モーター３４には駆動ギア３６が固定されており、この駆動ギア３６が回転軸３３に固定された従動ギア３５に噛合することで、モーター３４が回転軸３３に接続されている。そして、モーター３４を回転させると、この回転が回転軸３３を介して熱電変換装置２４に伝達され、熱電変換装置２４が回転軸３３を中心に所定角度の範囲内で回転するようになっている。この回転に伴って、熱電変換装置２４は、定着ローラー２２と所定の間隔を隔てた第１の位置（図２の実線参照）と、この第１の位置よりも定着ローラー２２に接近する第２の位置（図２の二点鎖線参照）と、の間で移動するようになっている。以下、熱電変換装置２４を第２の位置から第１の位置に移動させる回転方向（図２の矢印Ｘ方向）を正方向と称し、熱電変換装置２４を第１の位置から第２の位置に移動させる回転方向（図２の矢印Ｘとは逆の方向）を逆方向と称する。
【００４５】
熱電変換装置２４は、第２の位置にある状態で、定着ローラー２２とは離間している。換言すると、熱電変換装置２４は、第２の位置にある状態で、定着ローラー２２とは接触していない。
【００４６】
次に、図３を用いて、定着装置２０の制御システムについて説明する。
【００４７】
定着装置２０には、制御部３７（ＣＰＵ）が設けられている。制御部３７は、ＲＯＭ、ＲＡＭ等の記憶装置で構成される記憶部３８と接続されており、記憶部３８に格納された制御プログラムや制御用データに基づいて、制御部３７が定着装置２０の各部の制御を行うように構成されている。記憶部３８は、用紙にトナー像を定着可能な定着可能温度（本実施形態では、２００℃）と、定着可能温度よりも低温な節電温度（本実施形態では、１００℃）と、を定着ローラー２２の加熱目標温度として記憶している。
【００４８】
制御部３７は、サーミスター２７と接続されている。そして、サーミスター２７が検出した定着ローラー２２の温度を、制御部３７が受信するようになっている。
【００４９】
制御部３７は、ヒーター２６に接続されている。そして、制御部３７からの信号に基づいてヒーター２６が通電して発熱することで、ヒーター２６によって定着ローラー２２が加熱されるように構成されている。
【００５０】
制御部３７は、キャパシター４０（蓄電部）に接続されている。キャパシター４０は、蓄電装置４１を介して熱電変換装置２４と接続されており、熱電変換装置２４によって熱エネルギーから変換された電気エネルギーが、蓄電装置４１によってキャパシター４０に蓄電されるようになっている。制御部３７は、この蓄電量を監視している。
【００５１】
制御部３７は、第１駆動回路４２を介して駆動モーター４３に接続され、駆動モーター４３は定着ローラー２２に接続されている。そして、制御部３７からの駆動指令信号に基づいて、第１駆動回路４２から駆動モーター４３に電流が流されることで、駆動モーター４３が回転し、この回転が定着ローラー２２に伝達されて定着ローラー２２が回転するように構成されている。
【００５２】
制御部３７は、第２駆動回路４４を介して駆動機構２５のモーター３４に接続されている。そして、制御部３７からの駆動指令信号（パルス信号）に基づいて第２駆動回路４４からモーター３４に電流が流されることで、モーター３４が回転するように構成されている。つまり、制御部３７は、駆動機構２５への駆動指令信号を送信可能に設けられている。第２駆動回路４４は、複合機１の各部に電源を供給する電源部４５（遮断電源）に設けられた平滑コンデンサー４６の放電回路である。
【００５３】
上記の如く構成された定着装置２０の制御方法を、主に図４及び図５を用いて説明する。
【００５４】
まず、ユーザー等が複合機１の電源を入れると（ステップＳ１０１）、制御部３７は、第２駆動回路４４からモーター３４に電流を流し、モーター３４を一方向に所定角度回転させる。この回転は、回転軸３３を介して熱電変換装置２４に伝達され、熱電変換装置２４が、第２の位置から第１の位置まで正方向（図２の矢印Ｘ参照）に回転する（ステップＳ１０２）。この時、定着ローラー２２の温度は、依然として常温のままとなっている（図５のｔ１時点）。
【００５５】
このステップＳ１０２が終了すると、制御部３７は、ヒーター２６によって定着ローラー２２を加熱する（ステップＳ１０３）。この加熱により、定着ローラー２２の温度が、常温から定着可能温度（２００℃）まで上昇する（図５のｔ２時点）。
【００５６】
次に、制御部３７は、定着可能モードに移行する（Ｓ１０４）。そして、不図示のコンピューター等から印字の指示があれば、制御部３７は、第１駆動回路４２から駆動モーター４３に駆動指令信号を送信して定着ローラー２２を回転させる。このように定着ローラー２２が回転すると、これに従動して加圧ローラー２３も回転し、定着ニップ２８に進入した用紙にトナー像が定着される。一方で、不図示のコンピューター等から印字の指示がなければ、Ｒｅａｄｙ状態（いつでも印字が開始できる状態）で待機する。この定着可能モードにおいては、ヒーター２６が定着ローラー２２を定着可能温度に加熱し続けており、その間は、熱電変換装置２４が第１の位置に保持されている。
【００５７】
次に、制御部３７は、定着可能モードから節電モードに移行するか否かの判定を行う（ステップＳ１０５）。この判定は、例えば、Ｒｅａｄｙ状態のまま所定時間が経過したか否かや、ユーザーによって節電モードが選択されたか否かを基準に行う。ステップＳ１０５の判定がＮＯの場合、制御部３７は、定着可能モードのまま、定着動作を行うか、又は、Ｒｅａｄｙ状態で待機する（ステップＳ１０４）。
【００５８】
一方で、ステップＳ１０５の判定がＹＥＳの場合には、定着可能モードから節電モードへの移行が開始され、制御部３７がヒーター２６による定着ローラー２２の加熱を停止する。これに伴って、定着ローラー２２の温度が、定着可能温度（２００℃）から低下し始める（図５のｔ３時点）。
【００５９】
また、上記のように節電モードへの移行が開始されると、制御部３７は、第２駆動回路４４からモーター３４に電流を流し、モーター３４を上記一方向とは反対の方向に所定角度回転させる。これに伴って、熱電変換装置２４が第１の位置から第２の位置まで逆方向（図２の矢印Ｘとは逆の方向）に回転する（ステップＳ１０７）。この回転により、熱電変換装置２４が定着ローラー２２に接近すると共に、熱電変換装置２４の各熱電変換モジュール３０の受熱面３１が定着ローラー２２の外周面に対向する。そして、熱電変換装置２４によって、定着ローラー２２から発生する熱エネルギーが電気エネルギーに変換される。この電気エネルギーは、蓄電装置４１によってキャパシター４０に蓄電される。
【００６０】
次に、制御部３７は、サーミスター２７による定着ローラー２２の検出温度が節電温度（１００℃）まで低下しているか否かを判定する（ステップＳ１０８）。ステップＳ１０８の判定がＮＯの場合には、サーミスター２７から定着ローラー２２の検出温度が出力される度に、出力ステップＳ１０８の判定が繰り返される。一方で、定着ローラー２２の温度が節電温度（１００℃）まで低下していると判定した場合（図５のｔ４時点）には、制御部３７は、第２駆動回路４４からモーター３４に電流を流し、モーター３４を一方向に所定角度回転させる。これに伴って、熱電変換装置２４が、第２の位置から第１の位置まで正方向（図２の矢印Ｘ参照）に回転する（ステップＳ１０９）。
【００６１】
また、上記のように定着ローラー２２の温度が節電温度（１００℃）になると、制御部３７は、節電モードに移行する（ステップＳ１１０）。この節電モードでは、ヒーター２６によって定着ローラー２２が上記の節電温度に加熱される。定着ローラー２２を節電温度に加熱するには、例えば、定着可能モードよりもヒーター２６に流れる電流を減少させたり、定着可能モードよりもヒーター２６のＯＮ時間に対するＯＦＦ時間の割合を大きくしたりすれば良い。
【００６２】
次に、制御部３７は、節電モードからスリープモード（ヒーター２６による定着ローラー２２の加熱を行わないモード）に移行するか、又は複合機１の電源をＯＦＦするか、の判定を行う（ステップＳ１１１）。節電モードからスリープモードに移行するかの判定は、例えば、節電モードのまま所定時間が経過したか否かを基準に行う。複合機１の電源をＯＦＦするかの判定は、例えば、ユーザーによって電源スイッチがＯＮからＯＦＦに切り替えられたか否かを基準に行う。ステップＳ１１１の判定がＮＯの場合、制御部３７は、節電モード（ステップ１１０）のまま待機する。
【００６３】
一方で、ステップＳ１１１の判定がＹＥＳの場合には、節電モードからスリープモードへの移行が開始されるか、又は、電源がＯＦＦになり、ヒーター２６が定着ローラー２２の加熱を停止する（ステップＳ１１２）。これに伴って、定着ローラー２２の温度が、節電温度（１００℃）から低下し始める（図５のｔ５時点）。
【００６４】
また、制御部３７は、第２駆動回路４４からモーター３４に電流を流し、モーター３４を上記一方向とは反対の方向に所定角度回転させる。これに伴って、熱電変換装置２４が第１の位置から第２の位置まで逆方向（図２の矢印Ｘとは逆の方向）に回転する（ステップＳ１１３）。これにより、熱電変換装置２４が定着ローラー２２に接近すると共に、熱電変換装置２４の各熱電変換モジュール３０の受熱面３１が定着ローラー２２の外周面に対向する。そして、熱電変換装置２４によって、定着ローラー２２から発生する熱エネルギーが電気エネルギーに変換される。この電気エネルギーは、蓄電装置４１によってキャパシター４０に蓄電される。なお、上記のようにヒーター２６による定着ローラー２２の加熱を停止したまま定着装置２０を放置すると、定着ローラー２２の温度は、常温（定着ローラー２２の加熱が停止されてから十分な時間が経過し、定着ローラー２２の温度低下が停止した時の温度）まで低下する（図５のｔ６時点）。
【００６５】
なお、例えば、スリープモード中に不図示のコンピューター等から印字の指示があった場合や、電源ＯＦＦの状態からユーザー等によって電源スイッチがＯＮされた場合には、制御部３７は、定着可能モードへの復帰を開始する（ステップＳ１１４）。この場合には、ステップＳ１０２に戻って、熱電変換装置２４を第２の位置から第１の位置まで正方向（図２の矢印Ｘ参照）に回転させる。ステップＳ１１４で定着可能モードへの復帰を開始しない場合には、定着装置２０の制御を終了する。
【００６６】
本実施形態では上記のように、ヒーター２６が定着ローラー２２を加熱目標温度（本実施形態では、定着可能温度と節電温度）に加熱している間は、熱電変換装置２４を第１の位置に保持し、ヒーター２６が定着ローラー２２の加熱を停止するのに伴って、駆動機構２５によって熱電変換装置２４を第１の位置から第２の位置まで移動させている。このような構成を採用することで、ヒーター２６が定着ローラー２２を加熱目標温度に加熱している間は、定着動作を行っているか否かに関わらず、熱電変換装置２４を第１の位置に保持することが可能となる。そのため、定着ローラー２２の加熱中に熱電変換装置２４によって定着ローラー２２の熱が奪われるのを防止することができる。一方で、ヒーター２６が定着ローラー２２の加熱を停止するのに伴って、第１の位置よりも定着ローラー２２に接近する第２の位置まで熱電変換装置２４を移動させている。そのため、熱電変換装置２４によって定着ローラー２２の廃熱を効率的に回収し、電気エネルギーに変換することが可能となる。そのため、省エネルギー性の高い定着装置２０を提供することができる。
【００６７】
また、定着動作を行う際には、熱電変換装置２４が第１の位置にあり、熱電変換装置２４によって定着ローラー２２の熱が奪われないため、定着ローラー２２を安定して定着可能温度に加熱することができ、画像不良の発生を防止することができる。
【００６８】
また、ヒーター２６は、定着可能モードから節電モードに移行する時と、節電モードからスリープモードに移行するか又は電源がＯＦＦになる時に、定着ローラー２２の加熱を停止している。このような構成を採用することにより、定着ローラー２２の温度低下時に発生する排熱を、一層効率良く電気エネルギーに変換することが可能となる。なお、定着可能モードから節電モードを経ずにスリープモードに移行する場合や電源がＯＦＦになる場合にも、ヒーター２６による定着ローラー２２の加熱は停止される。
【００６９】
また、制御部３７は、定着可能モードから節電モードへの移行を開始した後、サーミスター２７による定着ローラー２２の検出温度が節電温度まで低下しているか否かを判定し、検出温度が節電温度まで低下していると判定した場合には、駆動機構２５によって熱電変換装置２４を第２の位置から第１の位置まで移動させている。このような構成を採用することで、節電モード時に定着ローラー２２の熱が熱電変換装置２４によって奪われて定着ローラー２２の温度が節電温度よりも低下するのを防止することが可能となる。これに伴って、節電モードから定着可能モードに復帰する際に、定着ローラー２２の温度を速やかに定着可能温度まで上昇させることが可能になる。
【００７０】
また、駆動機構２５は、回転軸３３とモーター３４を備え、モーター３４を回転させると、熱電変換装置２４が回転軸３３を中心に回転するように構成されている。このような構成を採用することで、簡易な構成の駆動機構２５を用いて、熱電変換装置２４を移動させることが可能となる。
【００７１】
また、モーター３４の駆動回路である第２駆動回路４４は、電源部４５に設けられた平滑コンデンサー４６の放電回路である。そのため、電源部４５側で発生する不要な電気エネルギーを、モーター３４の駆動源として利用することができ、定着装置２０を一層省エネルギー化することができる。
【００７２】
また、熱電変換装置２４は、第２の位置にある状態で、定着ローラー２２とは離間しているため、熱電変換装置２４によって定着ローラー２２の表面が傷つけられるのを防止することが可能となる。
【００７３】
ところで、熱電変換装置２４による発電効率を高めるためには、温度差が必要となるが、定着ローラー２２の内部は熱がこもりやすいため、定着ローラー２２の内部に熱電変換装置２４を配置しても、発電効率は悪い。これに対して、本実施形態では、定着ローラー２２の外部に熱電変換装置２４を配置しているため、高い発電効率を期待することができる。
【００７４】
次に、上記のような熱電変換装置２４を用いた場合の電力利得の算出方法の一例について、説明する。
【００７５】
想定する熱電変換モジュール３０の仕様は、以下の通りである。
モジュール寸法５０ｍｍ×５０ｍｍ×４．２ｍｍ
モジュールの重さ４７ｇ
エネルギー変換効率７．２％（高温側２８０℃，低温側３０℃で動作した場合）
最大出力２４Ｗ（同上）
出力密度１Ｗ／ｃｍ２（同上）
【００７６】
定着ローラー２２の長さを例えば３３６ｍｍとすると、上記した熱電変換モジュール３０（左右幅５０ｍｍ）を７個直列に連結すれば、熱電変換装置２４全体の左右幅は、
５０×７＝３５０ｍｍ
となり、定着ローラー２２の長手方向一端部から他端部まで熱電変換装置２４を配置することができる。この場合、熱電変換装置２４の最大出力は、
２４×７＝１６８Ｗ
となる。
【００７７】
一方で、熱電変換装置２４の全体の重さは、
４７×７＝３２９ｇ＝０．３２９ｋｇ
であり、これを動かす為には、
０．３２９×９．８＝３．２２Ｎ
の力が必要である。そこで、消費電力が１２Ｗのモーター３４を使うことにする。
【００７８】
定着ローラー２２が定着可能温度から常温になるには約４０分かかる。この間に熱電変換によって得られる電力（量）は、
（４０／６０）×１６８＝１１２Ｗ・ｈ
となる。
【００７９】
定着ローラー２２の温度が曲線形で低下していくことを予想して実際の熱電変換効率が半分になると仮定すると、熱電変換される電力（量）は、
１１２／２＝５６Ｗ・ｈ
となる。定着可能モードからスリープモードに直接移行する場合には、定着ローラー２２の温度が下がり始めた時と、定着ローラー２２の温度が常温まで下がり切った時に、計２回モーター３４を動かすことになる。モーター３４を動かす時間を３秒間とすると、消費電力は、
２×１２×（３／３６００）＝０．０２Ｗ・ｈ
となる。
【００８０】
この場合の電力利得は、
５６−０．０２＝５５．９８Ｗ・ｈ
と算出される。なお、定着可能モードから節電モードを経てスリープモードに移行する場合には、計４回モーター３４を動かすことになるため、計２回モーター３４を動かす場合の２倍として消費電力を計算すれば、同じような原理で電力利得を算出できる。
【００８１】
本実施形態では、定着ローラー２２の加熱を停止した後に、熱電変換装置２４を第１の位置から第２の位置まで回転させる場合について説明した（ステップＳ１０６、ステップＳ１０７参照）。一方で、他の異なる実施形態では、熱電変換装置２４を第１の位置から第２の位置まで回転させた後に、定着ローラー２２の加熱を停止しても良い。
【００８２】
本実施形態では、熱電変換装置２４によって変換された電気エネルギーの蓄電部としてキャパシターを用いたが、他の異なる実施形態では、蓄電部として二次電池を用いても良い。
【００８３】
本実施形態では、熱源としてヒーター２６を用いる場合について説明したが、他の異なる実施形態では、例えばＩＨコイル等の他の熱源を用いても良い。
【００８４】
本実施形態では、複合機１に本発明の構成を適用する場合について説明したが、他の異なる実施形態では、プリンター、複写機、ファクシミリ等の他の画像形成装置に本発明の構成を適用することも可能である。
【００８５】
＜第２の実施形態＞
次に、本発明の第２の実施形態に係る定着装置５１について、図６を用いて説明する。なお、駆動機構５２以外の部分については第１の実施形態と同様の構成であるため、図面上に第１の実施形態と同一の番号を付し、説明を省略する。
【００８６】
駆動機構５２は、左右一対の支持部材５３と、各支持部材５３の近傍に配置される左右一対のモーター５４と、を備えている。
【００８７】
支持部材５３は、前後方向（定着ローラー２２の長手方向である左右方向とは垂直な方向）に延びており、直棒状を成している。右側の支持部材５３の後端部には、右端の熱電変換モジュール３０が固定されている。左側の支持部材５３の後端部には、左端の熱電変換モジュール３０が固定されている。このような構成により、左右一対の支持部材５３によって熱電変換装置２４が支持されている。各支持部材５３の上面にはラック５５が設けられている。なお、ラック５５は、多数の歯車が直線状に列設されることで形成されているが、図６の図面上は、歯車の記載が省略されている。
【００８８】
各モーター５４は、例えばステッピングモーターであり、正逆回転可能に設けられている。各モーター５４にはピニオン５６が固定されており、このピニオン５６が各支持部材５３のラック５５に噛合することで、ラックアンドピニオン機構５７が形成されている。換言すると、各モーター５４は、ラックアンドピニオン機構５７を介して各支持部材５３に接続されている。
【００８９】
そして、各モーター５４が回転すると、この回転がラックアンドピニオン機構５７を介して各支持部材５３に伝達され、各支持部材５３が前後方向に直線状にスライドする。このスライドに伴って、熱電変換装置２４が、各支持部材５３と共に、定着ローラー２２と所定の距離を隔てた第１の位置（図６の実線参照）と、この第１の位置よりも定着ローラー２２に接近する第２の位置（図６の二点鎖線参照）と、の間で前後方向に直線状にスライドする。
【００９０】
このような構成を採用することで、熱電変換装置２４の移動距離を十分に確保することができ、定着ローラー２２の加熱中に熱電変換装置２４によって定着ローラー２２の熱が奪われるのを、一層確実に防止することができる。
【符号の説明】
【００９１】
１  複合機（画像形成装置）
２０  定着装置
２２  定着ローラー（定着部材）
２４  熱電変換装置
２５  駆動機構
２６  ヒーター（熱源）
２７  サーミスター（温度検出部）
３３  回転軸
３４  モーター
３７  制御部
３８  記憶部
４５  電源部
４６  平滑コンデンサー
５３  支持部材
５４  モーター
５７  ラックアンドピニオン機構
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2014085656.tif 000006
【図５】
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【図６】
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