(57)【要約】【課題】温度等のように変化する現象を対象として制御する場合に用いられる電装部品におけるハーネスの増加やコネクタの大型化を回避することができる構成を備えた画像形成装置を提供する。【解決手段】可視像の加熱定着を行う定着装置２５を備えた画像形成装置６０１であって、前記定着装置２５には、熱源Ｈ１からの熱を受けて発電を行う熱電変換素子２５１と、該熱電変換素子２５１による起電力を用いた微小放電電力で作動する温度検知手段および無線モジュール２５４とが設けられ、前記熱電変換素子２５１は、前記熱源Ｈ１の表裏面での温度差が所定温度差に達すると発電して前記温度検知手段２５２および無線モジュール２５４に送電し、前記温度検知手段は、前記無線モジュールを介して通信することを特徴としている。【選択図】図２
2014016523.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
可視像の加熱定着を行う定着装置を備えた画像形成装置であって、
前記定着装置には、
熱源からの熱を受けて発電を行う熱電変換素子と、
該熱電変換素子による起電力を用いた微小放電電力で作動する温度検知手段および無線モジュールとが設けられ、
前記熱電変換素子は、前記熱源の表裏面での温度差が所定温度差に達すると発電して前記温度検知手段および無線モジュールに送電し、前記温度検知手段は、前記無線モジュールを介して通信することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記熱電変換素子は、前記熱源に対向して配置された遮熱部材の面に取り付けられ、前記温度検知手段および無線モジュールは、前記遮熱部材における前記熱源と対向する面の裏面にそれぞれ取り付けられていることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記定着装置には、
熱源からの熱を受けて発電を行う熱電変換素子および光発電デバイスと、
前記光発電デバイスからの起電力を蓄電する蓄電デバイスと、
該熱電変換素子による起電力を用いた微小放電電力で作動する温度検知手段および無線モジュールとが設けられ、
前記熱電変換素子は、前記熱源に対向して配置された遮熱部材の面に取り付けられ、前記熱源の表裏面での温度差が所定温度差に達すると発電して前記蓄電デバイスに蓄電した電力を温度検知手段および無線モジュールに送電し、前記温度検知手段は、前記無線モジュールを介して通信することを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記熱電変換素子は、前記遮熱部材における前記熱源と対向する側が露呈し、熱源と対向する側の裏面が前記遮熱部材に接触して室温程度の温度を保持されていることを特徴とする請求項２または３に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記無線モジュールは、前記温度検知手段を始めとする検知部材からの信号を画像形成制御部に送受信することを特徴とする請求項１乃至４のうちの一つに記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像形成装置に関し、さらに詳しくは、定着装置を対象とした制御機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
周知のように、電子写真方式による画像形成装置においては、潜像担持体である感光体上に形成された静電潜像がトナーにより可視像処理され、トナー像が記録紙などの記録媒体に転写されたうえで、熱および圧力を作用させる定着工程が実行されて複写出力を得るようになっている。
【０００３】
定着工程に用いられる装置の一つとして、加熱ローラと加圧ローラとを用いて記録媒体を挟持搬送しながら定着する装置が知られている。（例えば、特許文献１）。
上記特許文献には、記録媒体の搬送路を挟んで対向当接する定着ローラと加圧ローラとを備え、これら両ローラにより挟持搬送される過程で記録媒体へトナー像を融解・浸透させる構成が開示されている。定着ローラには、熱源が装備されて加熱ローラとして機能するようになっている。
【０００４】
定着装置では、記録媒体の搬送状態が正常でないと、異常過熱等の不具合が生じる。
そこで、画像形成装置では、定着装置を通過する記録媒体の搬送状態を管理する構成を装備する場合がある。
記録媒体の搬送状態を管理する構成には、次の構成が知られている。
定着装置に搬送される記録媒体の搬送時期を検知して移動に要する時間から搬送状態を判断する構成、定着を終えた記録媒体がローラ周面に貼り付いてしまうのを防止して正常な搬送位置に向け分離する構成などが上記特許文献などにおいて知られている。
前者の構成では、図８に示すように、搬送路に配置されている入口および出口センサが対応し、後者の構成では、ローラ周面に対して接離可能な分離爪を備えた分離機構が対応する。
【０００５】
定着装置には、上述した構成に加えて、熱源への給電路やクリーニング機構を始めとする、定着装置の維持管理機構への給電路、さらには、これら維持管理機構と制御部との間の信号ラインなど、多くの電装部品が実装されている。
電装部品は、その種類に応じて、図９に示すように、給電、信号用のハーネスを介して必要な制御部や電源部との間を接続されている。
制御部や電源部に接続されるハーネスには、ＤＣ低電圧系とＡＣ高電圧系とが用いられる。ＤＣ低電圧系は、記録媒体の搬送路に設けられている通過センサ、定着ローラの温度センサなどが対象であり、ＡＣ高電圧系は、定着ローラに用いられる加熱ヒータ、補助加熱ヒータなどが対象である。
【０００６】
従来、定着装置を始めとする画像形成処理に関わる装置は、画像形成装置の筐体内への組み立て性や交換保守時の取り扱い性を良好にする目的でユニット化されていることが多い。
ユニット化された各種装置は、電装部品が纏めて制御ボードなどに配置され、ボードに設けられているコネクタを介して給電や装置間での送受信が行えるようになっている。
ユニット化された各種装置は、これら各種装置が設置されている画像形成装置の内部が開放された段階で外部への取り出しや内部への装填が行われる。このときコネクタ間でのハーネスの接離も行われることにより、結線等を必要としない分、作業性が低下しない。
【０００７】
しかし、コネクタに対するハーネス数を増やすには限界がある。このため、定着装置内での制御項目の増加などが生じた際に、この制御のための信号線を増やすことが困難な場合がある。つまり、コネクタのサイズに対する設置ピン数は無限ではなく、ピン数が足らなくなることもあるばかりでなく、外形サイズも大きくしなければならず、設置スペースの大型化による装置の大型化という新たな問題が生じる。
【０００８】
そこで、このようなハーネスの増加を回避するための構成として、信号の送受信を無線で行える無線バッテリーレススイッチを用い、無線を用いる際の電力を自然ネルギーによって生成する構成が提案されている（例えば、特許文献２）。
上記特許文献には、太陽光などによるエネルギーを無線バッテリーレススイッチの電源とし、スイッチからの出力信号が無線により受信機に送信されて信号の送受信が行える構成が開示されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかし、上記特許文献に開示されている構成では、熱源を有する定着装置を対象とするものでないことから、熱源からの熱の影響を受ける箇所でのハーネス類の省力化は何ら考慮されていない。
【００１０】
本発明の目的は、上記従来の画像形成装置における問題に鑑み、特に、温度等のように変化する現象を対象として制御する場合に用いられる電装部品におけるハーネスの増加やコネクタの大型化を回避することができる構成を備えた画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
この目的を達成するための、本発明は、
可視像の加熱定着を行う定着装置を備えた画像形成装置であって、
前記定着装置には、熱源への給電部に接続可能なコネクタと、熱源からの熱を受けて発電を行う熱電変換素子と、該熱電変換素子による起電力を用いた微小放電電力で作動する温度検知手段および無線モジュールとが設けられ、前記熱電変換素子は、前記熱源の表裏面での温度差が所定温度差に達すると発電して前記温度検知手段および無線モジュールに送電し、前記温度検知手段は、前記無線モジュールを介して通信することを特徴とする画像形成装置。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、熱源からの熱を受けて発電する熱電変換素子において生成された起電力により温度検知手段や無線モジュールを作動させることができるので、有線による送受信を少なくすることができる。これにより、信号用ハーネスの一部をコネクタで接続する構成を対象とした場合に、熱源からの熱の影響を受けるコネクタでのピン数やハーネスの増加を抑えて構成の複雑化を招くことなく給電や送受信の精度を維持することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】定着装置を装備した画像形成装置の一例を説明するための模式図である。
【図２】本発明の実施形態にかかる画像形成装置に用いられる定着システムの原理構成を説明するためのブロック図である。
【図３】図２に示した原理構成の要部を示すブロック図である。
【図４】図２に示した定着システムに用いられる電装ユニットの構成を示す図である。
【図５】図２に示した定着システムとの対比に用いる定着システムに関する従来例を示すブロック図である。
【図６】図２に示した定着システムの要部変形例を説明するためのブロック図である。
【図７】図６に示した要部変形例を用いた定着装置の構成を説明するための模式図である。
【図８】画像形成装置に用いられる定着装置の従来例の構成を説明するための模式図である。
【図９】図８に示した定着装置に用いられる定着工程実行部の構成を説明するための模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面により本発明を実施するための形態について説明する。
図１は、画像形成装置の一つであるカラー複写機６０１を示している。
複写機６０１は、プリンタ１００と給紙部２００とからなる画像形成手段と、スキャナ３００と、ＡＤＦ（自動原稿供給装置）４００とを備えている。
スキャナ３００はプリンタ１００上に取り付けられ、スキャナ３００の上にＡＤＦ４００が取り付けられている。
【００１５】
スキャナ３００は、コンタクトガラス３２上に載置された原稿の画像情報を読取センサ（本実施例ではＣＣＤ）３６で読み取り、読み取った画像情報をエンジン制御部（図示されず）に送るようになっている。
エンジン制御部では、スキャナ３００から受け取った画像情報に基づき、プリンタ１００の露光装置２１内に配設された図示しないレーザやＬＥＤ等を制御してドラム状の４つの感光体４０（図３においてＫ，Ｙ，Ｍ，Ｃを付した部材）に向けてレーザ書き込み光Ｌ（図２参照）を照射させる。
この照射により、感光体４０（Ｋ，Ｙ，Ｍ，Ｃ）の表面には静電潜像が形成され、この潜像は、所定の現像プロセスを経由してトナー像に現像される。なお、符号の後に付されたＫ，Ｙ，Ｍ，Ｃという添字は、ブラック，イエロー，マゼンタ，シアン用の仕様であることを示している。
【００１６】
プリンタ１００は、露光手段である露光装置２１の他に、転写手段である１次転写ローラ６２（Ｋ，Ｙ，Ｍ，Ｃ）および２次転写装置２２，定着装置２５，排紙装置，図示しないトナー供給装置，トナー廃棄装置等も備えている。
給紙部２００は、プリンタ１００の下方に配設された自動給紙部と、プリンタ１００の側面に配設された手差し部とを有している。そして、自動給紙部は、ペーパーバンク４３内に多段に配設された３つの給紙カセット４４，給紙カセット４４から記録体たる転写紙を繰り出す給紙ローラ４２，繰り出した転写紙を分離して給紙路４６に送り出す分離ローラ４５等を有している。また、プリンタ１００の給紙路４８に転写紙を搬送する搬送ローラ４７等も有している。
【００１７】
プリンタ１００の給紙路４８の末端付近には、レジストローラ対４９が配設されている。
レジストローラ対４９は、給紙カセット４４や手差しトレイ５１から送られてくる転写紙を受け入れた後、所定のタイミングで中間転写体たる中間転写ベルト１０と２次転写装置２２との間に形成される２次転写ニップに送る部材である。
レジストローラ対４９には、手差し部からの搬送路が連続できるようになっている。
手差し部は、手差しトレイ５１，手差しトレイ５１上の転写紙を手差し給紙路５３に向けて一枚ずつ分離する分離ローラ５２等を有している。  
【００１８】
カラー複写機６０１において、操作者は、カラー画像のコピーをとるとき、ＡＤＦ４００の原稿台３０上に原稿をセットする。あるいは、ＡＤＦ４００を開いてスキャナ３００のコンタクトガラス３２上に原稿をセットした後、ＡＤＦ４００を閉じて原稿を押える。そして、図示しないスタートスイッチを押す。すると、ＡＤＦ４００に原稿がセットされている場合には原稿がコンタクトガラス３２上に搬送された後に、コンタクトガラス３２上に原稿がセットされている場合には直ちに、スキャナ３００が駆動を開始する。
スキャナ３００の始動時には、第１キャリッジ３３及び第２キャリッジ３４が走行し、第１キャリッジ３３の光源から発せられる光が原稿面で反射した後、第２キャリッジ３４に向かう。更に、第２キャリッジ３４のミラーで反射してから結像レンズ３５を経由して読取りセンサ３６に至り、画像情報として読み取られる。
【００１９】
このようにして画像情報が読み取られると、プリンタ１００は、図示しない駆動モータで支持ローラ１４，１５，１６の１つを回転駆動させながら他の２つの支持ローラを従動回転させる。そして、これらローラに張架される、中間転写体である中間転写ベルト１０を無端移動させる。
更に、上述のようなレーザ書き込みや、後述する現像プロセスを実施する。そして、感光体４０（Ｋ，Ｙ，Ｍ，Ｃ）を回転させながら、それらに、ブラック，イエロー，マゼンタ，シアンの単色画像を形成する。これらは、感光体４０（Ｋ，Ｙ，Ｍ，Ｃ）と、中間転写ベルト１０とが当接するＫ，Ｙ，Ｍ，Ｃ用の１次転写ニップで順次重ね合わせて静電転写されて４色重ね合わせトナー像になる。感光体４０（Ｋ，Ｙ，Ｍ，Ｃ）上にトナー像を形成する。
【００２０】
一方、給紙部２００は、画像情報に応じたサイズの転写紙を給紙すべく、３つの給紙ローラ４２のうちの何れか１つを作動させて、転写紙をプリンタ１００の給紙路４８に導く。
給紙路４８内に進入した、用紙である転写紙は、レジストローラ対４９に挟み込まれて一旦停止した後、タイミングを合わせて、中間転写ベルト１０と２次転写装置２２の２次転写ローラ２３との当接部である２次転写ニップに送り込まれる。
２次転写ニップにおいて、中間転写ベルト１０上の４色重ね合わせトナー像と、転写紙とが同期して密着し、ニップに形成されている転写用電界やニップ圧などの影響によって４色重ね合わせトナー像が転写紙上に２次転写され、紙の白色と相まってフルカラー画像となる。
【００２１】
２次転写ニップを通過した転写紙は、２次転写装置２２の搬送ベルト２４の無端移動によって定着装置２５に送り込まれる。そして、定着装置２５の加熱ローラ２６による加熱作用と加圧ローラ２７による加圧力との作用によってフルカラー画像が定着せしめられた後、排出ローラ５５を経てプリンタ１００の側面に設けられた排紙トレイ５６上に排出される。
【００２２】
図２は、定着装置２５に装備される電装ユニット２５０の構成を説明するためのブロック図である。
同図において、電装ユニット２５０には、定着装置２５に用いられる加熱ローラ２６の熱源である加熱ヒータＨ１が電装ユニット２５０に用いられる制御ボード２５０Ａに有するコネクタ２５０Ｂを介して外部のＡＣ電源から給電できる状態で設けられている。
【００２３】
一方、電装ユニット２５０には、加熱ローラ２６内に配置されている熱源からの熱を受けて発電を行う熱電変換素子２５１と、該熱電変換素子２５１による起電力を用いた微小放電電力で作動する温度検知手段２５２、センサ２５３類および無線モジュール２５４が設けられている。
温度検知手段２５２およびセンサ類に相当する入口センサ２５３Ａおよび出口センサ２５３Ｂは、定着装置内で必要な箇所に設置されており、制御ボード２５０Ａ側とはハーネスを介して接続されている。
【００２４】
熱電変換素子２５１は、図３に示すように、ゼーベック効果などのような、内外の温度差により起電力を生成する環境発電素子であり、本実施形態の場合には、内外温度差が１０℃を超えた時点で１００μＷ程度の発電が行える素子が用いられている。
【００２５】
温度検知手段２５２としては、サーミスタが用いられ、熱源の温度管理が実行される。温度検知手段２５２のように、状態を検知する手段としては、記録媒体の搬送状態を監視するための入口センサ２５３Ａおよび出口センサ２５３Ｂも用いられている。
記録媒体の搬送状態を監視する際には、両方のセンサ間を記録媒体が移動する時間を計時する。この計時時間が記録媒体のサイズなどによる所定時間よりも長くなる場合、あるいは検知信号が得られない場合には、搬送異常として警告する。
【００２６】
これら温度検知手段２５２および入口、出口の各センサ２５３Ａ、２５３Ｂには熱電変換素子２５１が接続されており、図３に示すように、熱電変換素子２５１からの起電力で作動するようになっている。
熱電変換素子２５１には、上述した検知手段２５２や入口および出口の各センサ２５３Ａ、２５３Ｂとは別に、低消費電力で駆動可能な無線モジュール２５４が接続されており、無線モジュール２５４は、駆動に際しての起電力が熱電変換素子２５１から給電されるようになっている。
【００２７】
無線モジュール２５４は、温度検知手段２５２、入口および出口の各センサ２５３Ａ、２５３Ｂとの間をハーネスにより接続されている。
無線モジュール２５４には、例えば、「Ｅｎ  Ｏｃｅａｎ社」製の無線モジュールなどで知られているように、バッテリーレスかつケーブルレスの通信手段を構成する部材が用いられる。
無線モジュール２５４は、熱電変換素子２５１での起電時はもちろん、所定時間毎に各種検知手段やセンサからのデータを画像形成装置側の制御部にケーブルレスの状態で通信することができる。
なお、記録媒体の搬送状態を監視する入口、出口センサ２５３Ａ、２５３Ｂからの信号は、上述した所定時間毎に限らず、入口センサ２５３Ａが起動した時点でも送信される。送信時を基準として計時が開始されると、出口センサ２５３Ｂからの信号を受信するまでの時間により搬送状態の判別が行えることになる。
【００２８】
図４は、熱電変換素子２５１および無線モジュール２５４を装備した電装ユニット２５０を構成する基板の配置を示す図である。
同図において、電装ユニット２５０は、定着装置２５に装備されている加熱ローラ２６に対面する遮熱板２６０を備えており、遮熱板２６０における加熱ローラ２６に対向する側の面には熱電変換素子２５１が配置されている。
【００２９】
遮熱板２６０の裏面、つまり、加熱ローラ２６に対向する面の裏側には、制御ボード２５０Ａをなすプリント基板ＰＢが配置され、プリント基板ＰＢには、無線モジュール２５４，温度検知手段２５２であるサーミスタとの間および入口、出口の各センサ２５３Ａ、２５３Ｂとの間にそれぞれ接続されたハーネスが配線されている。
【００３０】
熱電変換素子２５１は、加熱ローラ２６と対向する面の裏側が遮熱板２６０に接触することで表裏面での温度差を生じるようになっており、この温度差が所定値に達した時点で発電するようになっている。
【００３１】
本実施形態では、熱電変換素子２５１での起電力を用いた無線モジュール２５４を用いることにより、電装ユニット２５０と制御部との間に接続されるべきハーネスの数を低減させている。
特に、ハーネスの接続に用いられるコネクタにおいては、端子数を増やす必要がないようにできる。
【００３２】
図５は、従来の電装ユニットの構成を示す模式図であり、同図において電装ユニット（便宜上、符号２５０'で示す）に設けられるコネクタ（図中、ドロワコネクタと表示してある）と比較した場合に、図４に示した本発明の実施形態においては、コネクタ端子の数、特に、ＤＣ系低電圧および信号に関するハーネスを減少させていることが判る。
本実施形態では、図２に示すように、コネクタに用いられるハーネスとして、ＡＣ高電圧系に対応する熱源への給電路のみを対象としたコネクタ端子を要するだけですむ。
【００３３】
次に、図２に示した電装ユニットにおける要部の変形例について説明する。
図６に示す構成は、図２に示した電装ユニット２５０における発電機構に特徴がある。
つまり、熱電変換素子２５１に加えて、光発電デバイス２７０を備えており、これら両部材は蓄電デバイス、いわゆる、バッテリー２７１に接続されている。
【００３４】
図７は、図６に示した電装ユニット２５０を構成する基板の配置を示す図である。
同図において、電装ユニット２５０は、定着装置２５に装備されている加熱ローラ２６に対面する遮熱板２６０’を備えている。
同図に示す遮熱板２６０’は、図４に示した場合と違って、光発電デバイス２７０に対する入射光を確保するために、一部が折り曲げられてアングル状とされている。入射光の確保に関しては、図示しないが導光部材などを付設することも可能である。
【００３５】
遮熱板２６０’の裏面、つまり、加熱ローラ２６に対向する面の裏側には、制御ボードをなすプリント基板ＰＢが配置され、プリント基板ＰＢには、熱電変換素子２５１および無線モジュール２５４に接続された蓄電バイアス２７１が設けられている。
蓄電バイアス２７１は、熱電変換素子２５１および光発電デバイス２７０からの起電力を蓄電し、図４に示した場合と同様に、無線モジュール２５４、そして、検出手段や各種センサを作動させるように給電するようになっている。
無線モジュール２５４には、図４に示した場合と同様に、入口および出口の各センサ２５３Ａ、２５３Ｂがそれぞれ配線されている。
【００３６】
以上の構成においては、加熱ローラ２６からの熱およびまたは外部光を加えた自己発電による給電が可能となる。
特に、熱電変換素子２５１や光発電デバイス２７０からの起電力を信号の送受信に用いることができるので、熱の影響を受けて被覆の露呈が生じると導線と周辺部との接触による短絡などの弊害を招きやすい送受信用ハーネスを少なくすることが可能となる。さらには、コネクタのサイズもコネクタ端子の低減により小型化が可能となる。この結果、熱源からの熱の影響を受ける箇所でのハーネスの数、そしてコネクタのピン数を増やさなくても給電、送受信の精度を維持することができる。
【符号の説明】
【００３７】
２５  定着装置  
２５０  電装ユニット
２５１  熱電変換素子
２５２  温度検知手段
２５３  センサ
２５４  無線モジュール
２６０、２６０’  遮熱板
２７０  光発電デバイス
２７１  蓄電デバイス  
６０１  複写機
【先行技術文献】
【特許文献】
【００３８】
【特許文献１】特開２００６−２５６７０４号公報
【図１】
2014016523.tif 000003
【図２】
2014016523.tif 000004
【図３】
2014016523.tif 000005
【図４】
2014016523.tif 000006
【図５】
2014016523.tif 000007
【図６】
2014016523.tif 000008
【図７】
2014016523.tif 000009
【図８】
2014016523.tif 000010
【図９】
2014016523.tif 000011