(57)【要約】【課題】  画像形成装置で発生する外力を無駄なく電気エネルギーとして回収し、省エネルギー化を図る。【解決手段】  変換手段２０によって外力Ｆを振動を介して電気に変換し、その変換された電気を電気手段に供給する。【選択図】  図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気手段を有し、記録材にトナー画像を形成する画像形成装置において、
外力を振動を介して電気に変換する変換手段を有し、前記変換手段によって変換された電気は前記電気手段に供給されることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記変換手段は圧電素子と、振動部材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。
【請求項３】
前記外力は画像形成装置で発生する気流であることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記変換手段は記録材の搬送路内に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項５】
装置本体に着脱可能で画像形成手段を備えたカートリッジを有し、前記変換手段は前記カートリッジ内に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記変換手段により変換された電気を充電する充電手段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。
【請求項７】
前記充電手段で充電された電気が所定量に達すると放電を行う回路手段を有することを特徴とする請求項６に記載の画像形成装置。
【請求項８】
前記放電を行うための発光素子を有することを特徴とする請求項７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、プリンター、複写機等の画像形成装置に関し、特に外力を電気に変換する装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、複写機、レーザープリンタ等の画像形成装置は、潜像を担持する潜像担持体と、潜像担持体に現像剤を付与することにより潜像を現像剤像として可視化する現像装置と、所定方向に搬送される記録材に現像装置による現像剤像を転写する転写手段と、転写手段によって現像剤像の転写を受けた記録材を所定の定着処理条件にて加熱及び加圧することにより現像剤像を記録材に定着させる定着装置を備えている。
【０００３】
ところで、この種の装置内には、ファンや画像形成手段を備えたカートリッジ、また記録材を搬送するベルトといった駆動する部分があり、これらの部分は外力を発生させる外力発生源となっていた。（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平０５−０２７５３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来、画像形成装置内の外力発生源からのエネルギーは所望の目的以外には使用されることが無く、一部、エネルギーが無駄になっていた。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するため、本発明は、電気手段を有し、記録材にトナー画像を形成する画像形成装置において、外力を振動を介して電気に変換する変換手段を有し、前記変換手段によって変換された電気は前記電気手段に供給されることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００６】
これにより本発明は、画像形成装置内で、一部、無駄になっていた外力を振動を介して電気に変換し再利用することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、図面に基づき本発明の実施の形態について説明する。
【０００８】
［第１実施形態］
図１０は本発明の実施形態である画像形成装置を示す図である。図１０において、画像形成装置１０１は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色について、光学ユニット１０２Ｙ、１０２Ｍ、１０２Ｃ、１０２Ｋ、カートリッジ１０３Ｙ、１０３Ｍ、１０３Ｃ、１０３Ｋ、感光ドラム１０４Ｙ、１０４Ｍ、１０４Ｃ、１０４Ｋ、転写ローラ１３２Ｙ、１３２Ｍ、１３２Ｃ、１３２Ｋが設けられ、更に転写ベルト１３１、転写ベルトを駆動する駆動ローラ１３０、用紙カセット１２０、給紙ローラ１２１、レジストローラ１２２、及び加熱装置としての定着装置１４０を備えている。また、図８（Ａ）にカートリッジ１０３内部の主要部を示す。尚、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色について同一構成のため各色に対応するＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋは省略して説明する。感光ドラム１０４の周りには、帯電部材１０５、現像部材１０６、クリーニング部材１０７が配設してある。また、トナー容器１０８、現像容器１０９が図のように配設される。
【０００９】
感光ドラム１０４表面は帯電部材１０５によって均一に帯電された後、各色の光学ユニット１０２は、各感光ドラム１０４の表面をレーザービームによって露光走査して潜像を形成する。次にその潜像に対してトナー１１０が現像部材１０６によって現像される。
【００１０】
画像形成装置１０１は、給紙ローラ１２１によって給紙され、レジストローラ１２２によって斜行が矯正且つタイミングを調整された記録材上に、感光ドラム上に現像された各色（イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック）のトナー画像を順次重ねて転写する。この未定着トナー画像が担持された記録材は、定着装置１４０を構成する定着ローラ及び加圧ローラを互いに圧接することで形成され、また、温度制御された定着ニップ部を通過することによって、転写されたトナー画像は記録材上に定着される。これら一連の画像形成動作は搬送される記録材上の予め決まった位置からトナー画像が転写されるように同期がとられている。
【００１１】
記録材へのトナー転写後に感光ドラム１０４上に残ったトナーはクリーニング部材１０７によってクリーニングされる。尚、電子写真プロセスに必要な帯電、現像、転写のバイアスを制御するための電気手段である駆動電源（高電圧電源）３０を有する。
【００１２】
図２に本実施形態の特徴部分である外力を振動を介して電気に変換する変換手段２０を示す。図２（Ａ）は側面図、（Ｂ）は正面図を示す。変換手段２０は圧電素子１、振動部材２を有し、圧電素子１は、両側に電極ａ、ｂを備える。圧電素子１には外力を受けて振動する振動部材２が取り付けられている。圧電素子１は不図示の固定端である支持部を節として振動する。このとき、電極ａ、ｂ間に電圧が発生する。
【００１３】
そして、図１に示すように圧電素子１で発生した電気は充電回路→（充電素子）→電源回路へと供給される。
【００１４】
図３は圧電素子１から電気を取り出す回路を模式的に示している。圧電素子１に取り付けた電極ａ、ｂにはダイオードＤ１、Ｄ２、抵抗Ｒ１が接続されている。これにより、圧電素子が振動することで発生した出力電圧はダイオードＤ１，Ｄ２により整流され、さらに充電素子（充電手段）として例えばコンデンサにより平滑化されて、矢印の方向へ電気が出力される。
【００１５】
本実施形態では、図１０のように画像形成装置内の昇温を防止するためにファン３が取り付けられている。そして、図４に示すようにファン３の吹き出し口に変換手段２０、つまり振動部材２のついた圧電素子１を配置した。図４（Ａ）は斜視図、（Ｂ）は側面図である。圧電素子１に取り付けた振動部材２はシート形状をしており、外力であるファン３からの気流Ｆを受けて振動する。シート形状の振動部材の厚さはファン３からの気流Ｆを受けて振動する材質と厚さを選択することができる。
【００１６】
このようにして、ファン３からの気流Ｆを振動部材２の振動に変換することで圧電素子１から交流電圧を発生させることができ、図３で説明した回路により、電気として取り出すことができる。
【００１７】
尚、取り出した電気は画像形成装置の駆動電源３０に供給され、駆動電源の電力を補うことができる。また、充電手段で充電することができる。充電した電気は補助電力として必要に応じて使用することができる。
【００１８】
また変換手段（圧電素子と振動部材）を複数個設けることでより多くの電気エネルギーを得ることもできる。
【００１９】
以上のように、外力である気流を振動に変換することで、従来無駄になっていたエネルギーを電気エネルギーとして回収することができ、省エネルギーに役立てることができる。
【００２０】
［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態について説明する。第１実施形態と同様の構成に関しては、同一符号を付して、その説明を省略する。
【００２１】
本実施形態では、図１１において変換手段２０を搬送路の途中で、レジストローラ１２２と駆動ローラ１３０との間に配設した。このシート状の振動部材２に搬送されてきた記録材が当たることで振動部材２が振動し、第１実施形態と同様に圧電素子１から交流電圧が発生する。そして、図３で説明した回路により、電気として取り出すことができる。
【００２２】
このように本実施形態においても、第１実施形態と同様に記録材の搬送によって発生する外力を振動を介して電気エネルギーとして取り出すことができ、同様の効果を得ることができる。
【００２３】
［第３実施形態］
次に、本発明の第３実施形態について説明する。第１実施形態と同様の構成に関しては、同一符号を付して、その説明を省略する。
【００２４】
本実施形態では、図１２において画像形成装置の振動が集中する画像形成装置の支持部材１５０に圧電素子１を設ける。具体的には、支持部材１５０としてゴム足が用いられる場合、圧電素子１を画像形成装置１０１の底板部とゴム足の間に変換手段２０圧電素子１を設けることで画像形成装置全体の振動を変換手段２０によって交流電圧に変換することができ、図３で説明した回路により、電気として取り出すことができる。
【００２５】
このように本実施形態においても、第１実施例と同様に画像形成装置全体で発生した外力を振動を介して電気エネルギーとして取り出すことができ、同様の効果を得ることができる。
【００２６】
［第４実施形態］
本実施形態では、図５に示すように外力を振動を介して電気に変換する変換手段２０の圧電素子１で発生した電気は充電回路→発光素子へと供給される。
【００２７】
図６は充電手段で充電された電気が所定量に達すると放電を行う回路手段を示している。
【００２８】
図６に示すように、外力を振動を介して電気に変換する変換手段の圧電素子１に取り付けた電極ａ、ｂにはダイオードＤ１、Ｄ２が接続されている。これにより、圧電素子が振動することで発生した電圧は、ダイオードＤ１、Ｄ２により整流され、さらにコンデンサＣ１により平滑されて直流電圧が出力される。ここまでは、第１実施形態と同様の構成であるが、本実施形態では、更にコンデンサＣ１の（＋）極は電流制限抵抗Ｒ２を介してＬＥＤのアノードに接続され、更にＬＥＤのカソードからスイッチング素子であるサイリスタのアノードに接続される。また、サイリスタのカソードはコンデンサＣ１の（−）極に接続される。
【００２９】
これにより、コンデンサＣ１を電圧源とするＬＥＤの点灯回路が形成される。そして、Ｒ３、Ｒ４、サイリスタのゲートで決定される閾値電圧を超えるとＬＥＤへの通電が開始され、ＬＥＤが点灯する。ＬＥＤは電流が所定の電流以下になると自己消弧し、コンデンサＣ１の電圧が低い値に初期化される。
【００３０】
尚、圧電素子が振動している間は、上述の圧電素子の振動からＬＥＤが点灯し、コンデンサの電圧が初期化されるまでの一連の動作が繰り返される。
【００３１】
本実施形態では、上述の圧電素子１を含むＬＥＤ点灯回路をカートリッジ１０３に配設し、トナーに適切な帯電量を付与する作業の補助を行う。
【００３２】
前述したように図８は図１０で示したカートリッジ１０３の構成を説明するものである。感光ドラム１０４の周りには帯電部材１０５、現像部材１０６、クリーニング部材１０７が配設してある。また、図８（Ｂ）に示すようにトナー容器１０８、現像容器１０９、トナーシール１０が図のように配設されている。初期状態においてトナーシールはトナー容器１０８と現像容器１０９を分割しており、トナーシールが切られる前の状態では、トナー１１０がトナー容器１０８内に充填されており、トナーシール１０が切られるとトナー１１０は現像容器１０９内に入り、図８（Ａ）のような状態になる。
【００３３】
図９（Ａ）はカートリッジ１０３の斜視図であり、図９（Ｂ）はその略中央でカットした図である。トナーシール１０には取っ手１１が取り付けられており、この取っ手１１を矢印の方向に引くことによりトナーシールが切られる。
【００３４】
圧電素子１には振動部材２が取り付けてある。この振動部材２は初期状態では固定されており、輸送などの振動ではＬＥＤが発光しないようにしてある。振動部材２の固定解除は画像形成装置にカートリッジをセットする前に一般的に行われるトナーシールを切る作業に連動して行う機構を設けることができる。本実施形態では、取っ手１１と反対側でトナーシール１０と振動板２が固定されており、ユーザーがトナーシール１０を切ると固定が解除される機構となっている。
【００３５】
ユーザーがトナーシール１０を切った後、トナーの帯電量を現像に適した帯電量に増加させるため、外力としてユーザーにカートリッジを所定の回数振ってもらう作業を行う。ここで、図６又は図７で示した回路で設定した閾値電圧まで充電するのに必要な圧電素子の振動回数と、ユーザーに振ってもらいたい回数とを略等しく設定する。これによりユーザーがカートリッジを必要回数振った時点でＬＥＤが発光する。これによりユーザーの振り方の差によらず、振り方が足りないことでトナー帯電量が不足したり、振り過ぎてトナーに過剰な帯電量を与えたりすることを防止することができる。このように本実施形態では、安定してトナーに適切な帯電量を付与することが可能となる。
【００３６】
以上のように画像形成装置が有する固有の振動を電気に変換することで、通常、電気の供給がない状態でも振動を与える動作に応じて電気を発生させることができ、発生した電気を利用することができるので使い勝手の良い装置を提供することができる。
【００３７】
尚、図６においてコンデンサＣ１から右側の回路におけるサイリスタの部分を、図７の点線で囲った部分で示すようなトランジスタからなる回路に置き換えても、サイリスタと同等の機能を果たすことができる。本実施形態のように、ＬＥＤを点灯させる機能においては図７に示す回路構成の方がより安価に構成できる。
【００３８】
その他、画像形成装置内で発生している振動源近傍に変換手段を配設することで振動エネルギーを電気に変換するものとしては、例えば、振動源としてはレーザを走査する光学ユニット１０２、光学ユニットが取り付けられている支持部材、感光ドラム１０４のクリーニング部材１０７、駆動手段としてのモータの近傍、用紙カセット１２０の出し入れ動作、画像形成装置のドアの開閉動作などがあり、これら振動源の近傍に外力を振動を介して電気に変換する変換手段を配設することができる。
【００３９】
依って、これら振動源の近傍に配設された外力を振動を介して電気に変換する変換手段により、第１実施形態と同様に電気を取り出すことができ、同様の効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の第１実施形態で用いられる外力を振動を介して電気に変換するフローを示すブロック図。
【図２】本発明の第１実施形態で用いられる変換手段を示す図。
【図３】本発明の第１実施形態で用いられる外力を振動を介して電気に変換する模式図。
【図４】本発明の第１実施形態による外力としての気流からの振動を電気に変換する様子を示す図。
【図５】本発明の第２実施形態で用いられる外力を振動を介して電気に変換し、さらに放電するフローを示すブロック図。
【図６】本発明の第２実施形態で用いられる外力を振動を介して電気に変換する模式図。
【図７】本発明の第２実施形態で用いられる外力を振動を介して電気に変換する模式図。
【図８】本発明の実施形態で用いられるカートリッジの断面図。
【図９】本発明の実施形態で用いられるカートリッジの斜視図。
【図１０】本発明の実施形態で用いられる画像形成装置を示す図。
【図１１】本発明の第２実施形態を示す図。
【図１２】本発明の第３実施形態を示す図。
【符号の説明】
【００４１】
１  圧電素子
２  振動部材
３  ファン
１０  トナーシール
２０  変換手段
１０１  画像形成装置
１０３  カートリッジ
１５０  支持部材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2006171420.tif 000009
【図８】
2006171420.tif 000010
【図９】
2006171420.tif 000011
【図１０】
2006171420.tif 000012
【図１１】
2006171420.tif 000013
【図１２】
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