(57)【要約】【課題】  画像形成装置の定着器からの余熱を熱電変換手段で電力に変換し、負荷の駆動に利用する場合、電源オフ後さらに熱電変換手段の出力が停止しても、負荷への電力供給を可能にして、省エネ動作下で障害や不具合の発生を確実に防ぐこと。【解決手段】  定着器１３５で生じた熱を受ける熱電変換素子１６０は熱電変換し、出力端に起電力を生じる。熱電変換素子１６０の出力端は、２次電池としての電気２重層コンデンサ１６５ｃに接続されているので、発生した電気エネルギーは電気２重層コンデンサ１６５ｃに充電される。また、電力の供給を受ける負荷（排熱ＦＡＮ１９０）は、電気２重層コンデンサの後段に接続され、熱電変換素子の出力が停止しても、負荷へ安定した電力供給が可能となる。電気２重層コンデンサは、急速な充電が可能であり、放電する場合も、大電流を負荷に対して供給を可能にし、様々な負荷への対応を可能とする。【選択図】      図１１
2006171481.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発熱源を持つ処理手段を通して記録媒体へ画像データに基づく画像を形成する画像形成処理手段と、前記発熱源からの熱を排出させる排熱手段を有する画像形成装置であり、前記排熱手段よりも発熱源側に設け、発熱源で発生した熱エネルギーを電気エネルギーに変換する熱電変換手段と、前記熱電変換手段により変換された電気エネルギーを充電する２次電池を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
請求項１に記載された画像形成装置において、前記排熱手段は、排熱ファンと、該排熱ファンを前記２次電池の電力を用いて駆動することが可能な駆動手段を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】
ＨＤＤを有する請求項１又は２に記載された画像形成装置において、前記ＨＤＤの駆動手段は、前記２次電池の電力を用いた駆動が可能な手段であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項４】
不揮発性記憶部を有する請求項１乃至３のいずれかに記載された画像形成装置において、前記不揮発性記憶部に対する電力供給手段は、前記２次電池の電力の供給が可能な手段であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項５】
前記発熱源を持つ処理手段として定着器を有する請求項１乃至４のいずれかに記載された画像形成装置において、前記定着器は、加熱用サブヒータと、該加熱用サブヒータを前記２次電池の電力を用いて駆動することが可能な駆動手段を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項６】
前記定着器をローラ構成とした請求項５に記載された画像形成装置において、前記加熱用サブヒータを前記定着器のローラ内に配置したことを特徴とする画像形成装置。
【請求項７】
請求項５又は６に記載された画像形成装置において、前記加熱用サブヒータは、セラミックヒータであることを特徴とする画像形成装置。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれかに記載された画像形成装置において、前記２次電池は、電気２重層コンデンサであ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、発熱源を持つ処理手段（ヒータを持つ定着器）を通して記録媒体へ画像データに基づく画像を形成する画像形成装置（例えば、複写機、プリンタ、ファクシミリ装置、コピー・ファクシミリ・プリンタ等の多機能を複合させた複合機等）に関し、より特定すると、不要な熱を熱電変換手段により電気エネルギーに変換し、再利用を可能にする画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、プリンタ、複写機等の画像形成装置においては、装置内の閉じた空間に発熱源を持つ処理手段が組み込まれ、これらの処理手段を通して画像の形成処理が行われる。特に、電子写真技術による画像形成方法を用いる当該装置では、記録媒体（用紙）に転写されたトナー像を定着させる定着器は、熱圧着を行うためにヒータにより高温に加熱される。定着器で発生する熱は、定着のために使用された後、不要な熱として装置内にこもり、装置内の温度を上昇させ、様々な障害を及ぼしてしまう。そこで、多くはその不要な熱を冷却用ファンによって強制的に装置外に排出している。
ただ、定着器で発生した熱の利用に関しては、熱電変換素子で電気エネルギーに変換し、表示器を駆動する、という提案を行った下記特許文献１を従来例として挙げることができる。
特許文献１に記載された画像形成装置は、内部に加熱源を持つ加熱ローラよりなる定着装置と、定着装置が注意を要する高温状態にあることを検知・表示するための手段を備える。この検知・表示手段は、定着装置で発生する熱を電気エネルギーに変換するペルチェ効果による熱電素子と、変換された電気エネルギーにより駆動されるＬＥＤ（発光ダイオード）を備え、ＬＥＤの点灯により高温状態を表示し、作業者に注意を喚起するものである。
また、定着後の余分な熱を熱電変換素子によって電気エネルギーに変換し、画像形成装置内のデバイスを駆動するエネルギーとして再利用し、省エネルギー化を図る、という課題へのアプローチも行われており、例えば、次の先行技術を示すことができる。
この先行技術では、熱電変換素子の起電力が、待機モード、即ち、画像形成装置が使用されない間に省エネルギー状態で待機するモード時に、動作が必要なデバイスの電力供給に用いられる（なお、此の種の画像形成装置は、一般的に消費電力が大きいため省エネルギー化が求められ、特に、消費電力が大きい定着器における消費電力を待機時に低減させることが望まれている）。具体的には、熱電変換素子の起電力を定着器で発生する熱の排出ファンを駆動するために用いるものである。このような動作が求められる背景は、待機モードに入って排熱ファンも停止させてしまうと、定着器で発生した熱は急に排出できないために、場所によってはさらに温度が上昇する場合もあって、排熱ファンの駆動を続ける必要があるからで、このための電力供給は、省エネ効果を損なう結果となる。そこで、排熱ファンの駆動を熱電変換素子の起電力を用いて省エネルギー化することにより、この解決を図るようにするものである。
【特許文献１】特開２０００−２１４７２１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、熱電変換素子の起電力を排熱ファンの駆動に用いて省エネルギー化を図る場合、画像形成装置内の熱が外部に排出されるほど、熱源のエネルギーは少なくなり、熱電変換素子により変換される電気エネルギーも徐々に少なくなる。これは、画像形成装置において、画像形成時と待機モード時とで、定着器への電源供給をオン／オフして切り替えを行っており（図１２、参照）、オフ時から徐々に熱源のエネルギーが減少していくためである（図１３、参照）。この結果として、排熱ファンの駆動が困難になり、待機モード時の画像形成装置内の温度上昇を抑えきれない、という問題が生じる。
ところで、画像形成装置においては、待機モードの電源オフ時における排熱ファンに求められる動作と同様に、電源オフと同時に動作が中断されてしまうと、不具合や障害の起きることが懸念されるデバイスが存在する。例えば、画像形成装置が有するＨＤＤ、或いは不揮発性記憶部が、このようなデバイスに当たるもので、これらのデバイスへのアクセス中に、電源オフが起きると、データの消失、不完全書込、ディスク損傷等の不具合や障害が生じる。こうした点についても、従来から、有効な対応策を講じてこなかったために、不具合や障害を防ぐことができない、という問題が生じている。
本発明は、装置の電源がオフされると、障害や不具合が発生する可能性のある、接続された負荷（デバイス）に対し、発熱源を持つ処理手段（定着器）で発生した熱エネルギーを電気エネルギーに変換する熱電変換手段から供給される電力により駆動することを可能にした上述の先行技術の問題に鑑み、これを解決するためになされたもので、電源オフ後でさらに熱電変換手段の出力が停止しても、デバイスへの電力供給を可能にして、省エネルギー動作下における障害や不具合の発生を確実に防ぐことができるようにすることを解決すべき課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
請求項１の発明は、発熱源を持つ処理手段を通して記録媒体へ画像データに基づく画像を形成する画像形成処理手段と、前記発熱源からの熱を排出させる排熱手段を有する画像形成装置であり、前記排熱手段よりも発熱源側に設け、発熱源で発生した熱エネルギーを電気エネルギーに変換する熱電変換手段と、前記熱電変換手段により変換された電気エネルギーを充電する２次電池を備えたことを特徴とする画像形成装置である。
請求項２の発明は、請求項１に記載された画像形成装置において、前記排熱手段は、排熱ファンと、該排熱ファンを前記２次電池の電力を用いて駆動することが可能な駆動手段を備えたことを特徴とするものである。
【０００５】
請求項３の発明は、ＨＤＤを有する請求項１又は２に記載された画像形成装置において、前記ＨＤＤの駆動手段は、前記２次電池の電力を用いた駆動が可能な手段であることを特徴とするものである。
請求項４の発明は、不揮発性記憶部を有する請求項１乃至３のいずれかに記載された画像形成装置において、前記不揮発性記憶部に対する電力供給手段は、前記２次電池の電力の供給が可能な手段であることを特徴とするものである。
【０００６】
請求項５の発明は、前記発熱源を持つ処理手段として定着器を有する請求項１乃至４のいずれかに記載された画像形成装置において、前記定着器は、加熱用サブヒータと、該加熱用サブヒータを前記２次電池の電力を用いて駆動することが可能な駆動手段を備えたことを特徴とするものである。
請求項６の発明は、前記定着器をローラ構成とした請求項５に記載された画像形成装置において、前記加熱用サブヒータを前記定着器のローラ内に配置したことを特徴とするものである。
請求項７の発明は、請求項５又は６に記載された画像形成装置において、前記加熱用サブヒータは、セラミックヒータであることを特徴とするものである。
【０００７】
請求項８の発明は、請求項１乃至７のいずれかに記載された画像形成装置において、前記２次電池は、電気２重層コンデンサであることを特徴とすることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によると、機内の熱を機外に排出する前に熱電変換素子によって電気エネルギーに変換し、２次電池に充電するようにしたことによって、装置の電源がオフされると、障害や不具合が発生する可能性のある、装置に接続された各種の負荷に対して、電源オフ後で、さらに熱電変換素子の出力が停止しても、２次電池から電力を供給し続けることができ、省エネルギー動作下における障害や不具合の発生を確実に防ぐことが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下に、本発明の画像形成装置に係わる実施形態を説明する。
本発明は、ヒータを持つ定着器のような発熱源を持つ処理手段を通して記録媒体へ画像データに基づく画像を形成する画像形成装置であり、発熱源で発生し、本来の目的で使用された後の余分な熱エネルギーを熱電変換手段で電気エネルギーに変換し、再利用ことが可能な装置に係わる。
本発明の解決課題は、上記画像形成装置において、熱電変換手段で変換した電気エネルギーを利用する場合に、熱電変換手段の出力が停止しても、安定した電力供給を続けることを可能にして、電力の供給を受けるデバイスにおける障害や不具合の発生を確実に防ぐことができるようにすることにある。
以下に示す実施形態は、上記解決課題を解決するために、発熱源で発生し、本来の目的で使用された後の不要な熱を装置外に排出する前に、熱電変換素子によって電気エネルギーに変換し、２次電池に充電する手段を備えることを特徴とする。このような本発明を特徴付ける手段以外の画像形成装置の構成要素である、画像データに基づいて画像を形成するための直接の処理手段については、既存の画像形成装置が備える手段を適用することにより実施が可能である。従って、以下の実施形態においては、既存の装置が備える、画像形成に直接係わる手段については概略的に示し、詳細な説明は省略する。なお、適用の対象となる既存の画像形成装置には、例えば、複写機、プリンタ、ファクシミリ装置、複合機等が含まれる。
【００１０】
図１は、本発明の実施形態に係わる画像形成装置の概略構成を示す。
図１に示す実施形態の画像形成装置は、電子写真技術による画像形成方式の装置を構成するもので、画像データに基づき像担持体上に画像を形成する作像部１３０、作像部１３０で形成された像担持体上の画像を転写紙に転写し、画像が転写された転写紙に熱と圧力を加えて画像を転写紙に定着させる定着器１３５、画像形成装置の各部を統合制御する制御部１１０、定着器１３５で発生し定着に利用された後の余分な熱を含め装置内で発生した熱を機外に排出するための排熱口１８０、定着器１３５等で発生した熱を排熱口１８０へ導く排気経路１７０及び排気経路１７０に導かれた排熱を強制的に排気するための排熱ＦＡＮ１９０を有する。
ここで、定着器１３５のヒータ等で発生した熱を強制的に排気する理由は、排熱をしないと機内の温度を上昇させ、熱に弱いトナー等に悪影響を及ぼしてしまうためである。
また、熱電変換素子１６０は、定着器１３５からの排熱を電気エネルギーに変換するために設けられている。
【００１１】
ここで、本実施形態に適用し得る熱電変換素子１６０について、図２の熱電変換素子の変換原理を示す概念図を参照して、説明する。
図２に示す熱電変換素子は、ゼーベック効果を利用した熱電変換素子であり、異なった２種類の金属（又はＰ・Ｎ型半導体）の一端を接続部１６１で接続させ、他端をそれぞれ正・負の電極１６３ｐ，１６３ｎとする。接続部１６１を高温側に、又電極１６３ｐ，１６３ｎを低温側として、両端に温度差を与えると、ゼーベック効果により、図２に示すように、Ｐ・Ｎ型半導体内で電荷の移動が生じて、正・負の電極１６３ｐ，１６３ｎ間に接続した負荷抵抗１０７の両端に起電力Ｖが発生し、同図の矢印の方向に電流が流れる。即ち、熱エネルギーを電気エネルギーに変換することが可能となる。
なお、上記した熱電変換素子１６０を構成する２種類の異なった金属（又はＰ・Ｎ型半導体）の材料としては、現在、多種多様な組み合わせが提案されており、本実施形態に適用可能なものは、熱電変換の効果が得られるものであれば、特に材料は限定されない。
また、此の種の熱電変換装置として、上記のような構成を持つ素子が１個だけでは起電力が小さいため、複数個の素子を組み合わせて使用することも提案されており、本実施形態への適用は、熱電変換の効果が得られるものであればよいので、熱電変換装置としての構成は特に限定されない。
熱電変換素子１６０は、定着器１３５からの排熱を熱電変換素子の高温側の接続部１６１で効率良く受け、受熱する接続部１６１の表面温度が上がるような状態で熱電変換素子１６０を設け（図２では、低温側が定着器１３５の反対側になるような状態で設けることを簡略的に表している）、定着部１３５から発生する熱を利用する。
定着部１３５から発生する熱は、１００℃を越えることもあるため、ゼーベック素子の低温側を外気に近い所に設ければ、その差は大きくなり、この温度差に応じた起電力を発生させる。
また、上記のようにして熱電変換素子１６０に作用した後の不要熱は、通常画像形成装置で行われているように、排熱ＦＡＮ１９０によって機外に排出される。
【００１２】
定着器１３５から発生する熱は、そもそも排出してしまうような余分なものであるため、その熱を熱電変換素子１６０で電気エネルギーに変換し、再利用することにより、より効率の良い、省エネルギーの画像形成装置を提供することが可能となる。
熱電変換素子１６０で変換され、再利用できる電気エネルギーは、画像形成装置が動作している、即ち定着器１３５から熱が発生している間には、通常使用されるＡＣ電源と並行して供給され、省エネルギー化に寄与する。また熱電変換素子１６０の性質上、通常使用されるＡＣ電源がオフ（以下、単に「電源オフ」という場合、このＡＣ電源のオフを指す）した後でも、熱電変換素子１６０の動作に必要な熱がある限り、起電力が得られ、電力が供給可能である。この性質を利用して、電源オフ後にも電力の供給が必要な負荷（デバイス）を駆動するために、利用される。
ただ、熱電変換素子１６０で変換した電気エネルギーを利用する場合に、熱電変換素子１６０の出力の停止と同時に、電力の供給が停止してしまうと、電力の供給を受けるデバイスにおける障害や不具合が起きる場合がある（上記［発明が解決しようとする課題］の項、参照）。そこで、電源オフ後でさらに熱電変換素子１６０の出力が停止しても、デバイスへの電力供給を可能にして、省エネルギー動作下で、障害や不具合の発生を確実に防ぐことができるようにする。
このために、熱電変換素子１６０により変換された電気エネルギーを充電する２次電池を設ける。
図３は、画像形成装置の負荷に電力を供給する本実施形態に係わる電力給電部の構成を示す。
図３に示すように、定着器１３５で生じた熱エネルギーを受ける熱電変換素子１６０は、熱から電気へのエネルギーの変換を行い、起電力Ｖを発生する（図１参照）。
熱電変換素子１６０の出力端は、２次電池１６５に接続されているので、熱電変換素子１６０により変換され、得られた電気エネルギーは、２次電池１６５に充電される。また、電力の供給を受ける各種の負荷１０７は、２次電池１６５の後段に接続される。
このような構成により、２次電池１６５を介して給電される各種の負荷１０７への電力が安定し、熱電変換素子１６０の出力が停止しても、負荷１０７への電力供給が可能となる。
【００１３】
次に示す実施形態は、上記実施形態（図３参照）の２次電池１６５によって電力が供給される負荷が排熱ＦＡＮであることを特徴とするものである。
図４は、画像形成装置の排熱ＦＡＮに電力を供給する本実施形態に係わる電力給電部の構成を示す。図４に示す構成は、図３に示した構成における負荷１０７を排熱ＦＡＮ１９０とした点で相違するが、それ以外は変わりがないので、構成の説明は、図３についての説明を参照することとし、省略する。
図４に示す構成によると、熱電変換素子１６０で変換された電気エネルギーは、２次電池１６５に蓄積され、２次電池１６５を介して、排熱ＦＡＮ１９０への電力として供給される。この様な構成にすることにより、不要な熱を利用でき、省エネルギーに寄与することが可能となる。
しかも、次に示す、従来技術及び先行技術で起きる排熱ＦＡＮの動作上の問題点も解消することが可能になる。
即ち、従来の画像形成装置は、一般的にＡＣ電源が供給されるので、ＡＣ／ＤＣコンバータを持ち、コンバータによる変換後のＤＣ電源で機内の負荷を駆動している。このＡＣ／ＤＣコンバータへの入力ＡＣ電力は、電源ＳＷを介しており、電源ＳＷをオフすると、当然ＡＣ／ＤＣコンバータも停止し、ＤＣ出力は停止する。
機内を冷却するための排熱ＦＡＮも、このＤＣ電源で駆動されているため、電源ＳＷをオフすると、従来の構成では、排熱ＦＡＮも停止してしまう。
従来のこうした動作により生じる問題点として、排熱用ＦＡＮが停止すると、機内の温度が上昇し、例えばトナーなどの熱に対し弱い部分に悪影響を及ぼしてしまう危険性があった。
そこで、熱電変換素子を用いて電力の供給を可能とする方法（以下、「先行技術」と記す）が検討された。この先行技術によると、電源オフをしても、すぐには定着器の温度が下がることはないので、定着器の温度が下がるまでは熱起電力を発生させ、電源オフ後も電力供給が可能であるため、排熱ＦＡＮの駆動が継続できて、上記のような不具合の発生を抑えることが可能になった。
しかしながら、この先行技術の動作は、定着器が電源オフ時には高温になっていることが前提であるが、実際は必ずしもそうとは限らず、仮に、定着器の温度がある程度下がった状態である場合には、熱電変換素子は起電力を発生できなくなり、排熱用ＦＡＮへの電力の供給も困難になってしまう。
本実施形態のように、排熱ＦＡＮ１９０へ２次電池１６５を介して電力供給を行うと、定着器１３５の温度がある程度下がった状態で電源オフになり、熱電変換素子１６０が起電力を発生することが出来なくても、これまでに発生された起電力を２次電池１６５に充電し、２次電池１６５に蓄えた電力によって排熱ＦＡＮ１９０の駆動を継続できるため、このような状態において先行技術で起きた機内の温度上昇を防ぐことができ、更に、電源オン時には、排熱ファンへの電源供給を不要とし、省エネルギー化に寄与することが可能になる。
【００１４】
次の実施形態は、ＨＤＤ（ハード  ディスク  ドライブ）を有する画像形成装置への適用形態を示すもので、熱電変換素子で発生された起電力を２次電池に充電し、２次電池に蓄えた電力によって負荷としてのＨＤＤを駆動することを可能とするものである。
例えば、コピー機能を備えた画像形成装置やコピー・プリンタ等の多機能を複合させた画像形成装置では、処理の対象となる画像の蓄積手段としてＨＤＤが装備され、ＨＤＤの利用により、機能の拡張が図られている。本実施形態は、こうした画像形成装置への適用を意図したものである。
図５は、本実施形態に係わる画像形成装置の概略構成を示す。
図５に示す実施形態の画像形成装置は、原稿の情報を読み取る読み取り部１１１、原稿読取画像及びホストコンピュータ２００からの印刷要求に応じたプリント出力用画像を処理する画像処理制御部１１３、画像処理制御部１１３の制御下で画像処理用データ等を必要に応じて一時的に退避させたり、記憶保持・蓄積するＨＤＤ１２７を有する。また、電子写真技術による画像形成方式の画像形成を行うための要素部として、画像処理制御部１１３からの画像データに基づき像担持体上に画像を形成するための画像形成部１３３と、画像形成部１３３を制御する画像形成制御部１３１を有する。画像形成部１３３には、像担持体上に生成されたトナー画像を転写紙に転写し、画像が転写された転写紙に熱と圧力を加えて画像を転写紙に定着させる定着器１３５を備える。
定着器１３５は、トナーを溶着させる熱を発生するために、内部にハロゲンヒータを持つ。ハロゲンヒータの駆動エネルギーは、通常、商用電源からのＡＣ電力を直接供給し、このヒータをオン／オフさせる制御部は、機内に有するＡＣ／ＤＣコンバータ１０１によって商用電源であるＡＣ電力から生成されたＤＣ電源を用いている。
【００１５】
定着器１３５からの不要な熱を再利用できる電気エネルギーに変換する熱電変換素子１６０は、定着器１３５近傍に配し、定着器１３５からの熱エネルギーを受け取り、熱起電力を発生する構成となっている。なお、不要な熱は、最終的に上記実施形態（図１参照）と同様に、機外に排出し得るようにされる。
本実施形態においては、上記のようにして、熱電変換素子１６０で発生した電力が、一度、２次電池１６５に充電され、２次電池１６５からＨＤＤ１２７へ供給される。
従来では、この種の画像形成装置（ＨＤＤ１２７への電力が熱電変換素子１６０から供給される以外は、図５と同様の構成を有する）に備わっているＨＤＤへの電力の供給は、ＡＣ／ＤＣコンバータからのＤＣ電力であり、このＡＣ／ＤＣコンバータは、その構成上、ＡＣ入力電源をオン／オフさせる電源ＳＷ（図５の電源ＳＷ１０３に相当）をオフすると、当然、ＤＣ電源もオフすることになる。従って、このような従来装置における問題点として、制御部（図５の画像処理制御部１１３に相当）が、ＨＤＤにアクセス中に、電源ＳＷをオフしてしまうと、ＨＤＤモータへの電源がオフされてしまうので、モータが停止してしまい、ディスクの破損や、データの損失等が発生してしまう危険性があった。
そこで、熱電変換素子を用いて電力の供給を可能とする方法（以下、「先行技術」と記す）が検討された。この先行技術によると、電源オフをしても、すぐには定着器の温度が下がることはないので、定着器の温度が下がるまでは熱起電力を発生させ、電源オフ後も電力供給が可能であるため、ＨＤＤの駆動が継続できて、上記のような不具合の発生を抑えることが可能になった。
しかしながら、この先行技術の動作は、定着器が電源オフ時には高温になっていることが前提であるが、実際は必ずしもそうとは限らず、仮に、定着器の温度がある程度下がった状態である場合には、熱電変換素子は起電力を発生できなくなり、ＨＤＤへの電力の供給は途絶えてしまう。
本実施形態のように、ＨＤＤ１２７へ２次電池１６５を介して電力供給を行うと、定着器１３５の温度がある程度下がった状態で電源オフになり、熱電変換素子１６０が起電力を発生することが出来なくても、これまでに発生された起電力を２次電池１６５に充電し、２次電池１６５に蓄えた電力によってＨＤＤ１２７の駆動を継続できるため、このような状態において先行技術で起きたＨＤＤのモータの急激な停止を防ぎ、データの消失、不完全書込、ディスク損傷を防ぐことができ、更に、電源オン時には、ＨＤＤへの電源供給を不要とし、省エネルギー化に寄与することが可能になる。
【００１６】
次の実施形態は、不揮発性記憶部を有する画像形成装置への適用形態を示すもので、熱電変換素子で発生された起電力を２次電池に充電し、２次電池に蓄えた電力を負荷としての不揮発性記憶部へ供給することを可能とするものである。
例えば、コピー機能を備えた画像形成装置やコピー・プリンタ等の多機能を複合させた画像形成装置では、対象となる画像の処理に付随する各種の情報を保存しておく必要があり（例えば、発生したジャム情報や、ユーザ固有の設定値等を保存しておき、次回、電源オン時にその情報が利用される）、こうした情報は、電源オフ後にも情報が消失しないように、不揮発性記憶部に記憶・保存される。本実施形態は、こうした不揮発性記憶部を有した画像形成装置への適用を意図したものである。
図６は、本実施形態に係わる画像形成装置の概略構成を示す。
図６に示す実施形態の画像形成装置は、原稿の情報を読み取る読み取り部１１１、原稿読取画像及びホストコンピュータ２００からの印刷要求に応じたプリント出力用画像を処理し、画像形成部１３３を制御する画像形成／画像処理制御部１２１、画像形成／画像処理制御部１２１の制御に従い電子写真技術による画像形成方式で像担持体上に画像を形成するための画像形成部１３３を有する。また、画像形成／画像処理制御部１２１は、処理・制御に付随する各種の情報を保存する不揮発性記憶部１２４及びその記憶部制御部１２３を持つ。画像形成部１３３には、像担持体上に生成されたトナー画像を転写紙に転写し、画像が転写された転写紙に熱と圧力を加えて画像を転写紙に定着させる定着器１３５を備える。
定着器１３５は、トナーを溶着させる熱を発生するために、内部にハロゲンヒータを持つ。ハロゲンヒータの駆動エネルギーは、通常、商用電源からのＡＣ電力を直接供給し、このヒータをオン／オフさせる制御部は、機内に有するＡＣ／ＤＣコンバータ１０１によって商用電源であるＡＣ電力から生成されたＤＣ電源を用いている。
【００１７】
定着器１３５からの不要な熱を再利用できる電気エネルギーに変換する熱電変換素子１６０は、定着器１３５近傍に配し、定着器１３５からの熱エネルギーを受け取り、熱起電力を発生する構成となっている。なお、不要な熱は、最終的に上記実施形態（図１参照）と同様に、機外に排出し得るようにされる。
本実施形態においては、上記のようにして、熱電変換素子１６０で発生した電力が、一度、２次電池１６５に充電され、２次電池１６５から不揮発性記憶部１２４及び記憶部制御部１２３へ供給される。
従来では、この種の画像形成装置（不揮発性記憶部１２４及び記憶部制御部１２３への電力が熱電変換素子１６０から供給される以外は、図６と同様の構成を有する）に備わっている不揮発性記憶部及びその制御部への電力の供給は、ＡＣ／ＤＣコンバータからのＤＣ電力であり、このＡＣ／ＤＣコンバータは、その構成上、ＡＣ入力電源をオン／オフさせる電源ＳＷ（図５の電源ＳＷ１０３に相当）をオフすると、当然、ＤＣ電源もオフすることになる。従って、このような従来装置における問題点として、制御部（図６の画像形成／画像処理制御部１２１に相当）が、不揮発性記憶部にアクセス中に、電源ＳＷをオフしてしまうと、データの書きこみ失敗、データ消失等の不具合が発生してしまう危険性があった。
そこで、熱電変換素子を用いて電力の供給を可能とする方法（以下、「先行技術」と記す）が検討された。この先行技術によると、電源オフをしても、すぐには定着器の温度が下がることはないので、定着器の温度が下がるまでは熱起電力を発生させ、電源オフ後も電力供給が可能であるため、不揮発性記憶部及びその制御部への電力の供給を継続し、正常に書き込みを終了することができて、上記のような不具合の発生を抑えることが可能になった。
しかしながら、この先行技術の動作は、定着器が電源オフ時には高温になっていることが前提であるが、実際は必ずしもそうとは限らず、仮に、定着器の温度がある程度下がった状態である場合には、熱起電力を十分得ることが出来ずに、不揮発性記憶部への電源供給も不安定になってしまう。
本実施形態のように、不揮発性記憶部１２４及び記憶部制御部１２３へ２次電池１６５を介して電力供給を行うと、定着器１３５の温度がある程度下がった状態で電源オフになり、熱電変換素子１６０が起電力を発生することが出来なくても、これまでに発生された起電力を２次電池１６５に充電し、２次電池１６５に蓄えた電力によって不揮発性記憶部１２４及び記憶部制御部１２３への供給を継続できるため、安定した電力供給を行うことができ、このような状態において先行技術で起きた記憶部等への電源ダウンを防ぎ、データの消失、不完全書込を防ぐことができ、更に、電源オン時には、記憶部等への電源供給を不要とし、省エネルギー化に寄与することが可能になる。
【００１８】
次の実施形態は、サブヒータを持つ定着器を有する画像形成装置への適用形態を示すもので、熱電変換素子で発生された起電力を２次電池に充電し、２次電池に蓄えた電力を負荷としてのサブヒータへ供給することを可能とするものである。
図７は、本実施形態におけるサブヒータを持つ定着器の概略構成を示す。
図７に示すように、定着器１３５は、各々の内部にハロゲンヒータ１３８を配した、定着ローラ１３６と加圧ローラ１３７を備え、ハロゲンヒータ１３８で高温に加熱された定着ローラ１３６と加圧ローラ１３７間で通過する転写紙を熱圧着することにより、未定着状態にある転写紙上のトナーの定着処理を行う。また、定着器１３５の上部に熱電変換素子１６０を設け、定着器内にサブヒータ１３９を配置する。なお、熱電変換素子１６０の位置は、図７に示す配置に限定するものではなく、定着器１３５からの熱エネルギーを受けることが可能な位置ならば何処でも良く、又、サブヒータ１３９も、定着部の温度を上昇、又は維持させることが可能な位置であれば何処でも良い。
また、本実施形態の画像形成装置は、図７に示すサブヒータ１３９を持つ定着器１３５を上述した図１の実施形態における画像形成装置における定着器１３５として用いることにより実施例装置とするものである。
従来装置の定着部では、トナー定着に用いた後の余分な熱は機外に排出されていたが、省エネルギーの観点から、この不要な熱を熱電変換素子により電力に変換し、発生させた電力を用いてサブヒータを駆動する方法（以下、「先行技術」と記す）が検討された。
しかしながら、この先行技術によると、定着器の温度が低い場合は、熱起電力を十分得ることが出来ずに、安定した電力供給を行うことができなくなってしまうという問題が生じた。
【００１９】
そこで、本実施形態の画像形成装置は、熱電変換素子１６０によって得られた電力を一度、２次電池に充電させ、２次電池からの電力をサブヒータ１３９に供給する構成とする。
図８は、画像形成装置のサブヒータ１３９に電力を供給する本実施形態に係わる電力給電部の構成を示す。
図８に示すように、定着器１３５で生じた熱エネルギーを受ける熱電変換素子１６０は、熱から電気へのエネルギーの変換を行い、起電力Ｖを発生する。
熱電変換素子１６０の出力端は、２次電池１６５に接続されているので、熱電変換素子１６０により変換され、得られた電気エネルギーは、２次電池１６５に充電される。また、電力の供給を受けるサブヒータ１３９は、２次電池１６５の後段に接続される。
このような構成により、定着器１３５の温度が低く、熱起電力の発生が停止した状態でも、２次電池１６５に蓄えた電力によって給電されるので、サブヒータ１３９への電力を安定させることが可能となる。
熱電変換素子１６０で発生するエネルギーは、そもそも不要熱として排出する熱から得られたエネルギーであり、全て省エネルギーに寄与させることが出来、特に、本実施形態では、このエネルギーを定着器１３５のサブヒータ１３９へ供給し、ローラを加熱するための電力を減少させることが出来るため、さらに、省エネルギーに寄与することが可能となる。
【００２０】
次の実施形態は、サブヒータを持つ定着器を有する画像形成装置への適用形態を示すもので、上記実施形態（図７）におけるサブヒータに係わる他のバリエーションを示すものである。
図９は、本実施形態におけるサブヒータを持つ定着器の概略構成を示す。
図９に示すように、サブヒータ１３９が定着ローラ１３６内に設けられている点が、この実施形態において変更された構成部分であり、その他の構成については、図７と相違しない。
サブヒータ１３９を定着ローラ１３６内に設けたことにより、多くの熱を直接、定着ローラ１３６に伝えることができるので、上記実施形態（図７）よりも更に熱効率を向上させることが可能となり、省エネルギーに寄与することが可能となる。
なお、図９に示す形態では、サブヒータ１３９を定着ローラ１３６内の中空部に配置しているが、定着ローラ１３６の内壁に接するように配置することも可能である。
【００２１】
次の実施形態は、サブヒータを持つ定着器を有する画像形成装置への適用形態を示すもので、熱電変換素子１６０によって得られた電力をサブヒータ１３９へ２次電池を介して供給する上記各実施形態（図７〜図９）におけるサブヒータを特定するものである。
図１０は、本実施形態におけるサブヒータを持つ定着器の概略構成を示す。
図１０に示すように、定着ローラ１３６内に設けられているサブヒータを、セラミックヒータ１３９ｃとした点が本実施形態の特徴であり、これ以外の構成については、図９と相違しない。なお、ここでは、定着ローラ１３６内に設けられているサブヒータを例としたが、サブヒータは、別の配置に設けられていても良い。
従来、定着器のサブヒータにセラミックヒータを用いるという発想はなかったが、セラミックヒータは、ＤＣ電源を用いて、使用可能であり、しかも、短時間で発熱することが可能であるという、優れた特性を持ちながら、比較的安価であり、その駆動にも、特別な回路が不要である。
従って、セラミックヒータ１３９ｃを上記のように定着ローラ１３６のサブヒータとして用いることによって、熱電変換素子１６０で得られた電力をサブヒータへ２次電池を介して、効率よく、安定的に供給し、省エネルギー化を図る、という所期の効果を最大限に引き出すことが可能になる。
【００２２】
次の実施形態は、熱電変換素子によって得られた電力を画像形成装置内の各種の負荷へ２次電池を介して供給する電力給電部における２次電池を特定するもので、電気２重層コンデンサ１６５ｃを２次電池として採用するものである。
図１１は、画像形成装置の負荷に電力を供給する本実施形態に係わる電力給電部の構成を示す。
図１１に示すように、定着器１３５で生じた熱エネルギーを受ける熱電変換素子１６０は、熱から電気へのエネルギーの変換を行い、起電力Ｖを発生する。
熱電変換素子１６０の出力端は、２次電池としての電気２重層コンデンサ１６５ｃに接続されているので、熱電変換素子１６０で発生した電気エネルギーは、電気２重層コンデンサ１６５ｃに充電される。また、電力の供給を受ける負荷（排熱ＦＡＮ１９０）は、電気２重層コンデンサ１６５ｃの後段に接続される。
このような構成により、電気２重層コンデンサ１６５ｃを介して給電される負荷としての排熱ＦＡＮ１９０への電力が安定し、熱電変換素子１６０の出力が停止しても、排熱ＦＡＮ１９０への電力供給が可能となる。なお、ここでは、負荷を排熱ＦＡＮ１９０としているが、１例を示すものであり、他の負荷にも同様に実施し得る。
２次電池として採用した電気２重層コンデンサ１６５ｃは、急速な充電が可能であり、放電する場合も、大電流を負荷に対して供給を可能にする特性を持つので、様々な負荷へ対応することが可能であり、より使いやすいシステムとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の実施形態に係わる画像形成装置の概略構成を示す。
【図２】ゼーベック効果を利用した熱電変換素子の変換原理を示す概念図である。
【図３】熱電変換素子の起電力を画像形成装置の負荷に供給する電力給電部の構成を示す。
【図４】熱電変換素子の起電力を画像形成装置の排熱ＦＡＮに供給する電力給電部の構成を示す。
【図５】ＨＤＤを有する画像形成装置に適用した本発明の実施形態に係わる概略構成を示す。
【図６】不揮発性記憶部を有する画像形成装置に適用した本発明の実施形態に係わる概略構成を示す。
【図７】本発明の実施形態に係わるサブヒータを持つ定着器の概略構成を示す。
【図８】熱電変換素子の起電力を定着器のサブヒータに供給する電力給電部の構成を示す。
【図９】本発明の実施形態に係わるサブヒータを持つ定着器の概略構成を示す。
【図１０】本発明の実施形態に係わるセラミックヒータをサブヒータとして持つ定着器の概略構成を示す。
【図１１】熱電変換素子の起電力を画像形成装置の負荷に電気２重層コンデンサを介して供給する電力給電部の構成を示す。
【図１２】画像形成時と待機モード時における定着器への電源供給状態を示す。
【図１３】電源オフ時からの熱源エネルギーの変動を示す。
【符号の説明】
【００２４】
１００・・画像形成装置、          １２３・・記憶部制御部、
１２４・・不揮発性記憶部、
１２７・・ＨＤＤ（ハード  ディスク  ドライブ）、
１３３・・画像形成部、            １３５・・定着器、
１３９・・サブヒータ、            １６０・・熱電変換素子、
１６５・・２次電池、            １６５ｃ・・電気２重層コンデンサ、
１９０・・排熱ファン。
【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】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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