(57)【要約】【課題】エネルギーの有効利用と消費電力の節減を図ることができる画像形成装置を提供すること。【解決手段】内部若しくは外部に設置された燃料電池の排出熱を入力手段を有し、その熱により内部ユニットの加熱を行う。  又、内部若しくは外部に設置された燃料電池の排出熱を入力する熱入力手段を有し、その熱により加熱を行う第１の加熱手段と、電力で加熱を行う第２の加熱手段とによって、内部ユニットの加熱を行う温度制御手段を有する画像形成装置において、前記熱入力手段に入力される排出熱を検出する第１の温度検出手段と、前記内部ユニットの温度を検出する第２の温度検出手段とを有し、前記第１の温度手段の温度検出値が前記内部ユニットの予め指示された温度値よりも低い場合に、前記温度制御手段は前記第２の温度検出手段が、予め指示された温度値になるよう前記第２の加熱手段を駆動する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部若しくは外部に設置された燃料電池の排出熱を入力手段を有し、その熱により内部ユニットの加熱を行うことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記熱入力手段に入力された熱は、定着ローラの加熱に利用され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】
前記画像形成装置は温度制御手段を有し、加熱対象のユニットに配設された温度検知手段の検出結果に基づいて前記熱入力手段の熱入力を許可／禁止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】
前記温度制御手段は、温度検知手段の検出検出結果が異常温度を検出した際に前記熱入力手段の熱入力を禁止することを特徴とする請求項３記載の画像形成装置。
【請求項５】
内部若しくは外部に設置された燃料電池の排出熱を入力する熱入力手段を有し、その熱により加熱を行う第１の加熱手段と、電力で加熱を行う第２の加熱手段とによって、内部ユニットの加熱を行う温度制御手段を有する画像形成装置において、
前記熱入力手段に入力される排出熱を検出する第１の温度検出手段と、前記内部ユニットの温度を検出する第２の温度検出手段とを有し、前記第１の温度手段の温度検出値が前記内部ユニットの予め指示された温度値よりも低い場合に、前記温度制御手段は前記第２の温度検出手段が、予め指示された温度値になるよう前記第２の加熱手段を駆動することを特徴とする画像形成装置。
【請求項６】
前記熱入力手段に入力された熱は、定着ローラの加熱に利用されることを特徴とする請求項５記載の画像形成装置。
【請求項７】
温度制御手段を有し、加熱対象のユニットに配設された温度検知手段の検出結果に基づいて前記第１の加熱手段の熱入力を許可／禁止すること及び前記第２の加熱手段の駆動を許可／禁止することを特徴とする請求項５記載の画像形成装置。
【請求項８】
前記温度制御手段は予め指示された第１の温度以上になった時に前記第１／第２の加熱手段の動作を禁止し、前記第１の温度以下になった時に前記第１の加熱手段の動作を許可し、予め指示された前記第１の温度よりも低い第２の温度まで低下した場合に前記第２の加熱手段の動作を許可することを特徴とする請求項７記載の画像形成装置。
【請求項９】
待機状態の時は前記第１の加熱手段のみを使用することを特徴とする請求項８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、燃料電池の排出熱を利用した画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の画像形成装置においては、転写紙に画像をさせるためにヒートローラを１６０〜２２０の温度まで加熱する必要があり、そこで使用される電力は７００〜１０００Ｗと、装置の使用する電力の大部分を占めていた。
【０００３】
又、装置の待機中でも、装置の動作開始を迅速化するために定着器を加熱しておく必要があり電力ロスを生じていた。
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−０１４５７４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
近年、クリーンなエネルギーとして注目されている燃料電池は、電力の発生と共に排熱を生じ、その排熱を利用することでエネルギー変換効率を高く取ることができる。現状では排熱は主に空調／給湯に利用されているが、この排熱を画像形成装置の定着器の加熱に利用できるよう、画像形成装置に排出熱を入力手段を有し、その熱により内部ユニットの加熱を行うことで、加熱に電力を不必要にする若しくは低減することが可能となる。
【０００６】
本発明の目的は、エネルギーの有効利用と消費電力の節減を図ることができる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】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明は、内部若しくは外部に設置された燃料電池の排出熱を入力手段を有し、その熱により内部ユニットの加熱を行うことを特徴とする。
【０００８】
又、本発明は、内部若しくは外部に設置された燃料電池の排出熱を入力する熱入力手段を有し、その熱により加熱を行う第１の加熱手段と、電力で加熱を行う第２の加熱手段とによって、内部ユニットの加熱を行う温度制御手段を有する画像形成装置において、前記熱入力手段に入力される排出熱を検出する第１の温度検出手段と、前記内部ユニットの温度を検出する第２の温度検出手段とを有し、前記第１の温度手段の温度検出値が前記内部ユニットの予め指示された温度値よりも低い場合に、前記温度制御手段は前記第２の温度検出手段が、予め指示された温度値になるよう前記第２の加熱手段を駆動することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、燃料電池から排出される排熱を熱源を必要とする定着器に有効に利用し、エネルギーの有効利用と画像形成装置の消費電力ダウンの効果を上げることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
（画像形成装置の構成）
図３において、３０１は原稿載置台としての原稿台ガラスで、３０２は原稿照明ランプで走査ミラー３０３と共にスキャナを構成している。不図示のモータによりスキャナが所定方向に往復走査されて原稿の反射光を走査ミラー３０３〜３０５を介してレンズ３０７を透過してＣＣＤセンサ３０８に結像する。
【００１１】
３１７はレーザで、イメージセンサ部３０６で電気信号に変換され画像制御部１３９で所定の画像処理が行われた画像信号に基づいて変調されたレーザ光を感光体ドラム３１０に照射する。
【００１２】
感光体ドラム３１０の周りには、１次帯電器３１３、現像器３１８、転写帯電器３２７、分離帯電器３２８、クリーニング装置３１１、前露光ランプ３１２が装備されている。画像形成部３２６において、感光体ドラム３１０は、不図示のモータにより図示矢印方向に回転しており、１次帯電器３１３により所望の電位に帯電された後、画像制御部３３９からの画像データに応じてレーザ３１７からレーザー光が照射され、感光体ドラム３１０上に静電潜像が形成される。感光体ドラム３１０上に形成された静電潜像は、現像器３１８により現像されてトナー像として可視化される。
【００１３】
一方、上段カセット３２２或は下段カセット３２４からピックアップローラ３２３，３２４により給紙された転写紙は、給紙ローラ３３８，３３９により本体に送られ、レジストローラ３２６により転写ベルトに給送され、可視化されたトナー像が転写帯電器３２７により転写紙に転写される。転写後の感光体ドラム３１０は、クリーニング装置３１１により残留トナーが清掃され、前露光ランプ３１２により残留電荷が消去される。
【００１４】
搬送ベルト３２９により、定着器３３０に送られた転写後の転写紙は、定着器３３０により加圧及び加熱により定着され、排出ローラ１３１により本体の外に排出される。
【００１５】
次に、本実施の形態に係る画像形成装置の動作について説明する。
【００１６】
図１に本実施の形態に係る画像形成装置の構成を示す。
【００１７】
図１において、１０１は燃料電池であり、この燃料電池１０１から熱供給経路１０２を介して複写機３００ａ及び複写機３００ｂに排出熱が供給される。又、燃料電池１０１からの電力供給はＤＣ−ＡＣトランス１０４により直流から交流に変換され、電源経路１０５ａ，１０５ｂを介して複写機３００ａ及び複写機３００ｂに供給される。このＡＣ電源供給は、必ずしも燃料電池から供給される必要はなく、図５に示すように、通常のＡＣ電源（１０６）から供給することで対応しても良い。
【００１８】
１０３ａ，１０３ｂは熱経路切換手段であり、それぞれ複写機３００ａ，３００ｂの韓の制御信号に基づいて燃料電池１０１からの排熱経路を複写機側若しくは排熱経路側にそれぞれ切り換えることができる。熱供給経路１０２から複写機内部に導かれた排熱は、定着器３３０ａ，３３０ｂ内部に導かれ、更に排熱経路向けて機外へと排出されていく。
【００１９】
図４を用いて燃料電池１０１の概略動作を説明する。
【００２０】
図４に燃料電池の単位スタックのモデルを示す。４０４は燃料供給部であり水素が供給される。供給された水素は、燃料極（−極）に取り込まれ電子（２ｅ−
）を解離して水素イオン２Ｈ＋ となり、電解質４０２を介して空気極（＋極）に到達する。水素から解離した電子（２ｅ−
）は燃料極に接続された負荷を介して空気極４０３に到達する。これにより電力を発生する。空気極４０３では空気吸入口４０５から吸入された酸素Ｏ２
を取り込み、燃料極からの水素イオン２Ｈ＋ 及び負荷を介して流れ込んできた電子２ｅ−
と酸素が、
２Ｈ＋ ＋Ｏ＋２ｅ−
＝Ｈ2 Ｏ
の反応を生じて水を生成する。
【００２１】
上記一連の動作を継続することにより、水素を燃料として消費し、水と電力を供給することができる。
【００２２】
一般的にこの単位セル当たりの出力電圧は０．７〜０．８Ｖであり、セパレータ４０６を介してこの単位セルを積み上げていくことにより電圧を上げていく。
【００２３】
ここで、セル内部には若干の電気抵抗があり、発生した電流に応じて発熱が生じる。この排熱は６０℃の温水から１７０℃の水蒸気といった形態で回収される。この排熱を本実施の形態では定着器の加熱に利用する。
【００２４】
次に、図２を用いて本実施の形態の定着器３３０の構成を説明する。
【００２５】
図２（ａ）に定着器３３０の内部構成図、図２（ｂ）に制御ブロック図を示す。
【００２６】
図２（ａ），（ｂ）において２−１は熱経路切換手段であり、温度制御手段２０９によって燃料電池からの排熱供給及び機外への排出経路の遮断／非遮断を切り換える。２０６は外部加熱ローラであり、定着上ローラ２０７に接するように配置され、図示しないモータにより外部加熱ローラ２０６と定着上ローラ２０７を回転駆動させることにより、定着上ローラの表面を加熱する。２０３は外部加熱ローラ内部に配置された熱伝導パイプであり、供給された排熱を加熱ローラ２０６内部に循環させることにより加熱を行う。ここで、加熱ローラの長手方向の温度均一性を保つために熱伝導パイプとヒートパイプ等を組み合わせて配置しても良い。
【００２７】
又、外部加熱ローラを用いない場合は熱伝導パイプ２０３を定着上ローラ２０７の内部に配置しても良い。２０５は定着ヒータであり、主にハロゲンヒータが用いられる。この定着ヒータ２０５は、トライアック２１１を介して温度制御手段２０９によりＯＮ／ＯＦＦ制御することにより定着上ローラ２０７を内部から加熱することが可能となる。２０２はパイプサーミスタ、２０３はローラサーミスタであり、それぞれ熱伝導パイプの温度、定着上ローラ２０７の温度をそれぞれ検出する。
【００２８】
次に、図２に用いて図６に示すフローチャートに基づき、本実施の形態の動作フローを説明する。
【００２９】
本実施の形態では、定着温度を１６０℃±２℃とした場合の例を示す。
【００３０】
６０１で温度制御手段２０９は画像形成装置が動作中であるかどうかを判断する。動作中でなければスタンバイフロー（図７）に移行し、動作中であれば６０２以下の温度調整フローを行う。６０２ではローラサーミスタ２０４の温度検出が１６２℃（温調上限）以上であるかを判断し、１６２℃以上であれば温度制御手段２０９はヒータ２０５をＯＦＦ及び切換手段２０１をＯＦＦし、定着ローラへの熱供給を遮断する。１６２℃以下であれば、ステップ６０３に進み、定着温度が１６０℃（温調中心）以下であるかどうかを判断する。１６０℃以下でなければステップ６０１に戻り、１６０℃以下であればステップ６０４で切換手段２０１をＯＮにし、燃料電池１０１からの熱供給を許可する。
【００３１】
次に、ステップ６０５ではローラの温度が１５８℃（温度調整範囲下限）以下であるか否かを判断し、１５８℃以下でなければステップ６０１に戻り、１５８℃以下であればステップ６０６でハロゲンヒータ２０５をＯＮし、以上器の動作を繰り返す。これにより、画像形成動作時の温度調整は燃料電池の熱供給を先にＯＮし、その後温度が下がればヒータでバックアップするという構成を採ることにより、ヒータでの熱供給時間を短く設定ですることができ、消費電力を抑えることが可能となり、燃料電池からの熱供給を有効に活用することが可能となる。
【００３２】
更に、図７に示すように、スタンバイ中は燃料電池からの熱供給でローラを余熱しておくことで、従来行っていたヒータでの余熱に対して大幅に消費電力を下げることができる。以下のスタンバイ時の余熱のフローを示す。
【００３３】
図７において、温度制御手段２０９はステップ７０１でハロゲンヒータ２０５をＯＦＦとする。次に、ステップ７０２でローラ温度は目標温度以下かどうかを判断し、目標温度以下であればステップ７０３で切換手段をＯＮ、目標温度以上であればステップ７０４で切換手段をＯＦＦとする。ここで目標温度は、画像形成装置の立ち上がり時間、燃料電池からの排熱温度等を考慮して設定すれば良い。次に、ステップ７０５では画像形成装置の動作開始状態に移行したかどうかを判断し、移行していなければ上記ステップ７０２〜７０４の動作を繰り返す。移行していればステップ７０６でハロゲンヒータ２０５、切換手段２０１を共にＯＮし、温度調整中心値である１６０℃に達するまで待ち、図６のフローへ戻る。
【００３４】
又、温度調整手段２０９は、ローラサーミスタ２０４、パイプサーミスタからの温度情報を常に監視し、温度異常を検出した際にはハロゲンヒータ２０５、切換手段２０１を共にＯＦＦすることで装置の安全性を確保する。
【００３５】
＜他の実施の形態＞
実施の形態１において、燃料電池１０１からの熱供給のみローラ温度を１６０℃以上に保つことができれば、図６のステップ６０５はＮＯの経路のみとなり、ハロゲンヒータ２０５をＯＮする必要がなくなる。このため、ヒータその場合は定着器への熱供給が燃料電池のみで賄えることになり、消費電力が大幅に削減できる。この実施の形態の場合は図２においてハロゲンヒータを配置しなくても良い。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の全体の構成を示す図である。
【図２】本発明の定着器温度制御部の構成を示す構成図及びブロック図である。
【図３】本発明の実施例における画像形成装置の構成図である。
【図４】本発明の実施例に燃料電池の一例を示す図である。
【図５】本発明の全体の構成を示す他の例の図である。
【図６】本発明の画像形成動作時の温度調整制御のフローチャートである。
【図７】本発明のスタンバイ時の温度調整制御のフローチャートである。
【符号の説明】
【００３７】
１０１  燃料電池
１０２  熱供給経路
２０１  切換手段
２０３  熱伝導パイプ
２０５  定着ヒータ
２０６  外部加熱ローラ
２０７  定着上ローラ
２０９  温度制御手段
２１１  トライアック
３１０  感光体ドラム
３３０  定着器
【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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