(57)【要約】【課題】電気エネルギーを、画像形成装置内の送風装置の電源を供給するだけでなく、制御を可能とすること。【解決手段】画像形成装置は、発熱源からの熱を電力に変換する熱電変換素子と、変換した電力を使用する負荷装置と、本体駆動に必要な電力を供給するためのスイッチング電源とを具備し、さらに熱電変換素子が、電源の発熱する箇所に設けられる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発熱源からの熱を電力に変換する熱電変換素子と、変換した電力を使用する負荷装置と、本体駆動に必要な電力を供給するためのスイッチング電源と、を具備する画像形成装置において、
前記熱電変換素子が、前記電源の発熱する箇所に設けられていることを特徴とした画像形成装置。
【請求項２】
前記発熱する箇所とは、前記スイッチング電源の主制御用スイッチ素子であり、そこに熱電変換素子を設けることを特徴とした請求項１記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記発熱する箇所とは、前記スイッチング電源の主制御用スイッチ素子を放熱するために設けられた放熱板であり、そこに熱電変換素子を設けることを特徴とした請求項１記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記発熱する箇所とは、前記スイッチング電源のから生成された直流電源から、低電圧を生成するための電圧調整回路で発熱するレギュレータに、熱電変換素子を設けることを特徴とした請求項１記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記発熱する箇所とは、前記発熱するレギュレータを放熱するために設けられた放熱板であり、そこに熱電変換素子を設けることを特徴とした請求項４記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記発熱する箇所とは、画像形成装置の駆動系であるモータ、クラッチ、ソレノイド等のメカトロ部品であり、そこに熱電変換素子を設けることを特徴とした請求項１記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記発熱する箇所とは、前記メカトロ部品の駆動制御回路で実装されるモータドライバであり、そこに熱電変換素子を設けることを特徴とした請求項６記載の画像形成装置。
【請求項８】
冷却ために設けられた送風装置と、冷却に必要な箇所の温度を検知する素子を具備したことを特徴とした画像形成装置において、
前記定着装置のいずれかの発熱する箇所から得られた電力と前記の温度を検知する素子で送風装置を駆動させることを特徴とした請求項１から７のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項９】
前記温度を検知する素子とは、サーミスタであることを特徴とした請求項８記載の画像形成装置。
【請求項１０】
前記温度検知素子は、スイッチング電源の主制御用スイッチ素子に設けることを特徴とした請求項８記載の画像形成装置。
【請求項１１】
前記温度検知素子は、前記主制御用スイッチ素子を放熱するために設けられた放熱板に設けることを特徴とした請求項１０記載の画像形成装置。
【請求項１２】
前記温度検知素子は、低電圧を生成するための電圧調整回路で発熱するレギュレータに設けることを特徴とした請求項８記載の画像形成装置。
【請求項１３】
前記温度検知素子は、発熱するレギュレータを放熱するために設けられた放熱板であることを特徴とした請求項１２記載の画像形成装置。
【請求項１４】
前記温度検知素子は、画像形成装置の駆動系であるモータ等のメカトロ部品に設けることを特徴とした請求項８記載の画像形成装置。
【請求項１５】
前記温度検知素子は、メカトロ部品の駆動制御回路で実装されるモータドライバに設けることを特徴とした請求項１４記載の画像形成装置。
【請求項１６】
前記温度検知素子は、画像形成装置の機内の不要熱を機外に排出するための経路途中に設けることを特徴とした請求項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、プリンタやＦＡＸやそれらの複合機など、発熱部材を持つ画像形成装置のエネルギー有効利用技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、画像形成装置においては、用紙搬送系、感光体その他を駆動させるためのモータ、各種チャージャー、定着装置のヒータ、制御基板など様々な負荷に電力を供給している。そうしたなかで、画像形成装置として、動作時に必要とする電力をなるべく減らしたいという要望がある。動作時に電力低減するためには、バッテリー等で消費電力を賄なうか、あるいは、電源に変わるエネルギーで賄わなう必要がある。
【０００３】
従来の画像形成装置において、熱が発生する代表的な箇所として、定着ユニットがある。現在、この部分で発生した不要な熱に対して、熱電変換素子を用いて熱エネルギーを電気エネルギーに変換して各負荷に供給することが提案されている。
【０００４】
ここで、特許文献１に開示された「画像形成装置」は、複写機、プリンタ、ＦＡＸ等の画像形成装置やその付属装置における廃熱を回収し、電機エネルギーとして再利用できる省エネルギー性の高い画像形成装置である。定着ローラの内側に熱電変換装置が隣接している。熱電装置としては、任意の熱電変換装置、例えば、従来用いられるゼーベック効果による熱電変換装置を用いることができる。但し定着ローラの発熱温度領域において、その効率がよい熱電変換装置によって、定着ローラの廃熱を電気エネルギーへ変換することができる。
【特許文献１】特開２００４−１３３３４０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、画像形成装置内では、その他に発熱する箇所がいくつかある。また、これらの熱を流用した電源を負荷の駆動に使用するだけで、制御を可能とした技術はない。
【０００６】
そこで、本発明では、電気エネルギーを、画像形成装置内の送風装置の電源を供給するだけでなく、制御を可能とすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１記載の発明は、発熱源からの熱を電力に変換する熱電変換素子と、変換した電力を使用する負荷装置と、本体駆動に必要な電力を供給するためのスイッチング電源と、を具備する画像形成装置において、熱電変換素子が、電源の発熱する箇所に設けられていることを特徴とした画像形成装置である。
【０００８】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の画像形成装置において、発熱する箇所とは、スイッチング電源の主制御用スイッチ素子であり、そこに熱電変換素子を設けることを特徴とした。
【０００９】
請求項３記載の発明は、請求項１記載の画像形成装置において、発熱する箇所とは、スイッチング電源の主制御用スイッチ素子を放熱するために設けられた放熱板であり、そこに熱電変換素子を設けることを特徴とした。
【００１０】
請求項４記載の発明は、請求項１記載の画像形成装置において、発熱する箇所とは、スイッチング電源のから生成された直流電源から、低電圧を生成するための電圧調整回路で発熱するレギュレータに、熱電変換素子を設けることを特徴とした。
【００１１】
請求項５記載の発明は、請求項４記載の画像形成装置において、発熱する箇所とは、発熱するレギュレータを放熱するために設けられた放熱板であり、そこに熱電変換素子を設けることを特徴とした。
【００１２】
請求項６記載の発明は、請求項１記載の画像形成装置において、発熱する箇所とは、画像形成装置の駆動系であるモータ、クラッチ、ソレノイド等のメカトロ部品であり、そこに熱電変換素子を設けることを特徴とした。
【００１３】
請求項７記載の発明は、請求項６記載の画像形成装置において、発熱する箇所とは、メカトロ部品の駆動制御回路で実装されるモータドライバであり、そこに熱電変換素子を設けることを特徴とした。
【００１４】
請求項８記載の発明は、請求項１から７のいずれか１項に記載の画像形成装置において、冷却ために設けられた送風装置と、冷却に必要な箇所の温度を検知する素子を具備したことを特徴とした画像形成装置において、定着装置のいずれかの発熱する箇所から得られた電力との温度を検知する素子で送風装置を駆動させることを特徴とした。
【００１５】
請求項９記載の発明は、請求項８記載の画像形成装置において、温度を検知する素子とは、サーミスタであることを特徴とした。
【００１６】
請求項１０記載の発明は、請求項８記載の画像形成装置において、温度検知素子は、スイッチング電源の主制御用スイッチ素子に設けることを特徴とした。
【００１７】
請求項１１記載の発明は、請求項１０記載の画像形成装置において、温度検知素子は、主制御用スイッチ素子を放熱するために設けられた放熱板に設けることを特徴とした。
【００１８】
請求項１２記載の発明は、請求項８記載の画像形成装置において、温度検知素子は、低電圧を生成するための電圧調整回路で発熱するレギュレータに設けることを特徴とした。
【００１９】
請求項１３記載の発明は、請求項１２記載の画像形成装置において、温度検知素子は、発熱するレギュレータを放熱するために設けられた放熱板であることを特徴とした。
【００２０】
請求項１４記載の発明は、請求項８記載の画像形成装置において、温度検知素子は、画像形成装置の駆動系であるモータ等のメカトロ部品に設けることを特徴とした。
【００２１】
請求項１５記載の発明は、請求項１４記載の画像形成装置において、温度検知素子は、メカトロ部品の駆動制御回路で実装されるモータドライバに設けることを特徴とした。
【００２２】
請求項１６記載の発明は、請求項８記載の画像形成装置において、温度検知素子は、画像形成装置の機内の不要熱を機外に排出するための経路途中に設けることを特徴とした。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、電気エネルギーを、画像形成装置内の送風装置の電源を供給するだけでなく、制御を可能とすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
まず、図１を参照して、本実施の形態におけるフルカラー画像形成装置の動作を説明する。
現像部は上から黒、イエロー、シアン、マゼンタの４つがあり、潜像担持体には帯電部、露光部、現像部、クリーニング部、除電部などが配列されて像形成することが可能となっている。
【００２５】
像形成過程はまず潜像担持体上を除電部から出力される光で除電を行ない、その後に一様に帯電を行う。次に露光部において、画像データに従いＬＤを駆動してレーザー光をポリゴンミラーに照射させ、潜像担持体上に静電潜像を形成する。
【００２６】
色の３原色であるシアン、イエロー、マゼンタと黒で潜像担持体上の静電潜像に４色の画像を現像し、転写体（中間転写ベルト）に順次重ね、重ねられた像を転写紙に転写し、定着ユニットで定着することで、フルカラー画像を得ている。
【００２７】
尚、転写紙の搬送の駆動源としては、ステッピングモータやブラシレスモータがある。
【００２８】
次に、熱電変換素子の説明を行う。図２に熱電変換素子の概略図を示す。
【００２９】
熱電変換素子は、熱によって電力を発生するものであり、これは、発熱体の熱エネルギーをゼーベック効果によって、電気に変換するものである。
【００３０】
この熱電変換素子には、例えば複数のPN素子を直列に接続した構成のPN型熱電変換素子が用いられ、本実施例では、この熱電変換素子を定着ユニットに配置している。
【００３１】
図３に熱電変換素子の定着器への設置方法の例を説明する。
【００３２】
熱電変換素子は、その特性上、高温部と低温部との温度差が大きければ大きいほど、電気エネルギーへの変換効率はよくなる。画像形成装置は、トナーを転写紙に定着させるために、定着器を使用し、その定着方法として、一対のローラ中にヒータを設け、そのヒータを発熱し、ローラを加熱する。
【００３３】
加熱されたローラの間を、未定着のトナーが乗った転写紙を通過すると、トナーがローラの熱で溶解し、転写紙に定着する。本発明では、この熱を最大限に利用する。
【００３４】
図３では、定着器の上部に、熱電変換素子を配する構成としているが、低温部と高温部の温度差を利用できる構成ならば、どこに配してもよい。
【００３５】
画像形成装置内にある発熱する箇所は次の箇所がある。まず、本体駆動に必要な電力を供給するための電源（スイッチング電源）の回路内にある主制御用スイッチング素子（ＦＥＴ）、このスイッチング素子の熱を放熱するための放熱板、スイッチング電源から生成された直流電源から、さらに低電圧を生成するためのレギュレータ、そして、そのレギュレータの発熱を抑えるための放熱板がある。その他、駆動系の部品であるステッピングモータ、ブラシレスモータ、これら駆動系の制御回路内で必要なモータドライバがある。
【００３６】
以上の箇所からの熱電変換素子から得られる電源を送風装置に供給して駆動させる。
冷却が必要である箇所にサーミスタを置くことで、送風装置のＯＮ／ＯＦＦの切り替えすることができる。
【００３７】
図４にその制御回路例を示す。送風装置の電源は、熱電変換素子から供給される。送風装置のＯＮ／ＯＦＦスイッチは、コンパレータ（１１）からの出力によって切り替える。
【００３８】
このコンパレータでは、抵抗（９）と抵抗（１０）の分圧値となるリファレンス電圧値と、サーミスタ（７）と抵抗（８）の分圧値の値を比較する。
【００３９】
この比較結果によって、コンパレータがＬＯＷ出力することで、ファンを駆動させることができる。
【００４０】
ある一定の温度以上の場合のみ駆動させるために、コンパレータのリファレンス電圧を設定する必要がある。
【００４１】
また、このサーミスタは、先ほど記載した発熱する箇所に対して送風装置で冷却する箇所、スイッチング電源の主制御用スイッチ素子（ＦＥＴ）、その主制御用スイッチ素子用の放熱板、低電圧を生成するためのレギュレータ、そのレギュレータ用の放熱板、駆動系であるステッピングモータ、ブラシレスモータ、この駆動系の制御回路内で必要なモータドライバ、また、図５のように画像形成装置内の機内の不要熱を排出するための経路途中に置く。
【００４２】
図５は例図である。定着ユニット等の発熱する箇所から発生した画像形成装置内の不要熱を送風装置（１３）で、外気に熱がこもらないように排気口（１２）から排出する構成であり、その経路の途中にサーミスタ（７）を置いて、図４の制御回路例で、送風装置（１３）を制御する。
【００４３】
本実施の形態によれば、画像形成装置の省エネ時もしくは動作時の消費電力を削減することができる。
【００４４】
また、画像形成装置の省エネ時もしくは動作時の消費電力を削減することができる。また、ＣＰＵのような制御ＩＣを介して制御する必要がないので、制御ＩＣのポート数の削減、制御ソフトの不要、複数の制御基板を介して送風装置を制御する構成の場合は、基板間のコネクタ数を削減することができる。
【００４５】
なお、上述する各実施の形態は、本発明の好適な実施の形態であり、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更実施が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の実施形態のフルカラー画像形成装置の構成を示す図である。
【図２】本発明の実施形態の熱電変換素子の概略図である。
【図３】本発明の実施形態の熱電変換素子の定着器への設置方法の例を説明する図である。
【図４】本発明の実施形態の制御回路例を示す図である。
【図５】本発明の実施例を示す図である。
【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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