(57)【要約】【課題】  定着装置からの排熱を電気変換して再利用し、低温部をエネルギの使用なしに作り出し、排熱収集の効率化と、低温維持を可能にする定着装置を提供する。【解決手段】  シートＰの搬入排出箇所（１１ａ，１１ｂ）を有し、搬入箇所１１ａから内部に搬入したシートＰを加熱する熱源（１４ａ，１４ｂ）を内部に有し、前記排出箇所１１ｂから加熱したシートＰを外部へ排出する定着装置１１において、前記熱源（１４ａ，１４ｂ）を囲む構造体１５の一部あるいは構造体を囲む位置に、放熱部を有して前記熱源（１４ａ，１４ｂ）の温度よりも低温に維持される低温維持部材１３を有し、この低温維持部材１３の内側に熱電変換素子２４が装着され、この熱電変換素子２４からの導線２６に接続された端子２７を有する。【選択図】  図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シートの搬入排出箇所を有し、搬入箇所から内部に搬入したシートを加熱する熱源を内部に有し、前記排出箇所から加熱したシートを外部へ排出する定着装置において、前記熱源を囲む構造体の一部あるいは構造体を囲む位置に、放熱部を有して前記熱源の温度よりも低温に維持される低温維持部材を有し、この低温維持部材の内側に熱電変換素子が装着され、この熱電変換素子からの導線に接続された端子を有することを特徴とする定着装置。
【請求項２】
前記熱電変換素子を積層に配置し、それぞれが電気的に直列回路となるように配線されていることを特徴とする請求項１記載の定着装置。
【請求項３】
一層あるいは積層された熱電変換素子を複数有し、電気的に直列回路となるように配線され、前記直列回路が１つあるいは複数でそれぞれ個別の端子を有することを特徴とする請求項１または２記載の定着装置。
【請求項４】
１つあるいは直列回路となるように配線された熱電変換素子を電気的に並列回路となるように配線し、この並列回路が１つあるいは複数でそれぞれ個別の端子を有することを特徴とする請求項１ないし３記載の定着装置。
【請求項５】
前記熱電変換素子の熱源に対向する面にヒートシンクを装着したことを特徴とする請求項１〜５記載の定着装置。
【請求項６】
前記熱電変換素子あるいはヒートシンクの熱源に対抗する面を黒色にすることを特徴とする請求項１ないし５記載の定着装置。
【請求項７】
前記低温維持部材にヒートパイプが装着され、このヒートパイプの一端が前記放熱部近傍に、他端が前記熱電変換素子近傍に位置することを特徴とする請求項１ないし６記載の定着装置。
【請求項８】
前記低温維持部材の前記放熱部にフィンが装着されていることを特徴とする請求項１ないし７記載の定着装置。
【請求項９】
請求項１ないし８記載の定着装置を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項１０】
請求項１ないし８記載の定着装置が定着装置本体と、低温維持部材、それに装着されたヒートパイプ、フィン、熱電変換素子およびヒートシンクの２つに分離されて内部に設置されていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１１】
前記定着装置本体が引き出し可能であり、前記定着装置本体の外装部材に前記引き出し方向に略平行なスリットを有し、前記ヒートシンクの一部が前記スリットを通して前記定着装置本体内部に位置する形状であることを特徴とする請求項１０記載の画像形成装置。
【請求項１２】
前記放熱部がその支柱等の構造体と接合していることを特徴とする請求項９ないし１１記載の画像形成装置。
【請求項１３】
前記低温維持部材の放熱部あるいはフィンを冷却するための冷却装置を有することを特徴とする請求項９ないし１１記載の画像形成装置。
【請求項１４】
前記冷却装置への給電端子が熱電変換素子からの端子に接続されていることを特徴とする請求項１３記載の画像形成装置。
【請求項１５】
前記冷却装置への給電用配線の途中に電気的に切り換え可能なスイッチを介し、このスイッチが制御用電装基板に接続されていることを特徴とする請求項１３または１４記載の画像形成装置。
【請求項１６】
前記定着装置の内部温度を検知する検知手段を有し、検知情報に応じて前記冷却装置への給電回路をオフすることを特徴とする請求項１３または１５記載の画像形成装置。
【請求項１７】
前記熱電変換素子の端子がシートの除湿用ヒータに接続されたことを特徴とする請求項９ないし１６記載の画像形成装置。
【請求項１８】
前記除湿用ヒータが本体電源からも給電可能に配線されていることを特徴とする請求項１７記載の画像形成装置。
【請求項１９】
前記定着装置の内部温度を検知する検知手段を有し、検知情報に応じて本体電源からの給電量を制御可能であることを特徴とする請求項１８記載の画像形成装置。
【請求項２０】
充電回路とこれに接続した充電可能な補助電源を有し、前記熱電変換素子の端子が充電回路に接続されることを特徴とする請求項９ないし１９記載の画像形成装置。
【請求項２１】
前記補助電源がキャパシタであることを特徴とする請求項２０記載の画像形成装置。
【請求項２２】
前記定着装置の熱源が主電源と補助電源から給電可能に配線され、前記定着装置の内部温度を検知する検知手段を有し、この検知手段が前記補助電源からの給電をオン／オフ制御可能であり、検知情報に応じてオン／オフ制御を行うことを特徴とする請求項２０ないし２１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、複写機、プリンタ、ファクシミリ、ＭＦＰ（複合機）などの画像形成装置およびその加熱装置である定着装置に関し、とくに画像形成プロセスに用いる熱源の余剰熱を電力に変換して再利用する省エネ機構を備える定着装置およびこれを使用する画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
地球環境保全のためさまざまな商品にて省エネルギ技術開発が進められている。画像形成装置のうち電子写真方式を用いた複写機、プリンタやＭＦＰ等においてもかかる技術の提案がなされている（例えば、特許文献１ないし３参照）。
【特許文献１】特開平１１−２３５８５５号公報
【特許文献２】特開平１１−３４４９１６号公報
【特許文献３】特開２００２−６４９４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
画像形成装置のうち電子写真方式を用いた複写機、プリンタやＭＦＰなどの省エネルギ化のポイントは、定着装置における加熱用電力の抑制である。最近では待機時の加熱を止めつつユーザーが使用したいときにすぐに使えるように、定着装置の加熱時間短縮技術とその商品開発が盛んである。
【０００４】
一方、定着装置の熱は周囲へ伝達あるいは輻射されるので、主としてファンなどの冷却装置によって周囲のユニットを冷却しつつ機器外部へ送風している。結果として多くの熱を排熱しており、エネルギを無駄にしている。
【０００５】
このような排熱利用の方法として、特許文献１では熱を液体で移送して用紙の除湿防止に用いている。すなわち、定着やその他発熱部品（ＣＰＵ、モータ、ランプなど）の排熱を用紙の除湿に利用する。熱は液体潤滑により移送する。しかしながら、この方法では排熱をそのまま熱として利用するのみであることと、直ぐに使用しなければならないといった制約がある。
【０００６】
この課題を解決するために、特許文献３では熱を一度電気に変換して充電し必要な時に再利用する技術を開示している。熱電変換には実在上最も効率の高いペルチェ素子を用い、２次電池への充電と省エネルギモードでの再利用が可能となっている。
【０００７】
特許文献３には発熱部材として定着装置への応用が可能であることが記載されているが、実施例ではＣＰＵを発熱部材に限定している。したがって、省エネに大きな効果のある定着器装置の適用にかかわる課題を解決する発明がなされていない。
【０００８】
なお、特許文献２は放熱部品（定着装置）と熱からの保護部品を接近して画像機器内部に配設する場合に、両部品の間に配置して遮熱するための画像形成装置の遮熱装置に関し、遮熱装置として本発明の装置概観が似ているが、ペルチェ素子への給電によるヒートポンプ効果による冷却であり、本発明とは異なる技術である。
【０００９】
そこで、本発明の目的は、定着装置からの排熱を電気変換して再利用し、低温部をエネルギの使用なしに作り出し、排熱収集の効率化と、低温維持を可能にする定着装置を提供することにある。
【００１０】
本発明の他の目的は、引き出し可能な定着装置に対して熱収集と、引き出した時の安全性のため熱源を露出させず、冷却装置を使用した場合での省エネルギ効果を増大し、定着装置の温度上昇時間短縮を阻害せず、熱電変換した電気エネルギの有効利用が可能であ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】
【００１１】
前記の課題を解決するために、請求項１記載の発明では、シートの搬入排出箇所を有し、搬入箇所から内部に搬入したシートを加熱する熱源を内部に有し、前記排出箇所から加熱したシートを外部へ排出する定着装置において、前記熱源を囲む構造体の一部あるいは構造体を囲む位置に、放熱部を有して前記熱源の温度よりも低温に維持される低温維持部材を有し、この低温維持部材の内側に熱電変換素子が装着され、この熱電変換素子からの導線に接続された端子を有する定着装置を最も主要な特徴とする。
【００１２】
請求項２記載の発明では、前記熱電変換素子を積層に配置し、それぞれが電気的に直列回路となるように配線されている請求項１記載の定着装置を主要な特徴とする。
【００１３】
請求項３記載の発明では、一層あるいは積層された熱電変換素子を複数有し、電気的に直列回路となるように配線され、前記直列回路が１つあるいは複数でそれぞれ個別の端子を有する請求項１または２記載の定着装置を主要な特徴とする。
【００１４】
請求項４記載の発明では、１つあるいは直列回路となるように配線された熱電変換素子を電気的に並列回路となるように配線し、この並列回路が１つあるいは複数でそれぞれ個別の端子を有する請求項１ないし３記載の定着装置を主要な特徴とする。
【００１５】
請求項５記載の発明では、前記熱電変換素子の熱源に対向する面にヒートシンクを装着した請求項１〜５記載の定着装置を主要な特徴とする。
【００１６】
請求項６記載の発明では、前記熱電変換素子あるいはヒートシンクの熱源に対抗する面を黒色にする請求項１ないし５記載の定着装置を主要な特徴とする。
【００１７】
請求項７記載の発明では、前記低温維持部材にヒートパイプが装着され、このヒートパイプの一端が前記放熱部近傍に、他端が前記熱電変換素子近傍に位置する請求項１ないし６記載の定着装置を主要な特徴とする。
【００１８】
請求項８記載の発明では、前記低温維持部材の前記放熱部にフィンが装着されている請求項１ないし７記載の定着装置を主要な特徴とする。
【００１９】
請求項９記載の発明では、請求項１ないし８記載の定着装置を有する画像形成装置を最も主要な特徴とする。
【００２０】
請求項１０記載の発明では、請求項１ないし８記載の定着装置が定着装置本体と、低温維持部材、それに装着されたヒートパイプ、フィン、熱電変換素子およびヒートシンクの２つに分離されて内部に設置されている画像形成装置を最も主要な特徴とする。
【００２１】
請求項１１記載の発明では、前記定着装置本体が引き出し可能であり、前記定着装置本体の外装部材に前記引き出し方向に略平行なスリットを有し、前記ヒートシンクの一部が前記スリットを通して  前記定着装置本体内部に位置する形状である請求項１０記載の画像形成装置を主要な特徴とする。
【００２２】
請求項１２記載の発明では、前記放熱部がその支柱等の構造体と接合している請求項９ないし１１記載の画像形成装置を主要な特徴とする。
【００２３】
請求項１３記載の発明では、前記低温維持部材の放熱部あるいはフィンを冷却するための冷却装置を有する請求項９ないし１１記載の画像形成装置を主要な特徴とする。
【００２４】
請求項１４記載の発明では、前記冷却装置への給電端子が熱電変換素子からの端子に接続されている請求項１３記載の画像形成装置を主要な特徴とする。
【００２５】
請求項１５記載の発明では、前記冷却装置への給電用配線の途中に電気的に切り換え可能なスイッチを介し、このスイッチが制御用電装基板に接続されている請求項１３または１４記載の画像形成装置を主要な特徴とする。
【００２６】
請求項１６記載の発明では、前記定着装置の内部温度を検知する検知手段を有し、検知情報に応じて前記冷却装置への給電回路をオフする請求項１３または１５記載の画像形成装置を主要な特徴とする。
【００２７】
請求項１７記載の発明では、前記熱電変換素子の端子がシートの除湿用ヒータに接続された請求項９ないし１６記載の画像形成装置を主要な特徴とする。
【００２８】
請求項１８記載の発明では、前記除湿用ヒータが本体電源からも給電可能に配線されている請求項１７記載の画像形成装置を主要な特徴とする。
【００２９】
請求項１９記載の発明では、前記定着装置の内部温度を検知する検知手段を有し、検知情報に応じて本体電源からの給電量を制御可能である請求項１８記載の画像形成装置を主要な特徴とする。
【００３０】
請求項２０記載の発明では、充電回路とこれに接続した充電可能な補助電源を有し、前記熱電変換素子の端子が充電回路に接続される請求項９ないし１９記載の画像形成装置を主要な特徴とする。
【００３１】
請求項２１記載の発明では、前記補助電源がキャパシタである請求項２０記載の画像形成装置を主要な特徴とする。
【００３２】
請求項２２記載の発明では、前記定着装置の熱源が主電源と補助電源から給電可能に配線され、前記定着装置の内部温度を検知する検知手段を有し、この検知手段が前記補助電源からの給電をオン／オフ制御可能であり、検知情報に応じてオン／オフ制御を行う請求項２０ないし２１記載の画像形成装置を主要な特徴とする。
【発明の効果】
【００３３】
請求項１によれば、加熱装置である定着装置の周囲の構造体への熱伝導や空気を通しての熱伝達、熱輻射などにより無駄となっている熱を利用することができる。
【００３４】
また、ペルチェ素子など熱電変換素子は温度差を設けることで熱起電力が発生するので、前記した放熱をペルチェ素子の片面で受熱し、他面は金属板を接合することにより利用することができ、画像形成装置にこの定着装置を設置したときに外装部や通風可能なダクトまで、金属板を伸ばし放熱可能な構造とし、これにより、ペルチェ素子の両面に温度差を発生し、放熱を起電力として取り出すことができ、これにより排熱を利用した省エネルギの効果が可能となる。
【００３５】
請求項２によれば、ペルチェ素子１つでは熱電変換された電力が少ないが、ペルチェ素子を複数用い、起電力を高めるために直列回路としたり、多くの電流を取り出すために並列回路としたりすることで必要な電力を取り出すことが可能となり、そのため、本体電源からの供給で稼動していた電器部品も熱電変換による電力で稼動させることができ、省エネルギの効果がある。
【００３６】
請求項３によれば、ペルチェ素子１つでは熱電変換された電力が少ないが、ペルチェ素子を複数用い、起電力を高めるために直列回路としたり、多くの電流を取り出すために並列回路としたりすることで必要な電力を取り出すことが可能となり、そのため、本体電源からの供給で稼動していた電器部品も熱電変換による電力で稼動させることができ、省エネルギの効果がある。
【００３７】
請求項４によれば、ペルチェ素子１つでは熱電変換された電力が少ないが、ペルチェ素子を複数用い、起電力を高めるために直列回路としたり、多くの電流を取り出すために並列回路としたりすることで必要な電力を取り出すことが可能となり、そのため、本体電源からの供給で稼動していた電器部品も熱電変換による電力で稼動させることができ、省エネルギの効果がある。
【００３８】
請求項５によれば、ペルチェ素子の高温側に金属のヒートシンクを装着したため、より多くの熱を収集することができ、より高い起電力が発生し、熱電変換効率が上昇し、省エネルギの効果も増大する。
【００３９】
請求項６によれば、受熱部を黒色にすることで受熱効率が上昇してより多くの熱を収集することができ、より高い起電力が発生し、熱電変換効率が上昇し省エネルギの効果も増大する。
【００４０】
請求項７によれば、低温維持部材のペルチェ素子近傍から放熱部への熱抵抗がヒートパイプにより低減したため、低温維持部材の温度が低下し、これによりペルチェ素子両面に十分な温度差を発生することができ、より高い起電力が発生し、熱電変換効率が上昇し省エネルギの効果も増大する。
【００４１】
請求項８によれば、放熱部にフィンを装着したことで放熱効率が上昇して低温維持部材の温度が低下し、これによりペルチェ素子両面に十分な温度差を発生することができ、より高い起電力が発生し、熱電変換効率が上昇し省エルギのネ効果も増大する。
【００４２】
請求項９によれば、加熱装置である定着装置の周囲の構造体への熱伝導や空気を通しての熱伝達、熱輻射などにより無駄となっている熱を利用することができる。
【００４３】
また、ペルチェ素子など熱電変換素子は温度差を設けることで熱起電力が発生するので、前記した放熱をペルチェ素子の片面で受熱し、他面は金属板を接合することにより利用する。
【００４４】
画像形成装置にこの定着装置を設置したときに外装部や通風可能なダクトまで、金属板を伸ばし放熱可能な構造とし、これにより、ペルチェ素子の両面に温度差を発生し、放熱を起電力として取り出すことができ、これにより排熱を利用した省エネルギが可能となる。
【００４５】
請求項１０によれば、加熱装置である定着装置の周囲の構造体への熱伝導や空気を通しての熱伝達、熱輻射などにより無駄となっている熱を利用することができる。
【００４６】
また、ペルチェ素子など熱電変換素子は温度差を設けることで熱起電力が発生するので、前記した放熱をペルチェ素子の片面で受熱し、他面は金属板を接合することにより利用する。
【００４７】
画像形成装置にこの定着装置を設置したときに外装部や通風可能なダクトまで、金属板を伸ばし放熱可能な構造とし、これにより、ペルチェ素子の両面に温度差を発生し、放熱を起電力として取り出すことができ、これにより排熱を利用した省エネが可能となる。
【００４８】
請求項１１によれば、定着装置を引出すときに熱電変換部も一体で取り出すには、画像形成装置の外装部などの構造が複雑となるという制約を受けるので、熱電変換部は本体側に固定されるようにしたい。
【００４９】
また、ヒートシンクは定着装置内部で熱源近くに配することでより多くの熱を収集可能にしたが、すると、定着装置を引出した時に高温となっている熱源が露出されるため危険である。
【００５０】
そこで定着装置に設けたスリットを通してヒートシンクが定着装置の内部と外部に通じるような構造とし、さらに引出したさいに内部のヒートシンクが引っかからないように背面部にもスリットを設けたので、定着装置が引き出せ、熱電変換部も本体側に残り、定着装置熱源も露出させない構造が実現でき、これによりメンテナンスのため定着装置を引き出したときでも安全性と熱電変換機能が両立して確保できる。
【００５１】
請求項１２によれば、放熱部を本体の金属フレームに接合したため低温維持部材の温度が低下し、これによりペルチェ素子両面に十分な温度差を発生することができ、より高い起電力が発生し、熱電変換効率が上昇し省エネルギの効果がある。
【００５２】
請求項１３によれば、放熱量を増大させる冷却装置を設けたため低温維持部材の温度が低下し、これによりペルチェ素子両面に十分な温度差を発生することができ、より高い起電力が発生し、熱電変換効率が上昇し省エネルギの効果がある。
【００５３】
請求項１４によれば、放熱部の放熱量を増大させる冷却装置を、自己の熱電変換による電力で稼動することができ、また、定着温度の上下に伴いその稼動状態が変化し、温度が高いときには高い冷却効果が自動的に得られた。
【００５４】
さらに、定着装置の温度が高いまま本体電源をオフにしても冷却装置は稼動し他の機器の熱破壊を避けることができ、定着装置の温度が低下すれば自動的に止まるので、冷却のための電力を節約すると共に高い機能と、冷却装置の自己制御が実現できる。
【００５５】
請求項１５によれば、熱電変換を行うため低温維持部材は放熱効果もあり、結果として定着部の冷却効果も少なからずあり、定着温度の立ち上げモードではこの効果が副作用であり、立ち上げ時間の増大につながる。
【００５６】
そこで、定着部の温度を検知し、立ち上げモードのときは冷却装置を停止させておくことができ、そのため、立ち上げ時間も達成できる。
【００５７】
請求項１６によれば、熱電変換を行うため低温維持部材は放熱効果もあり、結果として定着部の冷却効果も少なからずあり、定着温度の立ち上げモードではこの効果が副作用であり、立ち上げ時間の増大につながる。
【００５８】
そこで、定着部の温度を検知し、立ち上げモードのときは冷却装置を停止させておくことができ、そのため、立ち上げ時間も達成できる。
【００５９】
請求項１７によれば、熱電変換した電力を用紙の除湿ヒータへ再利用することができ、省エネが実現できる。
【００６０】
請求項１８によれば、熱電変換の電力が弱く除湿に不十分な場合でも、本体電源から電力が補助されるので、必要な除湿効果を得ることができ、結果として本体電源の消費電力が節約されつつ、除湿も可能となる。
【００６１】
請求項１９によれば、熱電変換から供給される電力量が定着装置の温度検知から予測でき、不足パワーに応じて本体電源からの補助電力を取り出せるので、より細かな電力節約と除湿効果の両立制御が可能となる。
【００６２】
請求項２０によれば、熱電変換の電力を定着温度の立ち上げモードで再利用したい場合、電力を充電しておく必要があるので、充電回路を通して充電器へ電力を充電しておく。
【００６３】
定着装置の温度が低くて立ち上げに時間がかかると予想されるときに充電パワーにて加熱量を増やせ、立ち上げ時間の短縮が可能となり、また、充電器にキャパシタを用いることで充放電を繰り返しても充電器性能が劣化せずに長く使用することができる。
【００６４】
請求項２１によれば、熱電変換の電力を定着温度の立ち上げモードで再利用したい場合、電力を充電しておく必要があるので、充電回路を通して充電器へ電力を充電しておくので、定着装置の温度が低くて立ち上げに時間がかかると予想されるときに充電パワーにて加熱量を増やせ、立ち上げ時間の短縮が可能となり、また、充電器にキャパシタを用いることで充放電を繰り返しても充電器性能が劣化せずに長く使用することができる。
【００６５】
請求項２２によれば、熱電変換の電力を定着温度の立ち上げモードで再利用したい場合、電力を充電しておく必要があるので、充電回路を通して充電器へ電力を充電しておくので、定着装置の温度が低くて立ち上げに時間がかかると予想されるときに充電パワーにて加熱量を増やせ、立ち上げ時間の短縮が可能となり、また、充電器にキャパシタを用いることで充放電を繰り返しても充電器性能が劣化せずに長く使用することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００６６】
以下、図面により本発明の実施の形態を詳細に説明する。図1は本発明を使用する画像形成装置を示す概略図である。図１の画像形成装置１において、静電潜像担持体である感光体ドラム２の周囲には、この感光体ドラム表面を帯電するための帯電チャージャ３、一様帯電処理面に潜像を形成するための書き込み部（マルチビーム書き込み）４が配置されている。
【００６７】
また、感光体ドラム２表面の潜像に帯電トナーを付着することでトナー像を形成する現像装置５、形成された感光体ドラム２上のトナー像を転写紙（記録シート）へ転写するための転写装置（転写搬送ベルトユニット）６、感光体ドラム２上の残留トナーを除去するためのクリーニング装置８、感光体ドラム２上の残留電位を除去するための除電装置９が順に配設されている。
【００６８】
このような構成において、画像形成がＮ／Ｐ（ネガポジ）で行われる場合、帯電チャージャ３によって表面を一様に負に帯電された感光体ドラム２には、書き込み部４によって静電潜像が形成され、現像装置５によってトナー像が形成される。
【００６９】
このトナー像は、転写ベルト１０等からなる転写装置６によって、感光体ドラム２表面から、装置下部のタンデムトレイ、ユニバーサルトレイ、固定トレイなどを組み合わせてなる給紙バンク７或いは横付け給紙トレイないし手差しトレイから搬送された転写紙へ転写される。
【００７０】
この転写のさいに感光体ドラム２に静電的に付着した転写紙は、分離爪によって感光体ドラム２から分離される。そして未定着の転写紙上のトナー像は定着装置１１によって転写紙に定着される。一方、転写されずに感光体ドラム２上に残留したトナーはクリーニング装置８によって除去され回収される。
【００７１】
残留トナーを除去された感光体ドラム２は除電ランプ９で初期化され、次回の画像形成プロセスに供される。その他に、画像形成装置１はキャパシタからなる充電装置３０と、加熱ヒータを内部に有する除湿加熱部３１が設置されている。図１で定着装置１１の上部には低温維持部材１３が配設されている。
【００７２】
この低温維持部材１３は熱伝導率が良い金属を用いている。定着装置１１の一部として断熱部材を介して固定されているか、定着装置１１とは離間され画像形成装置側に固定されている。低温維持部材１３の一端は放熱部２２からなり、図１では画像形成装置１の内部に形成されたダクト３２の内部に位置している。
【００７３】
ダクト３２の前面にはファン（図示せず）が装着され、ルーバーを通って吸気し、ダクト３２の背面側のルーバー２１を通して排気することができる。
【００７４】
図２は画像形成装置の外装カバーのルーバーの近傍を示す概略図である。図３は図２を斜め上方から見た図である。放熱部２２にフィン２３を形成して画像形成装置１の外装カバー２０のルーバー２１の近傍に配設した。
【００７５】
図３において、ヒートパイプ２８を３本、固定部材２９にて配置し低温維持部材１３の上面に固定した。低温維持部材１３とヒートパイプ２８との接触熱抵抗は低いのが望ましく、固定部材２９により圧着力を強めたり、場合によっては溶接固定を施したり、接合部に接触熱抵抗を下げるワックスを塗布しておくと効果的である。
【００７６】
図４は定着装置および熱電変換部の断面構成図である。金属筒体からなる定着ローラ１５の内部には画像形成装置１のメイン電源から給電されるハロゲンヒータからなる主発熱部１４ａと、充電器から給電される補助発熱部１４ｂを有している。
【００７７】
回転駆動される定着ローラ１５とこれに圧設された加圧ローラ１７は共に回転自由に装着され、未定着トナー画像が形成されたシートＰを搬入口１１ａから搬入して両ローラ１５，１７の挟持部に挿入されると熱と圧力でトナーがシートＰに溶融圧着され、排出口１１ｂから、例えば補助ローラ対１８を通って排出される。
【００７８】
定着装置内部にはヒートシンク２５の受熱部２５ａがあり、定着外装カバー１９のスリット部１９ａから連結部２５ｂが定着装置外部へ伸び高温部２５と低温維持部材１３とでペルチェ素子２４を挟み込んだ構造となっている。受熱部２５ａは黒色に塗装処理されることで受熱効率が向上している。ペルチェ素子２４からはリード線２６が伸び、端部がコネクタ２７に配線されている。
【００７９】
図４で、定着ローラ１５の上部には温度検知素子１６が配設されており、定着ローラ１５の温度変化を電気的に検知可能である。通常この検知信号に応じて発熱部１４ａと，１４ｂへの給電制御を行い定着ローラ１５の温度制御をおこなう。
【００８０】
図５は定着装置を画像形成装置の前面から引き抜いた様子を示す概略斜視図である。図５では定着装置３０を画像形成装置１の前面から引き抜いた様子を示しているが、低温維持部材１３およびペルチェ素子２４とヒートシンク２５とリード線２６とコネクタ２７からなる熱電変換部は画像形成装置１に固定配置してあり引き出されていない。
【００８１】
図示してないがスリット部は定着装置の背面部にも繋がっており、これはヒートシンク受熱部２５ａと連結部２５ｂとがぶつからないようにしたためである。
【００８２】
図６はヒートシンクの第１の実施の形態を示す概略図である。図７はヒートシンクの第２の実施の形態を示す概略図である。図６および図７ではヒートシンク２５は単純な平板構造となっている。
【００８３】
図６では定着装置１１と熱電変換部は離間し画像形成装置１に固定されており、図７では熱電変換部は定着装置１１の一部となっている。ただし、ヒートシンク２５にて定着装置１１へ固定されていることが望ましい。
【００８４】
ペルチェ素子２４や低温維持部材１３はそれぞれの接合部以外は離間されているか断熱部材を介して固定されていると十分な熱電変換効果が得られる。このような構造は組み込む画像形成装置の仕様により選択しても十分に熱電変換効果は得られる。
【００８５】
図８は低温維持部を上方から見た平面図である。ペルチェ素子２４を一面に配し、一行に並んだペルチェ素子２４を直列回路として配線処理している。図の上から第１行目は１列のみでリード線の端部はコネクタ２７ａに接続してある。
【００８６】
第２および３行目はそれぞれ第１行目と同じように一行で直列回路をなしているがコネクタ２７ｂで並列回路となるように配線されている。各行は同じペルチェ素子を用いているので、ほぼ同じ起電力が発生する。コネクタ２７ｂはコネクタ２７ａに比べ同じ起電力が得られるがほぼ２倍の電流が供給できる。
【００８７】
図９は接続回路の実施の形態を示すブロック回路図である。コントローラ３３は定着装置内の温度を検知する温度検知素子１６により電圧変換部３６ａ、３６ｂとスイッチ３７ａ、３７ｂをそれぞれ操作する。
【００８８】
除湿ヒータ３１はペルチェ素子２４ａからの給電と電源３４からスイッチ３７ａを介して給電される。待機時や定着立ち上げ時は十分な給電ができないので電源３４から多く給電され、定着が所定温度に達した場合は電源３４からの給電を必要最小限に抑制するように電圧変換部３６ａにて電圧制御を行う。
【００８９】
低温維持部材１３を冷却するファン３５はペルチェ素子２４ｃからスイッチ３７ａを介して給電される。定着温度の立ち上げ時はスイッチ３７ａをオフにし、所定温度に到達したのち３７ａをオンにする。
【００９０】
ペルチェ素子２４ｂは充電回路３２にてキャパシタ３０に充電を行う。補助発熱部（発熱源）１４ｂはスイッチ３７ｂを介してキャパシタから給電される。一方発熱源１４ａは電圧変換部３６ｂを介して電源３４から給電制御される。
【００９１】
通常、スイッチ３７ｂはオフ状態であり、定着温度の立ち上げモード（画像機器の起動時や待機状態から画像形成が可能な定着温度への急激な立ち上げ）のときに補助発熱源１４ｂにて加熱することができる。
【００９２】
内部に１２７個のＰＮトランジスタを含むペルチェ素子（外形４０ｍｍ角）を低温維持部材１３に３２（８×４）個接合し、定着温度１６０℃の画像形成装置において使用した。高温部は約１１０℃で低音部はファンを使用しない場合約６０℃、ファンなどにより冷却した場合約３０℃となった。
【００９３】
温度差が８０℃であるとき、１つあたりのペルチェ素子からは約０．３Ｖの起電力が発生した。１６個の直列回路で約５Ｖが得られ、並列回路にすることで約３０〜４０ｍＡの最大電流が得られた。
【図面の簡単な説明】
【００９４】
【図１】本発明を使用する画像形成装置を示す概略図である。
【図２】画像形成装置の外装カバーのルーバーの近傍を示す概略図である。
【図３】図２を斜め上方から見た図である。
【図４】定着装置および熱電変換部の断面構成図である。
【図５】定着装置を画像形成装置の前面から引き抜いた様子を示す概略斜視図である。
【図６】ヒートシンクの第１の実施の形態を示す概略図である。
【図７】ヒートシンクの第２の実施の形態を示す概略図である。
【図８】低温維持部を上方から見た平面図である。
【図９】接続回路の実施の形態を示すブロック回路図である。
【符号の説明】
【００９５】
１    画像形成装置
１１    定着装置
１１ａ    搬入箇所（入口）
１１ｂ    搬出箇所（排出口）
１３    低温維持部材
１４ａ    主発熱部（熱源）
１４ｂ    補助発熱部（熱源）
１５    定着ローラ（構造体）
１６    温度検知素子
２４    熱電変換素子（ペルチェ素子）
２５    ヒートシンク
２５ｂ    放熱部（連結部）
２６    導線（リード線）
２７    端子（コネクタ）
２８    ヒートパイプ
３０    キャパシタ（補助電源）
３１    除湿ヒータ
３２    充電回路
３４    本体電源（主電源）
３７ａ    スイッチ
Ｐ    シート（用紙）
【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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