(57)【要約】【課題】省スペース及び省コストを実現するとともに、安定的に省資源に寄与する。【解決手段】定着部１５に備わる加熱ヒータから発せられる熱エネルギーを電気エネルギーに変換する熱電変換素子１６と、該熱電変換素子１６から電気エネルギーを受け取って消費電力に充当する電源回路とを備える。【選択図】    図１
2005024773.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
装置外部の電源から電力供給を受けて動作し、該動作時に発熱する発熱体を具備する画像形成装置において、
前記発熱体から発せられる熱エネルギーを電気エネルギーに変換する熱電変換素子と、
前記熱電変換素子から前記電気エネルギーを受け取って消費電力に充当する電源回路と、
を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記熱電変換素子は、前記画像形成装置の即時始動に要する発熱を待機時に維持する前記発熱体からの熱エネルギーが伝導される位置に設けられ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】
前記発熱体は、画像が形成されるシート上の未定着画像を定着させるために前記シートを加熱するものであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記熱電変換素子は、前記発熱体による加熱が行われる位置へ前記シートを案内する熱伝導体からなる案内手段に取り付けられることを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記電源回路は、前記電気エネルギーを蓄える蓄電手段を備えることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかの項に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記電源回路は、前記蓄電手段の蓄電量を監視し、該蓄電量が所定量以上である場合に前記蓄電手段の電力の使用を許可する電源制御手段を備えることを特徴とする請求項５に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ装置等の画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、地球環境の保護などのために環境に優しいクリーンエネルギーが注目されている。そして、従来の画像形成装置として、太陽電池を使用して日光等の光エネルギーから発電された電力を、商用電源から供給される電力と併用するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平７−２７１２４９号公報（第２頁、第１図）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述した従来の画像形成装置では、通常、日光が当たる場所に太陽電池を設置するが、このために屋外スペースを準備しなければならないので、該スペースの調達面、さらにはコスト面からも実施し難いという問題がある。また、太陽電池の発電能力は天候に大きく左右されるので、画像形成装置で消費される電力の一部を安定的に賄うには適していない。
【０００５】
本発明は、このような事情を考慮してなされたもので、その目的は、省スペース及び省コストを実現するとともに、安定的に省資源に寄与することができる画像形成装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、請求項１に記載の画像形成装置は、装置外部の電源から電力供給を受けて動作し、該動作時に発熱する発熱体を具備する画像形成装置において、前記発熱体から発せられる熱エネルギーを電気エネルギーに変換する熱電変換素子と、前記熱電変換素子から前記電気エネルギーを受け取って消費電力に充当する電源回路とを備えたことを特徴としている。
【０００７】
この構成によれば、画像形成装置の動作に伴って発せられた熱エネルギーが熱電変換素子により電気エネルギーに変換されて、画像形成装置で消費される電力に充当されるので、該充当分だけ装置外部の電源（例えば商用電源）の電力を節約できる。また、熱電変換素子は画像形成装置内部に設けることができるので、太陽電池のように画像形成装置外部にスペースを設ける必要がない。また、画像形成装置の動作時に発せられた熱エネルギーを利用して発電するので、画像形成装置の動作中には常に発電可能であり、従って消費電力に充当する電力を安定して供給できるので、安定的に省資源に寄与することが可能となる。
【０００８】
また、請求項２に記載の画像形成装置においては、前記熱電変換素子は、前記画像形成装置の即時始動に要する発熱を待機時に維持する前記発熱体からの熱エネルギーが伝導される位置に設けられることを特徴とする。
この構成によれば、例えば未定着画像定着用の加熱ヒータからの熱エネルギーのように、待機時に発せられる熱エネルギーを有効に利用することが可能となる。また、待機時にも発電できるので、定常的に発電可能となる。
【０００９】
また、請求項３に記載の画像形成装置においては、前記発熱体は、画像が形成されるシート上の未定着画像を定着させるために前記シートを加熱するものであることを特徴とする。
この構成によれば、画像形成装置における大規模な熱源を利用して発電できる。
【００１０】
また、請求項４に記載の画像形成装置においては、前記熱電変換素子は、前記発熱体による加熱が行われる位置へ前記シートを案内する熱伝導体からなる案内手段に取り付けられることを特徴とする。
この構成によれば、未定着画像定着用の加熱ヒータから発せられた熱エネルギーが効率よく熱電変換素子に伝導されるので、熱エネルギーの利用効率が向上する。
【００１１】
また、請求項５に記載の画像形成装置においては、前記電源回路は、前記電気エネルギーを蓄える蓄電手段を備えることを特徴とする。
この構成によれば、電力需要の変動に柔軟に対応することができる。
【００１２】
また、請求項６に記載の画像形成装置においては、前記電源回路は、前記蓄電手段の蓄電量を監視し、該蓄電量が所定量以上である場合に前記蓄電手段の電力の使用を許可する電源制御手段を備えることを特徴とする。
この構成によれば、大きな電力需要に備えて蓄電することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照し、本発明の実施形態について説明する。
図１は、本発明の第１の実施形態による画像形成装置１の構成を示すブロック図である。図１において、画像形成装置１は、画像形成部１１、通信部１２、主制御部１３、機械駆動部１４、定着部１５、熱電変換素子１６、充電装置１７、２次電池１８及びインバータ回路１９を備える。また、装置外部には商用電源２１が接続されている。
【００１４】
画像形成部１１は、感光体を用いてシート上にトナー像を転写して未定着のトナー像（未定着画像）を形成する。上記シートの材質には、紙、プラスチックなどが使用可能である。
通信部１２は、通信ネットワークに接続してデータ通信を行う。例えば、通信ネットワークを介して装置管理データを送受する。
主制御部１３は、画像形成装置１全体の制御を行う。
機械駆動部１４は、シートの給紙、排紙、搬送などの機械部分の駆動を行う。
【００１５】
定着部１５は、上記画像形成部１１によるシート上の未定着画像の定着を行う。定着部１５は、シートに対して加熱及び加圧して未定着画像を定着させる。また、定着部１５は、待機時においても、未定着画像の定着に要する発熱を維持する。これにより、ウォームアップすることなく、画像形成の即時始動に対応することが可能である。
【００１６】
熱電変換素子１６は、熱エネルギーを電気エネルギーに変換する。熱電変換素子１６としては、二者間の温度差による周知のゼーベック効果により熱起電力を発生する素子（ゼーベック素子）が利用可能である。ゼーベック素子としては、例えばｐ−ｎ型半導体熱電素子が知られている。
【００１７】
充電装置１７は、熱電変換素子１６から出力された電力で２次電池１８をフローティング充電する。なお、熱電変換素子１６により発電された電力を蓄える蓄電手段としては、コンデンサなども利用可能である。
【００１８】
インバータ回路１９は、商用電源２１から供給される交流電力を直流電力に変換する。また、インバータ回路１９には、２次電池１８から電力が供給される。そして、インバータ回路１９は、商用電源２１からの電力と２次電池１８からの電力を各部１１〜１５へ供給する。これにより、熱電変換素子１６により発電された電力が、画像形成装置１で消費される電力に充当される。したがって、この充当分だけ商用電源２１を使わなくて済む。また、熱電変換素子１６により発電された電力のうち、消費されなかった余電力は２次電池１８に蓄えられる。
【００１９】
次に、熱電変換素子１６の設置位置について説明する。
画像形成装置１内部には、一般的に、該装置１の動作時に発熱する部品（発熱体）が多数ある。例えば、主制御部１３に備わるＣＰＵ、機械駆動部１４に備わるモータ、定着部１５に備わるヒータなどである。そこで、これら発熱体から発せられる熱エネルギーが伝導される位置に、熱電変換素子１６を配備する。これにより、画像形成装置１の動作により発せられた熱エネルギーを利用して熱電変換素子１６により発電することが可能となる。なお、熱電変換素子１６の配備数は単数であっても、複数であってもよい。
【００２０】
図２は、熱電変換素子１６の設置例を説明するための概略構成図である。この図２の実施例は、定着部１５に備わるヒータから発せられる熱エネルギーを利用する場合のものである。この定着部１５のヒータは画像形成装置１における大規模な熱源である。図２には、感光体ドラム３１、転写ローラ３２、定着ローラ対である加熱ローラ３３及び加圧ローラ３４、案内板３５、熱電変換素子１６及びシート４１が示されている。
【００２１】
感光体ドラム３１上にはトナー像が形成される。転写ローラ３２は、感光体ドラム３１上のトナー像をシートに転写するためのものである。これにより、感光体ドラム３１上のトナー像が、感光体ドラム３１と転写ローラ３２の間を通過するシート４１上に転写される。この段階ではシート４１上のトナー像は未定着である。感光体ドラム３１と転写ローラ３２の間を通過したシート４１は、案内板３５により定着ローラ対へと案内される。
【００２２】
加熱ローラ３３内部にはヒータ（図示せず）が具備されている。このヒータは、シート上の未定着トナー像を加熱により定着させるのに要する所定温度まで発熱する。また、加圧ローラ３４は、加熱ローラ３３と加圧ローラ３４の間を通過するシートを加圧して未定着のトナー像を定着させるためのものである。これにより、加熱ローラ３３と加圧ローラ３４の間を通過するシート４１上の未定着トナー像が定着する。
【００２３】
図２に示されるように、熱電変換素子１６は案内板３５に取り付けられている。この取り付け位置はシートの案内を妨げない位置とする。図２の例ではシート側とは逆の面に取り付けられている。また、案内板３５の材質は熱伝導体である。例えば、鉄、アルミニウムその他の金属が案内板３５の材質として使用可能である。これにより、加熱ローラ３３内部のヒータから発せられた熱エネルギーが、効率よく熱電変換素子１６に伝導される。この結果として、熱エネルギーの利用効率が向上する。
【００２４】
なお、熱電変換素子１６としてゼーベック素子を用いる場合は、ゼーベック素子の温度差を与える２つの面の一方を案内板３５に接するように取り付け、もう一方の面は案内板３５に接しないようにする。これにより、案内板３５とその周囲との温度差により熱起電力が発生する。さらには、案内板３５に接していない方の面には放熱手段（放熱フィン、放熱板等）を取り付ければ、より大きな温度差を熱電変換素子１６（ゼーベック素子）に与えられるので好ましい。
【００２５】
また、熱電変換素子１６（ゼーベック素子）の発電効率を高めるために、冷却ファンを設けるようにしてもよい。但し、該冷却ファンには、消費電力が熱電変換素子１６の発電効率上昇分未満のものを使用する。
【００２６】
上述した第１の実施形態によれば、画像形成装置１の動作に伴って発せられた熱エネルギーが熱電変換素子１６により電気エネルギーに変換されて、画像形成装置１で消費される電力に充当される。これにより、該充当分だけ商用電源２１の電力を節約でき、省資源に寄与することが可能となる。また、熱電変換素子１６は画像形成装置１内部に設けることができるので、太陽電池のように画像形成装置外部にスペースを設ける必要がなく、省スペース、省コストで実現できる。また、画像形成装置１の動作時に発せられた熱エネルギーを利用して発電するので、画像形成装置１の動作中には発電可能であり、従って消費電力に充当する電力を安定して供給できるので、安定的に省資源に寄与することができる。
【００２７】
また、画像形成装置１の即時始動に要する発熱を待機時に維持する発熱体、例えば未定着画像定着用の加熱ヒータ（上記図２の加熱ローラ３４内部のヒータ）からの熱エネルギーが伝導される位置に熱電変換素子１６を設けることで、待機時に発せられる熱エネルギーを有効に利用することができる。また、待機時においても発電できるので、定常的に発電可能となる。
【００２８】
また、未定着画像定着用の加熱ヒータによる加熱が行われる位置へ、未定着画像が形成されているシートを案内する熱伝導体からなる案内板３５（案内手段）に熱電変換素子１６を取り付けることで、該加熱ヒータから発せられた熱エネルギーが効率よく熱電変換素子１６に伝導される。この結果として、熱エネルギーの利用効率が向上する。
【００２９】
また、熱電変換素子１６によって発せられた電気エネルギーを２次電池１８に蓄えることで、電力需要の変動に柔軟に対応することができる。
【００３０】
次に、第２の実施形態を説明する。図３は、本発明の第２の実施形態による画像形成装置１の構成を示すブロック図である。この図３において図１の各部に対応する部分には同一の符号を付け、その説明を省略する。
図３に示す画像形成装置１には、上記図１の構成に加えて電源制御部５１が設けれている。図３において、電源制御部５１は２次電池１８に蓄えられている電力量（蓄電量）を監視する。そして、電源制御部５１は、２次電池１８の蓄電量が所定量以上である場合に、インバータ回路１９に対して２次電池１８の電力を使用する許可を与える。例えば、略満充電状態になった場合に２次電池１８の使用を許可する。これにより、大きな電力需要に備えて蓄電することができる。
【００３１】
なお、本発明の画像形成装置としては、複写機、プリンタ、ファクシミリ装置等を含む。さらには、それら画像形成装置の複数の機能を併せ持つ装置も含むものとする。例えば、複写機能を有するプリンタ、複写機能を有するファクシミリ装置、複写機能及びプリンタ機能及びファクシミリ機能を有する装置なども本発明の画像形成装置に含める。
【００３２】
以上、本発明の実施形態を図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
【００３３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、画像形成装置の動作に伴って発せられた熱エネルギーが熱電変換素子により電気エネルギーに変換されて、画像形成装置で消費される電力に充当されるので、該充当分だけ装置外部の電源（例えば商用電源）の電力を節約でき、省資源に寄与することができる。また、熱電変換素子は画像形成装置内部に設けることができるので、太陽電池のように画像形成装置外部にスペースを設ける必要がなく、省スペース、省コストで実現できる。また、画像形成装置の動作時に発せられた熱エネルギーを利用して発電するので、画像形成装置の動作中には常に発電可能であり、従って消費電力に充当する電力を安定して供給できるので、安定的に省資源に寄与することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態による画像形成装置１の構成を示すブロック図である。
【図２】熱電変換素子１６の設置例を説明するための概略構成図である。
【図３】本発明の第２の実施形態による画像形成装置１の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１…画像形成装置、１１…画像形成部、１２…通信部、１３…主制御部、１４…機械駆動部、１５…定着部、１６…熱電変換素子、１７…充電装置、１８…２次電池、１９…インバータ回路、２１…商用電源、３１…感光体ドラム、３２…転写ローラ、３３…加熱ローラ、３４…加圧ローラ、３５…案内板、４１…シート、５１…電源制御部
【図１】
2005024773.tif 000003
【図２】
2005024773.tif 000004
【図３】
2005024773.tif 000005