(57)【要約】【課題】熱電変換素子からの電力の供給不足に起因する機械的ダメージの発生を防止する。【解決手段】定着部１３の近傍に設けられ、熱エネルギを電気エネルギに変換し、変換された電気エネルギを負荷に供給する熱電変換素子６により得られた電気エネルギ量を電圧監視部１９で監視し、その監視結果が所望する電気エネルギ量より低下したことを画像形成制御部２２３によって検知したとき、画像形成装置の機械動作は停止させるが、定着部１３への給電は停止せず、これにより熱電変換素子６の負荷１８への通電を継続し、機械的なダメージが発生しないようにする。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部の発熱源の近傍に設けられ、熱エネルギを電気エネルギに変換し、変換された電気エネルギを負荷に供給する熱電変換素子と、
前記熱電変換素子により得られた電気エネルギ量を監視する監視手段と、
前記監視手段の監視結果が所望する電気エネルギ量より低下したか否かを検知する検知手段と、
を備えていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記検知手段により前記関し結果が所望する電気エネルギ量より低下したことが検知された場合は、前記画像形成装置の機械動作を停止させる制御手段を備えてい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】
前記制御手段は、前記機械動作が停止した場合においても前記熱電変換素子への熱エネルギの供給源を動作させることを特徴とする請求項２記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記制御手段は、前記熱電変換素子から得られる電気エネルギ量が再び、所望する電気エネルギ量を上回った場合、前記機械動作を再開可能状態に設定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】
前記制御手段は、前記熱電変換素子から得られる電気エネルギ量が予め設定している時間を経過しても所望する電気エネルギ量より低い場合は、前記熱エネルギ供給源を停止させ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６】
前記熱エネルギの供給源は現像剤を記録媒体に定着させる定着装置であり、前記熱電変換素子の高温側電極が前記定着装置の高温側近傍に設けられていることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項７】
画像形成装置の所望の個所に設けられ、熱エネルギを電気エネルギに変換し、変換された電気エネルギを負荷に供給する熱電変換素子から得られた電気エネルギ量を監視し、
その監視の結果により所望する電気エネルギ量より低下したことを検知したときには、前記画像形成装置の機械的動作を停止させることを特徴とする画像形成装置の制御方法。
【請求項８】
前記所望の個所が定着装置からの発熱量を検知できる位置であることを特徴とする請求項７記載の画像形成装置の制御方法。
【請求項９】
前記機械的動作を停止した状態においても前記定着装置への通電制御は継続することを特徴とする請求項８記載の画像形成装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内部に発熱源を有する画像形成装置及びその制御方法に関し、さらに詳しくは前記画像形成装置における熱エネルギの有効利用技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
複写機、プリンタ、ファクシミリなどの画像形成装置には、現像剤であるトナーを転写用紙のような記録媒体に定着させるために、内部に加熱手段を備えた熱ローラ方式の定着装置に代表されるような発熱源が設けられている。定着装置から発熱される熱は、当然、トナーの定着に用いられるが、全てトナー定着のために消費されるのではなく、その一部は不要な熱となる。そこで、画像形成装置の多くはその不要な熱を、モータによって駆動されるファンを使用して機外に排出している。一方、画像形成装置は一般的に消費電力が大きいため、省エネルギ化が求められている。消費電力が大きい部分としては例えばトナーを記録媒体に定着させるための定着装置がある。そこで、省エネルギの観点から定着装置の消費電力を低減させることが望まれている。
【０００３】
このようなことから例えば特許文献１には、熱電変換素子を定着装置の高温部近傍に設け、熱電変換素子によって発生した起電力によって定着部が所定の高温状態にあることを検知・表示する注意喚起手段を動作させることが提案されている。熱電変換素子は、異なる２種類の金属やＰ型半導体とＮ型半導体などの熱電変換材料に温度差を与えると、両端に熱起電力が発生するゼーベック効果を利用し、熱エネルギを直接電力にする周知の素子である。
【０００４】
また、特許文献２では、上述のように熱電変換素子によって得られた電気エネルギで表示デバイス、冷却ファン、発光デバイスなど各種の負荷を駆動することが提案されている。
【特許文献１】特開２０００−２１４７２１号公報
【特許文献２】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、従来技術においては、仮に、熱電変換素子への熱エネルギが不足したり、熱電変換素子その物が故障したりした場合、接続される負荷への電気エネルギが絶たれてしまい、不具合を引き起こしてしまうことが考えられる。
【０００６】
本発明はこのような従来技術の実情に鑑みてなされたもので、その目的は、熱電変換素子からの電力の供給不足に起因する機械的ダメージの発生を防止することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記目的を達成するため、第１の手段は、内部の発熱源の近傍に設けられ、熱エネルギを電気エネルギに変換し、変換された電気エネルギを負荷に供給する熱電変換素子と、前記熱電変換素子により得られた電気エネルギ量を監視する監視手段と、前記監視手段の監視結果が所望する電気エネルギ量より低下したか否かを検知する検知手段とを備えた画像形成装置を特徴とする。
【０００８】
第２の手段は、第１の手段において、前記検知手段により前記関し結果が所望する電気エネルギ量より低下したことが検知された場合は、前記画像形成装置の機械動作を停止させる制御手段を備えていることを特徴とする。
【０００９】
第３の手段は、第２の手段において、前記機械動作が停止した場合においても前記制御手段が前記熱電変換素子への熱エネルギの供給源を動作させることを特徴とする。
【００１０】
第４の手段は、第３の手段において、前記制御手段が、前記熱電変換素子から得られる電気エネルギ量が再び、所望する電気エネルギ量を上回った場合、前記機械動作を再開可能状態に設定することを特徴とする。
【００１１】
第５の手段は、第３の手段において、前記熱電変換素子から得られる電気エネルギ量が予め設定している時間を経過しても所望する電気エネルギ量より低い場合は、前記制御手段は前記熱エネルギ供給源を停止させることを特徴とする請求項３記載の画像形成装置。
【００１２】
第６の手段は、第１ないし第６のいずれかの手段において、前記熱エネルギの供給源は現像剤を記録媒体に定着させる定着装置であり、前記熱電変換素子の高温側電極が前記定着装置の高温側近傍に設けられていることを特徴とする。
【００１３】
第７の手段は、画像形成装置の所望の個所に設けられ、熱エネルギを電気エネルギに変換し、変換された電気エネルギを負荷に供給する熱電変換素子から得られた電気エネルギ量を監視し、その監視の結果により所望する電気エネルギ量より低下したことを検知したときには、前記画像形成装置の機械的動作を停止させる画像形成装置の制御方法を特徴とする。
【００１４】
第８の手段は、第７の手段において、前記所望の個所が定着装置からの発熱量を検知できる位置であることを特徴とする。
【００１５】
第９の手段は、第８の手段において、前記機械的動作を停止した状態においても前記定着装置への通電制御は継続することを特徴とする。  なお、後述の実施形態において、発熱源は定着部１３に、熱電変換素子は符号６に、負荷は符号１８に、監視手段は電圧監視部１９に、制御手段は画像形成制御部２２３にそれぞれ対応する。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、熱電変換素子から得られる電気エネルギ量が所望値から低下したことを検知するので、熱電変換素子からの電気エネルギ不足に起因する機械的ダメージの発生を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、図面を参照し、本発明の実施形態について説明する。
【００１８】
図１はゼーベック効果を利用した熱電変換デバイスの一例を示す概念図である。この熱電変換デバイスは高温側電極１と反対側の低温側電極２と３の間にＰ型半導体４とＮ型半導体５を設けた熱電変換素子６と、一方の低温側電極２と他方の低温側電極３間に接続された負荷抵抗７とから構成されている。このような構成では、Ｐ型半導体４とＮ型半導体５の両端に温度差を与えると、ゼーベック効果によりＰ型半導体４とＮ型半導体５内の電荷は図示するように低温側電極２に移動する。そのため、負荷抵抗７の両端に起電力Ｖが発生し、図の矢印８の方向に電流が流れる。すなわち、熱エネルギを電気エネルギに変換したことになる。なお、本熱電変換素子６においては、Ｐ型半導体４とＮ型半導体５を用いているが、銅とコンスタンタンのような熱電変換が行える材質の異なる２種類の金属を用いても良いことは勿論である。また、１個の熱電変換素子６だけでは起電力が小さいため、複数個の熱電変換素子６を組み合わせて所望の起電力を得るようにしても良い。本発明では、熱電変換が行えれば良いためその構成方法は限定しない。
【００１９】
図２は図１の熱電変換素子を定着部に設けた画像形成装置の概略構成の一例を示す図である。この画像形成装置１１は、画像形成を行う作像部１２、この作像部１２で作像され、転写紙に画像を転写し、その転写された転写紙に熱と圧力を加えて画像を転写紙上に定着させる定着部１３、これらを制御する制御部１４、作像部１２及び定着部１３から発せられる余分な熱を機外に排出するための排気ファン１５と、作像部１２や定着部１３から排気口に設けられた排気ファン１５への排気経路を形成する排気ダクト１６などから構成されている。排気が必要である理由としては、定着部１３が発生する余分な熱は、機内にある熱に弱い部材、例えばトナー等に悪影響を及ぼしてしまうためであり、通常は排気ファン１５によって機外に排出している。熱電変換には、この定着部１３から発生する熱を利用する。
【００２０】
すなわち、図１における熱電変換素子６の高温側電極１を定着部１３の高温部に設ける。定着部１３から発生する熱は１００℃を超えることもあるため、熱電変換素子６の低温側電極を外気に近い所に設ければ、その差は大きくなり、この温度差から起電力を発生させる。図２では低温側が定着部１３の反対側になる。定着部１３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物であるため、その熱を利用することにより、より効率の良い、省エネルギの画像形成装置を提供することが可能となる。
【００２１】
図３は熱電変換素子による起電力の供給及び監視部のブロック図である。すなわち、熱電変換素子６による起電力Ｖは負荷１８に供給されるとともに、電圧監視部１９によって起電力の変動が監視される。負荷１８は、上述した排気ファン１５や、画像形成装置の操作部（図示しない）の表示装置や、作像部１２の発光装置などである。また、キャパシタ、二次電池などの蓄電装置を負荷とすれば、廃熱から変換された電気エネルギを蓄電することも可能である。電圧監視部１９は電圧を監視し、その電圧値が所望する電圧値よりも下がった場合、電気エネルギ量が少ないと判断する。これにより、得られた電気エネルギ量の低下を検知することが可能となる。この電圧監視部１９は、熱電変換素子６により得られた電気エネルギ量を監視し、その値が所望する電気エネルギ量より低下したことを検知できれば良く、電圧検知に限定されるものではない。
【００２２】
図４は図１の熱電変換素子を定着部に設けた画像形成装置の概略構成の他の例を示す図である。この画像形成装置２１は、原稿画像を読み取りハードコピーとして出力するための作像部２２と、この作像部２２に直流電源を供給するためのＡＣ／ＤＣコンバータ２３とから構成されている。作像部２２は、原稿画像を読み取る読み取り部２２１、読み取り部２２１から読み込まれた画像データに画像処理を施すための制御を行う画像処理制御部２２２、画像形成に必要な制御を行う画像形成制御部２２３、この画像形成制御部２２３によって制御された画像を顕像化する画像形成部２２４を備えている。上述した定着部１３は画像形成部２２４に設けられ、定着部１３近傍に設置された熱電変換素子６によって発生した熱起電力は負荷１８に供給されるとともに、電圧監視部１９によって電圧変動が監視される。負荷１８は画像形成制御部２２３によって制御され、電圧監視部１９の監視データは画像形成制御部２２３に送られ、電気エネルギ量の大小の判断を行う。画像処理制御部２３２には、ホストコンピュータ２４からの画像データも入力されるようになっている。一方、画像形成装置２１は、商用電源から、電源スイッチ２５を介して電力を得て、ＡＣ／ＤＣコンバータ２３により、ＤＣ電源に変換され、その電力を機械全体に供給している。
【００２３】
図５は熱電変換素子により得られた電気エネルギが所望の値より低下したときの基本動作を示すフローチャートである。すなわち、電圧監視部１９によって熱電変換素子６の起電力を電圧値で監視する（ステップＳ１０１）。画像形成制御部２２３では、電圧監視部１９からの電圧値が予め設定された電圧値より低下したか否をチェックし（ステップＳ１０２）、低下していない場合は通常の制御を行う（ステップＳ１０３）。一方、電圧の低下が確認された場合は電力不足と判定する（ステップＳ１０４）。
【００２４】
図６は熱電変換素子により得られた電気エネルギが所望の値より低下したとき機械を停止する場合の動作を示すフローチャートである。電圧監視部１９によって熱電変換素子６の起電力を電圧値で監視する（ステップＳ２０１）。画像形成制御部２２３には、記憶部が設けられており、予め熱電変換素子６によって得られた電気エネルギを供給している負荷に必要とされる電気エネルギ量と等しい電圧値を記憶しておく。画像形成制御部２２３は、電圧監視した結果と、予め設定してある必要電気量に等しい電圧値と（設定電圧値）を比較し（ステップＳ２０２）、設定電圧値よりも得られた電圧値の方が、等しいか、あるいは大きい場合は、電気エネルギ量は不足しておらず、十分、負荷を駆動できると判断し、通常制御を続ける（ステップＳ２０３）。
【００２５】
一方、得られた電圧値の方が設定電圧値より低い場合は、電力不足と判断する（ステップＳ２０４）。電力不足と判断した場合、すなわち、負荷への電力供給が不足してしまうため、機械動作を停止する（ステップＳ２０５）。これにより、負荷への電気エネルギ供給が停止した場合においても、不具合を発生しないようにすることをができ、機械へのダメージを与えることが無くなる。
【００２６】
図７は熱電変換素子により得られた電気エネルギが所望の値より低下したとき定着部以外の機械を停止する場合の動作を示すフローチャートである。この場合も図６の動作の場合と同様に、画像形成制御部２２３の記憶部において予め熱電変換素子６によって得られた電気エネルギを供給している負荷に必要とされる電気エネルギ量と等しい電圧値を記憶しておく。電圧監視部１９によって熱電変換素子６の起電力を電圧値で監視し（ステップＳ３０１）、画像形成制御部２２３で電圧監視した結果と設定電圧値を比較し（ステップＳ３０２）、設定電圧値よりも得られた電圧値の方が、等しいか、あるいは大きい場合は、電気エネルギ量は不足しておらず、十分、負荷を駆動できると判断し、通常制御を続ける（ステップＳ３０３）。ステップＳ３０２において得られた電圧値の方が設定電圧値より低い場合は、電力不足と判断し（ステップＳ３０４）、定着部１３の温度制御以外の機械制御を停止する（ステップＳ３０５）。定着制御のみ動作させるのは、機械全ての制御を停止した場合、定着温度も低下し、その後、熱起電力にる電気エネルギを得ることができなくなるためであり、定着制御のみ動作させることにより、熱起電力による電気エネルギが再び大きくなるまで熱電変換素子６への熱エネルギ供給を継続することが可能となる。
【００２７】
図８は熱電変換素子により得られた電気エネルギが所望の値より低下したとき定着部以外の機械を停止させ、所望の値に回復した場合の動作を示すフローチャートである。この場合も図７の動作の場合と同様に、画像形成制御部２２３の記憶部において予め熱電変換素子６によって得られた電気エネルギを供給している負荷に必要とされる電気エネルギ量と等しい電圧値を記憶しておく。そして、電圧監視部１９によって熱電変換素子６の起電力を電圧値で監視し（ステップＳ４０１）、画像形成制御部２２３で電圧監視した結果と設定電圧値を比較し（ステップＳ４０２）、設定電圧値よりも得られた電圧値の方が、等しいか大きい場合は、電気エネルギ量は不足しておらず、十分、負荷を駆動できると判断し、通常制御を続ける（ステップＳ４０３）。ステップＳ４０２において得られた電圧値の方が設定電圧値より低い場合は、電力不足と判断し（ステップＳ４０４）、定着部１３の温度制御以外の機械制御を停止する（ステップＳ４０５）。定着部１３の動作の継続により、熱電変換素子６の電気エネルギは増加していく。画像形成制御部２２３は、この電気エネルギは電圧監視部１９によって監視し、電圧が設定値に復帰したか否かをチェックし（ステップＳ４０６）、設定電圧に達した場合はステップＳ４０３の通常制御に進み、達しなかった場合は達するまでチェックをしていく。これにより、電気エネルギ不足による機械へのダメージを防ぎながら、再び、機械の動作を可能にすることができ、ダウンタイムを低減し、ユーザへの利便性を向上することができる。
【００２８】
図９は熱電変換素子により得られた電気エネルギが所望の値より低下したとき定着部以外の機械を停止させ、熱電変換素子から得られる電気エネルギ量が予め設定されている時間を経過しても所望の値に回復しない場合の動作を示すフローチャートである。この場合も図７，８と同様に、画像形成制御部２２３の記憶部において予め熱電変換素子６によって得られた電気エネルギを供給している負荷に必要とされる電気エネルギ量と等しい電圧値を記憶しておくとともに、予め設定された時間と経過時間を比較し、その時間を超えても、電気エネルギ量が復活しない場合は、故障と判断し、定着部１３の制御も停止するように設定されている。
【００２９】
上述した図５から図８と同様に、電圧監視部１９によって熱電変換素子６の起電力を電圧値で監視し（ステップＳ５０１）、画像形成制御部２２３で電圧監視した結果と設定電圧値を比較し（ステップＳ５０２）、設定電圧値よりも得られた電圧値の方が、等しいか大きい場合は、電気エネルギ量は不足しておらず、十分、負荷を駆動できると判断し、通常制御を続ける（ステップＳ５０３）。ステップＳ５０２において得られた電圧値の方が設定電圧値より低い場合は、電力不足と判断し（ステップＳ５０４）、定着部１３の温度制御以外の機械制御を停止させる（ステップＳ５０５）。定着部１３の動作の継続により、熱電変換素子６の電気エネルギは増加し、その変化は電圧監視部１９によって監視し、画像形成制御部２２３で電圧が設定値に復帰したか否かをチェックし（ステップＳ５０６）、設定電圧に達した場合はステップＳ５０３の通常制御に進み、達しなかった場合は達するまでチェックをしていく。
【００３０】
この電圧監視とともに、画像形成制御部２２３によって時間経過も監視し（ステップＳ５０７）、予め設定された時間と経過時間を比較して設定時間を超過したか否かをチェックする（ステップＳ５０８）。設定時間に達していない場合はステップＳ５０６に戻り電圧が復帰したか否かをチェックする。設定時間を超えた場合は、画像形成制御部２２３は故障と判断し（ステップＳ５０９）、機械全ての伊動作を停止させる（ステップＳ５１０）。すなわち、再び、電気エネルギが上昇するまで、熱エネルギの供給を継続しても、ある一定の時間を経過しても、所望する電気エネルギ量に達することができないということは、その後、この状態を継続しても機械動作ができない可能性があるということを意味する。そこで、ここでは電圧監視と共に、時間経過も監視している。画像形成制御部２２６がこのような制御を行うことにより、機械へのダメージを防ぎ、安全に機械を停止することができる。このように、熱電変換素子６から得られる電気エネルギ量が、予め設定している時間を経過しても、所望する電気エネルギ量より低い場合は、熱エネルギ供給源も停止し、熱電変換素子６の故障と判断し、それ以上の機器へのダメージを防ぎ、安全に、機械を停止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】ゼーベック効果を利用した熱電変換デバイスの一例を示す概念図である。
【図２】図１の熱電変換素子を定着部に設けた画像形成装置の概略構成の一例を示す図である。
【図３】熱電変換素子による起電力の供給及び電圧監視部のブロック図である。
【図４】図１の熱電変換素子を定着部に設けた画像形成装置の概略構成の別の例を示す図である。
【図５】熱電変換素子により得られた電気エネルギが所望の値より低下したときの基本動作を示すフローチャートである。
【図６】熱電変換素子により得られた電気エネルギが所望の値より低下したとき機械を停止する場合の動作を示すフローチャートである。
【図７】熱電変換素子により得られた電気エネルギが所望の値より低下したとき定着部以外の機械を停止する場合の動作を示すフローチャートである。
【図８】熱電変換素子により得られた電気エネルギが所望の値より低下したとき定着部以外の機械を停止させ、所望の値に回復した場合の動作を示すフローチャートである。
【図９】熱電変換素子により得られた電気エネルギが所望の値より低下したとき定着部以外の機械を停止させ、熱電変換素子から得られる電気エネルギ量が予め設定されている時間を経過しても所望の値に回復しない場合の動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００３２】
１  高温側電極
２，３  低温側電極
４  Ｐ型半導体
５  Ｎ型半導体
６  熱電変換素子
１１，２１  画像形成装置
１８  負荷
１９  電圧監視部
２２  画像形成処理部
２５  電源スイッチ
２２３  画像形成処理部
２２４  画像形成部
【図１】
2007078826.tif 000003
【図２】
2007078826.tif 000004
【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】
2007078826.tif 000009
【図８】
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【図９】
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