(57)【要約】【課題】定着手段の立上げ時間に影響しない熱電変換が可能となるとともに、排紙接着も同時に防止することが可能となり、省エネルギー性が高く、排紙積載性が良好な画像形成装置を提供すること。【解決手段】定着手段と、定着後の紙搬送手段とを有する画像形成装置において、前記紙搬送手段が定着後の紙の排熱を吸熱する吸熱手段であり、前記吸熱手段で得た熱を電力に変換する熱電変換手段を有することを特徴とする。又、熱電変換手段で変換した電力で前記吸熱手段及び熱電変換手段の低温部を冷却する冷却手段を有することを特徴とする。更に、前記紙搬送手段がカール抑制手段を兼ねたことを特徴とする。【選択図】図１
2007121415.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
定着手段と、定着後の紙搬送手段とを有する画像形成装置において、
前記紙搬送手段が定着後の紙の排熱を吸熱する吸熱手段であり、前記吸熱手段で得た熱を電力に変換する熱電変換手段を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記熱電変換手段で変換した電力で前記吸熱手段及び熱電変換手段の低温部を冷却する冷却手段を有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３】
前記紙搬送手段がカール抑制手段を兼ねたことを特徴とする請求項１又は２記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記紙搬送手段が長手方向に熱伝導性の良い部材であることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記紙搬送手段がヒートパイプを備えたことを特徴とする請求項４記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記冷却手段が熱電変換素子であることを特徴とする請求項１又は２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、定着後の転写紙の排熱を利用して排紙接着、カール及び機内昇温を防止する画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式により画像を形成する画像形成装置においては、感光体上に形成されたトナー像を転写紙上に転写してから定着器により加熱、加圧して定着することによって画像形成を行っている。
【０００３】
従来の画像形成装置の画像形成部の構成を図６に示す。
【０００４】
図６を用いてカラー画像の画像形成プロセスを説明する。
【０００５】
例えば、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色のトナー像を形成する、平行に配置された４つの画像形成媒体である感光体ドラムａ（イエロー）・ｂ（マゼンタ）・ｃ（シアン）・ｄ（ブラック）と、これら感光ドラムａ〜ｄの上部に、これを縦断する態様で配置された転写搬送手段である中間転写ベルト２を備える。
【０００６】
不図示のモータにより駆動される感光体ドラムａ・ｂ・ｃ・ｄの周囲には、それぞれ不図示の一次帯電器、現像器、転写帯電器が配置され、それらがプロセスカートリッジ１ａ〜１ｄとしてユニット化されている。
【０００７】
又、感光ドラムａ〜ｄの下方にはポリゴンミラー等で構成される露光装置６が配置される。
【０００８】
先ず、感光ドラムａには、原稿のイエロー成分色の画像信号によるレーザー光が露光装置６のポリゴンミラー等を介して投射され、感光ドラムａ上に静電潜像が形成され、これに現像器からイエロートナーを供給して現像し、静電潜像がイエロートナー像として可視化される。
【０００９】
このトナー像が感光ドラムａの回転に伴って、感光ドラムａと中間転写ベルト２とが当接する１次転写部位に到来すると、転写帯電部材２ａに印加した１次転写バイアスによって、感光ドラムａ上のイエロートナー像が中間転写ベルト２に転写される（１次転写）。
【００１０】
中間転写ベルト２のイエロートナー像を担持した部位が画像形成部に移動すると、このときまでに画像形成部において上記と同様な方法で感光ドラムｂ上にマゼンタトナー像が形成され、このマゼンタトナー像がイエロートナー像上から中間転写ベルト２に転写される。
【００１１】
同様に、中間転写ベルト２が移動するに連れて、画像形成部のそれぞれの１次転写部位においてシアントナー像、ブラックトナー像が前記のイエロートナー像、マゼンタトナー像上に重ね合わせて転写される。
【００１２】
一方、転写紙Ｐはカセット４に収納されている。
【００１３】
転写紙Ｐは、カセット４からピックアップローラ８により１枚ずつ送り出され、レジストローラ９でタイミングを合わされた後、２次転写部位に達し、２次転写ローラ対３に印加した２次転写バイアスによって、中間転写ベルト２上の４色のトナー像が転写紙Ｐ上に一括して転写される（２次転写）。
【００１４】
４色のトナー像が転写された転写紙Ｐは、２次転写ローラ対〜定着ローラ対における搬送ガイド２０に案内されて定着ローラ対５に搬送され、そこで熱及び圧力を受けて定着され、これにより各色のトナーが溶融混色して転写紙Ｐに固定されたフルカラーのプリント画像とされた後、定着ローラ対５の下流に設けられた定着後搬送ローラ対１０及び排紙搬送ローラ対１１により搬送され、排紙トレイ７に排紙される。
【００１５】
このような画像形成装置においては、定着後の転写紙の熱が排紙接着、カール及び機内昇温の原因となる。
【００１６】
このような問題を解決するために、従来の画像形成装置においては、紙搬送路にヒートパイプを設け、ヒートパイプを熱電変換素子で冷却したものがある（例えば、特許文献１参照）。
【００１７】
又、近年の地球環境問題の高まりから、省エネルギー性を高めるため、定着装置に熱電変換装置を設け、定着ローラの排熱を電気エネルギーに変換した画像形成装置が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開２００３−０８１５１０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】
【００１８】
しかし、転写紙の冷却に排熱を利用した省エネルギー性の高い画像形成装置は未だ提案されていない。
【００１９】
特許文献１では、ヒートパイプの冷却手段に別の電力を要するため、転写紙の冷却のための電力が必要となる。
【００２０】
又、特許文献２のように定着装置に熱電変換装置を設けた構成では、熱ローラが必要以上に冷却され、定着装置の立上げ時間が掛かってしまうという問題がある。又、定着後の転写紙の排熱に対する問題は考慮されていない。
【００２１】
本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、その目的とする処は、定着手段の立上げ時間に影響しない熱電変換が可能となるとともに、排紙接着も同時に防止することが可能となり、省エネルギー性が高く、排紙積載性が良好な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】
【００２２】
上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、定着手段と、定着後の紙搬送手段とを有する画像形成装置において、前記紙搬送手段が定着後の紙の排熱を吸熱する吸熱手段であり、前記吸熱手段で得た熱を電力に変換する熱電変換手段を有することを特徴とする。
【００２３】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記熱電変換手段で変換した電力で前記吸熱手段及び熱電変換手段の低温部を冷却する冷却手段を有することを特徴とする。
【００２４】
請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の発明において、前記紙搬送手段がカール抑制手段を兼ねたことを特徴とする。
【００２５】
請求項４記載の発明は、請求項１〜３の何れかに記載の発明において、前記紙搬送手段が長手方向に熱伝導性の良い部材であることを特徴とする。
【００２６】
請求項５記載の発明は、請求項４記載の発明において、前記紙搬送手段がヒートパイプを備えたことを特徴とする。
【００２７】
請求項６記載の発明は、請求項１又は２記載の発明において、前記冷却手段が熱電変換素子であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２８】
請求項１記載の発明によれば、排熱利用を定着後の紙搬送手段で行うため、定着手段の立上げ時間に影響しない熱電変換が可能となる。又、排紙接着も同時に防止することが可能となり、省エネルギー性が高く、排紙積載性が良好な画像形成装置を提供することができる。
【００２９】
請求項２記載の発明によれば、変換した電気エネルギーで冷却手段を駆動することで、熱電変換の効率向上と紙の吸熱効果を向上させた省エネルギー性の高い画像形成装置を提供することができる。
【００３０】
請求項３記載の発明によれば、定着後の紙搬送手段がデカーラを兼ねることで、省エネルギー性が高く、且つ、紙のカールを低減した画像形成装置を提供することができる。
【００３１】
請求項４記載のの発明によれば、長手方向に熱伝導性の良い紙搬送手段とすることで、紙の吸熱と熱電変換を効果的に行った、省エネルギー性の高い画像形成装置を提供することができる。
【００３２】
請求項５記載の発明によれば、紙搬送手段をヒートパイプに接続することで、紙搬送手段から熱電変換手段への熱伝達のための自由度が高い画像形成装置を提供することができる。
【００３３】
請求項６記載の発明によれば、冷却手段を熱電変換素子とすることで、省スペースで且つ騒音のない冷却を行うことが可能となり、省エネルギー、省スペース、静音性を向上させた画像形成装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
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。
【００３５】
＜実施の形態１＞
本発明の実施の形態を図１、図２、図４及び図６を用いて説明する。ここで、図１は本発明の実施の形態１に係る定着後搬送ローラの概略断面図、図２は定着後搬送ローラ付近の概略正面図、図４は本発明の熱電変換システムのエネルギーの概略フローチャートである。定着前の画像形成プロセスについては、背景技術で述べたものと同様であるため、割愛する。
【００３６】
画像形成プロセスにおいて、定着ローラ対５を抜けて加熱された転写紙Ｐは、定着ローラ対５の下流に位置する定着後搬送ローラ対１０により更に下流に搬送される。定着後搬送ローラ対１０の少なくとも一方の吸熱ローラ１０ｑは、熱伝導性の良い材料（例えば、Ａｌ）で構成されており、長手方向長さは紙幅よりも長くなっている。加熱された転写紙Ｐが定着後搬送ローラ対１０にニップされると、転写紙Ｐの熱は吸熱ローラ１０ｑ側に移動する。
【００３７】
吸熱ローラ１０ｑには熱電変換素子２６が接続されており、該熱電変換素子２６の高温部２６ｈは、吸熱ローラ１０ｑの熱により加熱され、低温部２６１との温度差ΔＴにより電気エネルギーＥｗを得る。得られた電気エネルギーＥｗは、冷却手段２７の駆動電力として使用される。
【００３８】
本実施の形態では、冷却手段２７は冷却用のファン２７Ｆである。熱電変換素子２６の高温部２６ｈと低温部２６１との温度差ΔＴが大きいほど、得られる電気エネルギーが大きくなり、熱電変換の効率が上がる。そのため、熱電変換素子２６の低温部２６１を冷却手段２７で冷却することが望ましい。又、熱電変換素子２６の高温部２６ｈ、つまり吸熱ローラ１０ｑ付近は高温であるほど良いため、定着ローラ５ａの上方近傍に定着後搬送ローラ対１０を配置することで、排熱を最大限集熱することが望ましい。転写紙Ｐの排紙接着や、機内昇温防止の効果を上げるためには、吸熱ローラ１０ｑの下流側も冷却するように冷却手段２７を配置するのも良い。
【００３９】
又、吸熱ローラ１０ｑを転写紙Ｐの定着ローラ５ａ側に設けることで、転写紙Ｐの排熱を効果的に集熱できる。更に、吸熱ローラ１０ｑに対抗するローラを弾性部材で構成することにより、定着後搬送ローラ対１０が定着ローラ対５と反対のカール付けをするため、定着後搬送ローラ対１０がデカーラの役割を果たしている。
【００４０】
エネルギーの流れについて説明する（図４参照）。
【００４１】
定着ローラ５ａを加熱するために電気エネルギーＥｉがヒータにより熱エネルギーＱｉに変換される。定着ローラ５ａは、定着温度（例：１８０℃）まで加熱され、定着ローラ対５を通過した転写紙Ｐ上に熱が移動する。転写紙Ｐ上の熱は定着後搬送ローラ対１０を通過する際に排熱Ｑｗを放出し、定着後搬送ローラ対１０上の表面温度を上昇させる（例：１００℃以上）。
【００４２】
吸熱ローラ１０ｑを経由した排熱Ｑｈは、熱電変換手段の高温部２６ｈに移動し、冷却手段２７で冷却されている熱電変換手段の低温部２６ｌとの温度差ΔＴに応じた電気エネルギーＥｗに変換される。ここで、熱電変換手段の高温部２６ｈは廃熱Ｑｈを集熱し、熱電変換手段の低温部２６ｌは、冷却手段２７によりＱ１の熱を奪われている。又、冷却手段２７は、熱電変換で得られた電気エネルギーＥｗにより駆動される。ここではこれらのエネルギーの移動や変換における損失は考慮していないが、損失が最も少なくなるようにそれぞれの材料や配置を決定することが望ましい。
【００４３】
＜実施の形態２＞
本発明の実施の形態２を図５を用いて説明する。
【００４４】
本実施の形態においては、吸熱ローラ１０ｑがヒートパイプの吸熱部２８ｉに接続され、ヒートパイプの放熱部２８ｏが熱電変換素子２６に接続された構成となっている。このような構成とすることで、吸熱ローラ１０ｑで吸収された熱はヒートパイプ２８を伝って熱電変換素子２６の高温部２６ｈに移動する。このような構成とすることで、吸熱ローラ１０ｑと熱電変換素子２６の当接部分が転写紙Ｐと吸熱ローラ１０ｑとの当接部分に影響を与えないため、熱の移動を確実にしつつ、定着後の紙搬送において部品の磨耗等による弊害を減らすことができる。
【００４５】
＜実施の形態３＞
本発明の実施の形態３においては、熱電変換素子の低温部に、冷却用の熱電変換素子２８を設ける。冷却用に熱電変換素子２８を用いれば、ファンを使用するときに比べ、本発明の画像形成装置における熱電変換システムを小形化でき、画像形成装置の静音性も向上する。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の実施の形態１に係る画像形成装置要部の概略断面図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る画像形成装置の概略正面図である。
【図３】本発明の熱電変換システムのエネルギーの概略フローチャートである。
【図４】本発明の実施の形態２に係る画像形成装置の概略正面図である。
【図５】本発明の実施の形態３に係る画像形成装置の概略正面図である。
【図６】画像形成装置の画像形成部の構成を示す断面図である。
【符号の説明】
【００４７】
ａ    感光体ドラム（イエロー）
ｂ    感光体ドラム（マゼンタ）
ｃ    感光体ドラム（シアン）
ｄ    感光体ドラム（ブラック）
１ａ    プロセスカートリッジ（イエロー）
１ｂ    プロセスカートリッジ（マゼンタ）
１ｃ    プロセスカートリッジ（シアン）
１ｄ    プロセスカートリッジ（ブラック）
２    中間転写ベルト
２ａ    転写帯電部材
３    ２次転写ローラ対
４    カセット
５    定着ローラ対
５ａ    定着ローラ
６    露光装置
７    排紙トレイ
８    ピックアップローラ
９    レジストローラ
１０    定着後搬送ローラ対
１０ｑ  吸熱ローラ
１１    排紙搬送ローラ対
２０    搬送ガイド
２６    熱電変換素子（熱電変換手段）
２６ｈ  熱電変換素子高温部
２６ｌ  熱電変換素子低温部
２７    冷却手段
２７Ｆ  冷却ファン
２７Ｐ  冷却用熱電変換素子
２８    ヒートパイプ
２８ｉ  ヒートパイプ吸熱部
２８ｏ  ヒートパイプ放熱部
Ｐ    転写紙
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2007121415.tif 000006
【図５】
2007121415.tif 000007
【図６】
2007121415.tif 000008