(57)【要約】  【課題】熱電変換と熱遮断とを効率よく行うことが可能な断熱装置を提供する。  【解決手段】発熱する定着手段８を空冷により冷却する冷却手段２０と、定着手段８の熱を受ける吸熱板２２と、吸熱板２２の熱を電力に変換する熱電変換素子２１と、冷却手段２０による冷却と熱電変換素子２１による変換とを兼用で行う送風手段２３とを有する断熱装置２。【選択図】図３
2017198960.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発熱する定着手段を空冷により冷却する冷却手段と、
前記定着手段の熱を受ける吸熱板と、
前記吸熱板の熱を電力に変換する熱電変換素子と、
前記冷却手段による冷却と前記熱電変換素子による変換とを兼用で行う送風手段とを有する断熱装置。
【請求項２】
請求項１記載の断熱装置において、
前記熱電変換素子を複数有することを特徴とする断熱装置。
【請求項３】
請求項２記載の断熱装置において、
前記複数の熱電変換素子は前記送風手段による送風方向と垂直な方向に並設されていることを特徴とする断熱装置。
【請求項４】
請求項１ないし３の何れか一つに記載の断熱装置において、
前記熱電変換素子の周囲に防風部材を有することを特徴とする断熱装置。
【請求項５】
請求項１ないし４の何れか一つに記載の断熱装置において、
前記熱電変換素子の前記定着手段側の一面及び前記一面と対向する対向面にそれぞれ第１の温度検出手段を有し、この検出結果に基づいて前記送風手段の作動を制御することを特徴とする断熱装置。
【請求項６】
請求項１ないし５の何れか一つに記載の断熱装置において、
前記定着手段と前記吸熱板との間に断熱部材を有し、前記断熱部材の前記定着手段側の一面及び前記一面と対向する対向面にそれぞれ第２の温度検出手段を有し、この検出結果に基づいて前記送風手段の作動を制御することを特徴とする断熱装置。
【請求項７】
前記定着手段と、請求項１ないし６の何れか一つに記載の断熱装置とを有することを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、断熱装置及び画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の複写機やプリンタ等の画像形成装置において、発熱部材からの熱を遮断する断熱装置として熱電変換素子を用い、定着装置で生じる熱を電力に変換し、変換した電力や主電源から出力される電力を適宜に切り替えながら冷却ファンを駆動し、定着装置を冷却する技術が知られている。また、ヒートパイプを用いて定着装置と画像形成部とを熱遮断する技術が開示されている（例えば「特許文献１」参照）。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、定着装置の熱を電力に変化する際に、より多くの熱を変換するためには冷却ファンが必要であり、また定着装置の熱を遮断するためにはヒートパイプや空冷で断熱するための冷却ファンがそれぞれ必要となり、これ等を両立させるためには無駄な電力が生じてしまうという問題点がある。
本発明は、上述した問題点を解決し、熱電変換と熱遮断とを効率よく行うことが可能な断熱装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明は、発熱する定着手段を空冷により冷却する冷却手段と、前記定着手段の熱を受ける吸熱板と、前記吸熱板の熱を電力に変換する熱電変換素子と、前記冷却手段による冷却と前記熱電変換素子による変換とを兼用で行う送風手段とを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００５】
本発明によれば、冷却手段による定着手段の冷却と熱電変換素子による熱電変換とを同時に行い、単一の送風手段によって熱電変換と熱遮断とを効率よく行うことができ、コストダウンを図りつつ良好な熱による不具合発生の防止及び電力供給を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】本発明の一実施形態を適用可能な画像形成装置の概略構成図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に用いられる断熱装置の概略正面図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に用いられる断熱装置の概略斜視図である。
【図４】本発明の第２の実施形態に用いられる防風部材を説明する概略図である。
【図５】本発明の第３の実施形態を説明する概略図である。
【図６】本発明の第３の実施形態における画像形成装置待機時での熱電変換素子近傍における温度を示す線図である。
【図７】本発明の第３の実施形態における画像形成装置稼働時での断熱部材近傍における温度を示す線図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
図１は、本発明の第１の実施形態を適用可能な画像形成装置を示している。同図において４色フルカラー画像形成が可能な画像形成装置１は、２次転写ローラ３、給紙トレイ５，６、中間転写ベルト７、定着手段としての定着装置８、冷却ローラ９を備えている。なお、説明及び図の簡略化のため、両面画像形成時に使用する各部材及び排紙反転経路等は図示を省略している。
さらに画像形成装置１は、４色（イエロ、マゼンタ、シアン、ブラック）分のレーザ走査ユニット１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋ、帯電装置１１Ｙ，１１Ｍ，１１Ｃ，１１Ｋ、感光体ドラム１２Ｙ，１２Ｍ，１２Ｃ，１２Ｋ、現像装置１３Ｙ，１３Ｍ，１３Ｃ，１３Ｋ、１次転写ローラ１４Ｙ，１４Ｍ，１４Ｃ，１４Ｋを備えている。
給紙トレイ５，６にはそれぞれ用紙１６が収納されており、コントロールパネル４から画像形成装置１に対して複数ページ複数部からなる画像形成指示である画像形成ジョブが送信されると、画像形成装置１は画像形成動作を開始する。
【０００８】
画像形成のプロセスについて、以下にイエロ（Ｙ）を例に説明する。
先ず、帯電装置１１Ｙにより回転する感光体ドラム１２Ｙを一様に帯電させた後、レーザ走査ユニット１０Ｙにより画像データに応じたレーザ光を感光体ドラム１２Ｙに向けて照射し、感光体ドラム１２Ｙ上に静電潜像を形成させる。
次に、現像装置１３Ｙにより感光体ドラム１２Ｙ上の静電潜像にイエロトナーを付着させて現像を行い、感光体ドラム１２Ｙ上にイエロトナー像を形成させる。そして、１次転写ローラ１４Ｙに印加された高電圧の作用により、感光体ドラム１２Ｙ上のイエロトナー像を矢印Ｂ方向に走行している中間転写ベルト７に転写させる。
【０００９】
他の色に関しても、同様のプロセスで各感光体ドラム１２Ｍ，１２Ｃ，１２Ｋ上にマゼンタトナー像、シアントナー像、ブラックトナー像をそれぞれ形成し、各トナー像がそれぞれ重なるように中間転写ベルト７上に順次転写させることにより、中間転写ベルト７上にフルカラートナー像が形成される。
そして、搬送路１５を矢印Ａ方向に搬送される用紙１６に対し、２次転写ローラ３に印加された高電圧の作用により中間転写ベルト７上に形成されたフルカラートナー像を一括転写する。画像が転写された用紙１６は、定着装置８において熱及び圧力を加えられて転写されたフルカラートナー像を定着された後、ヒートパイプを内蔵した冷却ローラ９によって吸熱されつつ搬送され、排紙トレイ１７上に排出される。
【００１０】
定着装置８と中間転写ベルト７との間の位置には、本発明の特徴部である断熱装置２が配設されている。断熱装置２は、図２及び図３に示すように、定着装置８の上方に配設された板金部材１８と、板金部材１８の上方に配設されたダクト１９と、ダクト１９の内部に配設された冷却手段としてのヒートシンク２０と、ヒートシンク２０の下方に配設された熱電変換素子２１と、熱電変換素子２１と定着装置８との間に配設され定着装置８からの発熱を受ける吸熱板２２とを有している。
板金部材１８、ダクト１９、吸熱板２２により、定着装置８と中間転写ベルト７及び感光体ドラム１２及び現像装置１３等からなる画像形成部とを断熱させることができる。
【００１１】
図３に示すように、用紙１６の幅方向である装置前後方向に向けて６個の熱電変換素子２１が並設されている。また、各熱電変換素子２１よりも用紙搬送方向下流側であって断熱装置２の装置奥側端部には、送風手段としての排気ファン２３が配設されている。板状のヒートシンク２０は、その長手方向が気流の方向と合致する態様で装置前後方向に複数枚配設されている。
この排気ファン２３の作動により、図３に矢印で示す気流が発生する。この気流により、ヒートシンク２０による定着装置８の冷却と各熱電変換素子２１による熱電変換とを同時に行い、単一の排気ファン２３によって熱電変換と熱遮断とを効率よく行うことができ、コストダウンを図りつつ良好な熱による不具合発生の防止及び電力供給を行うことができる。また、熱電変換素子２１を複数個有することにより、多くの電力を取得することができる。
この例では、排気ファン２３により吸引する空気は断熱装置２の内部から取り込んでいるが、冷却が不足する場合には断熱装置２の外部より外気を取り込んで気流として流してもよい。
【００１２】
本実施形態では、６個の熱電変換素子２１が用紙１６の幅方向である装置前後方向、すなわち排気ファン２３による吸気方向である送風方向と垂直な方向に並設されている。この構成により、各熱電変換素子２１に対して均一な温度の気流が当たることにより大きな熱を効率的に熱電変換することができ、変換効率を大幅に向上させることができる。
本実施形態では、各熱電変換素子２１を直線状に並設する構成としたが、各熱電変換素子２１が効率よく変換可能となるように配置されていればどのように配置されていてもよく、例えば千鳥状に配置されていてもよい。
【００１３】
図４は、本発明の第２の実施形態を示している。この第２の実施形態は、熱電変換素子２１の周囲に防風部材２４が配設されている点においてのみ相違しており、他の構成は同一である。
防風部材２４は、ヒートシンク２０に当てられた気流以外から熱電変換素子２１が放熱されることを防止すべく配設されている。防風部材２４は、基本的には断熱材によって構成されているが、空気層によって断熱を行う構成であってもよい。空気層により断熱を行う場合には、防風部材２４は樹脂やゴムによって構成される。
この構成により、吸熱板２２との接触面である吸熱面とは逆側の面である熱電変換素子２１の冷却面にのみ気流が当たることとなり、熱電変換素子２１の冷却面と吸熱面との温度差を大きくすることができる。
【００１４】
図５は、本発明の第３の実施形態を示している。この第３の実施形態は、熱電変換素子２１の定着装置８側である吸熱板２２側の一面に第１の温度検出手段としての温度センサ２５を、一面と対向する熱電変換素子２１の対向面に第１の温度検出手段としての温度センサ２６をそれぞれ有する点、吸熱板２２と定着装置８との間に断熱部材２７を有する点、断熱部材２７の定着装置８側である一面に第２の温度検出手段としての温度センサ２８を、一面と対向する断熱部材２７の対向面に第２の温度検出手段としての温度センサ２９をそれぞれ有する点においてのみ第１の実施形態と相違しており、他の構成は同一である。
【００１５】
この第３の実施形態において、画像形成装置１の待機時における温度を示すものが図６であり、稼働時の温度を示すものが図７である。効率のよい排気ファン２３の稼働状態としては、画像形成装置１の待機時には温度センサ２５，２６により排気ファン２３の停止と動作（低速または高速）とを制御し、画像形成装置１の稼働時には温度センサ２８，２９により排気ファン２３の低速と高速との制御を行う。
【００１６】
具体的な制御としては、図７に示すように、断熱部材２７上の温度が低い場合には排気ファン２３を低速で稼働させ、温度がトナー融点温度閾値αに達した際に排気ファン２３を高速に切り替える。この制御により、定着装置８の上部に設けられた図示しない廃トナー収容部や現像装置１３、感光体ドラム１２といったトナーが介在するユニットの温度上昇を抑制することができ、画像形成装置１の不具合の発生を未然に防止することができる。
【００１７】
また、図６に示すように画像形成装置１の待機時には排気ファン２３を停止させ、熱電変換素子２１の冷却面、吸熱面の温度が高くなった時点から排気ファン２３を作動させることにより、図６に矢印Ｃで示すように作動させた直後の温度差が大きく、熱電変換される電力を大きく取ることができる。
このように、本発明の第３の実施形態によれば、熱電変換及び断熱に必要な作動条件に応じて排気ファン２３の動作を制御することにより、断熱及び熱電変換及び省エネルギを同時に達成することができる。
【００１８】
上述した実施形態では、画像が形成される被記録媒体として用紙１６を示した。この用紙１６とは記録紙には限定されず、厚紙、ハガキ、封筒、普通紙、薄紙、塗工紙（コート紙やアート紙等）、トレーシングペーパ等も含まれる。また用紙以外の記録媒体として、ＯＨＰシート、ＯＨＰフィルム、樹脂フィルム等、シート状を呈し画像形成可能な物質であればどのようなものを用いてもよい。
【００１９】
以上、本発明の好ましい実施の形態について説明したが、本発明はかかる特定の実施形態に限定されるものではなく、上述の説明で特に限定しない限り、特許請求の範囲に記載された本発明の趣旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。本発明の実施の形態に記載された効果は、本発明から生じる最も好適な効果を例示したに過ぎず、本発明による効果は、本発明の実施の形態に記載されたものに限定されるものではない。
【符号の説明】
【００２０】
１  画像形成装置
２  断熱装置
８  定着手段（定着装置）
２０  冷却手段（ヒートシンク）
２１  熱電変換素子
２２  吸熱板
２３  送風手段（排気ファン）
２４  防風部材
２５，２６  第１の温度検出手段（温度センサ）
２７  断熱部材
２８，２９  第２の温度検出手段（温度センサ）
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２１】
【特許文献１】特開２００５−１７５５２号公報
【図１】
2017198960.tif 000003
【図２】
2017198960.tif 000004
【図３】
2017198960.tif 000005
【図４】
2017198960.tif 000006
【図５】
2017198960.tif 000007
【図６】
2017198960.tif 000008
【図７】
2017198960.tif 000009