JP2005128526A

JP2005128526A - 表示システム

Info

Publication number: JP2005128526A
Application number: JP2004298757A
Authority: JP
Inventors: Mark Hirst; ハーストマーク; Richard L Swantner; リースワンナーリチャード
Original assignee: Hewlett Packard Development Co LP
Current assignee: Hewlett Packard Development Co LP
Priority date: 2003-10-20
Filing date: 2004-10-13
Publication date: 2005-05-19
Also published as: US20050084276A1; DE102004029083A1; DE102004029083B4; US7103292B2

Abstract

【課題】プリンタなどにおいて定着ユニットが高温であることをより確実にユーザに警告する。
【解決手段】
発熱部材（３４）を有するデバイス内の表示システム（３２）であって、発熱部材（３４）と熱的に接続され、発熱部材（３４）の熱を電気エネルギーに変換するように構成された熱電発電機（３６）と、発熱部材（３４）の温度レベルが温度閾値を上回るときを表示するように構成された、電気エネルギーによって駆動される表示デバイス（３８）とを備えることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、プリンタなどにおいて定着ユニットが高温であることを表示する表示システムに関するものである。本願は、「DEPRESSURIZATION SYSTEM FOR A FUSER ASSEMBLY」という名称の米国特許出願第１０／６８４，６３４号、および「IMAGING DEVICE COOLING SYSTEM」という名称の米国特許出願第１０／６８５，３２２号に関連する。

レーザプリンタ、ファクシミリ機、およびコピー機等の電子写真式画像形成デバイスは、一枚のコピー用紙等の媒体上に画像を作成するように設計されている。静電画像形成デバイスは、一般に、作成される所望の画像を表すデータに応じて、レーザビーム走査または発光ダイオードアレイによって選択的に照射される感光部を備え、入射光は、所望の画像の静電コピーを感光部に生成する。次に、静電コピーは、まず、感光部を、感光部の帯電部分に付着するトナー粉末に曝し、次いで、トナー粉末を感光部からプリント媒体に転写することによって現像される。次に、「未定着（loose）」トナー粉末は、定着ユニットによってプリント媒体に溶融定着される。

定着ユニットは、通常、熱と圧力との組み合わせによって、トナー粉末をプリント材料に定着させる。１つの一般的なタイプの定着ユニットは、定着のための挟み部を形成する一対の対向するローラを備え、一方のローラは、定着ローラとして作用し、他方のローラは、アイドラー圧力ローラとして作用する。従来、定着ローラは、一般に、未定着トナーと接触し、ローラ間で温度差がある場合には高温側のローラであり、アイドラー圧力ローラは、圧力を定着のためのはさみ部に加えて、プリント媒体を定着ローラと接触させて保持する。定着ローラは、一般に、加熱されるのに対して、アイドラー圧力ローラは、加熱される場合とされない場合とがある。

未定着（loose）トナーをプリント材料に定着させるために、プリント材料は、定着ローラがゆるいトナーを溶融させ、最終的にそのトナーをプリント材料に固着させることを目的として挟み部に通される。定着ユニットは、未定着（loose）トナーをプリント材料に適切に定着させるために、一般に、１５０℃と２００℃との間の温度に維持される。この結果、定着ユニットは、大量の熱エネルギーを蓄積し、関連の画像形成デバイスの電源がオフされた後も長期間、熱エネルギーを蓄積し続ける可能性がある。場合によっては、定着ユニットに蓄積された熱エネルギーが大き過ぎて、定着ユニットのいくつかの面が、定着ユニットが画像形成デバイスから除去された後でも数十分の間、非常に高い温度で維持される可能性がある。

このような高温は、定着ユニットに手を伸ばした者が、火傷の危険性に曝されることを意味する。現在、印刷された警告ラベルが定着ユニット上の目立つ位置に貼付され、ユーザに火傷の危険性があることを警告している。しかし、このような警告は、定着ユニットが現在高温にあるのかどうかを示さず、火傷を防止するために常に十分とは限らない。

本発明の１つの実施形態は、発熱部材を有するデバイス内に表示システムを設ける。表示システムは、熱電発電機および表示デバイスを備える。熱電発電機は、発熱部材に熱的に接続されるようになっており、発熱部材からの熱を電気エネルギーに変換するように構成されている。表示デバイスは、電気エネルギーによって駆動され、発熱部材の温度レベルが閾値を上回ったとき、その旨の表示を提供するように構成されている。

好ましい実施形態の以下の詳細な説明では、その一部を構成し、本発明を実施することができる具体的な実施形態を例示として示す添付の図面を参照する。当然のことながら、本発明の範囲から逸脱しない範囲内で、他の実施形態を用いたり、構造または論理上の変更を行ったりしてもよい。したがって、以下の詳細な説明は、発明を限定するものではなく、本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲によって規定される。

図１は、参照符号３０において、発熱部材３４の温度レベルが火傷の危険性を表すときを表示する、本発明による表示システム３２をブロック図の形態で示す。表示システム３２は、熱電発電機３６および表示デバイス３８を有する。熱電発電機３６は、発熱部材３４に熱的に接続されるように配置され、発熱部材３４からの熱を電気エネルギーに変換するように構成されている。表示デバイス３８は、経路４０を介して供給される電気エネルギーによって作動し、発熱部材３４の温度レベルが危険の可能性があるレベルにあるときの表示を提供するように構成されている。

１つの実施形態では、表示システム３２は、熱電発電機３６に熱的に接続されるように配置されるヒートシンク４２を有する。１つの実施形態では、熱電発電機３６は、発熱部材３４に機械的に接続されている。１つの実施形態では、表示デバイス３８は、発光ダイオード（ＬＥＤ）を有する。１つの実施形態では、ＬＥＤは、光の明滅に対する人間の視覚的応答が最も敏感になる周波数と実質的に等しい周波数で点滅するように構成されている。１つの実施形態では、表示デバイス３８は、ＬＥＤの光によって照射される警告ラベルをさらに有する。１つの実施形態では、警告ラベルは、ラベルの端部がＬＥＤからの光によって照らされると、光がラベル全体にわたって分散されてラベルが実質的に均等に照射されるような、「光パイプ」と一般に呼ばれる光伝達特性を有するポリカーボネートラベルで構成される。

表示システム３２は、発熱部材３４が危険の可能性のある温度レベルにあることについて、従来の非照射ラベルのみを用いる従来の技法よりもさらに効果的な警告を提供する。さらに、発熱部材３４が電源を有するホスト装置の一部である場合には、表示システム３２は、ホスト装置への電力が失われたとしても、または発熱部材３４がホスト装置から取り除かれたとしても、このような表示を提供する。さらに、発熱部材３４が電源を有するホスト装置の一部である場合、表示システム３２は、電力を表示システム３２に供給するためのさらなるコネクタのためのコストを加えずに用いることができる。

１つの実施形態では、熱電発電機３６は、ゼーベックモードで作動して、表示デバイス３８を作動させるための電圧を生成するペルチェ素子を有する。ペルチェ素子では、電流が、異なる材料の２つのワイヤをつなぎ合わせることによって形成される直列ループを通して循環されるとき、一方の接続部は熱を生成するのに対して、他方の接続部は熱を吸収する（冷たくなる）。電流が反転すると、発熱および吸熱接続部は逆転する。ペルチェ素子は、熱電冷却器として最もよく知られているが、熱電発電機３６としても機能することができる。すなわち、温度差が接合部に生じた場合、ペルチェ素子は、接合部間にＤＣ電圧を生成する。この動作モードは、ゼーベックモードとして既知である。最新のペルチェデバイスは、たとえば、Brun他による米国特許第４，９２９，２８２号、Cauchyによる米国特許第５，４４８，１０９号、およびChi他による米国特許第５，７１４，７９１号に記載されているように、高濃度にドープされた直列接続の半導体部分から構成される。

図２は、参照符号５０において、ゼーベックモードで動作して表示デバイス３８を作動させるための出力電圧５４を生成するペルチェ素子５２で構成される熱電発電機３６を備える表示システム３２の１つの実施形態を示す。ペルチェ素子５２は、ｐ型にドープされた複数の半導体部分５５およびｎ型にドープされた複数の半導体部分５６を有し、各部分は第１および第２の端部を有する。ｐ型にドープされた部分５５は、電子の過剰を生じるのに対して、ｎ型にドープされた部分５６は、電子の欠乏を生じる。ｐ型にドープされた部分５５およびｎ型にドープされた部分５６は、第１の端部が第１の複数の導体部分５８で接続され、第２の端部が第２の複数の導体部分６０で接続されるように、交互に直列接続され、第１および第２の複数の導体部分５８および６０は、銅等の導電材料を含む。直列接続された第２の複数の導体部分６０のうち、始点および終点の導体部分は、一対のワイヤ６２に接続され、一対の出力端子６４および６６で出力電圧５４を供給する。表示デバイス３８は、端子６４および６６にわたって接続され、出力電圧５４によって作動する。

第１の複数の導体部分５８は、熱接点６８に接続され、第２の複数の導体部分６０は、冷接点７０に接続される。熱接点６８および冷接点７０は、アルミナまたは窒化アルミニウム等のセラミック材料を含み、熱伝導性が高いが、非導電性の材料で構成される。熱接点６８は、発熱部材３４に熱的に接続され、冷接点７０は、空気７４と接触するヒートシンク７２と熱的に接続される。１つの実施形態では、熱電発電機３６は、発熱部材３４およびヒートシンク７２に機械的に連結される。発熱部材３４は、熱７１を熱接点６８に伝達する熱源として作用するのに対して、ヒートシンク７２は、冷接点７０からの熱７１を空気７４に伝達する。

動作中、発熱部材３４の温度は、空気７４の温度よりも高く、それによって、熱接点６８と冷接点７０との間には温度差７６が生じる。ゼーベック効果により、ペルチェ素子５２内に生じた温度差７６に基づいて表示デバイス３８を作動させるための出力電圧が端子６４および６６の間に生成される。出力電圧５４は、温度差７６と比例し、温度差７６が増加するにつれて、出力電圧５４は増加する。

図３は、本発明によるレーザプリンタ８０の１つの例示的な実施形態を示す。レーザプリンタ８０は定着ユニット９４を有し、定着ユニット９４の温度が危険の可能性があるレベルにあるとき、定着ユニット９４によって発せられる熱を表示デバイス３８を作動させるための電気エネルギーに変換する表示システムを備える。レーザプリンタ８０は、レーザ走査ユニット８２、感光ドラム８４、帯電装置８５、トナーホッパー８６、現像ローラ８８、紙源９０、放電ランプ９２、および本発明による一体型表示システム３２を有する定着ユニット９４を有する。定着ユニット９４はさらに、定着のための挟み部９８を形成する一対の対向するプラテンローラ９６を有し、一方のローラが定着ローラ１００で、他方のローラがアイドラー圧力ローラ１０２で構成される。

画像を作成するために、感光ドラム８４の表面には、帯電装置８５によって正の電荷が与えられる。次に、レーザ走査ユニット８２は、作成される所望の画像を表すビーム８７で感光ドラム８４を選択的に照射する。感光ドラム８４が回転すると、入射ビーム８７は感光ドラム８４の表面を放電させ、感光ドラム８４の表面に所望の画像の静電コピーを実質的に形成する。感光ドラム８４が回転している間、現像ローラ８８は、トナーホッパー８６からのトナー粉末を感光ドラム８４の表面に塗布し、それによって、「未定着（loose）」トナー粉末は、ドラム表面上の画像の静電コピーに付着する。一枚のコピー用紙は、紙経路１０４に沿って紙源９０から供給され、コピー用紙がドラムを通過して供給されると、所望の画像の形態にかたどられた未定着（loose）トナー粉末は、感光ドラム８４の表面からコピー用紙の表面に転写される。放電ランプ９２は、感光ドラム８４の表面から所望の画像の静電コピーを「削除する」。

コピー用紙は、紙経路１０４に沿って定着ユニット９４まで進む。定着ローラ１００は、加熱され、コピー用紙の表面上の未定着（loose）トナー粉末と接触し、このトナー粉末を溶融してコピー用紙に付着させる。アイドラー圧力ローラ１０２は、定着のための挟み部９８に圧力を加え、コピー用紙を定着ローラ１０２と接触させて保持し、定着ローラ１００とトナー粉末との間の熱伝達を高め、定着されたトナーの表面を滑らかかつ均一に仕上げる。未定着（loose）トナーを適切に溶融させてコピー用紙に定着させるために、定着ローラ１００は、通常、１５０℃と２００℃との間の温度に維持され、定着ユニット９４のハウジング１０６の温度は、大抵の場合、１００℃を超える。

熱電発電機３６は、熱的かつ機械的にハウジング１０６に接続された第１の面と、熱的かつ機械的にヒートシンク４２に接続された第２の面とを有する。ハウジング１０６の温度は１００℃程度であるが、ヒートシンク４２は３０℃程度の空気と接触しており、熱電発電機３６に７０℃程度の温度勾配７６を形成する。

熱電発電機３６は、温度勾配７６を、ワイヤ６２を介して表示デバイス３８に供給する出力電圧に変換する。１つの実施形態では、表示デバイス３８は、発光ダイオード（ＬＥＤ）１０８および警告ラベル１１０を有する。ＬＥＤ１０８はワイヤ６２に接続され、出力電圧によって駆動され、警告ラベル１１０を照射する。前述のように、ハウジング１０６に貼付される警告ラベル１１０は、ＬＥＤ１０８からの光で均一に照射されるように光パイプで構成されるポリカーボネートラベルを有する。

１つの実施形態では、ＬＥＤ１０８は、４Ｈｚのレートで点滅し、指示デバイス３８の効果をさらに向上させるように構成されている。実際には、ＬＥＤ１０８の点滅レートは、光の明滅に対する人間の認識が最大となる点滅レートの中心点付近となる。効果的な表示装置の作動のために、点滅レート、すなわち周波数は、０．５Ｈｚと１５Ｈｚとの間である必要がある。点滅レートが低いほど、消費電力はより少なくてよく、要求される熱電発電機３６のサイズが小さくなる。１つの実施形態では、電力消費を最小限に抑えるために、ＬＥＤ１０８は、点滅期間のごく一部においてのみ作動するようにしてもよい。たとえば、０．２５秒の時間周期を生じる４Ｈｚの点滅レートを想定すると、ＬＥＤを、点滅の０．１秒間だけ作動させ、残りの０．１５秒は電力がオフになるようにしてもよい。これにより、約６０％（０．１５÷０．２５）だけ、平均要求電力が低減される。０．５秒の時間周期を生じる２Ｈｚの点滅レートの場合、ＬＥＤを０．１秒だけ作動させると、電力消費は、ＬＥＤの連続作動に必要な電力に対して８０％低減される。これにより、ＬＥＤ１０８のピーク電力ははるかに高くなり、警告ラベル１１０ははるかに明るくなり、表示システム３２の効果はさらに向上する。

表示システム３２は、従来の非照射ラベルのみを用いる従来の技法よりも、定着ユニット９４およびその構成部品が危険の可能性がある温度レベルにあることをより効果的に警告する。さらに、表示システム３２は、レーザプリンタ８０への供給電力がオフとなっても、または定着ユニット９４がレーザプリンタ８０から取り出されても、このような表示を提供する。さらに、表示システム３２は、電源にとってさらなる電気負荷とならない。

好ましい実施形態を記載する目的で、本明細書において、具体的な実施形態を例示したが、広範囲な代替のかつ／または等価の実施態様を、本発明の範囲から逸脱することなく、例示された具体的な実施形態の代わりに用いてもよいことが、当業者に理解されるであろう。化学、機械、電子機械、電気およびコンピュータ分野の当業者は、本発明が、非常に広範囲な実施形態において実施できることをすぐに理解するであろう。本願は、本明細書で論じられている好ましい実施形態のすべての適応または変形を網羅することを意図している。したがって、本発明は特許請求項およびその等価物によってのみ限定されることが明示的に意図される。

本発明による表示システムの例示的な実施形態を示すブロック図である。本発明による表示システムによって用いられる熱電発電機の１つの例示的な実施形態を示す図である。本発明による表示システムを有する画像形成システムの１つの例示的な実施形態を示すブロック図である。

符号の説明

３２表示システム
３４発熱部材
３６熱電発電機
３８表示デバイス
４０経路
４２ヒートシンク
５２ペルチェ素子
５４出力電圧
５５ｐ型にドープされた部分
５６ｎ型にドープされた部分
５８第１の導体部分
６０第２の導体部分
６２ワイヤ
６４出力端子
６６出力端子
６８熱接点
７０冷接点
７１熱
７２ヒートシンク
７４空気
７６温度差
８０レーザプリンタ
８２レーザ走査ユニット
８４感光ドラム
８５帯電ステーション
８６トナーホッパー
８７ビーム
８８現像ローラ
９０紙源
９２放電ランプ
９４定着ユニット
９６プラテンローラ
９８定着のための挟み部
１００定着ローラ
１０２圧力ローラ
１０４紙経路
１０６ハウジング
１０８発光ダイオード
１１０警告ラベル

Claims

発熱部材を有するデバイス内の表示システムであって、
前記発熱部材と熱的に接続され、前記発熱部材の熱を電気エネルギーに変換するように構成された熱電発電機と、
前記電気エネルギーによって作動し、前記発熱部材の温度レベルが温度閾値を上回るときを表示するように構成された表示デバイスと、
を備えることを特徴とする表示システム。
前記熱電発電機は、前記発熱部材に機械的および熱的に接続された第１の表面と、ヒートシンクに機械的および熱的に接続された第２の表面とを備えることを特徴とする請求項１に記載の表示システム。
前記熱電発電機は、ゼーベックモードで作動するペルチェ素子を備えることを特徴とする請求項１に記載の表示システム。
前記表示デバイスは、発光ダイオード（ＬＥＤ）を備えることを特徴とする請求項１に記載の表示システム。
前記ＬＥＤは、点滅するように構成されていることを特徴とする請求項４に記載の表示システム。
前記表示デバイスは、前記発熱部材に取り付けられ、前記ＬＥＤによって照射される警告ラベルをさらに備えることを特徴とする請求項４に記載の表示システム。
発熱部材と、
前記発熱部材と熱的に接続され、前記発熱部材の熱を電気エネルギーに変換するように構成された熱電発電機と、前記電気エネルギーによって作動し、前記発熱部材の温度レベルを表示するように構成された表示デバイスとを含む表示システムと、
を備えることを特徴とする定着器。
前記発熱部材は、加熱された定着ローラを備えることを特徴とする請求項７に記載の定着器。
前記表示デバイスは、発光ダイオード（ＬＥＤ）と、前記ＬＥＤからの光が警告ラベルの端部を照らすと、前記ＬＥＤからの光が前記警告ラベル全体にわたって分散して前記警告ラベルを実質的に均一に照射するように、光パイプとして構成されたポリカーボネートラベルとを備えることを特徴とする請求項７に記載の定着器。
発熱部材の温度レベルが閾値温度を上回るときを表示する方法であって、
前記発熱部材からの熱を、前記温度レベルに比例する電気エネルギーに変換することと、
前記電気エネルギーが所定のエネルギーレベルを上回る限り、前記電気エネルギーで表示デバイスを作動させることと、
前記発熱部材に熱的に接続されるように熱電発電機を配置することと、
を含むことを特徴とする方法。