JP2005181778A - 画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】 定着部の廃熱を利用した発電電力を安定的に供給でき、且つ、複写ジョブに支障をきたさない画像形成装置を提供する。
【解決手段】 用紙に転写されたトナー像を溶融定着する熱定着部7と、前記定着部7の定着温度を検出する温度検出手段712と、前記温度検出手段712による検出温度が目標温度に維持されるように制御する温度制御手段を備えた画像形成装置であって、前記熱定着部7に接触配置される複数対の熱発電素子111と、前記熱発電素子111による発電電力を蓄電する蓄電器114を備え、前記温度検出手段712による検出温度に基づいて前記熱発電素子111の稼動数を切り替える充電制御手段を設ける。
【選択図】 図3
【解決手段】 用紙に転写されたトナー像を溶融定着する熱定着部7と、前記定着部7の定着温度を検出する温度検出手段712と、前記温度検出手段712による検出温度が目標温度に維持されるように制御する温度制御手段を備えた画像形成装置であって、前記熱定着部7に接触配置される複数対の熱発電素子111と、前記熱発電素子111による発電電力を蓄電する蓄電器114を備え、前記温度検出手段712による検出温度に基づいて前記熱発電素子111の稼動数を切り替える充電制御手段を設ける。
【選択図】 図3
Description
本発明は、用紙に転写されたトナー像を溶融定着する熱定着部と、前記定着部の定着温度を検出する温度検出手段と、前記温度検出手段による検出温度が目標温度に維持されるように制御する温度制御手段を備えた画像形成装置に関する。
複写機など用紙に転写されたトナー像を溶融定着する熱定着部を備えた画像形成装置では、所定の定着温度を維持するための電力消費量が比較的高く、複写ジョブが要求されない待機時には定着部のヒータなどに対する給電を停止または低下させる低消費電力モードが採用されている。一方、複写ジョブが要求されたときには、電力消費モード切替手段により低消費電力モードから通常モードにモード切替されて、所定の定着温度に維持される。しかしながら定着部で生じる熱はトナーを溶融定着させるために使用されるのみで他に利用されるものではなく、大部分が無駄に廃熱されていることから、熱発電素子を定着部に設けて発電させ、その電力をファンなどの他の電力負荷に供給する技術が提案されていた。
特開平1−229278号公報
しかし、上述した従来技術によれば、装置の稼動中に発電電力が直接に消費されるものであり、変動の多い発電電力で負荷を駆動すると安定的に駆動することができない虞があり、複写ジョブに支障が生じる虞があるという問題があった。
本発明は、上述の従来欠点に鑑み、定着部の廃熱を利用した発電電力を安定的に供給でき、且つ、複写ジョブに支障をきたさない画像形成装置を提供する点にある。
上述の目的を達成するため、本発明による画像形成装置の特徴構成は、特許請求の範囲の書類の請求項1に記載した通り、用紙に転写されたトナー像を溶融定着する熱定着部と、前記定着部の定着温度を検出する温度検出手段と、前記温度検出手段による検出温度が目標温度に維持されるように制御する温度制御手段を備えた画像形成装置であって、前記熱定着部に接触配置される複数対の熱発電素子と、前記熱発電素子による発電電力を蓄電する蓄電器を備え、前記温度検出手段による検出温度に基づいて前記熱発電素子の稼動数を切り替える充電制御手段を設けて構成される点にある。
本発明によれば、発電電力が直接負荷に消費されることなく充電器に充電されて安定した電力が負荷に供給可能となるので、複写ジョブに支障をきたすことがないばかりか、充電制御手段により定着部の発熱状態に応じて複数対の熱発電素子の稼動状態を切り替えることができるので、定着性能の低下をきたすことなく効率的に廃熱を利用することが可能となるのである。
以上説明した通り、本発明によれば、定着部の廃熱を利用した発電電力を安定的に供給でき、且つ、複写ジョブに支障をきたさない画像形成装置を提供することができるようになった。
以下に本発明による画像処理装置の実施の形態を説明する。図1に示すように、画像形成装置の一例であるカラー複写機1は、スキャナ部2、画像処理部3、LSU4、画像形成部5、給紙搬送手段6、定着手段7、DF部8、及び、操作部(図示せず)を備えて構成される。
前記操作部は、当該カラー複写機1の各種ジョブの動作モードを設定するモード設定キーや設定されたジョブを起動するプリントキーなどが配置され、前記モード設定キーによる設定情報などが表示される表示部を備えた操作部(図示せず)を備えて構成される。
前記画像処理部3、LSU4、画像形成部5、給紙搬送手段6、定着手段7及びそれらの制御部により、所要の出力画像データに対応するトナー画像を記録紙に形成して出力する画像出力手段が構成される。
前記DF部8は、原稿トレイ81に載置された複数枚の原稿80を1枚ずつスキャナ部2による原稿読取位置に搬送し、読取が終了した原稿を排紙トレイ82に排出する。
前記スキャナ部2は、原稿に光を照射して反射した光をRGBのフィルタを介してCCDイメージセンサ21に送り画像情報を電子データに変換する。前記画像処理部3は前記CCDイメージセンサ21からの信号を、A/D変換、シェーディング補正、色調補正、その他画像処理を施した出力画像データに加工する部分で、後述のトナー色変換処理も実行する。前記LSU4は前記画像処理3からの出力画像データをレーザー光に変換し、感光体ドラム51に照射する。
前記画像形成部5は、感光体ドラム51、主帯電部52、現像部53、転写ベルト54、クリーニング部55、リサイクルトナー補給手段56、除電ランプ57とからなり、特に現像部53はシアン現像器531、マゼンタ現像器532、イエロー現像器533、ブラック現像器534、の4つの現像器を有している。各現像器には、対応する色のトナーが充填されたトナーカートリッジが着脱自在に取り付けられ、トナーカートリッジから現像器に対してトナーが供給されるように構成される。
前記主帯電器52は感光体ドラム51に向かって開口したシールドケース内に50〜100μmの細いタングステン線を感光体ドラム51の長手方向に張り、これに+5KV程度の高圧を印加することにより前記感光体ドラム51を正帯電させる。帯電した前記感光体ドラム51の表面にLSU4が画像データに応じたレーザー光線を照射することにより感光体ドラム51の表面に静電潜像が形成される。前記感光体ドラム51のレーザーが照射された部分に前記現像手段53内で撹拌されてプラス帯電したトナーに現像ローラのバイアス電圧と感光体ドラム表面の電位が作用することによりトナー像が形成され、これを前記転写ベルト54の表面に転写する。前記感光体ドラム51上の転写されなかったトナーは次のプロセスであるクリーニング手段55のゴムブレード551により掻き落とされて、表面の残留電位を落して均一にすべく除電ランプ57により除電されてその後は次の一連のプロセスに備える。
カラー画像出力モードの場合は、上述した帯電、露光、現像、クリーニング、除電の各動作をシアン、マゼンタ、イエロー、ブラックの各色に対応して行い、それぞれのトナー像が前記転写ベルト54上で重ねられ、このトナー像が2次転写部(541a,541b)で記録紙に転写される。
モノクロ画像出力モードの場合は前記シアン現像器531、マゼンタ現像器532、イエロー現像器533は作動せず、ブラック現像器534のみで出力を行う。
前記給紙搬送手段6は給紙カセット611,612、給紙ローラ621,622、垂直搬送路63、レジストローラ対64a,64b、搬送ベルト65からなっている。前記給紙カセット611,612には複数の記録紙が積載される用紙積載板が設けられ、この用紙積載板がバネ、又はリフトモータなどでリフトアップされることで記録紙の一番上の紙が前記給紙ローラ621,622に接するように付勢される。前記レジストローラ対64a,64bは搬送されてきた用紙に対する前記転写ベルト54上のトナー像の転写のタイミングを合わせるためと、用紙先端を整えるために一端用紙を止めてから前記画像形成手段5へ用紙を搬送する役割をもつ。前記搬送ベルト65は未定着トナーが転写された用紙を前記定着手段7に搬送する。またそれぞれの搬送路にある搬送ローラは適宜必要な本数がレイアウトされている。
前記定着手段7は、第1の熱ローラ71とその内部の第1のヒータ711と、第2の熱ローラ72その内部の第2のヒータ721、定着排出ローラ対73a,73bなどから構成される。前記熱ローラ対71,72は熱伝導性のよいアルミなどにフッ素コートを施したものを用い、それぞれ表面に温度検出手段としてのサーミスタ712,722が設けられ、温度検出手段712,722による検出温度に基づいて前記二つのヒータ711,721を制御することにより定着に必要な所定の温度に維持されている。前記第1の熱ローラ71は前記第2の熱ローラ72に対向し適当な圧力で接触し、駆動手段(図示していない)により駆動されている。この前記熱ローラ対71,72は基材が熱伝導性の良いアルミのローラからなり定着のニップ幅を確保するために周辺は弾性層で覆われている。また図示していないが各ローラに対しては用紙を剥がすための爪部材やクリーニングするローラやウェブを設けてある。さらに、前記熱ローラ対71,72に密着するように複数対の熱発電素子111が接触配置され、これによる発電電力が後述の蓄電器に蓄えられる。
図2に示すように、前記カラー複写機1の制御部20は、スキャナ部4により読取られた画像データや図示していない通信ラインから入力された画像データに対する入出力変換処理を実行するメインCPU21を有する第一制御部20aと、操作部に対するキー入力処理や表示出力処理、及び、画像出力手段による画像形成プロセス動作を制御するシステムCPU25を有する第二制御部20bとを備えて構成される。
詳述すると、第一制御部20aは、前記画像処理部3を構成するもので、メインCPU21の実行プログラムが格納されたROM22と、画像処理のための画像データを格納するRAM23と、画像読取装置4により読取られた原稿画像データなどを入力するとともに、メインCPU21で処理された出力画像データを前記プロセス処理部のLSU4などに出力する画像入出力バッファ24などが内部バス21aで接続されて構成される。
第二制御部20bは、システムCPU25の実行プログラムが格納されたROM26と、各種のプロセス制御データが格納されるRAM27と、第一入出力バッファ28と第二入出力バッファ29などが内部バス25aで接続されて構成されている。第一入出力バッファ28は、操作部に設けられたモード設定キーなどからのキー入力データを入力し、表示部に表示情報などを出力したり、DF部8に対する制御信号を出力する入出力ポートとして機能する。第二入出力バッファ29には、上述の画像形成部5、給紙搬送手段6、定着手段7など画像形成のためのプロセス処理部に設けられたモータやヒータなどの各種のエレメントに対する駆動信号や、定着手段7の廃熱による発電電力を充電する後述の蓄電器への充電制御信号などが出力される出力ポートと、各エレメントからのプロセスデータなどが入力される入力ポートとして機能する。
図3に示すように、上述のカラー複写機1は、商用の交流電源から供給される電力により作動するように構成され、トランス101により二系統に降圧された交流電源のそれぞれから、ダイオードブリッジ、平滑コンデンサ、安定化電源回路を備えた直流変換手段102,103によりDC12V、DC3Vをそれぞれ出力する直流電源に変換され、一方が前記制御部20を備えた回路ブロック104に給電され、他方がヒータ711,721やソレノイドなどの駆動回路105及び操作部の表示駆動回路106に給電される。
また、前記熱ローラ対71,72に接触配置された複数対の熱発電素子111がスイッチ回路112を介して充放電制御回路を備えた蓄電器114に接続されている。前記熱発電素子111は銅とコンスタンタンからなり、接続部が前記熱ローラ対71,72からの廃熱により加熱されることによりゼーベック効果に基づき生じる発電電力を充電器114に充電するものである。前記制御部20は、温度検出手段712,722による検出温度に基づいて前記二つのヒータ711,721を半導体リレー回路107によりオンオフ制御することにより定着に必要な所定の温度に維持するとともに、前記制御部20の一部である充電制御手段(システムCPU25とその実行プログラムが格納されたROM26により構成される)はスイッチ116をオフし、前記検出温度に基づいて前記スイッチ回路112を制御して前記複数対の熱発電素子111の並列接続数を切り替えて蓄電器114に出力する。つまり、検出温度が定着に必要な所定の温度であるか、それより高い温度であるか、低い温度であるかを判断し、所定温度であるときには標準の並列接続数で接続し、高い場合には標準の並列接続数よりも接続数を増やし、低い場合には標準の並列接続数よりも接続数を減らすことにより定着温度の変動に対する悪影響を排除しながら効率的に発電制御するのである。さらに、複写動作中は前記スイッチ回路112を制御して全ての接続を切ることで定着温度の変動を回避しつつ、待機中に並列接続数の切替を行なうように制御することも可能である。
このようにして蓄電器114に十分な電力が蓄積されると、スイッチ116をオンするとともにスイッチ115をオフして商用電源からの給電を停止し、蓄電器114から安定した給電を行ない、蓄電器114の電力容量が下がると、スイッチ116及びスイッチ115を反転させて再度充電するとともに、商用電源からの給電を再開する。ここで、商用電源からの給電中にスイッチ116をオンすることにより商用電源からの充電も可能に構成することもできる。
上述の実施形態では、熱発電素子の数や並列接続数と温度との関係を具体的には特定していないが、これらは各機種に合わせて適宜設定されるものである。また、図3の電源回路ブロックは概略の構成の一例を示すものであり、このようなブロック構成に限るものでもない。
7:熱定着部
711,721:ヒータ
712,722:温度検出手段(サーミスタ)
111:熱発電素子
114:蓄電器
711,721:ヒータ
712,722:温度検出手段(サーミスタ)
111:熱発電素子
114:蓄電器
Claims (1)
- 用紙に転写されたトナー像を溶融定着する熱定着部と、前記定着部の定着温度を検出する温度検出手段と、前記温度検出手段による検出温度が目標温度に維持されるように制御する温度制御手段を備えた画像形成装置であって、
前記熱定着部に接触配置される複数対の熱発電素子と、前記熱発電素子による発電電力を蓄電する蓄電器を備え、前記温度検出手段による検出温度に基づいて前記熱発電素子の稼動数を切り替える充電制御手段を設けて構成される画像形成装置。
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