JP2005308826A - Image forming apparatus and fixing device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置及びこれに装着される定着装置に関し、特に、トナー像を記録材に定着する際、加熱ローラと対向して記録材を挟持搬送する加圧ローラの廃熱を回収し、この廃熱を電気エネルギーとして再利用することができる定着装置およびこれを備えた画像形成装置に関するものである。 The present invention relates to an image forming apparatus such as a copying machine, a printer, and a facsimile, and a fixing device attached thereto, and in particular, when a toner image is fixed on a recording material, the recording material is sandwiched and conveyed opposite to a heating roller. The present invention relates to a fixing device capable of recovering waste heat from a pressure roller and reusing the waste heat as electric energy, and an image forming apparatus including the same.
従来、複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に用いられている定着装置として、加熱手段を内部に有する定着ローラ(加熱ローラ)を用いた熱ローラ定着方式が、低速機から高速機まで、また、モノクロ機からフルカラー機まで、幅広く採用されている。しかしながら、従来の熱ローラ定着方式の定着装置では、記録材やトナーを過熱する際に、熱容量の大きな定着ローラを加熱する必要があるため、エネルギー効率が悪く、省エネルギーという観点からは不利であった。 Conventionally, as a fixing device used in an image forming apparatus such as a copying machine, a printer, and a facsimile machine, a heat roller fixing method using a fixing roller (heating roller) having a heating means is used from a low speed machine to a high speed machine. In addition, it is widely used from monochrome machines to full-color machines. However, in the conventional heat roller fixing type fixing device, when the recording material or toner is overheated, it is necessary to heat the fixing roller having a large heat capacity, which is disadvantageous in terms of energy efficiency and energy saving. .
近年、地球環境問題の高まりから、電子写真プロセスを用いた画像形成プロセスにおいても、省エネルギーを目的とした種々の技術開発が行われている。しかしながら、定着時に、定着ローラと対向して記録材を挟持搬送する加圧ローラへ逃げてしまう廃熱を再利用するという技術の開発は行われてこなかったのが現状である。 In recent years, various technological developments for energy saving have been performed in an image forming process using an electrophotographic process due to an increase in global environmental problems. However, at present, no technology has been developed for reusing waste heat that escapes to a pressure roller that sandwiches and conveys a recording material during fixing.
ところで、熱電変換技術を用いた発電は、比較的低品質の熱においても直接電気に変換することが可能であり、現状の未利用の廃熱を回収できる技術であるため、最近のエネルギー問題や環境問題の深刻化に伴い、熱電変換技術に対する期待度はますます大きくなっている。 By the way, power generation using thermoelectric conversion technology can directly convert even relatively low-quality heat into electricity, and is a technology that can recover the current unused waste heat. As environmental problems become more serious, expectations for thermoelectric conversion technology are increasing.
この熱電変換技術とは、異なる2種の金属やp型半導体とn型半導体等が対になった熱電変換材料に温度差を与えることによって両端に熱起電力が発生するゼーベック効果を利用して、熱エネルギーを直接電力に変換する技術であり、モーターやタービン等の可動部を必要とせず、また、老廃物もないという優れた特徴を有している。 This thermoelectric conversion technology uses the Seebeck effect in which thermoelectromotive force is generated at both ends by giving a temperature difference to thermoelectric conversion materials in which two different types of metals or p-type semiconductors and n-type semiconductors are paired. It is a technology that directly converts heat energy into electric power, and has an excellent feature that it does not require moving parts such as a motor and a turbine, and that there is no waste product.
熱電変換手段の画像形成装置への応用例として、特許文献1は、記録材を挟持搬送してトナー画像を上記記録材に定着する定着装置にして、少なくとも加熱ローラ内に加熱源を備えた定着装置において、定着装置が所定の高温状態であることを検知・表示する注意喚起手段を備えることを特徴とする定着装置を提案しており、上記注意喚起手段として、熱電素子により駆動される表示器を用いることが提案されている。
As an application example of a thermoelectric conversion unit to an image forming apparatus,
しかしながら、特許文献1では、廃熱のエネルギーを再利用する提案がまったく考慮されておらず、発熱部の廃熱エネルギーを十分に集熱できる構成になっていない。特に、定着時に、定着ローラと対向して記録材を挟持搬送する加圧ローラへ逃げてしまう廃熱を再利用するという技術は従来まったく考慮されていなかった。
However, in
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、熱電変換手段、集熱部材等を利用することにより、定着時に定着ローラと対向して記録材を挟持搬送する加圧ローラへ移動する廃熱を回収し、これを電気エネルギーとして再利用できる省エネルギー性の高い定着装置および画像形成装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above, and uses a thermoelectric conversion unit, a heat collecting member, and the like to move to a pressure roller that sandwiches and conveys a recording material opposite to a fixing roller during fixing. An object of the present invention is to provide a highly energy-saving fixing device and image forming apparatus that can recover heat and reuse it as electric energy.
上述した課題を解決し、目的を達成するために、請求項1にかかる発明は、互いに圧接する加熱ローラ及び加圧ローラを備え、トナー像を保持した記録材を前記加熱ローラと加圧ローラの圧接部にて加熱加圧しながら挟持搬送することによって、前記トナー像を前記記録材に定着させる定着装置を備えた画像形成装置であって、前記加圧ローラの熱を熱電変換可能な熱電変換手段を具備することを特徴とする。
In order to solve the above-described problems and achieve the object, the invention according to
また、請求項2にかかる発明は、請求項1にかかる発明において、前記熱電変換手段は、前記加圧ローラと一体形成されていることを特徴とする。
The invention according to
また、請求項3にかかる発明は、請求項2にかかる発明において、前記熱電変換手段の表面に、保護層を有することを特徴とする。
The invention according to claim 3 is the invention according to
また、請求項4にかかる発明は、請求項1にかかる発明において、前記熱電変換手段が、前記加圧ローラに接触していることを特徴とする。
The invention according to
また、請求項5にかかる発明は、請求項4にかかる発明において、前記加圧ローラは、中空部を有し、前記熱電変換手段が、前記加圧ローラの中空部内壁面に接触して配置されていることを特徴とする。
The invention according to claim 5 is the invention according to
また、請求項6にかかる発明は、請求項5にかかる発明において、前記熱電変換手段の形状がローラ形状であることを特徴とする。
The invention according to
また、請求項7にかかる発明は、請求項5または6にかかる発明において、前記熱電変換手段の表面の一部の領域と、前記加圧ローラの中空部内壁面の一部の領域とが接触していることを特徴とする。
The invention according to
また、請求項8にかかる発明は、請求項1〜7のいずれか一項にかかる発明において、前記熱電変換手段の表面に、熱を集熱するための集熱部材を具備することを特徴とする。
The invention according to
また、請求項9にかかる発明は、請求項8にかかる発明において、前記集熱部材がローラ形状を有していることを特徴とする。
The invention according to claim 9 is the invention according to
また、請求項10にかかる発明は、請求項1〜9のいずれか一項にかかる発明において、前記熱電変換手段の内側に冷却手段を具備することを特徴とする。
The invention according to
また、請求項11にかかる発明は、請求項10にかかる発明において、前記冷却手段がローラ形状を有していることを特徴とする。
The invention according to
また、請求項12にかかる発明は、互いに圧接する加熱ローラ及び加圧ローラを備え、トナー像を保持した記録材を前記加熱ローラと加圧ローラの圧接部にて加熱加圧しながら挟持搬送することによって、前記トナー像を前記記録材に定着させる定着装置であって、前記加圧ローラの熱を熱電変換可能な熱電変換手段を具備することを特徴とする。 According to a twelfth aspect of the present invention, a heating roller and a pressure roller that are in pressure contact with each other are provided, and a recording material holding a toner image is nipped and conveyed while being heated and pressed at a pressure contact portion between the heating roller and the pressure roller. The fixing device fixes the toner image onto the recording material, and comprises a thermoelectric conversion means capable of thermoelectrically converting the heat of the pressure roller.
本発明(請求項1)にかかる画像形成装置は、熱電変換手段によって加圧ローラの熱を熱電変換するため、定着動作を行う際、記録材あるいは定着ローラから加圧ローラに移動する廃熱を回収して電気エネルギーに変換し、電気エネルギーとして再利用することができる。 The image forming apparatus according to the present invention (Claim 1) converts the heat of the pressure roller by thermoelectric conversion means by the thermoelectric conversion means, and therefore, when performing the fixing operation, waste heat moving from the recording material or the fixing roller to the pressure roller is generated. It can be recovered and converted to electrical energy and reused as electrical energy.
また、本発明(請求項2)にかかる画像形成装置は、熱電変換手段を加圧ローラと一体化することによって、記録材あるいは定着ローラから加圧ローラに移動した廃熱を、熱電変換手段によって効率的に熱電変換することができる。また、熱電変換手段を設けるための新たなスペースを設ける必要がないため、熱電変換手段を省スペース化することができる。 In the image forming apparatus according to the present invention (Claim 2), the thermoelectric conversion means is integrated with the pressure roller, so that the waste heat moved from the recording material or the fixing roller to the pressure roller is transferred by the thermoelectric conversion means. The thermoelectric conversion can be performed efficiently. Moreover, since it is not necessary to provide a new space for providing the thermoelectric conversion means, the thermoelectric conversion means can be saved in space.
また、本発明(請求項3)にかかる画像形成装置は、ローラ形状を有する熱電変換手段の表面に保護層を設けることによって、強度または耐熱性を強化することができる。 The image forming apparatus according to the present invention (Claim 3) can reinforce strength or heat resistance by providing a protective layer on the surface of the thermoelectric conversion means having a roller shape.
また、本発明(請求項4)にかかる画像形成装置は、加圧ローラに熱電変換手段を接触させることによって、記録材あるいは定着ローラから加圧ローラに移動した廃熱を熱電変換することができる。 The image forming apparatus according to the present invention (Claim 4) can thermoelectrically convert the waste heat moved from the recording material or the fixing roller to the pressure roller by bringing the thermoelectric conversion means into contact with the pressure roller. .
また、本発明(請求項5)にかかる画像形成装置は、加圧ローラの中空部内壁面に熱電変換手段を接触させることによって、熱電変換手段を設けるための新たなスペースを設ける必要がないため、熱電変換手段を省スペース化することができる。 Further, the image forming apparatus according to the present invention (Claim 5) does not need to provide a new space for providing the thermoelectric conversion means by bringing the thermoelectric conversion means into contact with the inner wall surface of the hollow portion of the pressure roller. The space for the thermoelectric conversion means can be saved.
また、本発明(請求項6)にかかる画像形成装置は、熱電変換手段の形状をローラ形状とすることにより、加圧ローラの回転と共に、熱電変換手段を回転させることができ、加圧ローラとの摩擦等による応力等を減少させることができる。これによって、熱電変換手段および加圧ローラの故障を防止することが可能になる。 In the image forming apparatus according to the present invention (Claim 6), the shape of the thermoelectric conversion means is a roller shape, whereby the thermoelectric conversion means can be rotated together with the rotation of the pressure roller. It is possible to reduce the stress and the like due to friction. This makes it possible to prevent the thermoelectric conversion means and the pressure roller from failing.
また、本発明(請求項7)にかかる画像形成装置は、熱電変換手段と加圧ローラの中空部内壁面とを一部の領域で接触させる構成とすることにより、より小さな熱電変換手段を用いて、加圧ローラに移動する廃熱を熱電変換することが可能となる。 Further, the image forming apparatus according to the present invention (Claim 7) uses a smaller thermoelectric conversion unit by making the thermoelectric conversion unit and the inner wall surface of the hollow portion of the pressure roller contact in a partial region. It becomes possible to thermoelectrically convert waste heat that moves to the pressure roller.
また、本発明(請求項8)にかかる画像形成装置は、熱電変換手段の表面に集熱部材を設けることにより、効率よく廃熱を回収することが可能となり、より効率的な熱電変換が可能となる。 In addition, the image forming apparatus according to the present invention (Claim 8) can efficiently recover waste heat by providing a heat collecting member on the surface of the thermoelectric conversion means, thereby enabling more efficient thermoelectric conversion. It becomes.
また、本発明(請求項9)にかかる画像形成装置は、集熱部材をローラ形状とすることにより、集熱部材を加圧ローラと一体化することができる。 In the image forming apparatus according to the present invention (claim 9), the heat collecting member can be integrated with the pressure roller by forming the heat collecting member into a roller shape.
また、本発明(請求項10)にかかる画像形成装置は、熱電変換手段の内側に冷却手段を設けることにより、熱電変換手段の表面と内側の温度差を大きくすることが可能となり、より効率的な熱電変換が可能となる。 Further, in the image forming apparatus according to the present invention (Claim 10), by providing the cooling means inside the thermoelectric conversion means, it becomes possible to increase the temperature difference between the surface and the inside of the thermoelectric conversion means, and it is more efficient. Thermoelectric conversion is possible.
また、本発明(請求項11)にかかる画像形成装置は、冷却手段をローラ形状とすることにより、冷却手段を加圧ローラと一体化することができる。 In the image forming apparatus according to the present invention (claim 11), the cooling means can be integrated with the pressure roller by forming the cooling means into a roller shape.
また、本発明(請求項12)にかかる定着装置は、熱電変換手段によって加圧ローラの熱を熱電変換するため、廃熱から変換された電気エネルギーを再利用することが可能となる。 In the fixing device according to the present invention (claim 12), the heat of the pressure roller is thermoelectrically converted by the thermoelectric conversion means, so that the electric energy converted from the waste heat can be reused.
以下に添付図面を参照して、この発明にかかる画像形成装置の最良な実施の形態を詳細に説明する。 Exemplary embodiments of an image forming apparatus according to the present invention will be explained below in detail with reference to the accompanying drawings.
(第1の実施の形態)
図1は第1の実施の形態にかかる画像形成装置の構成図である。図に示すように、電子写真方式の画像形成装置1は、感光体2と、感光体2に沿って設けられた帯電装置3と、感光体2の回転方向の帯電装置3より下流側に設けられ、書込装置の一部であり、レーザ光4を感光体2の表面に入射するミラー5と、レーザ光4の入射する光書込部の下流側に設けられ、現像ローラ6aを有する現像装置6と、現像装置6の下流側に設けられた転写装置7と、転写装置7の下流側に設けられ、クリーニングブレード8aを有するクリーニング装置8と、給紙装置9及び定着装置10を有する。給紙装置9は給紙トレイ11と給紙コロ12を有し、給紙トレイ11に収納された記録紙20(記録材)を記録紙搬送路13とレジストローラ対14を介して転写装置7に搬送する。
(First embodiment)
FIG. 1 is a configuration diagram of an image forming apparatus according to the first embodiment. As shown in the figure, an electrophotographic
この画像形成装置1で画像を形成するとき、回転している感光体2の表面を帯電装置3により均一に帯電し、書込装置から画像情報に応じて出射されるレーザ光4をミラー5で反射して帯電した感光体2の表面に入射し、形成する画像に応じた静電潜像を形成する。この感光体2の表面に形成した静電潜像を現像装置6で現像してトナー像を形成する。一方、給紙トレイ11から給紙コロ12により給紙された記録紙20は記録紙搬送路13を通りレジストローラ14の位置で一旦停止している。そして感光体2に形成されたトナー像が転写装置7に達するのとタイミングを合わせてレジストローラ対14から記録紙20を送り出し、感光体2に形成されたトナー像を転写装置7で記録紙20に転写する。転写装置7でトナー像が転写された記録紙20は定着装置10に送られ、記録紙20に転写したトナー像のトナーを加熱溶融して記録紙20にトナー像を定着する。また、記録紙20に転写されずに感光体2に残留したトナーはクリーニング装置8で除去される。
When an image is formed by the
この記録紙20に転写されたトナー像を定着する定着装置10は、図3の構成図に示すように、定着ローラ101(加熱ローラ)と、定着ローラ101に圧接された加圧ローラ104とを有する。
The fixing
図2は、本発明の第1の実施の形態にかかる画像形成装置1に装着される定着装置10の定着ローラ101および加圧ローラ104の断面図である。第1の実施の形態にかかる定着装置は、定着ローラ101と、当該定着ローラに圧接して回転する加圧ローラ104を備えており、この加圧ローラ104が、加圧ローラとしての強度付与するための支持部材102と、熱を電気エネルギーへと変換するための熱電変換手段103によって構成されていることを特徴とする。
FIG. 2 is a cross-sectional view of the fixing
定着ローラ101は、その表面がPFA(Perfluoroalkoxy)、PTFE(Polytetrafluoroethylene)等の耐熱離型層でコーティングされ、内部に加熱部を有している。加熱部としては、ハロゲンヒータまたは赤外線(ニクロム線)ヒータ等を使用することができる。
The surface of the fixing
第1の実施の形態において、加圧ローラ104は、支持部材102と熱電変換手段103の2層から構成されている。支持部材102と熱電変換手段103は、ともに中空円柱状のローラ形状を有しており、支持部材102の内周壁と熱電変換手段103の外周壁とが接合し、一体化されている。
In the first embodiment, the
支持部材102の構成材料は、特に限定されるものではないが、シリコンゴム等の耐熱ゴムからなることが好ましい。
The constituent material of the
熱電変換手段103は、熱を電気エネルギーへと変換できるものであれば特に限定されないが、定着時の加圧ローラの温度領域において、効率が良く熱電変換可能な熱電変換手段を用いた方が良いことは言うまでもない。 The thermoelectric conversion means 103 is not particularly limited as long as it can convert heat into electric energy, but it is better to use a thermoelectric conversion means that can efficiently perform thermoelectric conversion in the temperature region of the pressure roller during fixing. Needless to say.
本発明においては、熱電変換手段103として、従来から用いられているゼーベック効果を利用した熱電変換手段を用いることが特に好ましい。ゼーベック効果を利用した熱電変換手段は、p型半導体とn型半導体等の熱電変換材料に温度差を与えることによって、両端に熱起電力を発生させるものである。p型半導体材料、n型半導体材料は特に限定されず、公知のものを使用することができる。ゼーベック効果を利用した熱電変換手段としては、例えば、p型半導体材料としてBi1.5Sb0.5Te3、n型半導体材料としてBi2Te3等を用い、p型半導体とn型半導体とを複数対直列につなげた構成のものを用いることができる。 In the present invention, as the thermoelectric conversion means 103, it is particularly preferable to use a conventionally used thermoelectric conversion means utilizing the Seebeck effect. The thermoelectric conversion means using the Seebeck effect generates thermoelectromotive force at both ends by giving a temperature difference to a thermoelectric conversion material such as a p-type semiconductor and an n-type semiconductor. The p-type semiconductor material and the n-type semiconductor material are not particularly limited, and known materials can be used. As thermoelectric conversion means using the Seebeck effect, for example, Bi 1.5 Sb 0.5 Te 3 is used as a p-type semiconductor material, Bi 2 Te 3 is used as an n-type semiconductor material, and a plurality of pairs of p-type semiconductors and n-type semiconductors are connected in series. The thing of the structure connected to can be used.
トナー像を記録紙20に定着する際、定着装置10は、表面に未定着のトナー像を保持した記録紙20を、定着ローラ101と加圧ローラ104の圧接部にて加熱加圧しながら挟持搬送する。記録紙20が、定着ローラ101と加圧ローラ104の圧接部を通過することによって、トナーが溶融して記録紙20に定着する。定着装置で定着動作を行う際、記録紙20あるいは定着ローラ101から加圧ローラ104に廃熱が移動するが、熱電変換手段103が、加圧ローラ104に移動した廃熱を電気エネルギーへと変換する。
When fixing the toner image on the
熱電変換手段103によって廃熱から変換された電気エネルギーは、画像形成装置1の駆動電力として利用することが可能である。したがって、この電気エネルギーを画像形成装置1の駆動電力として供給するための電力供給装置を、必要に応じて装着すればよい。もちろん、熱電変換手段103によって廃熱から変換された電気エネルギーは、例えば、表示デバイス、冷却ファン、発光デバイス等の画像形成装置1の付属装置の駆動電力として使用することも可能であり、この場合、付属装置の駆動電力として供給できる電力供給装置を必要に応じて装着すればよい。また、キャパシタ、二次電池等の蓄電装置を装着することにより、電気エネルギーを蓄電することが可能になり、この場合は、蓄電された電気エネルギーを、画像形成装置及びその付属装置の駆動電力として利用できるのみならず、他のあらゆる電気機器の駆動電力として利用でき、蓄電の容量によって様々な使用法が可能になる。
The electrical energy converted from waste heat by the thermoelectric conversion means 103 can be used as driving power for the
以上説明したように、第1の実施の形態によれば、熱電変換手段103を加圧ローラ104と一体構成とするため、記録材20あるいは定着ローラ101から加圧ローラ104に移動した廃熱を効率的に電気エネルギーへと変換することができる。このため、従来は無駄に廃棄していた廃熱を、電気エネルギーとして再利用できるようになり、画像形成装置の省エネルギー化に貢献するばかりでなく、他の電気機器の駆動電力としても利用することが可能になる。
As described above, according to the first embodiment, since the thermoelectric conversion means 103 is integrated with the
(第2の実施の形態)
図3は、本発明の第2の実施の形態にかかる画像形成装置に装着される定着装置の定着ローラおよび加圧ローラの断面図である。なお、加圧ローラ以外の構成については、第1の実施の形態と同様であるため、同一の符号を付しその説明は省略する。
(Second Embodiment)
FIG. 3 is a cross-sectional view of the fixing roller and the pressure roller of the fixing device mounted on the image forming apparatus according to the second embodiment of the present invention. In addition, since it is the same as that of 1st Embodiment about structures other than a pressure roller, the same code | symbol is attached | subjected and the description is abbreviate | omitted.
第2の実施の形態では、ローラ形状を有する熱電変換手段103を加圧ローラ104として使用することを特徴とする。
In the second embodiment, a thermoelectric conversion means 103 having a roller shape is used as the
第2の実施の形態で用いる熱電変換手段103は、第1の実施の形態と同様、ゼーベック効果を利用した熱電変換手段を用いることができるが、加圧ローラ104として機能できる程度の強度を有していることが好ましい。第2の実施の形態では、ローラ形状を有する熱電変換手段103によって構成される加圧ローラ104の強度または耐熱性を補うため、熱電変換手段103の表面に保護層105を設けることが好ましい。保護層105に関しては、特にその材質を限定するものでなく、強度と熱伝導等を考慮して適切に選択すれば問題ない。保護層としては、例えば、シリコンゴム等の耐熱ゴム等を例示することができる。
As in the first embodiment, the thermoelectric conversion means 103 used in the second embodiment can be a thermoelectric conversion means using the Seebeck effect, but has sufficient strength to function as the
定着装置10で定着動作を行う際、記録紙20あるいは定着ローラ101から加圧ローラ104に廃熱が移動するが、加圧ローラ104をローラ形状を有する熱電変換手段103によって構成するため、当該廃熱は熱電変換手段103によって電気エネルギーへと変換される。
When a fixing operation is performed by the fixing
以上説明したように、第2の実施の形態によれば、加圧ローラ104をローラ形状を有する熱電変換手段103によって構成するため、加圧ローラ104に移動した廃熱を効率的に電気エネルギーへと変換することができ、当該電気エネルギーを再利用することができる。また、ローラ形状を有する熱電変換手段103によって構成される加圧ローラ104の表面に保護層105を設けて保護することにより、加圧ローラ104の強度または耐熱性を補うことができる。
As described above, according to the second embodiment, since the
(第3の実施の形態)
図4は、本発明の第3の実施の形態にかかる画像形成装置に装着される定着装置の定着ローラおよび加圧ローラの断面図である。なお、加圧ローラ以外の構成については、第1の実施の形態と同様であるため、同一の符号を付しその説明は省略する。
(Third embodiment)
FIG. 4 is a cross-sectional view of the fixing roller and the pressure roller of the fixing device mounted on the image forming apparatus according to the third embodiment of the present invention. In addition, since it is the same as that of 1st Embodiment about structures other than a pressure roller, the same code | symbol is attached | subjected and the description is abbreviate | omitted.
第3の実施の形態では、加圧ローラ104は、ローラ形状を有する熱電変換手段103と、当該熱電変換手段103の表面に設けられた集熱部材106とから構成されていることを特徴とする。
In the third embodiment, the
集熱部材106および熱電変換手段103は、ともに中空円柱状のローラ形状を有しており、集熱部材106の内周壁と熱電変換手段103の外周壁とが接合し、一体化されている。
Both the
集熱部材106は、熱電変換手段103に効率よく熱を伝播するために設けられるものであり、熱伝導性の大きい材料によって構成される。集熱部材106の構成材料は、特に限定されないが、例えばアルミニウムや銅等の金属材料、あるいはヒートパイプを用いることが好ましい。この集熱部材106により、記録材20あるいは定着ローラ101から加圧ローラ104に移動する廃熱は集熱され、この集熱部材106に隣接する熱電変換手段103によって電気エネルギーへと変換される。
The
以上説明したように、第3の実施の形態によれば、加圧ローラ104を、外層の集熱部材106と内層の熱電変換手段103の2層構造とすることにより、定着装置10で定着動作を行う際、記録紙20あるいは定着ローラ101から移動する廃熱を、外層の集熱部材106によって集熱し、集熱部材106の内側の熱電変換手段103で電気エネルギーへと変換することができ、より効率的な熱電変換が可能となる。
As described above, according to the third embodiment, the
(第4の実施の形態)
図5は、本発明の第4の実施の形態にかかる画像形成装置に装着される定着装置の定着ローラおよび加圧ローラの断面図である。第4の実施の形態は、第3の実施の形態の応用例であり、第3の実施の形態と同様の構成については、同一の符号を付しその説明は省略する。
(Fourth embodiment)
FIG. 5 is a cross-sectional view of the fixing roller and the pressure roller of the fixing device mounted on the image forming apparatus according to the fourth embodiment of the present invention. The fourth embodiment is an application example of the third embodiment, and the same components as those of the third embodiment are denoted by the same reference numerals and the description thereof is omitted.
第4の実施の形態においては、熱電変換手段103の内側にさらに冷却手段107を設けたことを特徴とする。すなわち、加圧ローラ104が、外側から順に、集熱部材106、熱電変換手段103および冷却手段107の3層構造を有していることを特徴とする。
The fourth embodiment is characterized in that a cooling means 107 is further provided inside the thermoelectric conversion means 103. That is, the
冷却手段107としては、特にその材質、構成を問うものでなく、熱電変換手段103を冷却することができるものであれば問題なく使用することができ、例えば、内部に冷却水を循環させた銅製ローラ等の金属製ローラ等を使用することができる。 The cooling means 107 is not particularly limited in material and configuration, and can be used without any problem as long as it can cool the thermoelectric conversion means 103. For example, the cooling means 107 is made of copper in which cooling water is circulated. A metal roller such as a roller can be used.
この冷却手段107を熱電変換手段103の内周壁面に接合して集熱部材106、熱電変換手段103および冷却手段107を一体化することにより、熱電変換手段103の集熱部材106側の高温部と冷却手段107側の低温部との温度差:ΔTを大きくすることが可能になり、これにより熱電変換手段103の発電電力を向上することが可能になる。
By joining the cooling means 107 to the inner peripheral wall surface of the thermoelectric conversion means 103 and integrating the
以上説明したように、第4の実施の形態によれば、加圧ローラ104を、外側から順に集熱部材106、熱電変換手段103および冷却手段107の3層構造によって構成するため、熱電変換手段103の高温部と低温部との温度差を大きくすることが可能になり、熱電変換手段103の発電電力を向上することが可能になる。
As described above, according to the fourth embodiment, the
なお、第4の実施の形態において、集熱部材106を設けない場合においても、冷却手段107を熱電変換手段の内側に隣接させることが、その熱電変換手段の発電電力を向上することに有効であることは言うまでもない。
In the fourth embodiment, even when the
(第5の実施の形態)
図6は、本発明の第5の実施の形態にかかる画像形成装置に装着される定着装置の定着ローラおよび加圧ローラの断面図である。なお、加圧ローラ以外の構成については、第1の実施の形態と同様であるため、同一の符号を付しその説明は省略する。
(Fifth embodiment)
FIG. 6 is a cross-sectional view of a fixing roller and a pressure roller of a fixing device mounted on an image forming apparatus according to a fifth embodiment of the present invention. In addition, since it is the same as that of 1st Embodiment about structures other than a pressure roller, the same code | symbol is attached | subjected and the description is abbreviate | omitted.
第5の実施の形態においては、加圧ローラ104は、中空円柱形状を有しており、この加圧ローラ104の内周面にローラ形状の熱電変換手段103が接触している。この熱電変換手段103の外周は、加圧ローラ104の内周より小さく、熱電変換手段103が加圧ローラ104の内周壁に一部の領域で接触し、加圧ローラ104の回転と共に熱電変換手段103が回転する構成としている。かかる構成とすることによって、より小さな熱電変換手段を用いることが可能になる。また、加圧ローラ104の回転と共に、熱電変換手段103が回転するため、加圧ローラとの摩擦等による応力等を減少させることができるため、熱電変換手段103および加圧ローラ104の故障を減少でき、各構成部分の寿命を延ばすことが可能になる。
In the fifth embodiment, the
熱電変換を効率的に行うため、熱電変換手段103は、廃熱量の大きい部位に配置することが好ましい。第5の実施の形態では、熱電変換手段103は、加圧ローラ104の内周面のうち、加熱ローラ1と加圧ローラ104の圧接部の裏面に相当する位置で接触するよう配置されている。
In order to efficiently perform the thermoelectric conversion, it is preferable that the thermoelectric conversion means 103 is disposed in a portion where the amount of waste heat is large. In the fifth embodiment, the thermoelectric conversion means 103 is disposed so as to come into contact with the inner peripheral surface of the
以上説明したように、熱電変換手段103が加圧ローラ104の内周壁に一部の領域で接触する構成としているため、より小さな熱電変換手段を用いて、廃熱を電気エネルギーへと変換することが可能となる。また、熱電変換手段103の形状をローラ状にし、加圧ローラ104の回転と共に、回転させることによって、加圧ローラ104との摩擦を減少させ、熱電変換手段103および加圧ローラ104の寿命を延ばすことが可能になる。
As described above, since the thermoelectric conversion means 103 is configured to be in contact with the inner peripheral wall of the
以上のように、本発明にかかる定着装置は、加圧ローラの熱を熱電変換可能な熱電変換手段を利用することによって、記録材あるいは定着ローラから加圧ローラに移動した廃熱を電気エネルギーとして再利用できるようになり、画像形成装置の省エネルギー化に貢献するばかりでなく、他の電気機器の駆動電力としても利用することが可能になる。かかる特徴を有する本発明の定着装置は、複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に好適に利用することができる。 As described above, the fixing device according to the present invention uses the heat generated from the recording material or the fixing roller to the pressure roller as electrical energy by using the thermoelectric conversion means capable of thermoelectrically converting the heat of the pressure roller. It can be reused, and not only contributes to energy saving of the image forming apparatus, but also can be used as driving power for other electric devices. The fixing device of the present invention having such characteristics can be suitably used for an image forming apparatus such as a copying machine, a printer, or a facsimile.
1 画像形成装置
2 感光体
3 帯電装置
6 現像装置
7 転写装置
8 クリーニング装置
9 給紙装置
10 定着装置
101 加熱ローラ
102 支持部材
103 熱電変換手段
104 加圧ローラ
105 保護層
106 集熱部材
107 冷却手段
20 印刷用紙
DESCRIPTION OF
Claims (12)
前記加圧ローラの熱を熱電変換可能な熱電変換手段を具備することを特徴とする画像形成装置。 A heating roller and a pressure roller which are in pressure contact with each other, and a recording material holding a toner image is nipped and conveyed while being heated and pressed at a pressure contact portion between the heating roller and the pressure roller, whereby the toner image is transferred to the recording material. An image forming apparatus having a fixing device for fixing,
An image forming apparatus comprising thermoelectric conversion means capable of thermoelectrically converting heat of the pressure roller.
前記加圧ローラは、中空部を有し、
前記熱電変換手段が、前記加圧ローラの中空部内壁面に接触して配置されていることを特徴とする画像形成装置。 The image forming apparatus according to claim 4.
The pressure roller has a hollow portion,
The image forming apparatus, wherein the thermoelectric conversion means is disposed in contact with an inner wall surface of the hollow portion of the pressure roller.
前記加圧ローラの熱を熱電変換可能な熱電変換手段を具備することを特徴とする定着装置。 A heating roller and a pressure roller which are in pressure contact with each other, and a recording material holding a toner image is nipped and conveyed while being heated and pressed at a pressure contact portion between the heating roller and the pressure roller, whereby the toner image is transferred to the recording material. A fixing device for fixing,
A fixing device comprising thermoelectric conversion means capable of thermoelectrically converting heat of the pressure roller.
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2004122233A JP2005308826A (en) | 2004-04-16 | 2004-04-16 | Image forming apparatus and fixing device |
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JP2012014845A (en) * | 2010-06-29 | 2012-01-19 | Tokuden Co Ltd | Induction heating roller device |
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- 2004-04-16 JP JP2004122233A patent/JP2005308826A/en active Pending
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