JP2006085024A

JP2006085024A - 画像形成装置

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Publication number: JP2006085024A
Application number: JP2004272047A
Authority: JP
Inventors: Masami Masushiro; 正己益城
Original assignee: Kyocera Mita Corp
Current assignee: Kyocera Document Solutions Inc
Priority date: 2004-09-17
Filing date: 2004-09-17
Publication date: 2006-03-30
Anticipated expiration: 2024-09-17
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Abstract

【課題】画像形成装置の電源ＯＮ後に定着ローラの温度が定着に必要な温度に達するまでの時間を短縮するとともに、電源ＯＦＦ後に画像形成装置の内部の温度が一時的に上昇することを確実に防止する。
【解決手段】画像形成装置において、定着装置６０は電源装置９０から電力を供給されて駆動し、冷却装置７０の冷却ファン７２は定着ローラ６１の廃熱を熱電変換装置７１へ供給して得られる電力により駆動する。画像形成装置を電源ＯＮとすると、定着ローラ６１がある温度まで上昇したときに熱電変換装置７１で熱起電力が生じ、電源ＯＦＦとすると、定着ローラ６１がある温度まで低下したときに熱電変換装置７１の熱起電力が消滅する。また、熱電変換装置７１と冷却ファン７２の間に遅延回路７３が設けられており、熱起電力が生じる時間よりも遅れて冷却ファン７２へ電力が供給され、熱起電力が消滅する時間よりも遅れて冷却ファン７２への電力の供給が停止される。
【選択図】図２

Description

本発明は、画像形成装置に関し、特に、定着装置の廃熱を利用して現像系や光学系の冷却を行うものに関する。

複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置では、トナー像をシートに定着する定着装置において、シートが定着ローラを通過する際にシートに付着したトナーを融かすため、ヒータにより定着ローラが加熱される。そして、加熱された定着ローラの熱の一部がシートに付着したトナーを融かすための熱エネルギーとして利用されるものの、大部分の熱は廃熱として定着ローラから周囲に放出される。そこで、ゼーベック効果を利用した熱電変換装置を用いて定着ローラの廃熱を電気エネルギーに変換する技術が提案されている（特許文献１参照）。

一方、定着ローラから周囲に放出される高い温度の廃熱が定着装置の外部へ伝わると、画像形成装置の内部の温度が上昇し、現像装置の内部に収容されるトナーが固化したり、感光ドラムにレーザ光を照射するためのレーザスキャナユニットに格納される樹脂製レンズに歪みが生じたりするおそれがある。これに対し、画像形成装置における定着装置の近傍に定着装置を冷却するための冷却ファンを設けてこの冷却ファンを駆動させると、定着装置の温度上昇が防止され、画像形成装置の内部の温度上昇が抑制される。

しかしながら、従来から画像形成装置に用いられる冷却ファンは、画像形成装置の他の部位と同様に電源から電力を供給されて駆動するため、画像形成装置の電源ＯＮと同時に起動し、画像形成装置の電源ＯＦＦと同時に停止する。この点について詳細に説明する。

図８に示すように、従来の画像形成装置において、時間Ｔ₁でその電源をＯＮにすると、ヒータへ通電され、定着ローラが加熱され始める。そして、一定の割合で定着ローラの温度が上昇してゆき、時間Ｔ₂にその温度がｔ₁に達すると、ヒータを制御することによりその後の定着ローラの温度が一定に保たれる。このとき、定着ローラの温度が上昇するにつれて画像形成装置の内部の温度も上昇してゆき、定着ローラの温度がｔ₁となる時間Ｔ₂にその温度がｔ₂に達した後、画像形成装置の内部の温度も一定に保たれる。

その後、時間Ｔ₃で画像形成装置の電源をＯＦＦにすると、ヒータへの通電が停止され、定着ローラの温度がｔ₁から次第に低下してゆく。一方、電源をＯＦＦとすると、冷却ファンの駆動も停止される。そのため、画像形成装置の内部の温度は、定着装置の余熱の影響を受けて電源ＯＮ時における画像形成装置の内部の温度ｔ₂よりも高い温度ｔ₃まで一時的に上昇する。このように、電源ＯＦＦ後における画像形成装置の内部の温度が電源ＯＮ時よりも高くなることにより、上述の問題を生じるおそれがある。

これに対し、画像形成装置に上述のゼーベック効果を利用した熱電変換装置を設け、定着ローラの廃熱を熱電変換装置に供給して得られる電気エネルギーを冷却ファンの駆動源に用いると、図９に示すように、時間Ｔ₄に定着ローラの温度がｔ₄まで上昇したところで熱電変換装置の両電極間に熱起電力が生じ、冷却ファンの駆動が開始される。つまり、冷却ファンの駆動が開始される時間が、熱電変換装置を設けない場合と比べて（Ｔ₄−Ｔ₁）だけ遅くなる。

これにより、画像形成装置の電源ＯＮと同時に冷却ファンの駆動を開始して定着装置を冷却することがないため、定着ローラの温度が上昇する割合が増加し、即ち図９に示すように定着ローラの温度変化を表すグラフの勾配が急になり、定着ローラの温度がｔ₁に達する時間Ｔ₂が短縮されるとともに、定着ローラが定着に必要な温度に達するまでの時間も短縮される。また、このとき、単位時間あたりの定着装置から外部への放熱量が増加するため、画像形成装置の内部の温度が上昇する割合が増加し、即ち図９に示すように画像形成装置の内部の温度変化を表すグラフの勾配が急になり、画像形成装置の内部の温度がｔ₂に達する時間Ｔ₂が短縮される。

その後、電源をＯＦＦとしてヒータをＯＦＦとすると、図９に示すように、時間Ｔ₅に定着ローラの温度がｔ₄まで低下したところで冷却ファンの駆動が停止される。つまり、冷却ファンの駆動を停止する時間が、熱電変換装置を設けない場合と比べて（Ｔ₅−Ｔ₃）だけ遅くなる。これにより、画像形成装置の電源ＯＦＦ後も冷却ファンの駆動が継続されるため、定着装置の余熱の影響によって画像形成装置の内部の温度が一時的に上昇することが抑制される。

このように、画像形成装置の電源と冷却ファンの電源を共通させて画像形成装置の電源ＯＮと同時に冷却ファンの駆動を開始するのに代え、定着ローラの廃熱を熱電変換装置に供給して得られる電気エネルギーを冷却ファンの駆動源に用いることで、電源ＯＦＦ後もしばらくの間冷却ファンだけが駆動され、電源ＯＦＦ後に画像形成装置の内部の温度が一時的に上昇することが抑制される。
特開２００４−１３３３４０号公報

ここで、ゼーベック効果を利用した熱電変換装置は、その表裏面を構成する金属板の温度差により両電極間に熱起電力を発生させる構成であるため、図９に示すように、定着ローラの温度がｔ₄以上となる時間Ｔ₄で熱起電力が発生するとともに定着ローラの温度がｔ₄未満となる時間Ｔ₅で熱起電力が消滅する。つまり、熱電変換装置に熱起電力が生じる時間と熱起電力が消滅する時間とにおける定着ローラの温度が等しい。

このため、熱電変換装置に熱起電力が生じる温度差のしきい値を低く設定する程、画像形成装置の電源ＯＦＦ後における冷却ファンの駆動時間が長くなり、画像形成装置の内部の温度が一時的に上昇することが抑制される。一方で、熱電変換装置に熱起電力が生じる温度差のしきい値を低く設定する程、画像形成装置の電源ＯＮ後から冷却ファンの駆動が開始されるまでの時間が早くなり、定着ローラの温度が定着に必要な温度に達するまでの時間が長くなる。

また、熱電変換装置に熱起電力が生じる温度差のしきい値を高く設定する程、画像形成装置の電源ＯＮ後から冷却ファンの駆動が開始されるまでの時間が長くなり、定着ローラの温度が定着に必要な温度に達するまでの時間が短くなる。一方で、熱電変換装置に熱起電力が生じる温度差のしきい値を高く設定する程、画像形成装置の電源ＯＦＦ後における冷却ファンの駆動時間が短くなり、例えば、図９に示すように、画像形成装置の内部の温度が定着装置の余熱の影響を受けて画像形成装置の電源ＯＮ時よりも高いｔ₅まで一時的に上昇する。

このように、従来における画像形成装置の構成では、画像形成装置の電源ＯＮ後に定着ローラの温度が定着に必要な温度に達するまでの時間を短縮することと、画像形成装置の電源ＯＦＦ後に画像形成装置の内部の温度が一時的に上昇するのを防止することを両立させるのは不可能であった。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、画像形成装置の電源ＯＮ後に定着ローラの温度が定着に必要な温度に達するまでの時間を短縮するとともに、画像形成装置の電源ＯＦＦ後に画像形成装置の内部の温度が一時的に上昇することを確実に防止することにある。

上記目的を達成するために、本発明の画像形成装置は、感光体にレーザ光を照射して該感光体の表面に静電潜像を形成する露光装置と、前記感光体の表面に形成された静電潜像にトナーを付着させることで現像を行う現像装置と、定着ローラと該定着ローラを加熱するためのヒータとを有するとともに前記ヒータにより加熱された前記定着ローラを通過する記録紙にトナーを定着させる定着装置と、前記定着装置の廃熱を利用して熱電変換を行う熱電変換装置と、前記定着装置を冷却する冷却ファンとを備える画像形成装置であって、前記露光装置、前記現像装置、及び前記定着装置のそれぞれが電源から電力を供給されて駆動するとともに前記冷却ファンが前記熱電変換装置での熱電変換により生じる電力を供給されて駆動し、停止している前記冷却ファンの駆動を開始するときの方が、開始している前記冷却ファンの駆動を停止するときよりも、前記熱電変換装置から直接出力される電圧が高いことを特徴とする。

このような画像形成装置において、前記熱電変換装置と前記冷却ファンとの間に、前記熱電変換装置から前記冷却ファンへ出力される電圧を遅延させて前記冷却ファンへ出力する遅延回路を備える。

このように、熱電変換装置から冷却ファンへ出力される電圧が遅延回路で遅延されて冷却ファンへ出力される。このため、冷却ファンの駆動を停止しているときに、熱電変換装置に熱起電力が生じて熱電変換装置から冷却ファンへの電圧の出力が開始されても、しばらくの間は冷却ファンへ電力が供給されず、冷却ファンの駆動が停止したままの状態となる。一方、冷却ファンの駆動を開始しているときに、熱電変換装置の熱起電力が消滅して熱電変換装置から冷却ファンへの電圧の出力が停止されても、しばらくの間は冷却ファンへの電力の供給が継続され、冷却ファンが駆動したままの状態となる。

このとき、前記遅延回路が、前記熱電変換装置からの出力電圧が入力される入力端子と、前記入力端子にその一端が接続される抵抗と、前記抵抗の他端にその一端が接続されるとともにその他端が接地されるコンデンサと、前記抵抗と前記コンデンサとの接続ノードに接続されるとともに前記冷却ファンへ出力電圧を出力する出力端子とから構成される。

これにより、冷却ファンの駆動を停止しているとき、熱電変換装置に熱起電力が生じて熱電変換装置から冷却ファンへ電圧の出力が開始されると、積分動作による遅延が発生する。そして、遅延回路における出力端子の電圧が冷却ファンを駆動させるのに充分な電圧となったとき、冷却ファンに電力が供給されて冷却ファンの駆動が開始される。また、冷却ファンの駆動を開始しているとき、熱電変換装置の熱起電力が消滅して熱電変換装置から冷却ファンへの電圧の出力が停止されると、遅延回路のコンデンサに電荷が蓄えられているため、冷却ファンが駆動可能な電圧が出力端子より出力され、熱電変換装置の熱起電力が消滅した後しばらくの間は冷却ファンへの電力の供給が継続される。

また、このような画像形成装置において、前記冷却ファンの駆動を停止しているときは、前記熱電変換装置から出力される電圧が第１の所定電圧となったときに前記熱電変換装置から前記冷却ファンへの電力供給を開始するとともに、前記冷却ファンの駆動を開始しているときは、前記熱電変換装置から出力される電圧が第２の所定電圧となったときに前記熱電変換装置から前記冷却ファンへの電力供給を停止するスイッチング回路を備え、前記第１の所定電圧が前記第２の所定電圧よりも高い。

このように、熱電変換装置から冷却ファンへの電力供給を開始するときに熱電変換装置から出力される電圧が、熱電変換装置から冷却ファンへの電力供給を停止するときに熱電変換装置から出力される電圧よりも高く設定される。つまり、熱電変換装置で生じる熱起電力は、停止している冷却ファンの駆動を開始するときの方が、開始している冷却ファンの駆動を停止するときよりも高く設定される。

このとき、前記スイッチング回路が、前記熱電変換装置からの出力電圧が入力される入力端子と、その一端が接地される第１の抵抗と、その一端が前記第１の抵抗の他端に接続されるとともにその他端が電源に接続される第２の抵抗と、その一端が接地されるとともにその他端が前記第２の抵抗の他端に接続されるコンデンサと、前記入力端子に反転入力端子が接続されるとともに非反転入力端子が前記第１の抵抗と前記第２の抵抗との接続ノードに接続されるコンパレータと、その一端が前記入力端子に接続されるスイッチと、前記スイッチの他端に接続されるとともに前記冷却ファンへ出力電圧を出力する出力端子と、前記コンパレータの非反転入力端子と前記出力端子との間に接続される第３の抵抗とから構成される。

そして、このスイッチング回路では、画像形成装置の電源ＯＮ後に、入力端子に印加される電圧、即ちコンパレータの反転入力端子に印加される電圧がコンパレータの非反転入力端子に印加される電圧まで上昇したところでローとなり、スイッチをＯＮとして出力端子から電圧が出力される。一方、このスイッチング回路では、コンパレータの出力がローのとき、画像形成装置の電源ＯＦＦ後に、入力端子に印加される電圧、即ちコンパレータの反転入力端子に印加される電圧がコンパレータの非反転入力端子に印加される電圧まで低下したところでハイとなり、スイッチをＯＦＦとして出力端子からの電圧の出力が停止される。

本発明によれば、停止している冷却ファンの駆動を開始するときの方が、開始している冷却ファンの駆動を停止するときよりも、熱電変換装置から冷却ファンへ出力される電圧が高くなるように設定することで、画像形成装置の電源ＯＦＦ後における冷却ファンの駆動時間を従来よりも長くすることができ、画像形成装置の電源ＯＦＦ後に定着装置の余熱の影響を受けて画像形成装置の内部の温度が一時的に上昇することを確実に防止することができる。また、冷却ファンの駆動が開始される時間を熱電変換装置に熱起電力が生じる時間よりも遅らせることができ、画像形成装置の電源ＯＮ後から定着ローラが定着に必要な温度に達するまでの時間を短縮することができる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。

《発明の実施形態１》
図１及び図２に示すように、本実施形態の画像形成装置は、感光ドラム１０と、この感光ドラム１０の表面全体を帯電させる帯電装置２０と、感光ドラム１０の表面にレーザ光を照射する露光装置３０と、感光ドラム１０の表面のうちレーザ光が照射された部分にトナー４１を付着させることで現像を行う現像装置４０と、感光ドラム１０の表面に付着したトナー４１を記録紙に転写する転写装置５０と、記録紙に転写されたトナー４１を記録紙に定着させる定着装置６０と、定着装置６０の廃熱を利用することで電力を得るとともに露光装置３０及び現像装置４０を冷却する冷却装置７０とを備えている。

また、図２に示すように、この画像形成装置は、画像形成装置内の各装置の動作を制御する制御装置８０と、帯電装置２０、露光装置３０、現像装置４０、転写装置５０、及び定着装置６０のそれぞれに電力を供給する電源装置９０とを備えている。そして、この画像形成装置は、帯電工程、露光工程、現像工程、転写工程、及び定着工程の各工程を順に行う。

このような構成の画像形成装置において、まず、帯電装置２０は、図１に示す帯電ローラ２１を備えており、帯電工程において帯電ローラ２１により感光ドラム１０の表面を帯電させる。また、露光装置３０は、図１に示すレーザスキャナユニット３１を備えており、露光工程においてレーザスキャナユニット３１から感光ドラム１０へ向けてレーザ光を照射し、感光ドラム１０の表面のうちレーザ光が当たった部分に静電潜像を形成する。この露光装置３０において、レーザスキャナユニット３１の光学系には樹脂製のレンズ（不図示）が使用される。

また、図１に示すように、現像装置４０は現像ローラ４２を備えるとともに現像装置４０の内部にトナー４１が収容されており、現像工程において帯電したトナー４１を現像ローラ４２により搬送することで感光ドラム１０の表面に形成された静電潜像にこのトナー４１を付着させて現像を行う。更に、転写装置５０は、図１に示す転写ローラ５１を備えており、転写工程において転写ローラ５１と感光ドラム１０の間を通過する記録紙に感光ドラム１０の表面に付着したトナー４１を転写する。

また、図１及び図２に示すように、定着装置６０は、定着ローラ６１と、定着ローラ６１を加熱するための定着ヒータ６２と、加圧ローラ６３と、定着ローラ６１の温度を検出する温度センサ６４とを備えており、定着ヒータ６２及び温度センサ６４のそれぞれが制御装置８０に接続される。そして、温度センサ６４により定着ローラ６１の温度が検出されて、温度センサ６４で検出された温度情報が制御装置８０に入力されると、制御装置８０がこの温度情報に基づいて定着ヒータ６２の温度を制御する。また、定着装置６０は、定着工程において定着ローラ６１を定着ヒータ６２によって加熱することで定着ローラ６１と加圧ローラ６３の間を通過する記録紙のトナー４１を溶かし、このトナー４１を記録紙に定着させる。

このように定着装置６０が動作するとき、加熱された定着ローラ６１の熱の一部がシートに付着したトナー４１を融かすための熱エネルギーとして利用されるものの、大部分の熱が廃熱として定着ローラ６１から周囲に放出される。そして、定着ローラ６１から周囲に放出される高い温度の廃熱が定着装置６０の外部に伝わると、画像形成装置の内部の温度が上昇し、現像装置４０の内部に収容されるトナー４１が固化したり、レーザスキャナユニット３１に格納される樹脂製のレンズに歪みが生じたりするおそれがある。

これに対し、図１に示すように、本実施形態の画像形成装置には、定着装置６０を冷却することにより画像形成装置の内部で蓄熱することを避けて露光装置３０及び現像装置４０を冷却する冷却装置７０が設けられている。この冷却装置７０は、定着装置６０の近傍に設けられ、図２に示すように、熱電変換装置７１と冷却ファン７２と積分回路で構成された遅延回路７３とを備えている。そして、この冷却装置７０における熱電変換装置７１は、定着ローラ６１の廃熱を電気エネルギーに変換し、遅延回路７３を介して冷却ファン７２へ電力を供給する。

上記熱電変換装置７１としては、ゼーベック効果を利用したものが挙げられる。具体的に、この熱電変換装置７１は、定着ローラ６１に近い側の高温側電極と反対側の低温側電極との間にｐ型半導体とｎ型半導体とを有してなるものである。このとき、低温側電極は、画像形成装置の内部の温度状態となっている。そして、定着ローラ６１が所定の高温状態にあるときは、高温側電極と低温側電極との温度差により両電極間に熱起電力が発生し、熱電変換により得られた電力が冷却ファン７２の駆動源として用いられる。

このように、本実施形態の画像形成装置において、冷却ファン７２は、定着ローラ６１の廃熱を熱電変換装置７１にて電気エネルギーに変換することで得られた電力により駆動し、一方で、冷却ファン７２を除くその他の部位（例えば、定着ヒータ６２等）は、電源装置９０から電力を供給されて駆動する。つまり、この画像形成装置では、冷却ファン７２と冷却ファン７２を除くその他の部位との駆動源が異なる。

また、この冷却装置７０において、熱電変換装置７１と冷却ファン７２との間に設けられた遅延回路７３が、図３に示すような積分回路で構成される。すなわち、この積分回路は、熱電変換装置７１からの出力電圧が入力される入力端子Ｖ_inと、入力端子Ｖ_inにその一端が接続される抵抗Ｒと、抵抗Ｒの他端にその一端が接続されるとともにその他端が接地されるコンデンサＣと、抵抗ＲとコンデンサＣとの接続ノードに接続される出力端子Ｖ_outとを備えており、出力端子Ｖ_outから出力される出力電圧が冷却ファン７２へ供給される。

そして、熱電変換装置７１で熱エネルギーを電気エネルギーに変換することにより得られた電圧が入力端子Ｖ_inに印加されると、ＲＣの時定数に応じた時間だけ遅延して、冷却ファン７２を駆動させるのに必要な電圧が出力端子Ｖ_outに現れる。

−画像形成装置の動作−
画像形成装置の動作について、図２〜図４を参照しながら説明する。

図２に示すように、画像形成装置の電源をＯＮにすると、電源装置９０から帯電装置２０、露光装置３０、現像装置４０、転写装置５０、定着装置６０、及び制御装置８０へ電力が供給されるとともに、制御装置８０からの出力信号により帯電装置２０、露光装置３０、現像装置４０、転写装置５０、及び定着装置６０が制御される。よって、画像形成装置において、上述した帯電工程、露光工程、現像工程、転写工程、及び定着工程の各工程が順に行われる。

図４に示すように、画像形成装置の電源がＯＮとなる時間Ｔ₁に電源装置９０から定着装置６０へ電力が供給されると、定着ヒータ６２へ通電されて定着ローラ６１が加熱され、定着ローラ６１の温度が次第に上昇してゆく。このとき、温度センサ６４の温度情報が制御装置８０に入力され、制御装置８０からの出力信号により定着ヒータ６２の温度が制御される。そして、定着ローラ６１の温度がｔ₄となる時間Ｔ₄で熱電変換装置７１に熱起電力が生じる。

一方、熱電変換装置７１と冷却ファン７２との間には、図３に示す積分回路で構成された遅延回路７３が設けられている。このため、時間Ｔ₄で熱電変換装置７１に熱起電力が生じるものの、この積分回路の積分動作による遅延が発生し、時間Ｔ₆に出力端子Ｖ_outの電圧が冷却ファン７２を駆動させるのに充分な電圧となったとき、冷却ファン７２に電力が供給されて冷却ファン７２の駆動が開始される。つまり、熱電変換装置７１に熱起電力が生じても、しばらくの間は冷却ファン７２の駆動が停止されたままとなり、冷却ファン７２の駆動が開始される時間は熱電変換装置７１に熱起電力が生じる時間よりも（Ｔ₆−Ｔ₄）だけ遅くなる。

そして、時間Ｔ₂に定着ローラ６１の温度がｔ₁まで上昇すると、制御装置８０からの出力信号により定着ヒータ６２の温度が制御されて、その後の定着ローラ６１の温度が一定に保たれる。また、このとき、定着ローラ６１の温度が上昇するにつれて画像形成装置の内部の温度も上昇してゆき、定着ローラ６１の温度がｔ₁となる時間Ｔ₂にその温度がｔ₂に達した後、画像形成装置の内部の温度も一定に保たれる。

このように、冷却ファン７２の駆動が開始される時間が熱電変換装置７１に熱起電力が生じる時間よりも遅れるため、従来の画像形成装置のように熱電変換装置７１に熱起電力が生じると同時に冷却ファン７２へ電力が供給される構成よりも定着ローラ６１の温度の上昇割合が増加し、即ち図４に示すように定着ローラ６１の温度変化を表すグラフの勾配が急になり、定着ローラ６１の温度がｔ₁に達するまでの時間が短縮されるとともに、定着ローラ６１が定着に必要な温度に達するまでの時間も短縮される。

その後、図４に示すように、時間Ｔ₃に画像形成装置の電源をＯＦＦにすると、電源装置９０から帯電装置２０、露光装置３０、現像装置４０、転写装置５０、定着装置６０、及び制御装置８０への電力の供給が停止される。よって、定着ヒータ６２への通電も停止され、定着ローラ６１の温度がｔ₁から次第に低下してゆく。そして、時間Ｔ₅に定着ローラ６１の温度がｔ₄まで低下したところで熱電変換装置７１の熱起電力が消滅する。

しかしながら、熱電変換装置７１の熱起電力が消滅する時間Ｔ₅において、図３に示す積分回路で構成された遅延回路７３のコンデンサＣに電荷が蓄えられており、冷却ファン７２が駆動可能な電圧が出力端子Ｖ_outより出力されるため、熱電変換装置７１の熱起電力が消滅した後しばらくの間は冷却ファン７２への電力の供給が継続される。そして、コンデンサＣが放電することで出力端子Ｖ_outからの電圧が低下し、時間Ｔ₇において遅延回路７３からの出力電圧が冷却ファン７２を駆動させるのに不可能な電圧まで低下すると、冷却ファン７２への電力の供給が停止される。つまり、本実施形態の画像形成装置では、従来の画像形成装置よりも画像形成装置の電源ＯＦＦ後に冷却ファン７２の駆動が継続される時間が（Ｔ₇−Ｔ₅）だけ長くなる。

このように、図３に示す積分回路で構成された遅延回路７３を熱電変換装置７１と冷却ファン７２との間に設けることにより、画像形成装置の電源ＯＦＦ後における冷却ファン７２の駆動時間を従来よりも（Ｔ₇−Ｔ₅）だけ長くすることができ、画像形成装置の電源ＯＦＦ後に定着装置６０の余熱の影響を受けて画像形成装置の内部の温度が一時的にｔ₂よりも上昇することを確実に防止することができる。

また、冷却ファン７２の駆動が開始される時間を熱電変換装置７１に熱起電力が生じる時間よりも（Ｔ₆−Ｔ₄）だけ遅らせることで、定着ローラ６１が定着に必要な温度に達するまでの時間を短縮することができ、画像形成装置の電源ＯＮから定着工程の開始へ至るまでの時間を短縮することができる。

《発明の実施形態２》
本発明の実施形態２は、上記実施形態１の画像形成装置の構成を変更したものである。ここでは、本実施形態の画像形成装置について、上記実施形態１と異なる点を説明する。

本実施形態の画像形成装置では、図５に示す冷却装置７０における熱電変換装置７１と冷却ファン７２との間に、図６に示すようなコンパレータＣＰを有するスイッチング回路７４が設けられる。

すなわち、このスイッチング回路７４は、熱電変換装置７１からの出力電圧が入力される入力端子Ｖ_inと、その一端が接地される抵抗Ｒ₁と、その一端が抵抗Ｒ₁の他端に接続されるとともにその他端が電源に接続される抵抗Ｒ₂と、その一端が接地されるとともにその他端が抵抗Ｒ₂の他端に接続されるコンデンサＣ₁と、入力端子Ｖ_inに反転入力端子が接続されるとともに非反転入力端子が抵抗Ｒ₁と抵抗Ｒ₂との接続ノードに接続されるコンパレータＣＰと、その一端が入力端子Ｖ_inに接続されるとともにその他端が出力端子Ｖ_outに接続されるスイッチＳＷと、コンパレータＣＰの非反転入力端子と出力端子との間に接続される抵抗Ｒ₃とを備えており、出力端子Ｖ_outから出力される電圧が冷却ファン７２へ供給される。

また、このスイッチング回路７４は、コンパレータＣＰの出力によりスイッチＳＷのＯＮ／ＯＦＦ制御を行う。具体的に、このスイッチング回路７４では、入力端子Ｖ_inに印加される電圧、即ちコンパレータＣＰの反転入力端子に印加される電圧がコンパレータＣＰの非反転入力端子に印加される電圧まで上昇したところでローとなり、スイッチＳＷをＯＮとして出力端子Ｖ_outから電圧が出力される。一方、コンパレータＣＰの出力がローのとき、入力端子Ｖ_inに印加される電圧、即ちコンパレータＣＰの反転入力端子に印加される電圧がコンパレータＣＰの非反転入力端子に印加される電圧まで低下したところでハイとなり、スイッチＳＷをＯＦＦとして出力端子Ｖ_outからの電圧の出力が停止される。

このように構成された画像形成装置において、図７に示すように、時間Ｔ₁に画像形成装置の電源をＯＮにすると、定着ヒータ６２により定着ローラ６１が加熱されて定着ローラ６１の温度が次第に上昇してゆく。また、図６に示すスイッチング回路７４の抵抗Ｒ₂とコンデンサＣ₁との接続ノードに電源電圧が印加され、コンデンサＣ₁の影響によって時間Ｔ₁よりも僅かに遅延されてコンパレータＣＰの非反転入力端子に印加される電圧Ｖ_thがＶ₁になるとともに、入力端子Ｖ_inに印加される電圧は、熱電変換装置７１の高温側電極と低温側電極との温度差と比例関係にあるため、定着ローラ６１の温度が上昇するにつれて上昇してゆく。

そして、時間Ｔ₈に定着ローラ６１の温度がｔ₆よりも高いｔ₅まで上昇したとき、入力端子Ｖ_inに印加される電圧がコンパレータＣＰの非反転入力端子に印加される電圧Ｖ_thと等しいＶ₁になり、図６に示すスイッチング回路７４のスイッチＳＷをＯＮとして出力端子Ｖ_outから電圧が出力され、冷却ファン７２に電力が供給されて冷却ファン７２の駆動が開始される。

更に、時間Ｔ₂に定着ローラ６１の温度がｔ₁まで上昇すると、制御装置８０からの出力信号により定着ヒータ６２の温度が制御されてその後の定着ローラ６１の温度が一定に保たれるため、入力端子Ｖ_inに印加される電圧がＶ₂となる。

一方、図７に示すように、時間Ｔ₃に画像形成装置の電源をＯＦＦにすると、定着ヒータ６２への通電が停止されて定着ローラ６１の温度がｔ₁から次第に低下してゆく。また、画像形成装置を電源ＯＦＦにしたとき、図６に示すスイッチング回路７４のコンデンサＣ₁に電荷が蓄えられているために非反転入力端子に電圧Ｖ_thが印加され、時間が経つにつれてこの電圧が次第に低下してゆく。そして、時間Ｔ₉に定着ローラ６１の温度がｔ₅よりも低いｔ₆まで低下したとき、入力端子Ｖ_inに印加される電圧がコンパレータＣＰの非反転入力端子に印加される電圧Ｖ_thと等しいＶ₃となり、図６に示すスイッチング回路７４のスイッチＳＷをＯＦＦとして出力端子Ｖ_outからの電圧の出力が停止され、冷却ファン７２の駆動が停止される。

このように、図６に示すスイッチング回路７４を熱電変換装置７１と冷却ファン７２との間に設けることにより、冷却ファン７２の駆動が開始されるときの熱電変換装置７１の熱起電力を冷却ファン７２の駆動が停止されるときの熱電変換装置７１の熱起電力よりも高く設定することが可能となる。つまり、冷却ファン７２の駆動が開始されるときの定着ローラ６１の温度を冷却ファン７２の駆動が停止されるときの定着ローラ６１の温度よりも高く設定することが可能となる。

従って、本実施形態によれば、従来の画像形成装置の構成よりも電源ＯＮ後における冷却ファン７２の駆動が開始される時間を遅らせることができ、電源ＯＮ後に定着ローラ６１が定着に必要な温度に達するまでの時間を短縮することができる。また、従来の画像形成装置の構成よりも電源ＯＦＦ後における冷却ファン７２の駆動時間を長くすることができ、画像形成装置の電源ＯＦＦ後に定着装置６０の余熱の影響を受けて画像形成装置の内部の温度が一時的に上昇することを確実に防止することができる。

《その他の実施形態》
上記実施形態１及び実施形態２の画像形成装置の構成を次のように変更してもよい。本変形例の画像形成装置では、冷却ファン７２が駆動開始可能な電圧を冷却ファン７２が駆動可能な電圧と冷却ファン７２の定格電圧との間に設けることで、図３に示す積分回路で構成される遅延回路７３や図６に示すスイッチング回路７４を省略することができる。

このように構成された画像形成装置において、画像形成装置の電源ＯＮ後に定着ローラ６１の温度が上昇するにつれ、熱電変換装置７１で生じる熱起電力も上昇してゆく。そして、熱電変換装置７１で生じる熱起電力が冷却ファン７２が駆動可能な電圧に達しても、冷却ファン７２が駆動開始可能な電圧に達するまで冷却ファン７２の駆動が禁止されているため、冷却ファン７２の駆動が停止されたままの状態にある。その後、熱電変換装置７１で生じる熱起電力が更に上昇して冷却ファン７２が駆動開始可能な電圧に達すると、冷却ファン７２の駆動が開始される。

また、画像形成装置の電源ＯＦＦ後に定着ローラ６１の温度が低下するにつれ、熱電変換装置７１で生じる熱起電力も低下してゆく。そして、熱電変換装置７１で生じる熱起電力が、冷却ファン７２が駆動開始可能な電圧よりも低い駆動可能な電圧まで低下すると、その後熱電変換装置７１で生じる熱起電力が低下するにつれて冷却ファン７２の回転数が次第に低下してゆき、冷却ファン７２の駆動が停止する。

このように、本変形例の画像形成装置では、冷却ファン７２が駆動開始可能な電圧を予め設定することにより、従来の画像形成装置の構成よりも電源ＯＮ後における冷却ファン７２の駆動が開始される時間を遅らせることができ、画像形成装置の電源ＯＮ後に定着ローラ６１が定着に必要な温度に達するまでの時間を短縮することができる。

以上説明したように、本発明は、画像形成装置に関し、特に、定着装置の廃熱を利用して現像系や光学系の冷却を行うものについて有用である。

本発明に係る画像形成装置の構造を示す概略図である。実施形態１に係る画像形成装置の動作を示すブロック図である。実施形態１に係る画像形成装置の遅延回路の構成を示す図である。実施形態１に係る画像形成装置において、冷却ファンの駆動と定着ローラの温度と画像形成装置の内部の温度との関係を示す図である。実施形態２に係る画像形成装置の動作を示すブロック図である。実施形態２に係る画像形成装置のスイッチング回路の構成を示す図である。実施形態２に係る画像形成装置において、冷却ファンの駆動と定着ローラの温度と画像形成装置の内部の温度との関係を示す図である。従来に係る画像形成装置において、冷却ファンの駆動と定着ローラの温度と画像形成装置の内部の温度との関係を示す図である。従来に係る熱電変換装置を備える画像形成装置において、冷却ファンの駆動と定着ローラの温度と画像形成装置の内部の温度との関係を示す図である。

符号の説明

１０感光ドラム
２０帯電装置
２１帯電ローラ
３０露光装置
３１レーザスキャナユニット
４０現像装置
４１トナー
４２現像ローラ
５０転写装置
５１転写ローラ
６０定着装置
６１定着ローラ
６２定着ヒータ
６３加圧ローラ
６４温度センサ
７０冷却装置
７１熱電変換装置
７２冷却ファン
７３遅延回路
７４スイッチング回路
８０制御装置
９０電源装置

Claims

感光体にレーザ光を照射して該感光体の表面に静電潜像を形成する露光装置と、前記感光体の表面に形成された静電潜像にトナーを付着させることで現像を行う現像装置と、定着ローラと該定着ローラを加熱するためのヒータとを有するとともに前記ヒータにより加熱された前記定着ローラを通過する記録紙にトナーを定着させる定着装置と、前記定着装置の廃熱を利用して熱電変換を行う熱電変換装置と、前記定着装置を冷却する冷却ファンとを備える画像形成装置であって、
前記露光装置、前記現像装置、及び前記定着装置のそれぞれが電源から電力を供給されて駆動するとともに前記冷却ファンが前記熱電変換装置での熱電変換により生じる電力を供給されて駆動し、
停止している前記冷却ファンの駆動を開始するときの方が、開始している前記冷却ファンの駆動を停止するときよりも、前記熱電変換装置から直接出力される電圧が高いことを特徴とする熱電変換装置。
前記熱電変換装置と前記冷却ファンとの間に、前記熱電変換装置から前記冷却ファンへ出力される電圧を遅延させて前記冷却ファンへ出力する遅延回路を備えることを特徴とする請求項１に記載の熱電変換装置。
前記遅延回路が、
前記熱電変換装置からの出力電圧が入力される入力端子と、
前記入力端子にその一端が接続される抵抗と、
前記抵抗の他端にその一端が接続されるとともにその他端が接地されるコンデンサと、
前記抵抗と前記コンデンサとの接続ノードに接続されるとともに前記冷却ファンへ出力電圧を出力する出力端子と、
から構成されることを特徴とする請求項２に記載の熱電変換装置。
前記冷却ファンの駆動を停止しているときは、前記熱電変換装置から出力される電圧が第１の所定電圧となったときに前記熱電変換装置から前記冷却ファンへの電力供給を開始するとともに、前記冷却ファンの駆動を開始しているときは、前記熱電変換装置から出力される電圧が第２の所定電圧となったときに前記熱電変換装置から前記冷却ファンへの電力供給を停止するスイッチング回路を備え、
前記第１の所定電圧が前記第２の所定電圧よりも高いことを特徴とする請求項１に記載の熱電変換装置。
前記スイッチング回路が、
前記熱電変換装置からの出力電圧が入力される入力端子と、
その一端が接地される第１の抵抗と、
その一端が前記第１の抵抗の他端に接続されるとともにその他端が電源に接続される第２の抵抗と、
その一端が接地されるとともにその他端が前記第２の抵抗の他端に接続されるコンデンサと、
前記入力端子に反転入力端子が接続されるとともに非反転入力端子が前記第１の抵抗と前記第２の抵抗との接続ノードに接続されるコンパレータと、
その一端が前記入力端子に接続されるスイッチと、
前記スイッチの他端に接続されるとともに前記冷却ファンへ出力電圧を出力する出力端子と、
前記コンパレータの非反転入力端子と前記出力端子との間に接続される第３の抵抗と、
から構成されることを特徴とする請求項４に記載の熱電変換装置。