JP2006223079A - Electric apparatus - Google Patents

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Yoshiyuki Nagafusa
佳之 長房
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an electric apparatus that can keep its minimum operation even if a main power supply of a device is disconnected. <P>SOLUTION: This electric apparatus is constituted by comprising: an overall control part 1 that controls the operation of each part of the device; the main power supply 2 that generates a DC voltage; a heat generating element 31 that emits heat energy at driving; a thermoelectric conversion means 32 that converts the emitted heat energy to electric energy; a photoelectric conversion means 51 that converts light outside the device to electric energy; an auxiliary power supply 4 that accumulates the obtained electric energy and generates a DC voltage; and a power supply selection means 12 that selects either of the main power supply 2 and the auxiliary power supply 4 as at least a power supply of the overall control part 1. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description


本発明は、加熱定着用のヒータランプを備えた画像形成装置など、比較的許容損失の大きい発熱体を有して成る電気機器に関するものである。

The present invention relates to an electrical apparatus having a heating element with a relatively large allowable loss, such as an image forming apparatus provided with a heater lamp for heat fixing.

従来より、装置の無操作状態や画像データの非受信状態が所定時間継続した時点で、装置各部の不要動作(定着部の予熱動作など)を停止させてスリープ状態に移行し、その消費電力を削減する機能、いわゆる省エネ機能を備えた画像形成装置が普及している。   Conventionally, when no operation state of the device or non-reception state of image data continues for a predetermined time, unnecessary operations (such as preheating operation of the fixing unit) of each part of the device are stopped to shift to a sleep state, and the power consumption is reduced. 2. Description of the Related Art Image forming apparatuses having a function to reduce, that is, a so-called energy saving function, are widely used.

上記のスリープ状態では、+24[V]電源で動作するIC(モータドライバIC等)への電源遮断や、軽負荷時における低圧電源回路の効率制御(スイッチング周波数切替制御)、或いは、ASIC[Application Specific IC]の内部クロック制御(ASICの
内部レジスタ書込みによるクロックの停止)など、様々な省電力制御を行うことにより、装置の消費電力が低減されている。
In the above sleep state, power supply to ICs (motor driver ICs, etc.) operating with a +24 [V] power supply, efficiency control (switching frequency switching control) of the low-voltage power supply circuit at light load, or ASIC [Application Specific The power consumption of the apparatus is reduced by performing various power saving controls such as internal clock control of the IC] (stopping the clock by writing to the internal register of the ASIC).

なお、本願発明の関連従来技術について、過去の特許文献を調査した結果は、以下の通りである。   In addition, the result of having investigated the past patent document about the related prior art of this invention is as follows.

特許文献1には、発熱部品の温度上昇抑制並びにバッテリ寿命延長を図るべく、主電源として用いられるバッテリの他に、補助電源として熱電変換素子を導入した技術が開示・提案されている。   Patent Document 1 discloses and proposes a technique in which a thermoelectric conversion element is introduced as an auxiliary power supply in addition to a battery used as a main power supply in order to suppress a temperature rise of a heat generating component and extend a battery life.

特許文献2には、発熱部品の熱を利用した発電と発熱部品の冷却を両立すべく、発電モード(ゼーベック効果)と冷却モード(ペルチェ効果)を温度条件に応じて切り換える技術が開示・提案されている。   Patent Document 2 discloses and proposes a technique for switching between a power generation mode (Seebeck effect) and a cooling mode (Peltier effect) according to temperature conditions in order to achieve both power generation using heat of the heat generating components and cooling of the heat generating components. ing.

特許文献3には、宇宙設備で必要となる電力、熱源、推力等のエネルギを得るべく、その主電源として、光電変換素子や熱電変換素子を導入した技術が開示・提案されている。
特開平11−145666号公報 特開2003−269817号公報 特開平6−8896号公報
Patent Document 3 discloses and proposes a technique in which a photoelectric conversion element and a thermoelectric conversion element are introduced as a main power source in order to obtain energy such as electric power, heat source, and thrust necessary for a space facility.
JP-A-11-145666 JP 2003-269817 A JP-A-6-8896

確かに、上記のような省エネ機能を備えた画像形成装置であれば、所定の条件が充足された時点で装置をスリープ状態に移行し、その消費電力を低減することが可能である。   Certainly, if the image forming apparatus has the energy saving function as described above, it is possible to shift the apparatus to the sleep state when a predetermined condition is satisfied, and to reduce the power consumption.

しかしながら、従来の画像形成装置では、スリープ状態への移行後も、スタンバイ状態への復帰に備えて、操作部でのユーザ操作有無確認やセントロニクスインタフェイスでの画像データ受信有無確認、及び、各種センサ(ジャムセンサ等)の状態監視といった諸作業を継続的或いは定期的に行わねばならず、当該作業を実行するためのエネルギ(中央演算処理装置の駆動電力など、いわゆる待機電力)が最低限必要とされていた。そのため、従来の画像形成装置は、スリープ状態への移行後であっても、上記した装置の最低限動作を維持するために、主電源(外部商用電源など)からの電力供給を遮断することができない、という課題を有しており、スリープ状態と言えども、主電源から見た装置の消費電力(装置に入力される一次側消費電力)がゼロとされているわけではなかった。   However, in the conventional image forming apparatus, after the transition to the sleep state, in preparation for the return to the standby state, confirmation of the presence / absence of user operation at the operation unit, confirmation of presence / absence of image data reception at the Centronics interface, and various sensors Various operations such as state monitoring (jam sensor, etc.) must be carried out continuously or periodically, and energy (so-called standby power such as driving power of the central processing unit) is required to perform the operations at a minimum. It had been. Therefore, the conventional image forming apparatus may cut off the power supply from the main power source (external commercial power source or the like) in order to maintain the minimum operation of the above-described apparatus even after the transition to the sleep state. Even in the sleep state, the power consumption of the device as viewed from the main power supply (primary power consumption input to the device) is not zero.

なお、特許文献1、2の従来技術は、先述した通り、発熱部品の温度上昇抑制やバッテリ寿命の延長、或いは、熱電変換素子を用いた発電と冷却の両立を目的とするものに過ぎず、スリープ状態移行後における消費電力の低減(主電源の遮断)については、何ら考慮されていなかった。すなわち、特許文献1、2の従来技術では、発熱部品が非駆動状態とされるスリープ状態下において、熱電変換素子が補助電源として機能し得なくなるため、主電源からの電力供給を継続せざるを得ず、上記課題を解決することができなかった。   In addition, as described above, the prior arts of Patent Documents 1 and 2 are merely for the purpose of suppressing the temperature rise of the heat-generating component, extending the battery life, or achieving both power generation and cooling using a thermoelectric conversion element, No consideration has been given to the reduction of power consumption after the transition to the sleep state (shut off of the main power supply). That is, in the prior arts of Patent Documents 1 and 2, since the thermoelectric conversion element cannot function as an auxiliary power source in the sleep state in which the heat generating component is in the non-driven state, the power supply from the main power source must be continued. The above problem could not be solved.

一方、特許文献3の従来技術は、太陽以外にエネルギ源が存在しない環境下において、光電変換素子や熱電変換素子を主電源とするとともに、その余剰電力を蓄電池に蓄えておき、太陽が遮られた場合には、当該蓄電池を補助電源として使用する構成とされており、一見すると、特許文献1、2の従来技術と組み合わせることで、上記課題を解決することが可能となるようにも思われる。   On the other hand, the prior art of Patent Document 3 uses a photoelectric conversion element or a thermoelectric conversion element as a main power source in an environment where there is no energy source other than the sun, and stores the surplus power in a storage battery so that the sun is blocked. In such a case, the storage battery is used as an auxiliary power source. At first glance, it seems that the above problem can be solved by combining with the prior arts of Patent Documents 1 and 2. .

しかしながら、特許文献3の従来技術で採用されている熱電変換素子は、装置駆動時に生じる廃熱を回収・再利用する手段ではなく、また、蓄電池については、熱電変換素子で得られた電力のうち、あくまで余剰分のみを蓄えておく手段に過ぎなかった。一方、特許文献1、2の従来技術は、いずれも、熱電変換素子で得られた電力分だけ主電源の電力供給量を削減する構成、すなわち、熱電変換素子で得られた全ての電力を主電源の補助に充てることで、スタンバイ状態での消費電力低減を図る構成とされており、熱電変換素子で得られた電力に余剰が生じることはなかった。そのため、上記の従来技術を単純に組み合わせただけでは、熱電変換素子で得られた電力によって蓄電池が充電に至ることはあり得ず、上記課題を解決することはできなかった。   However, the thermoelectric conversion element employed in the prior art of Patent Document 3 is not a means for recovering and reusing waste heat generated when the apparatus is driven, and for the storage battery, of the electric power obtained by the thermoelectric conversion element It was just a way to store only surplus. On the other hand, the prior arts of Patent Documents 1 and 2 both reduce the power supply amount of the main power source by the amount of power obtained by the thermoelectric conversion element, that is, all power obtained by the thermoelectric conversion element. By allocating power to the power supply, the power consumption in the standby state is reduced, and no surplus is generated in the power obtained by the thermoelectric conversion element. Therefore, the storage battery cannot be charged by the electric power obtained by the thermoelectric conversion element by simply combining the above-described conventional techniques, and the above-described problem cannot be solved.

本発明は、上記の問題点に鑑み、装置の主電源が遮断された状態でも、その最低限動作を維持することが可能な電気機器を提供することを目的とする。   In view of the above problems, an object of the present invention is to provide an electric device capable of maintaining the minimum operation even when the main power supply of the apparatus is shut off.

前記電気駆動部が表示部であることを特徴とする請求項1〜請求項4のいずれかに記載の電気機器。   The electric device according to claim 1, wherein the electric drive unit is a display unit.


上記目的を達成するために、本発明に係る電気機器は、装置各部の動作制御を行う全体制御部と、直流電圧を生成する主電源部と、駆動時に熱エネルギを放出する発熱体と、前記発熱体から放出された熱エネルギを電気エネルギに変換する熱電変換手段と、前記装置外部の光を電気エネルギに変換する光電変換手段と、前記熱電変換手段で得られた電気エネルギと前記光電変換手段で得られた電気エネルギとを蓄えて直流電圧を生成する補助電源部と、少なくとも前記全体制御部の電源として前記主電源部と前記補助電源部の一方を選択する電源選択手段と、を有して成る構成としている。このような構成とすることにより、装置の主電源が遮断された状態でも、その最低限動作(少なくとも、全体制御部による装置各部の動作制御)を維持することが可能となる。

In order to achieve the above object, an electrical device according to the present invention includes an overall control unit that controls operation of each unit of the apparatus, a main power source unit that generates a DC voltage, a heating element that releases thermal energy when driven, Thermoelectric conversion means for converting thermal energy emitted from the heating element into electrical energy, photoelectric conversion means for converting light outside the device into electrical energy, electrical energy obtained by the thermoelectric conversion means, and the photoelectric conversion means Auxiliary power supply unit that stores the electrical energy obtained in step 1 to generate a DC voltage, and a power source selection unit that selects at least one of the main power supply unit and the auxiliary power supply unit as a power source for the overall control unit. It is configured as follows. With such a configuration, it is possible to maintain the minimum operation (at least the operation control of each part of the apparatus by the overall control unit) even when the main power supply of the apparatus is shut off.

なお、上記構成から成る電気機器は、装置をスタンバイ状態からスリープ状態へ移行させるスリープ移行手段と、装置をスリープ状態からスタンバイ状態へ復帰させるスリープ復帰手段と、を有して成る電気機器であって、前記電源選択手段は、装置がスタンバイ状態とされていれば、前記主電源部を選択し、スリープ状態とされていれば、前記補助電源部を選択する構成にするとよい。このような構成とすることにより、スリープ状態への移行後、主電源からの電力供給を遮断しつつ、スタンバイ状態への復帰に備えることができるので、装置に入力される一次側消費電力を低減することが可能となる。   The electrical device having the above-described configuration is an electrical device that includes a sleep transition unit that shifts the device from the standby state to the sleep state, and a sleep return unit that returns the device from the sleep state to the standby state. The power selection means may be configured to select the main power supply unit if the apparatus is in a standby state, and to select the auxiliary power supply unit if the apparatus is in a sleep state. By adopting such a configuration, it is possible to prepare for the return to the standby state while shutting off the power supply from the main power supply after the transition to the sleep state, thereby reducing the primary side power consumption input to the device. It becomes possible to do.

また、上記構成から成る電気機器は、 前記光電変換素子の発電量を監視する発電監視手段を備え、前記発電量が電気機器の一部を構成する電気駆動部の駆動電力以上のとき、前記電気駆動部の駆動を前記光電変換素子の発電電力にて行うようにする構成にするとよい。このような構成とすることにより、前記補助電源部の消費電力を抑えることが可能となる。   Moreover, the electrical device having the above-described configuration includes a power generation monitoring unit that monitors the power generation amount of the photoelectric conversion element, and when the power generation amount is equal to or higher than the drive power of an electric drive unit that constitutes a part of the electrical device, The driving unit may be driven by the generated power of the photoelectric conversion element. With such a configuration, it is possible to suppress the power consumption of the auxiliary power supply unit.

また、前記電気駆動部が表示部であるとよい。このような構成とすることにより、スリープ時に装置の状態を表示する比較的消費電力の少ない表示部を駆動できる。   The electric drive unit may be a display unit. With such a configuration, it is possible to drive a display unit that displays the state of the apparatus during sleep and that consumes relatively little power.


上記したように、本発明に係る電気機器であれば、装置の主電源が遮断された状態でもその最低限動作を維持することが可能となる。

As described above, the electric device according to the present invention can maintain the minimum operation even when the main power supply of the apparatus is shut off.

以下では、加熱定着用のヒータランプと表示部を備えた画像形成装置(電子写真方式の複写機、プリンタ、ファクシミリ、或いはそれらの機能を併せ持つ複合機)に本発明を適用した場合を例に挙げて詳細な説明を行う。   In the following, an example in which the present invention is applied to an image forming apparatus (electrophotographic copying machine, printer, facsimile, or multifunction machine having both functions) provided with a heater lamp for heat fixing and a display unit will be described. Detailed explanation.

図1は、本発明に係る画像形成装置の一実施形態を示すブロック図である。なお、本図中の実線矢印は、電気エネルギの供給経路を示しており、破線矢印は、制御用信号の伝達経路を示している。また、白抜き矢印は、熱エネルギの伝播経路を示している。   FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of an image forming apparatus according to the present invention. In addition, the solid line arrow in this figure has shown the supply path | route of the electrical energy, and the broken line arrow has shown the transmission path | route of the signal for control. Moreover, the white arrow has shown the propagation path of thermal energy.

本図に示すように、本実施形態の画像形成装置は、装置各部の動作制御を行う全体制御部1と、外部商用電源(交流100[V])から所望の直流電圧(本実施形態では、+24[V]と+5[V]の2種類)を生成する主電源部(スイッチングレギュレータ)2と、画像形成部(図示せず)で得られた画像に熱を加えて定着させる定着部3と、画像形成装置の状態等を表示する表示部5と、後述する発熱体から放出された熱エネルギを変換して得られた電気エネルギと、画像形成装置外部の光エネルギを変換して得られた電気エネルギを蓄えて直流電圧(+5[V])を生成する補助電源部4と、を有して成る。   As shown in this figure, the image forming apparatus according to the present embodiment includes a general control unit 1 that controls the operation of each unit of the apparatus and an external commercial power supply (AC 100 [V]) from a desired DC voltage (in this embodiment, A main power supply unit (switching regulator) 2 that generates +24 [V] and +5 [V]), and a fixing unit 3 that heats and fixes an image obtained by an image forming unit (not shown). The display unit 5 for displaying the state of the image forming apparatus and the like, and the electric energy obtained by converting the heat energy emitted from the heating element described later and the light energy outside the image forming apparatus were obtained. And an auxiliary power supply unit 4 that stores electric energy and generates a DC voltage (+5 [V]).

なお、本図には示していないが、本実施形態の画像形成装置は、上記構成要素のほか、ユーザ操作を受け付ける操作部、原稿を取り込んで画像データを生成する原稿取込部、入力される画像データに基づいて用紙上に画像を形成する画像形成部、用紙を収納する用紙収納部、用紙を搬送する用紙搬送部、ローカル接続された情報処理装置から画像データが入力されるセントロニクスインタフェイス、ネットワーク(社内LAN[Local Area Network]など)を介して接続された情報処理装置(パーソナルコンピュータなど)との間で通信を行うネットワーク通信部、画像データをファクシミリ信号に変換するモデム、公衆電話回線との接続を確立する網制御部、及び、画像データの展開領域や各種プログラムの作業領域として用いられるメモリ部などを有して成る。   Although not shown in the drawing, the image forming apparatus according to the present embodiment receives an operation unit that receives a user operation, a document capture unit that captures a document and generates image data, in addition to the above components. An image forming unit that forms an image on paper based on image data, a paper storage unit that stores paper, a paper transport unit that transports paper, a Centronics interface to which image data is input from a locally connected information processing device, A network communication unit that communicates with an information processing apparatus (such as a personal computer) connected via a network (such as an in-house LAN [Local Area Network]), a modem that converts image data into a facsimile signal, and a public telephone line Network control unit that establishes connections, and a memory unit used as a development area for image data and a work area for various programs. The made have.

全体制御部1は、中央演算処理装置11(以下、CPU[Central Processing Unit]
11と呼ぶ)と、電源選択回路12と、第1電源遮断回路13と、第2電源遮断回路14と、ヒータランプ制御回路15と、充電量監視回路16と、冷却ファン制御回路17と、を有して成る。
The overall control unit 1 includes a central processing unit 11 (hereinafter referred to as a CPU [Central Processing Unit]).
11), a power selection circuit 12, a first power cutoff circuit 13, a second power cutoff circuit 14, a heater lamp control circuit 15, a charge monitoring circuit 16, and a cooling fan control circuit 17. Have.

CPU11は、所定の制御タイミングで装置各部の動作制御を行うほか、装置をスタンバイ状態からスリープ状態へ移行させるスリープ移行手段、及び、装置をスリープ状態からスタンバイ状態へ復帰させるスリープ復帰手段としての機能を備えて成り、装置の省電力化を図るべく、所定の条件(装置の動作状況など)に応じて、装置の状態遷移制御を行う。なお、上記のスタンバイ状態とは、装置各部への電力供給が行われ、いつでも画像形成処理を行い得る状態を言う。一方、上記のスリープ状態とは、消費電力の比較的大きい回路部(定着部3、モータドライバIC、画像形成部など)への電力供給が停止され、装置の消費電力低減が図られた状態を言う。   The CPU 11 controls the operation of each part of the device at a predetermined control timing, and also functions as a sleep transition unit that shifts the device from the standby state to the sleep state, and a sleep return unit that returns the device from the sleep state to the standby state. In order to reduce the power consumption of the apparatus, the apparatus performs state transition control of the apparatus in accordance with predetermined conditions (such as the operation status of the apparatus). The standby state refers to a state in which power is supplied to each part of the apparatus and image forming processing can be performed at any time. On the other hand, the sleep state is a state in which power supply to a circuit unit (such as the fixing unit 3, motor driver IC, and image forming unit) with relatively large power consumption is stopped and power consumption of the apparatus is reduced. To tell.

電源選択回路12は、CPU11からの制御命令に基づき、装置各部の+5[V]電源として、主電源部2と補助電源部4のいずれか一方を選択する。一方、電源選択回路12の電力供給先としては、全体制御部1を構成する各回路部のほか、セントロニクスインタフェイス、各種センサ(ジャムセンサなど)がその出力端に接続されている。なお、電源選択回路12の動作については、後ほど詳細に説明する。   The power supply selection circuit 12 selects either the main power supply unit 2 or the auxiliary power supply unit 4 as the +5 [V] power supply for each unit of the apparatus based on a control command from the CPU 11. On the other hand, as a power supply destination of the power supply selection circuit 12, in addition to each circuit unit constituting the overall control unit 1, a Centronics interface and various sensors (such as a jam sensor) are connected to an output end thereof. The operation of the power supply selection circuit 12 will be described in detail later.

第1電源遮断回路13は、主電源部2からモータドライバIC等への+24[V]電源経路上に設けられたスイッチ回路であり、その開閉状態は、CPU11からの制御命令に基づいて切り換えられる。より具体的に述べると、第1電源遮断回路13は、装置がスタンバイ状態であれば閉結され、スリープ状態であれば開放される。このような開閉制御を行うことにより、本実施形態の画像形成装置は、装置がスタンバイ状態であるかスリープ状態であるかに応じて、モータドライバIC等の電源遮断制御を行うことが可能となる。   The first power cut-off circuit 13 is a switch circuit provided on a +24 [V] power supply path from the main power supply unit 2 to the motor driver IC or the like, and its open / closed state is switched based on a control command from the CPU 11. . More specifically, the first power cut-off circuit 13 is closed when the apparatus is in a standby state, and is opened when the apparatus is in a sleep state. By performing such opening / closing control, the image forming apparatus of the present embodiment can perform power-off control of the motor driver IC and the like depending on whether the apparatus is in a standby state or a sleep state. .

第2電源遮断回路14は、電源選択回路12から各種センサへの+5[V]電源経路上に設けられたスイッチ回路であり、その開閉状態は、CPU11からの制御命令に基づいて、所定の時間間隔で定期的に切り換えられる。このような開閉制御を行うことにより、CPU11では、各種センサの状態を定期的に監視することができるので、継続的な監視を行う場合に比べて、その消費電力を低減することが可能となる。   The second power cut-off circuit 14 is a switch circuit provided on a +5 [V] power supply path from the power supply selection circuit 12 to various sensors, and its open / closed state is determined based on a control command from the CPU 11 for a predetermined time. It is switched periodically at intervals. By performing such opening / closing control, the CPU 11 can periodically monitor the state of various sensors, so that the power consumption can be reduced compared to the case of continuous monitoring. .

点灯制御回路15は、CPU11からの制御命令に基づいて、定着部3を構成するヒータランプ31の点消灯制御(オン/オフ制御)を行う。より具体的に述べると、ヒータランプ制御回路15は、定着温度が所定の閾値以下であれば点灯指示を送出し、閾値以上であれば消灯指示を送出する。このような点消灯制御により、ヒータランプ31を所定の定着温度に維持することが可能となる。一方、ヒータランプ制御回路15は、装置がスリープ状態であれば、ヒータランプ31に消灯指示を送出する。このような点消灯制御を行うことにより、装置がスタンバイ状態であるかスリープ状態であるかに応じて、ヒータランプ31の点消灯制御(すなわち、定着部3の電源遮断制御)を行うことが可能となる。なお、定着部3及びヒータランプ31については、後ほど詳細な説明を行う。   The lighting control circuit 15 performs on / off control (on / off control) of the heater lamp 31 that constitutes the fixing unit 3 based on a control command from the CPU 11. More specifically, the heater lamp control circuit 15 sends a turn-on instruction if the fixing temperature is equal to or lower than a predetermined threshold, and sends a turn-off instruction if it is equal to or higher than the threshold. By such turning on / off control, the heater lamp 31 can be maintained at a predetermined fixing temperature. On the other hand, the heater lamp control circuit 15 sends a turn-off instruction to the heater lamp 31 if the apparatus is in the sleep state. By performing such on / off control, it is possible to perform on / off control of the heater lamp 31 (that is, power-off control of the fixing unit 3) depending on whether the apparatus is in a standby state or a sleep state. It becomes. The fixing unit 3 and the heater lamp 31 will be described in detail later.

充電量監視回路16は、補助電源部4を構成する電気二重層キャパシタ41からCPU11内に設けられたADC[Analog/Digital Converter](不図示)への導通経路上に設けられたスイッチ回路であり、その開閉状態は、CPU11からの制御命令に基づいて、所定の時間間隔で定期的に切り換えられる。すなわち、CPU11は、充電量監視回路16を介して入力されるアナログ電圧をディジタル信号に変換することにより、電気二重層キャパシタ41の充電電位を定期的に監視する構成とされている。なお、補助電源部4及び電気二重層キャパシタ41については、後ほど詳細な説明を行う。   The charge amount monitoring circuit 16 is a switch circuit provided on a conduction path from an electric double layer capacitor 41 constituting the auxiliary power supply unit 4 to an ADC [Analog / Digital Converter] (not shown) provided in the CPU 11. The open / close state is periodically switched at predetermined time intervals based on a control command from the CPU 11. That is, the CPU 11 is configured to periodically monitor the charging potential of the electric double layer capacitor 41 by converting an analog voltage input via the charge amount monitoring circuit 16 into a digital signal. The auxiliary power supply unit 4 and the electric double layer capacitor 41 will be described in detail later.

冷却ファン制御回路17は、CPU11からの制御命令に基づいて、定着部3を構成する冷却ファン34の駆動制御を行う。なお、定着部3及び冷却ファン34については、後ほど詳細な説明を行う。   The cooling fan control circuit 17 performs drive control of the cooling fan 34 constituting the fixing unit 3 based on a control command from the CPU 11. The fixing unit 3 and the cooling fan 34 will be described in detail later.

主電源部2は、先述した通り、交流入力電圧を所望の直流電圧に変換するスイッチングレギュレータである。なお、主電源部2は、CPU11からの制御命令に基づいて、そのスイッチング周波数を制御可能な構成とされている。このような構成とすることにより、本実施形態の画像形成装置は、その負荷状態に応じて主電源部2のスイッチング周波数を最適化し、電圧変換効率を高めて装置の消費電力を低減することが可能となる。   As described above, the main power supply unit 2 is a switching regulator that converts an AC input voltage into a desired DC voltage. The main power supply unit 2 is configured to control the switching frequency based on a control command from the CPU 11. By adopting such a configuration, the image forming apparatus of the present embodiment can optimize the switching frequency of the main power supply unit 2 according to the load state, increase the voltage conversion efficiency, and reduce the power consumption of the apparatus. It becomes possible.

次に、定着部3の構造については、図1とともに、図2、図3を参照しながら、詳細に説明する。図2は、定着部3の構造を説明するための概略図であり、図3は、熱電変換素子32の外観図である。なお、図2(a)、(b)は、それぞれ、定着部3の斜視図及び正面断面図を示している。   Next, the structure of the fixing unit 3 will be described in detail with reference to FIGS. 2 and 3 together with FIG. FIG. 2 is a schematic diagram for explaining the structure of the fixing unit 3, and FIG. 3 is an external view of the thermoelectric conversion element 32. 2A and 2B are a perspective view and a front sectional view of the fixing unit 3, respectively.

図2(a)、(b)に示す通り、本実施形態の定着部3は、ヒートローラ37に内包されて通電時に熱エネルギを放出するヒータランプ31と、ヒータランプ31から放出された熱エネルギ(より正確には、ヒータランプ31で加熱されるヒートローラ37から輻射される熱エネルギ)を電気エネルギに変換する熱電変換素子32と、熱電変換素子32の放熱面32bに取り付けられたヒートシンク33と、定着部3(特にヒートシンク33)を冷却する冷却ファン34と、ヒートローラ37の温度trを検出する第1温度センサ35と、ヒートシンク33の温度tsを検出する第2温度センサ36と、を有して成る。   As shown in FIGS. 2A and 2B, the fixing unit 3 according to the present embodiment includes a heater lamp 31 that is contained in a heat roller 37 and releases heat energy when energized, and heat energy released from the heater lamp 31. (To be more precise, a thermoelectric conversion element 32 that converts thermal energy radiated from the heat roller 37 heated by the heater lamp 31) into electric energy, and a heat sink 33 attached to the heat radiation surface 32b of the thermoelectric conversion element 32 A cooling fan 34 for cooling the fixing unit 3 (particularly the heat sink 33), a first temperature sensor 35 for detecting the temperature tr of the heat roller 37, and a second temperature sensor 36 for detecting the temperature ts of the heat sink 33. It consists of

なお、第1、第2温度センサ35、36の出力端子は、CPU11内に設けられたADC(不図示)の入力端子に接続されており、CPU11は、各温度センサ35、36から入力されるアナログ電圧をディジタル信号に変換することにより、ヒートローラ37及びヒートシンク33の温度tr、tsを各々監視する構成とされている。   The output terminals of the first and second temperature sensors 35 and 36 are connected to input terminals of ADCs (not shown) provided in the CPU 11, and the CPU 11 is input from the temperature sensors 35 and 36. By converting the analog voltage into a digital signal, the temperatures tr and ts of the heat roller 37 and the heat sink 33 are respectively monitored.

また、図2(b)に示すように、本実施形態の定着部3は、ヒータランプ31、第1温度センサ、及びヒートローラ37を取り囲むハウジング38を有して成る構成であって、ハウジング38は、ヒートローラ37と相対する壁面に開口部38aを備えており、熱電変換素子32は、その受熱面32aがハウジング38の内部、放熱面32bがハウジング38の外部となるように、ハウジング38の開口部38aに嵌設されている。このような構成とすることにより、熱電変換素子32の受熱面32aと放熱面32bの温度差を拡げることができるので、熱電変換素子32の熱電変換効率を向上することが可能となる。   In addition, as shown in FIG. 2B, the fixing unit 3 of the present embodiment includes a housing 38 that surrounds the heater lamp 31, the first temperature sensor, and the heat roller 37. Is provided with an opening 38 a on the wall surface facing the heat roller 37, and the thermoelectric conversion element 32 has a housing 38 in which the heat receiving surface 32 a is inside the housing 38 and the heat radiating surface 32 b is outside the housing 38. The opening 38a is fitted. With such a configuration, the temperature difference between the heat receiving surface 32a and the heat radiating surface 32b of the thermoelectric conversion element 32 can be widened, so that the thermoelectric conversion efficiency of the thermoelectric conversion element 32 can be improved.

また、本実施形態の画像形成装置において、熱電変換素子32の受熱面32aには、図3に示すように、黒色化処理(メッキ処理、塗装処理、陽極酸化処理など)が施されている。このような構成とすることにより、熱電変換素子32の熱吸収性能を高めることができるので、熱電変換素子32の熱電変換効率を向上することが可能となる。   In the image forming apparatus according to the present embodiment, the heat receiving surface 32a of the thermoelectric conversion element 32 is subjected to a blackening process (plating process, painting process, anodizing process, etc.) as shown in FIG. By setting it as such a structure, since the heat absorption performance of the thermoelectric conversion element 32 can be improved, the thermoelectric conversion efficiency of the thermoelectric conversion element 32 can be improved.

なお、本図では、冷却ファン34をヒートシンク33の側方に取り付けた場合を例示したが、冷却ファン34の取付位置はこれに限定されるものではなく、ヒートシンク33の上方に取り付けても構わない。   In this figure, the case where the cooling fan 34 is attached to the side of the heat sink 33 is illustrated, but the attachment position of the cooling fan 34 is not limited to this, and may be attached above the heat sink 33. .

次に、表示部5の構造については、図1とともに、図4を参照しながら、詳細に説明する。図4は、画像形成装置の外観図である。図4に示すように画像形成装置6には、本体部61と、用紙を収納する用紙収納部62と、手差し給紙部63と、用紙排出トレイ部64と、操作部65とLCD(Liquid Crystal Display)55と、光エネルギを電気エネルギに変換する太陽電池等の光電変換素子51とを有している。   Next, the structure of the display unit 5 will be described in detail with reference to FIG. 4 together with FIG. FIG. 4 is an external view of the image forming apparatus. As shown in FIG. 4, the image forming apparatus 6 includes a main body unit 61, a paper storage unit 62 for storing paper, a manual paper feed unit 63, a paper discharge tray unit 64, an operation unit 65, and an LCD (Liquid Crystal). Display) 55 and a photoelectric conversion element 51 such as a solar cell for converting light energy into electric energy.

LCD55は、LCD駆動回路54により駆動され、表示データ等はCPU11からLCD駆動回路54に送信される。LCD駆動回路54への電源供給は、表示部電源選択回路により供給される。表示部電源選択回路には、全体制御部1の動作電源と、光電変換素子51からの電源が接続され、CPU11の制御により、この2つの電源のいずれか一つを選択してLCD駆動回路54へ電源供給を行う。   The LCD 55 is driven by the LCD drive circuit 54, and display data and the like are transmitted from the CPU 11 to the LCD drive circuit 54. The power supply to the LCD drive circuit 54 is supplied by a display unit power supply selection circuit. The display unit power source selection circuit is connected to the operation power source of the overall control unit 1 and the power source from the photoelectric conversion element 51. Under the control of the CPU 11, one of the two power sources is selected and the LCD drive circuit 54 is selected. Supply power to.

光電変換素子51の出力は、前記電源選択回路と充電回路の入力されている。その発電量は発電監視回路52により検出され、CPU11内に設けられたADC(不図示)の入力端子に接続される。CPU11は、このアナログ電圧をディジタル信号に変換することにより、光電変換素子51の発電量を監視する構成とされている。   The output of the photoelectric conversion element 51 is input to the power supply selection circuit and the charging circuit. The power generation amount is detected by the power generation monitoring circuit 52 and connected to an input terminal of an ADC (not shown) provided in the CPU 11. The CPU 11 is configured to monitor the power generation amount of the photoelectric conversion element 51 by converting the analog voltage into a digital signal.

続いて、補助電源部4の構成について説明する。図1に示すように、補助電源部4は、電気エネルギを蓄える電気二重層キャパシタ41と、熱電変換素子32と光電変換素子51で得られた電気エネルギを電気二重層キャパシタ41に充電するための充電回路42と、電気二重層キャパシタ41から出力される電気エネルギを所定の出力電圧(+5[V])に変換するDC/DCコンバータ43と、を有して成る。   Next, the configuration of the auxiliary power supply unit 4 will be described. As shown in FIG. 1, the auxiliary power supply unit 4 is used to charge the electric double layer capacitor 41 with the electric double layer capacitor 41 that stores electric energy, and the electric energy obtained by the thermoelectric conversion element 32 and the photoelectric conversion element 51. The charging circuit 42 includes a DC / DC converter 43 that converts electric energy output from the electric double layer capacitor 41 into a predetermined output voltage (+5 [V]).

上記したように、本実施形態の画像形成装置6は、装置各部の動作制御を行う全体制御部1と、直流電圧を生成する主電源部2と、駆動時に熱エネルギを放出するヒータランプ31と、放出された熱エネルギを電気エネルギに変換する熱電変換素子32と、外部の光を電気エネルギに変換する光電変換素子51とで得られた電気エネルギを蓄えて直流電圧を生成する補助電源部4と、少なくとも全体制御部1の電源として主電源部2と補助電源部4の一方を選択する電源選択回路12と、を有して成る構成としている。このように、印字動作中から印字動作直後にかけて生じる定着部3の廃熱(熱エネルギ)や画像形成装置6の外部の光を電気エネルギに変換して蓄積し、装置各部の補助電源として再利用することにより、装置の主電源が遮断された状態であっても、その最低限動作(少なくとも、全体制御部による装置各部の動作制御)を維持することが可能となる。   As described above, the image forming apparatus 6 of the present embodiment includes the overall control unit 1 that controls the operation of each unit of the apparatus, the main power supply unit 2 that generates a DC voltage, and the heater lamp 31 that releases thermal energy when driven. Auxiliary power supply unit 4 that stores electric energy obtained by thermoelectric conversion element 32 that converts emitted thermal energy into electric energy and photoelectric conversion element 51 that converts external light into electric energy to generate a DC voltage And a power supply selection circuit 12 that selects at least one of the main power supply unit 2 and the auxiliary power supply unit 4 as a power supply for the overall control unit 1. As described above, the waste heat (thermal energy) of the fixing unit 3 generated from the printing operation to immediately after the printing operation and the light outside the image forming apparatus 6 are converted into electric energy and accumulated, and reused as an auxiliary power source for each part of the apparatus. By doing so, even if the main power supply of the apparatus is shut off, it is possible to maintain the minimum operation (at least the operation control of each part of the apparatus by the overall control unit).

以下では、上記構成から成る画像形成装置の電源選択動作について、時系列に沿う形で具体的かつ詳細に説明する。   Hereinafter, the power source selection operation of the image forming apparatus having the above configuration will be described specifically and in detail along a time series.

まず、画像形成装置に外部商用電源が投入されると、電源選択回路12は、パワーオンリセット機能によってその状態がリセットされ、電源として主電源部2を選択したデフォルト状態となる。その後、CPU11は、ヒータランプ制御回路15に制御命令を送り、印字動作に備えるべく、ヒータランプ31を点灯させて定着部3を所定の定着温度にまで昇温させる。このように、画像形成装置がスタンバイ状態(ヒータランプ31に電力が供給され、いつでも画像形成処理を行い得る状態)とされている間、電気二重層キャパシタ41には、熱電変換素子32及び光電変換素子52で得られた電気エネルギが充電されることになる。   First, when an external commercial power supply is turned on to the image forming apparatus, the power supply selection circuit 12 is reset by the power-on reset function to a default state in which the main power supply unit 2 is selected as the power supply. Thereafter, the CPU 11 sends a control command to the heater lamp control circuit 15 to turn on the heater lamp 31 and raise the temperature of the fixing unit 3 to a predetermined fixing temperature in preparation for the printing operation. Thus, while the image forming apparatus is in a standby state (a state where power is supplied to the heater lamp 31 and image forming processing can be performed at any time), the electric double layer capacitor 41 includes the thermoelectric conversion element 32 and the photoelectric conversion. The electric energy obtained by the element 52 is charged.

その際、CPU11は、ヒートローラ温度trと所定の閾値温度(例えば50[℃])を比較し、ヒートローラ温度trが前記閾値温度よりも高ければ電気二重層キャパシタ41の充電を行う一方、低ければその充電を停止させるように、充電回路42を制御する。このような構成とすることにより、熱電変換素子32の発電電力が充電回路42の消費電力を上回っている場合にのみ、電気二重層キャパシタ41の充電が行われることになる。   At that time, the CPU 11 compares the heat roller temperature tr with a predetermined threshold temperature (for example, 50 [° C.]), and charges the electric double layer capacitor 41 if the heat roller temperature tr is higher than the threshold temperature. If so, the charging circuit 42 is controlled to stop the charging. With such a configuration, the electric double layer capacitor 41 is charged only when the generated power of the thermoelectric conversion element 32 exceeds the power consumption of the charging circuit 42.

また、表示部5の表示部電源選択回路53は、CPU11により全体制御部1の動作電源からLCD駆動回路に電源が供給されるように制御される。   The display unit power supply selection circuit 53 of the display unit 5 is controlled by the CPU 11 so that power is supplied from the operation power supply of the overall control unit 1 to the LCD drive circuit.

なお、画像形成装置がスタンバイ状態とされている間、電源選択回路12では、上記したように、電気二重層キャパシタ41の充電を進めるべく、装置各部の電源として主電源部2が原則選択される。ただし、電気二重層キャパシタ41が満充電となり、それ以上の充電ができない場合には、以後の発電電力を主電源部2の補助電力に充てることで、スタンバイ状態での消費電力低減を図ることも可能である。   While the image forming apparatus is in the standby state, the power source selection circuit 12 selects the main power source unit 2 as a power source for each part of the device in order to proceed charging of the electric double layer capacitor 41 as described above. . However, when the electric double layer capacitor 41 is fully charged and cannot be further charged, the power consumption in the standby state can be reduced by allocating the subsequent generated power to the auxiliary power of the main power supply unit 2. Is possible.

次に、装置がスリープ状態に移行された場合について説明する。装置がスリープ状態に移行された場合、CPU11は、充電量監視回路16の開閉制御を行うことにより、電気二重層キャパシタ41の充電電位を定期的に監視する。ここで、CPU11は、得られた充電電位と第1閾値(例えば満充電時の80[%]に相当する電位)及び第2閾値(例えば満充電時の20[%]に相当する電位)とを比較し、その比較結果に基づいて、充電回路42を制御する。   Next, a case where the apparatus is shifted to the sleep state will be described. When the device shifts to the sleep state, the CPU 11 periodically monitors the charging potential of the electric double layer capacitor 41 by performing opening / closing control of the charge amount monitoring circuit 16. Here, the CPU 11 obtains the obtained charging potential, the first threshold (for example, a potential corresponding to 80 [%] at full charge), and the second threshold (for example, a potential corresponding to 20 [%] at full charge). And the charging circuit 42 is controlled based on the comparison result.

具体的に述べると、CPU11は、電気二重層キャパシタ41の充電電位が第1閾値を上回っていれば、スタンバイ状態への復帰に際して必要となる装置各部(全体制御部1など)の駆動電力として十分使用可能であるという判断の下、電源として補助電源部4を選択するように、電源選択回路12に制御命令を送出する。このような構成とすることにより、スリープ状態への移行後に、主電源部2からの電力供給を遮断しつつ、スタンバイ状態への復帰に備えて、操作部でのユーザ操作有無確認やセントロニクスインタフェイスでの画像データ受信有無確認、及び、各種センサ(ジャムセンサ等)の状態監視といった諸作業を継続的或いは定期的に行うことができるので、装置に入力される一次側消費電力を低減することが可能となる。   Specifically, if the charge potential of the electric double layer capacitor 41 exceeds the first threshold, the CPU 11 is sufficient as drive power for each unit (such as the overall control unit 1) required for returning to the standby state. A control command is sent to the power supply selection circuit 12 so as to select the auxiliary power supply unit 4 as a power supply under the judgment that it can be used. By adopting such a configuration, after the transition to the sleep state, the power supply from the main power supply unit 2 is cut off, and in preparation for the return to the standby state, the presence / absence check of the user operation in the operation unit and the Centronics interface Since it is possible to continuously or periodically perform various operations such as confirmation of the presence / absence of receiving image data and monitoring the status of various sensors (such as jam sensors), it is possible to reduce primary power consumption input to the apparatus. It becomes possible.

その後も、CPU11は、二重層キャパシタ41の充電電位を定期的に監視し、その充電電位が第2閾値を下回った時点で、装置各部の駆動電力としてはもはや不十分であるという判断の下、装置がスタンバイ状態に復帰されるまで、電源として主電源部2を選択するように、電源選択回路12に制御命令を送出する。このような構成であれば、スリープ状態が長期に亘った場合でも、スタンバイ状態への復帰に支障を生じるおそれがない。   After that, the CPU 11 periodically monitors the charging potential of the double layer capacitor 41, and at the time when the charging potential falls below the second threshold, it is determined that the driving power of each part of the device is no longer sufficient. A control command is sent to the power supply selection circuit 12 so as to select the main power supply unit 2 as a power supply until the apparatus returns to the standby state. With such a configuration, there is no possibility of causing a trouble in returning to the standby state even when the sleep state is extended for a long time.

また、CPU11は、発電監視回路52の光電変換素子51の発電量を定期的に監視し、この発電量がLCD駆動回路54でLCD55を駆動する電力量より高いときは、充電を停止させるように、充電回路42を制御しつつ、表示部電源選択回路53を制御し、光電変換素子51の発電電力をLCD駆動電圧に変換し(変換回路は図示せず),LCD駆動回路54に供給する。しかし、CPU11は、発電監視回路52の光電変換素子51の発電量がLCD駆動回路54でLCD55を駆動する電力量より低いときは、充電回路42を制御し充電を開始し、表示部電源選択回路53を制御し、全体制御部1の動作電源からLCD駆動回路に電源が供給される。このような構成であれば、スリープ状態が長期に亘った場合でも、光電変換素子51の発電量がLCDを駆動するのに十分であれば、光電変換素子51の発電により直接LCDを駆動することによって電気二重層41の消費電力を抑えることができ、スタンバイ状態への復帰に支障を生じるおそれがない。   Further, the CPU 11 periodically monitors the power generation amount of the photoelectric conversion element 51 of the power generation monitoring circuit 52, and stops charging when the power generation amount is higher than the power amount for driving the LCD 55 by the LCD drive circuit 54. Then, while controlling the charging circuit 42, the display unit power supply selection circuit 53 is controlled to convert the generated power of the photoelectric conversion element 51 into an LCD drive voltage (a conversion circuit is not shown) and supply it to the LCD drive circuit 54. However, when the power generation amount of the photoelectric conversion element 51 of the power generation monitoring circuit 52 is lower than the power amount for driving the LCD 55 by the LCD drive circuit 54, the CPU 11 controls the charging circuit 42 to start charging, and the display unit power source selection circuit 53 is controlled, and power is supplied from the operation power supply of the overall control unit 1 to the LCD drive circuit. With such a configuration, even when the sleep state is for a long time, if the power generation amount of the photoelectric conversion element 51 is sufficient to drive the LCD, the LCD is directly driven by the power generation of the photoelectric conversion element 51. Therefore, the power consumption of the electric double layer 41 can be suppressed, and there is no possibility of causing trouble in returning to the standby state.

このように、本実施形態の画像形成装置において、電源選択回路12は、装置がスタンバイ状態であれば主電源部2を選択し、スリープ状態であれば補助電源部4を選択する構成とされ、更に、表示部電源選択回路53は、装置がスタンバイ状態であればLCD駆動回路54への電源は全体制御部1の動作電源を選択し、スリープ状態であれば発電監視回路52により、その発電量がLCD55を駆動する電力量より高いときは、光電変換素子51の発電電力を選択し、光電変換素子51の発電量がLCD55を駆動する電力量より低いときは、全体制御部1の動作電源を選択する構成としている。このような構成とすることにより、スリープ状態への移行後に、主電源部2からの電力供給を遮断しつつ、スタンバイ状態への復帰に備えることができるので、装置に入力される一次側消費電力を低減することが可能となる。   As described above, in the image forming apparatus of the present embodiment, the power supply selection circuit 12 selects the main power supply unit 2 when the apparatus is in the standby state, and selects the auxiliary power supply unit 4 when the apparatus is in the sleep state. Further, the display unit power selection circuit 53 selects the operation power source of the overall control unit 1 as the power source for the LCD drive circuit 54 when the apparatus is in the standby state, and the power generation monitoring circuit 52 causes the power generation amount when the device is in the sleep state. Is higher than the amount of power for driving the LCD 55, the generated power of the photoelectric conversion element 51 is selected, and when the amount of power generated by the photoelectric conversion element 51 is lower than the amount of power for driving the LCD 55, the operating power supply of the overall control unit 1 is selected. The configuration is selected. By adopting such a configuration, it is possible to prepare for the return to the standby state while shutting off the power supply from the main power supply unit 2 after the transition to the sleep state, so that the primary side power consumption input to the device Can be reduced.

最後に、冷却ファン制御回路17による冷却ファン34の駆動制御について、図5、図6を参照しながら詳細に説明する。図5は、熱電変換素子32の構造及び熱電変換原理を説明するための図であり、図6(a)、(b)は、それぞれ、熱電変換素子32の発電電力Pzと温度差(tr−ts)との相関関係、並びに、冷却ファン34の消費電力Pfと入力電圧との相関関係を示す図である。   Finally, drive control of the cooling fan 34 by the cooling fan control circuit 17 will be described in detail with reference to FIGS. FIGS. 5A and 5B are diagrams for explaining the structure of the thermoelectric conversion element 32 and the thermoelectric conversion principle. FIGS. 6A and 6B show the generated power Pz and the temperature difference (tr−) of the thermoelectric conversion element 32, respectively. It is a figure which shows the correlation with ts) and the correlation with the power consumption Pf of the cooling fan 34, and an input voltage.

図5に示すように、本実施形態の熱電変換素子32は、n型半導体素子321とp型半導体素子322から成る少なくとも1組の半導体素子対と、各半導体素子321、322の各一端(高温となる受熱面32a側)を互いに接続する導通部材323と、各半導体素子321、322の各他端(低温となる放熱面32b側)に各々接続された電極端子324、325と、を有して成る。   As shown in FIG. 5, the thermoelectric conversion element 32 of the present embodiment includes at least one pair of semiconductor elements composed of an n-type semiconductor element 321 and a p-type semiconductor element 322, and one end (high temperature) of each of the semiconductor elements 321 and 322. A heat receiving surface 32a side) that are connected to each other, and electrode terminals 324 and 325 that are respectively connected to the other ends of the semiconductor elements 321 and 322 (on the side of the heat radiating surface 32b that becomes low temperature). It consists of

上記構成から成る熱電変換素子32は、2種類の金属や半導体の接合部に温度差を付けると電位差を生じる効果(いわゆるゼーベック効果)を利用して、熱エネルギを電気エネルギに変換する。従って、図6(a)からも分かるように、温度差(tr−ts)が約150[K]を下回る範囲では、受熱面32a側のヒートローラ温度trと放熱面32b側のヒートシンク温度tsとの差が大きいほど、すなわち、冷却ファン34を回転させてヒートシンク温度tsを下げるほど、熱電変換素子32の発電電力Pzは大きくなり、その熱電変換効率を向上することが可能となる。一方、温度差(tr−ts)が150[K]を上回る範囲では、熱電変換素子32の発電特性が飽和して、熱電変換効率が低下する。   The thermoelectric conversion element 32 having the above-described configuration converts thermal energy into electrical energy using an effect (so-called Seebeck effect) that generates a potential difference when a temperature difference is applied to a junction between two kinds of metals and semiconductors. Accordingly, as can be seen from FIG. 6A, in the range where the temperature difference (tr−ts) is less than about 150 [K], the heat roller temperature tr on the heat receiving surface 32a side and the heat sink temperature ts on the heat radiating surface 32b side The larger the difference, that is, the lower the heat sink temperature ts by rotating the cooling fan 34, the greater the generated power Pz of the thermoelectric conversion element 32, and the thermoelectric conversion efficiency can be improved. On the other hand, in the range where the temperature difference (tr−ts) exceeds 150 [K], the power generation characteristics of the thermoelectric conversion element 32 are saturated and the thermoelectric conversion efficiency is lowered.

そこで、本実施形態の画像形成装置において、冷却ファン制御回路17は、第1、第2温度センサ35、36で検出された各温度tr、tsの差分値(tr−ts)に応じて、冷却ファン34の駆動制御を行う構成とされている。   Therefore, in the image forming apparatus according to the present embodiment, the cooling fan control circuit 17 performs cooling according to the difference value (tr−ts) between the temperatures tr and ts detected by the first and second temperature sensors 35 and 36. The drive control of the fan 34 is performed.

より具体的に述べると、本実施形態の画像形成装置において、冷却ファン制御回路17は、冷却ファン34の駆動制御を行う際、図6(a)の相関関係に照らして、ヒートローラ温度trとヒートシンク温度tsの差分値(tr−ts)から熱電変換素子32の発電電力Pzを算出し、その発電電力Pzが冷却ファン34の消費電力Pfよりも大きければ冷却ファン34を所定の回転数で回転させ、小さければ停止させる構成とされている。   More specifically, in the image forming apparatus according to the present embodiment, when the cooling fan control circuit 17 controls the driving of the cooling fan 34, the cooling fan control circuit 17 compares the heat roller temperature tr with the correlation shown in FIG. The generated power Pz of the thermoelectric conversion element 32 is calculated from the difference value (tr−ts) of the heat sink temperature ts. If the generated power Pz is larger than the power consumption Pf of the cooling fan 34, the cooling fan 34 is rotated at a predetermined rotation speed. If it is small, it is configured to stop.

このように、熱電変換素子32の発電電力Pzと冷却ファン34の消費電力Pfを比較考量しつつ、冷却ファン34のオン/オフ制御を行う構成とすることにより、熱電変換素子32の発電電力Pzが冷却ファン34の消費電力Pfを上回っている範囲内で、ヒートシンク33(延いては熱電変換素子32)の放熱効率を向上させることができるので、熱電変換素子32の受熱面32aと放熱面32bの温度差を最大限まで拡げ、熱電変換素子32の熱電変換効率をより向上することが可能となる。   As described above, the power generation power Pz of the thermoelectric conversion element 32 is controlled by controlling the on / off of the cooling fan 34 while comparing the power generation power Pz of the thermoelectric conversion element 32 and the power consumption Pf of the cooling fan 34. Since the heat dissipation efficiency of the heat sink 33 (and thus the thermoelectric conversion element 32) can be improved within a range where the power consumption Pf exceeds the power consumption Pf of the cooling fan 34, the heat receiving surface 32a and the heat dissipation surface 32b of the thermoelectric conversion element 32 can be improved. Thus, the thermoelectric conversion efficiency of the thermoelectric conversion element 32 can be further improved.

或いは、図6(a)、(b)に示した各相関関係(熱電変換素子32の発電電力特性及び冷却ファン34の消費電力特性)をデータテーブルとして記憶しておき、冷却ファン34の上記オン/オフ制御に代えて、若しくは、上記オン/オフ制御とともに、前記データテーブルに基づく冷却ファン34の回転数制御を行う構成としてもよい。   Alternatively, each correlation shown in FIGS. 6A and 6B (power generation characteristics of the thermoelectric conversion element 32 and power consumption characteristics of the cooling fan 34) is stored as a data table, and the cooling fan 34 is turned on. Instead of the on / off control, or together with the on / off control, the rotational speed control of the cooling fan 34 based on the data table may be performed.

なお、上記の実施形態では、本発明を画像形成装置に適用した構成を例に挙げて説明を行ったが、本発明の適用対象はこれに限定されるものではなく、比較的許容損失の大きい発熱体を有して成る電気機器全般に広く適用することが可能である。   In the above-described embodiment, the configuration in which the present invention is applied to the image forming apparatus has been described as an example. However, the application target of the present invention is not limited to this, and the allowable loss is relatively large. The present invention can be widely applied to all electrical equipment having a heating element.

また、上記の実施形態では、ユーザのメンテナンス性を優先し、補助電源部4として、交換寿命の心配が少ない電気二重層キャパシタ41を用いた構成を例に挙げて説明を行ったが、本発明の構成はこれに限定されるものではなく、充放電制御の容易化や回路規模の縮小(充電回路42及びDC/DCコンバータ43の撤去)を優先するのであれば、補助電源部4として、二次電池(リチウムイオン電池など)を用いても構わない。   Further, in the above-described embodiment, priority is given to the user's maintainability, and the auxiliary power supply unit 4 has been described by taking as an example a configuration using the electric double layer capacitor 41 with less worry about replacement life. However, if priority is given to facilitating charge / discharge control and circuit size reduction (removal of the charging circuit 42 and the DC / DC converter 43), the auxiliary power supply unit 4 is A secondary battery (such as a lithium ion battery) may be used.

また、上記の実施形態では、画像形成装置の中で最も許容損失の大きい定着部3に熱電変換素子32を搭載した構成を例に挙げて説明を行ったが、本発明の構成はこれに限定されるものではなく、主電源部2を構成するパワートランジスタやトランスなどの高温発熱デバイス、或いは、それらの放熱板に熱電変換素子を取り付けた構成としても構わない。また、熱電変換素子を複数個使用する構成としても構わない。   In the above embodiment, the description has been given by taking as an example the configuration in which the thermoelectric conversion element 32 is mounted on the fixing unit 3 having the largest allowable loss in the image forming apparatus. However, the configuration of the present invention is not limited thereto. Instead of this, a high temperature heat generating device such as a power transistor or a transformer constituting the main power supply unit 2 or a structure in which a thermoelectric conversion element is attached to the heat radiating plate may be used. Moreover, it does not matter as a structure which uses two or more thermoelectric conversion elements.

また、上記の実施形態では、補助電源部4をスリープ状態移行後に用いる構成を例に挙げて説明を行ったが、本発明の構成はこれに限定されるものではなく、例えば、停電時のデータ保護にも利用することが可能である。   In the above embodiment, the configuration using the auxiliary power supply unit 4 after the transition to the sleep state has been described as an example. However, the configuration of the present invention is not limited to this, for example, data at the time of a power failure It can also be used for protection.

また、上記の実施形態では、光電変換素子51による発電を利用する駆動回路として表示部5を例に挙げて説明を行ったが、本発明の構成はこれに限定されるものではなく、光電素子51の発電電力よりも小さい消費電力で構成されるものであれば表示部以外の駆動回路としても構わない。   In the above embodiment, the display unit 5 has been described as an example of a drive circuit that uses power generation by the photoelectric conversion element 51. However, the configuration of the present invention is not limited to this, and the photoelectric element A driving circuit other than the display unit may be used as long as the power consumption is smaller than the generated power 51.

また、光電変換素子を複数個使用する構成としても構わない。   Further, a configuration in which a plurality of photoelectric conversion elements are used may be used.

また、本発明の構成は、上記実施形態のほか、発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えることが可能である。   The configuration of the present invention can be variously modified within the scope of the present invention in addition to the above embodiment.


本発明は、加熱定着用のヒータランプを備えた画像形成装置など、比較的許容損失の大きい発熱体を有して成る電気機器の消費電力低減を図る上で有用な技術である。

The present invention is a useful technique for reducing the power consumption of an electrical apparatus having a heat generating element having a relatively large allowable loss, such as an image forming apparatus including a heater lamp for heat fixing.

は、本発明に係る画像形成装置の一実施形態を示すブロック図である。1 is a block diagram showing an embodiment of an image forming apparatus according to the present invention. は、定着部3の構造を説明するための概略図である。FIG. 3 is a schematic diagram for explaining the structure of the fixing unit 3. は、熱電変換素子32の外観図である。These are external views of the thermoelectric conversion element 32. は、画像形成装置6の外観図である。These are external views of the image forming apparatus 6. は、熱電変換素子32の構造及び熱電変換原理を説明するための図である。These are the figures for demonstrating the structure of the thermoelectric conversion element 32, and the thermoelectric conversion principle. は、熱電変換素子32の発電電力Pzと温度差(tr−ts)との相関関係並びに冷却ファン34の消費電力Pfと入力電圧との相関関係を示す図である。These are the figures which show the correlation with the electric power Pz of the thermoelectric conversion element 32, and a temperature difference (tr-ts), and the correlation with the power consumption Pf of the cooling fan 34, and an input voltage.

符号の説明Explanation of symbols


1 全体制御部
11 中央演算処理装置(CPU)
12 電源選択回路
13 第1電源遮断回路(+24V遮断回路)
14 第2電源遮断回路(+5V遮断回路)
15 ヒータランプ制御回路(点灯制御回路)
16 充電量監視回路(スイッチ回路)
17 冷却ファン制御回路
2 主電源部(スイッチングレギュレータ)
3 定着部
31 ヒータランプ
32 熱電変換素子 32a 受熱面
32b 放熱面
321 n型半導体素子
322 p型半導体素子
323 導通部材
324、325 電極端子
33 ヒートシンク
34 冷却ファン
35 第1温度センサ(高温部センサ)
36 第2温度センサ(低温部センサ)
37 ヒートローラ
38 ハウジング
38a 開口部
4 補助電源部
41 電気二重層キャパシタ
42 充電回路
43 DC/DCコンバータ
5 表示部
51 光電変換素子
52 発電監視回路
53 表示部電源選択回路
54 LCD駆動回路
55 LCD

1 Overall Control Unit 11 Central Processing Unit (CPU)
12 power supply selection circuit 13 first power cut-off circuit (+ 24V cut-off circuit)
14 Second power cut-off circuit (+ 5V cut-off circuit)
15 Heater lamp control circuit (lighting control circuit)
16 Charge monitoring circuit (switch circuit)
17 Cooling fan control circuit 2 Main power supply (switching regulator)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 3 Fixing part 31 Heater lamp 32 Thermoelectric conversion element 32a Heat receiving surface 32b Heat radiation surface 321 N-type semiconductor element 322 P-type semiconductor element 323 Conductive member 324, 325 Electrode terminal 33 Heat sink 34 Cooling fan 35 1st temperature sensor (high temperature part sensor)
36 Second temperature sensor (low temperature sensor)
37 Heat Roller 38 Housing 38a Opening 4 Auxiliary Power Supply 41 Electric Double Layer Capacitor 42 Charging Circuit 43 DC / DC Converter 5 Display 51 Photoelectric Conversion Element 52 Power Generation Monitoring Circuit 53 Display Power Supply Selection Circuit 54 LCD Drive Circuit
55 LCD

Claims (4)

装置各部の動作制御を行う全体制御部と、直流電圧を生成する主電源部と、駆動時に熱エネルギを放出する発熱体と、前記発熱体から放出された熱エネルギを電気エネルギに変換する熱電変換手段と、前記装置外部の光を電気エネルギに変換する光電変換手段と、前記熱電変換手段で得られた電気エネルギと前記光電変換手段で得られた電気エネルギとを蓄えて直流電圧を生成する補助電源部と、少なくとも前記全体制御部の電源として前記主電源部と前記補助電源部の一方を選択する電源選択手段と、を有して成ることを特徴とする電気機器。   An overall control unit that controls the operation of each part of the apparatus, a main power supply unit that generates a DC voltage, a heating element that releases thermal energy during driving, and thermoelectric conversion that converts the thermal energy released from the heating element into electrical energy Means, photoelectric conversion means for converting light outside the device into electrical energy, and auxiliary for generating a DC voltage by storing electrical energy obtained by the thermoelectric conversion means and electrical energy obtained by the photoelectric conversion means An electric apparatus comprising: a power supply unit; and a power supply selection unit that selects at least one of the main power supply unit and the auxiliary power supply unit as a power supply for at least the overall control unit. 装置をスタンバイ状態からスリープ状態へ移行させるスリープ移行手段と、装置をスリープ状態からスタンバイ状態へ復帰させるスリープ復帰手段と、を有して成る電気機器であって、前記電源選択手段は、装置がスタンバイ状態とされていれば、前記主電源部を選択し、スリープ状態とされていれば、前記補助電源部を選択することを特徴とする請求項1に記載の電気機器。   An electrical apparatus comprising: a sleep transition unit that shifts the device from the standby state to the sleep state; and a sleep return unit that returns the device from the sleep state to the standby state. The electrical apparatus according to claim 1, wherein the main power supply unit is selected if it is in a state, and the auxiliary power supply unit is selected if it is in a sleep state. 前記光電変換素子の発電量を監視する発電監視手段を備え、前記発電量が電気機器の一部を構成する電気駆動部の駆動電力以上のとき、前記電気駆動部の駆動を前記光電変換素子の発電電力にて行うようにすることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の電気機器。   Power generation monitoring means for monitoring the power generation amount of the photoelectric conversion element, and when the power generation amount is equal to or higher than the drive power of the electric drive unit constituting a part of the electric device, the driving of the electric drive unit is controlled by the photoelectric conversion element. The electric device according to claim 1, wherein the electric device is configured to generate electric power. 前記電気駆動部が表示部であることを特徴とする請求項3に記載の電気機器。   The electric device according to claim 3, wherein the electric drive unit is a display unit.
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