JP2010054961A - Image forming apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、画像形成装置に関し、特に、定着器の廃熱を有効利用する技術に関する。 The present invention relates to an image forming apparatus, and more particularly to a technique for effectively using waste heat of a fixing device.
電子写真方式の画像形成装置は、記録シート上に転写したトナー像を溶融、圧着する定着器を備えている。定着器が発する熱が画像形成装置内にこもると、定着器周辺の機器が過熱して不具合を生じたり、トナーボトル中でトナーが溶着したりするおそれがある。このため、冷却用のファンを設けて機外への排熱を行うのが一般的である。
機外への排熱は、例えば、急な停電によって主電源が途絶した後にも継続する必要があるため、定着器の余熱を利用して熱電変換素子によりファンに電力を供給する技術が開発されている。この技術によれば、定着器の温度低下に伴って熱電変換素子の発電量が低下すると、十分な電力をファンに供給することができなくなるおそれがある。
An electrophotographic image forming apparatus includes a fixing device that melts and presses a toner image transferred onto a recording sheet. If the heat generated by the fixing device is trapped in the image forming apparatus, there is a risk that equipment around the fixing device will be overheated, causing problems or toner welding in the toner bottle. For this reason, it is common to provide a cooling fan to exhaust heat outside the machine.
Exhaust heat to the outside of the machine, for example, needs to continue even after the main power supply is interrupted due to a sudden power failure, so a technology has been developed that uses the residual heat of the fuser to supply power to the fan using a thermoelectric conversion element. ing. According to this technique, if the power generation amount of the thermoelectric conversion element is reduced as the temperature of the fixing device is lowered, there is a possibility that sufficient electric power cannot be supplied to the fan.
このような問題に対して、例えば、熱電変換素子の出力電力を予め2次電池に蓄電しておき、定着器の温度が低下したら、2次電池から電力を供給してファンを駆動する技術が提案されている(特許文献1を参照)。これによって、定着器の温度が低下しても、ファン停止による不具合の発生を防止することができる。
近年、画像形成装置に対して、単位時間当たりの印刷枚数を増加させる高速化が強く要求されている。このため、例えば、定着温度を上昇させて、トナーをより早く溶融することにより、記録シート1枚当たりの定着時間を短縮するようになってきた。
しかしながら、定着温度を上昇させると、画像形成装置の内部が過熱して不具合を生じるおそれがある。例えば、ファンを制御するIC(Integrated Circuit)が熱破壊されると、ファンを駆動することができなくなって、機内が更に過熱してしまう。
In recent years, there has been a strong demand for image forming apparatuses to increase the number of prints per unit time. For this reason, for example, the fixing time per recording sheet has been shortened by increasing the fixing temperature and melting the toner faster.
However, when the fixing temperature is raised, the inside of the image forming apparatus may be overheated to cause a problem. For example, when an IC (Integrated Circuit) that controls the fan is thermally destroyed, the fan cannot be driven, and the interior of the apparatus is further overheated.
本発明は、上述のような問題に鑑みて為されたものであって、省エネルギー化と、機内の過熱に起因する不具合の解消とを実現する画像形成装置を提供することを目的とする。 SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is that it provides an image forming apparatus that realizes energy saving and elimination of problems caused by overheating in the apparatus.
上記目的を達成するため、本発明に係る画像形成装置は、トナー像を記録シートに熱定着する定着器と、定着器からの熱を利用して発電する熱電変換素子と、蓄電池と、自機内を冷却するファンと、機内温度が所定の要冷却温度よりも低ければ、熱電変換素子及び蓄電池からファンへの給電を停止して、熱電変換素子にて蓄電池を充電し、機内温度が所定の要冷却温度よりも高ければ、熱電変換素子及び蓄電池からファンへ給電する給電制御手段と、を備えることを特徴とする。 In order to achieve the above object, an image forming apparatus according to the present invention includes a fixing device that thermally fixes a toner image to a recording sheet, a thermoelectric conversion element that generates power using heat from the fixing device, a storage battery, If the temperature inside the machine is lower than the required cooling temperature, power supply from the thermoelectric conversion element and storage battery to the fan is stopped, the storage battery is charged by the thermoelectric conversion element, and the temperature inside the machine If the temperature is higher than the cooling temperature, a power supply control means for supplying power to the fan from the thermoelectric conversion element and the storage battery is provided.
このようにすれば、機内温度が所定の要冷却温度よりも低ければ、無駄にファンを駆動することなく、熱電変換素子が発電した電力を蓄電池に蓄電するので、省エネルギー化を図ることができる。また、機内温度が要冷却温度よりも高ければ、熱電変換素子と蓄電池の双方からファンに電力を供給してより高速に回転駆動するので、機内の過熱に起因する不具合を解消することができる。 In this way, if the in-machine temperature is lower than a predetermined required cooling temperature, the electric power generated by the thermoelectric conversion element is stored in the storage battery without driving the fan unnecessarily, so that energy saving can be achieved. Further, if the in-machine temperature is higher than the required cooling temperature, electric power is supplied from both the thermoelectric conversion element and the storage battery to the fan and the fan is driven to rotate at a higher speed.
この場合において、機内温度を計測する温度センサを備え、前記給電制御手段は、温度センサの計測結果にて機内温度が所定の要冷却温度以下か否かを判定するのが望ましい。
また、熱電変換素子の起電電圧を計測する電圧計を備え、前記給電制御手段は、電圧計にて計測した起電電圧が所定の要冷却電圧よりも低ければ、機内温度が所定の要冷却温度よりも低いと判定しても良い。
In this case, it is preferable that a temperature sensor for measuring the in-machine temperature is provided, and that the power supply control means determine whether the in-machine temperature is equal to or lower than a predetermined required cooling temperature based on the measurement result of the temperature sensor.
In addition, a voltmeter for measuring the electromotive voltage of the thermoelectric conversion element is provided, and the power supply control means has a predetermined internal cooling temperature if the electromotive voltage measured by the voltmeter is lower than a predetermined cooling voltage. It may be determined that the temperature is lower than the temperature.
更に、本発明に係る画像形成装置は、熱電変換素子の起電電圧が所定の充電停止電圧よりも低ければ、熱電変換素子から蓄電池への給電を停止する充電制御手段を備えることを特徴とする。
また、温度センサにて計測した機内温度が所定の充電停止温度よりも低ければ、熱電変換素子から蓄電池への給電を停止する充電制御手段を備えても良い。
Furthermore, the image forming apparatus according to the present invention includes a charge control unit that stops power supply from the thermoelectric conversion element to the storage battery when the electromotive voltage of the thermoelectric conversion element is lower than a predetermined charge stop voltage. .
Further, if the in-machine temperature measured by the temperature sensor is lower than a predetermined charge stop temperature, a charge control means for stopping power supply from the thermoelectric conversion element to the storage battery may be provided.
更に、前記蓄電池の蓄電量が所定量を超えたら、熱電変換素子から蓄電池への給電を停止する過充電防止手段を備えるとすれば好適である。 Furthermore, it is preferable to provide an overcharge prevention means for stopping power supply from the thermoelectric conversion element to the storage battery when the storage amount of the storage battery exceeds a predetermined amount.
以下、本発明に係る画像形成装置の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
[1]画像形成装置の構成
先ず、本実施の形態に係る画像形成装置の構成について説明する。
図1は、本実施の形態に係る画像形成装置の主要な構成を示す図である。図1に示されるように、画像形成装置1は、ファン100、蓄電池101、熱電変換素子102、放熱フィン103、温度センサ104、制御ユニット105、イメージングユニット110Y〜110K、露光器111、中間転写ベルト112、2次転写ローラ113、給紙カセット114、ピックアップローラ115、定着器116、クリーナ117、排紙ローラ119及び排紙トレイ120を備え、トナーボトル118Y〜118Kが装着されている。
Embodiments of an image forming apparatus according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
[1] Configuration of Image Forming Apparatus First, the configuration of the image forming apparatus according to the present embodiment will be described.
FIG. 1 is a diagram illustrating a main configuration of the image forming apparatus according to the present embodiment. As shown in FIG. 1, the
イメージングユニット110Y〜110Kは、露光器111が形成した静電潜像を現像してイエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)及びブラック(K)の各色のトナー像を形成し、中間転写ベルト112上へ一次転写する。中間転写ベルト112上の残留トナーはクリーナ117にて除去される。
給紙カセット114は内部に記録シートPを格納する。記録シートPはピックアップローラ115によって1枚ずつ取り出され、搬送路へと送り出される。2次転写ローラ113は中間転写ベルト112上のトナー像を記録シート上へ静電転写する。
The imaging units 110Y to 110K develop the electrostatic latent image formed by the
The
定着器116はトナー像を溶融し、記録シートに圧着する。その後、記録シートは排紙ローラ119にて排紙トレイ120上に排出される。
制御ユニット105は温度センサ104にて機内温度を監視すると共に、画像形成装置1全体の動作を統括する。また、トナーボトル118Y〜118Kは着脱可能に装着されており、それぞれイメージングユニット110Y〜110Kへ各色のトナーを供給する。
The
The
熱電変換素子102は、一方の側面が定着器116から輻射熱にて温められ、他方の側面が放熱フィン103によって冷却されることによって生じる温度差を利用して発電する。
熱電変換素子102が発生させた電力はファン100と蓄電池101とに供給される。蓄電池101は制御ユニット105の制御の下、ファン100へ電力を供給する。ファン100は印加される電圧が高いほど高回数で駆動され、印加電圧が低下すると回転数が減じる。
The
The electric power generated by the
ファン100は定着器116によって加熱、昇温された機内の暖気を機外へ排出する。すると、画像形成装置1の機内へ不図示の吸気口から外気が取り込まれるので、機内温度が下げられて機内各所やが冷却される。これによって、画像形成装置1を構成する各部品の熱故障が防止される。
[2]ファン100の給電システム
次に、ファン100に電力を供給するための給電システムについて説明する。
The
[2] Power Supply System of Fan 100 Next, a power supply system for supplying power to the
図2は、給電システムの構成を示す図である。図2に示されるように、給電システム2は、蓄電池101、熱電変換素子102、放熱フィン103、温度センサ104、制御ユニット105、スイッチ201及び板金部202からなっている。
板金部202は定着器116とトナーボトル118Y〜118Kとを隔離する。これによって、定着器116からトナーボトル118Y〜118Kに伝わる熱量が低減され、トナーボトル118Y〜118K内のトナーが過熱して融着するのが防止される。
FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration of the power feeding system. As shown in FIG. 2, the
The
熱電変換素子102はP型半導体片とN型半導体片とが交互に接続されてなる。P型半導体では正孔(ホール)が、N型半導体では電子が、それぞれ高温側から低温側へ移動する現象をゼーベック効果といい、正孔と電子との移動方向が互いに反対になるように半導体片を接続することによって、温度差を電位差に変換することができる。
なお、熱電変換素子102の高温側は絶縁性の接着剤によって板金部202に密着、固定されている。また、低温側には放熱フィン103が固定されている。これによって、より大きな温度差を熱電変換素子102に与えて、発電効率を向上させることができる。
The
Note that the high temperature side of the
熱電変換素子102が発生させた電力はスイッチ201を介してファン100に供給される。スイッチ201は制御ユニット105の制御の下、ファン100を含む回路に蓄電池101を接続したり、切り離したりする。
図3は、給電システム2の主要な構成を示す回路図である。図3に示されるように、スイッチ201は2つのスイッチ201a、201bを備えており、何れも制御ユニット105の制御下にある。また、制御ユニット105は電圧計301にて熱電変換素子102の起電電圧を計測する。
The electric power generated by the
FIG. 3 is a circuit diagram illustrating a main configuration of the
ファン100は、蓄電池101と熱電変換素子102とを並列接続した電源回路から給電を受ける。制御ユニット105は温度センサ104にて計測した機内温度に応じてスイッチ201aを切り替え、蓄電池101及び熱電変換素子102からファン100への給電を制御する。また、制御ユニット105は電圧計301にて計測した熱電変換素子102の起電電圧に応じてスイッチ201bを切り替え、蓄電池101を熱電変換素子102に接続したり、切り離したりする。
Fan 100 receives power from a power supply circuit in which
[3]制御ユニット105の構成
次に、制御ユニット105の構成について説明する。制御ユニット105は、所謂コンピュータであって、図4に示されるように、CPU(Central Processing Unit)401、ROM(Read Only Memory)402、RAM(Random Access Memory)403及びI/Oインタフェース(Input/Output Interface)404が内部バス405にて接続されてなる。
[3] Configuration of
制御ユニット105は、I/Oインタフェース404を介して給紙カセット114やイメージングユニット110Y〜110K、スイッチ201a、201b等を制御したり、温度センサ104にて機内温度を監視したりする。
[4]制御ユニット105の動作
次に、制御ユニット105の動作について説明する。
The
[4] Operation of
図5は、給電システム2を制御するために制御ユニット105が実行する動作を示すフローチャートである。図5に示されるように、制御ユニット105は温度センサ104にて機内温度tを参照して(S501)、機内温度tが要冷却温度Tを超えていたら(S502:Yes)、スイッチ201aを切り替えてファン100を電源、すなわち、蓄電池101と熱電変換素子102とに接続する(S503)。これによって、機内が冷却される。
FIG. 5 is a flowchart illustrating an operation performed by the
なお、要冷却温度Tとは、機内温度tが要冷却温度T以下であれば、ファン100によって機内を冷却する必要がなく、また、機内温度tが要冷却温度Tを超えたらファン100によって機内を冷却しなければならない温度である。
また、機内温度tが要冷却温度T以下であれば(S502:Yes)、スイッチ201aを切り替えてファン100を電源から切り離す(S504)。これによって、ファン100によって不必要に機内を冷却せず、電力を節約することができる。
The required cooling temperature T means that if the in-machine temperature t is equal to or lower than the required cooling temperature T, there is no need to cool the inside of the apparatus by the
If the in-machine temperature t is equal to or lower than the required cooling temperature T (S502: Yes), the
更に、熱電変換素子の起電電圧vが所定電圧Vを超えていたら(S505:Yes)、蓄電池101を熱電変換素子102に接続する(S506)。この場合において、ファン100が回路に接続されていたら蓄電池101はファン100に電力を供給し、ファン100が回路から切り離されていたら蓄電池101は熱電変換素子102によって充電される。
Furthermore, if the electromotive voltage v of the thermoelectric conversion element exceeds the predetermined voltage V (S505: Yes), the
なお、所定電圧Vとは、起電電圧vが所定電圧V以下であれば、熱電変換素子にて蓄電池101を充電することができなくなる電圧である。
また、起電電圧vが所定電圧V以下であれば(S505:No)、蓄電池101を熱電変換素子102から切り離す(S507)。
このようにすれば、機内が高温になっている場合には、蓄電池101からも熱電変換素子102からも電流が出力されるので、ファン100に高電圧が印加される。すると、ファン100がより高速に回転するので、より早く機内を冷却することができる。
The predetermined voltage V is a voltage at which the
Moreover, if the electromotive voltage v is below the predetermined voltage V (S505: No), the
In this way, when the inside of the apparatus is at a high temperature, current is output from both the
また、機内が十分に冷却されており、更に冷却する必要がない場合にまで、ファン100を回転駆動せずに、蓄電池を充電するので、無駄な電力消費を節減することができる。
更に機内温度が低下して、熱電変換素子102の起電力が低下すると、蓄電池を回路から切り離すので、蓄電池からの無駄な放電を防止することもできる。
[5]変形例
以上、本発明を実施の形態に基づいて説明してきたが、本発明が上述の実施の形態に限定されないのは勿論であり、以下のような変形例を実施することができる。
Further, since the storage battery is charged without rotating the
Further, when the in-machine temperature is lowered and the electromotive force of the
[5] Modifications As described above, the present invention has been described based on the embodiments. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and the following modifications can be implemented. .
(1) 上記実施の形態においては、スイッチ201を制御するために、温度センサ104と電圧計301とを用いる場合について説明したが、本発明がこれに限定されないのは言うまでもなく、これに代えて次のようにしても良い。
例えば、温度計301にて機内温度を計測するのに代えて、電圧計301にて計測された熱電変換素子102の起電電圧の高低に応じてスイッチ201aを制御しても良い。熱電変換素子102の起電電圧の高低は機内温度の高低に応じて変化するので、起電電圧を計測すれば機内温度を推定することができるからである。
(1) In the above embodiment, the case where the
For example, instead of measuring the in-machine temperature with the
逆に、機内温度の高低に応じてスイッチ201bを制御しても良い。上述のように、機内温度の高低に応じて熱電変換素子102の起電電圧が変化するので、熱電変換素子102の起電電圧から機内温度を推定することができるからである。
(2) 上記実施の形態においては、機内温度を参照してスイッチを制御する場合について説明したが、本発明がこれに限定されないのは言うまでもなく、これに加えて以下のようにしても良い。
Conversely, the
(2) In the above embodiment, the case where the switch is controlled with reference to the in-machine temperature has been described. Needless to say, the present invention is not limited to this, and the following may be performed.
すなわち、制御ユニット105にて機内温度の他に排紙トレイ120上の記録シートの温度を計測して、機内温度と記録シート温度との何れか一方が所定の要冷却温度よりも高ければファン100を回転駆動し、何れも要冷却温度より低ければファン100を停止しても良い。
画像形成装置が高速化させるために、定着温度が高くされたり、溶融温度が低いトナーが用いられたりするようになっている。このようにして定着温度とトナーの溶融温度が乖離した結果、トナーが固化しないまま記録シート上が排紙されると、排紙トレイ上で重なり合う記録シートどうしが貼り付くタッキングが生じるおそれがある。
That is, the
In order to increase the speed of the image forming apparatus, a toner having a high fixing temperature or a low melting temperature is used. As a result of the difference between the fixing temperature and the melting temperature of the toner as described above, if the recording sheet is discharged without solidifying the toner, there is a possibility that the overlapping recording sheets are stuck on the discharge tray.
これに対して、本変形例によれば、熱電変換素子102に蓄電池101を併用してファン100をより高速に回転させることによって記録シートを確実に冷却するので、タッキングを解消することができる。
この場合において、ファン100の排気によって生じる風を排紙トレイ上へ送るようにすれば、排紙トレイ上の記録シートを更に効率良く冷却することができる。
On the other hand, according to this modification, the recording sheet is reliably cooled by using the
In this case, if the wind generated by the exhaust of the
(3) 上記実施の形態においては特に言及しなかったが、一般的に、蓄電池を過充電すると蓄電池の寿命が短縮する等の不都合が生じるおそれがあるので、過充電防止回路を付加するのが望ましい。
例えば、蓄電池101の電圧が所定値V1まで上昇したら、蓄電池101の充電を停止すれば良い。このようにすれば、蓄電池101が過充電されないので、過充電に起因する問題を防止することができる。
(3) Although not particularly mentioned in the above embodiment, generally, overcharging the storage battery may cause inconveniences such as shortening the life of the storage battery, so an overcharge prevention circuit may be added. desirable.
For example, when the voltage of the
また、一般的に蓄電池は充電を停止すると蓄電量が自然漸減するので、充電停止中には微少量の電力を蓄電池101に供給しても良い。このようにすれば、ファンを回転駆動する際に蓄電池101から十分な電力を供給することができる。
更に、蓄電池101の充電停止状態は、蓄電池101の電圧が前記所定値V1よりも低い電圧V2に低下するまで維持するのが望ましい。このようにすれば、蓄電量の自然漸減により蓄電池101の電圧が低下しても直ぐには充電を再開しないので、充電の停止と再開が頻発するのを防止することができる。
In general, when the storage battery stops charging, the amount of stored electricity gradually decreases. Therefore, a very small amount of power may be supplied to the
Furthermore, it is desirable to maintain the charge stop state of the
なお、蓄電池101からファン100へ給電する際には、蓄電池101の電圧に関わらず、蓄電池101が回路に接続されることは言うまでもない。
Needless to say, when power is supplied from the
本発明に係る画像形成装置は、定着器の廃熱を有効利用する技術として有用である。 The image forming apparatus according to the present invention is useful as a technique for effectively using the waste heat of the fixing device.
1………………………画像形成装置
2………………………給電システム
100…………………ファン
101…………………蓄電池
102…………………熱電変換素子
103…………………放熱フィン
104…………………温度センサ
105…………………制御ユニット
110Y〜110K…イメージングユニット
111…………………露光器
112…………………中間転写ベルト
113…………………2次転写ローラ
114…………………給紙カセット
115…………………ピックアップローラ
116…………………定着器
117…………………クリーナ
118Y〜118K…トナーボトル
119…………………排紙ローラ
120…………………排紙トレイ
201…………………スイッチ
201a、201b…スイッチ
202…………………板金部
301…………………電圧計
401…………………CPU
402…………………ROM
403…………………RAM
404…………………I/Oインタフェース
405…………………内部バス
P………………………記録シート
1 ………………………
402 …………… ROM
403 …………… RAM
404 ... I /
Claims (6)
定着器からの熱を利用して発電する熱電変換素子と、
蓄電池と、
自機内を冷却するファンと、
機内温度が所定の要冷却温度よりも低ければ、熱電変換素子及び蓄電池からファンへの給電を停止して、熱電変換素子にて蓄電池を充電し、
機内温度が所定の要冷却温度よりも高ければ、熱電変換素子及び蓄電池からファンへ給電する給電制御手段と、を備える
ことを特徴とする画像形成装置。 A fixing device for thermally fixing a toner image to a recording sheet;
A thermoelectric conversion element that generates heat using heat from the fixing device;
A storage battery,
A fan that cools the inside of the aircraft,
If the in-machine temperature is lower than the required cooling temperature, power supply to the fan from the thermoelectric conversion element and the storage battery is stopped, and the storage battery is charged with the thermoelectric conversion element,
An image forming apparatus comprising: a thermoelectric conversion element and a power supply control unit configured to supply power from the storage battery to the fan if the in-machine temperature is higher than a predetermined cooling temperature.
前記給電制御手段は、温度センサの計測結果にて機内温度が所定の要冷却温度以下か否かを判定する
ことを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。 It has a temperature sensor that measures the temperature inside the machine,
The image forming apparatus according to claim 1, wherein the power supply control unit determines whether the in-machine temperature is equal to or lower than a predetermined required cooling temperature based on a measurement result of the temperature sensor.
前記給電制御手段は、電圧計にて計測した起電電圧が所定の要冷却電圧よりも低ければ、機内温度が所定の要冷却温度よりも低いと判定する
ことを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。 It has a voltmeter that measures the electromotive voltage of the thermoelectric conversion element,
The power feeding control means determines that the in-machine temperature is lower than a predetermined required cooling temperature if the electromotive voltage measured by the voltmeter is lower than the predetermined required cooling voltage. Image forming apparatus.
ことを特徴とする請求項1また請求項3に記載の画像形成装置。 The image according to claim 1 or 3, further comprising charge control means for stopping power supply from the thermoelectric conversion element to the storage battery if the electromotive voltage of the thermoelectric conversion element is lower than a predetermined charge stop voltage. Forming equipment.
ことを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。 2. The image forming apparatus according to claim 1, further comprising a charge control unit that stops power supply from the thermoelectric conversion element to the storage battery when the in-machine temperature measured by the temperature sensor is lower than a predetermined charge stop temperature.
ことを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。 The image forming apparatus according to claim 1, further comprising an overcharge prevention unit that stops power supply from the thermoelectric conversion element to the storage battery when a storage amount of the storage battery exceeds a predetermined amount.
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2008
- 2008-08-29 JP JP2008221683A patent/JP2010054961A/en active Pending
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