JP2020008765A - 熱電変換回路、及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】発電及び蓄電の効率を向上させることを課題とする。【解決手段】開示の技術の一態様に係る熱電変換回路は、複数の熱源に１対１で接続し、前記熱源の発する熱を伝熱する複数の伝熱路と、前記複数の伝熱路のそれぞれと接続して、前記伝熱路により伝熱される熱を集熱する集熱部と、前記集熱部により集熱された熱を電力に変換する熱電変換部と、前記伝熱路と前記集熱部とが接続する状態と、接続しない状態とを切り替える切替部と、を有する。【選択図】図２

Description

本発明は、熱電変換回路、及び画像形成装置に関する。

電子写真方式の画像形成装置には、定着ユニットで用いられるヒータを筆頭に、複数の熱源が存在している。これらは定着や電圧変換等を目的に発熱する。目的が終了した後の廃熱は、不要であるばかりか、画像形成装置内部の温度を上昇させ、弊害をもたらす場合がある。

このような廃熱を利用し、画像形成装置の省電力化を図る技術として、画像形成装置内部の複数の熱源による発熱を熱電変換部により熱電変換（発電）し、また蓄電デバイスに蓄電して、電力として再利用する技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。

しかしながら、特許文献１の装置では、複数の熱源に対し、熱電変換部を１対１で配設する。熱源毎の発熱量の差異に応じて熱電変換される電力量は異なるため、被給電対象が必要とする電力に応じて、複数の熱電変換部による電力を組み合わせたり、配分したりする必要が生じる場合がある。また複数の熱電変換部による電力を蓄電するために、蓄電デバイス周りに複数の回路が必要となる。このような追加の機能や構成のために電力を消費することで、発電及び蓄電の効率を低下させる場合があった。

本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであって、発電及び蓄電の効率を向上させることを課題とする。

開示の技術の一態様に係る熱電変換回路は、複数の熱源に１対１で接続し、前記熱源の発する熱を伝熱する複数の伝熱路と、前記複数の伝熱路のそれぞれと接続して、前記伝熱路により伝熱される熱を集熱する集熱部と、前記集熱部により集熱された熱を電力に変換する熱電変換部と、前記伝熱路と前記集熱部とが接続する状態と、接続しない状態とを切り替える切替部と、を有する。

本発明の実施形態によれば、発電及び蓄電の効率を向上させることができる。

実施形態に係る画像形成装置の構成の一例を示すブロック図である。 第１の実施形態に係る画像形成装置の発電及び蓄電のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。 実施形態に係る画像形成装置の給電のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。 第１の実施形態に係る画像形成装置の発電の配置の一例を説明する図である。 第１の実施形態に係る伝熱スイッチの動作の一例を説明する図である。 第１の実施形態に係る画像形成装置の動作に伴う各熱源の表面温度の時間変化の一例を説明する図である。 第１の実施形態に係る制御マイコンの構成要素を機能ブロックで示す図である。 第１の実施形態に係る画像形成装置の発電及び蓄電動作の一例を示すフローチャートである。 実施形態に係る画像形成装置の給電動作の一例を示すフローチャートである。 第２の実施形態に係る画像形成装置の発電及び蓄電のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。 第２の実施形態に係る制御マイコンの構成要素を機能ブロックで示す図である。 第３の実施形態に係る伝熱スイッチの動作の一例を説明する図である。 第４の実施形態に係る熱電変換回路の構成の一例を説明する図である。 第５の実施形態に係る熱電変換回路の構成の一例を説明する図である。 第６の実施形態に係る熱電変換回路の構成の一例を説明する図である。

以下、図面を参照して発明を実施するための形態について説明する。各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。また矢印でＸ方向、Ｙ方向、及びＺ方向を示す図面があるが、各図面において共通の方向を示すものとする。

実施形態の用語における、画像形成、記録、印字、印写、印刷等はいずれも同義語とする。

［第１の実施形態］
第１の実施形態を、図面を参照しながら説明する。

図１は、本実施形態に係る画像形成装置１００全体の主要部の構成の一例を示すブロック図である。

画像形成装置１００は、制御基板１０１と、操作入力装置１０２と、記憶装置１０３と、印刷制御ユニット１０４と、画像読取制御ユニット１０５と、表示制御ユニット１０６と、制御マイコン２００と、ＰＳＵ（Power Supply Unit）１０７と、蓄電デバイス１０８とを有する。また画像形成装置１００は、外部記憶装置１０９と、外部メディア入出力装置１１０と、印刷装置１１１と、画像読取装置１１２と、表示装置１１３とを有する。

制御基板１０１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１２１と、メモリユニット１２２と、制御ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）１３０と、画像処理制御ユニット１１４とを有する。

一点鎖線で示されている制御ＡＳＩＣ１３０は、入出力デバイス制御ユニット１３１と、記憶装置制御ユニット１３２と、ＦＡＸ（Facsimile）制御部１３３と、ＬＡＮ（Local Area Network）制御部１３４と、入力制御ユニット１３５とを有する。

これらはシステムバス１４０を介して相互に接続されている。

ＣＰＵ１２１は、画像形成装置１００の全体の動作を統括的に制御する。ＣＰＵ１２１は、メモリユニット１２２に格納されたプログラムを実行し、画像形成装置１００の動作を制御する。またＣＰＵ１２１は、記憶装置１０３に格納され、必要に応じてメモリユニット１２２に展開されるプログラムに従って、入出力デバイス制御ユニット１３１と、記憶装置制御ユニット１３２と、ＦＡＸ制御部１３３と、ＬＡＮ制御部１３４と、入力制御ユニット１３５と、画像処理制御ユニット１１４と、印刷制御ユニット１０４と、画像読取制御ユニット１０５と、表示制御ユニット１０６を制御する。

メモリユニット１２２は、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を有する。

入出力デバイス制御ユニット１３１は、外部記憶装置１０９と、外部メディア入出力装置１１０を制御し、記憶装置制御ユニット１３２は、記憶装置１０３を制御する。

画像処理制御ユニット１１４は、印刷制御ユニット１０４と、画像読取制御ユニット１０５と、表示制御ユニット１０６との間で信号及び画像データ等の入出力を行う。印刷制御ユニット１０４は印刷装置１１１を、画像読取制御ユニット１０５は画像読取装置１１２を、表示制御ユニット１０６は表示装置１１３をそれぞれ制御する。

制御マイコン２００は、ＣＰＵ２３１と、ＲＯＭ（ReadｎOnly Memory）２３２と、ＲＡＭ（Random Access Memory）２３３とを有する。ＣＰＵ２３１は、ＰＳＵ１０７と、蓄電デバイス１０８の動作を統括的に制御する。ＣＰＵ２３１は、ＲＡＭ２３３をワークエリア（作業領域）としてＲＯＭ２３２等に格納されたプログラムを実行することで、ＰＳＵ１０７と、蓄電デバイス１０８の動作を制御し、後述する各種機能を実現する。尚、制御マイコン２００の有する機能の一部、又は全部をＣＰＵ１２１により実現させてもよいし、ワイヤードロジックによるハードウェアにより実現させてもよい。制御マイコン２００の機能、ＰＳＵ１０７及び蓄電デバイス１０８の動作等は、図２の説明以降で詳述する。

操作入力装置１０２は、タッチパネルやキーボタンで構成され、ユーザはタッチパネルやキーボタンを押すことにより操作を入力することができる。

印刷装置１１１は、レーザープリンタのプロッタ、定着ユニット等を有する。

表示装置１１３は、ＣＲＴ（Cathode Ray Tube）、液晶等で構成されている。

外部メディア入出力装置から入出力できるメディアは、マルチメディアカード、スマートメディア、メモリスティック、ＳＤメモリカード、ＣＤ−ＲＯＭ（Compact Disc Read only memory）、フレキシブルディスク、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）メモリ等である。

ＦＡＸ制御部１３３は、ＦＡＸ回線１３７に接続しており、相手方のファクシミリ装置と相互通信するための制御を行う。ＬＡＮ制御部１３４は、インターネット１３６及び通信制御ユニット１３８を介してＰＣ（Personal Computer）１３９及びサーバー１４１と通信制御を実行する。

本実施形態に係る画像形成装置１００は、熱源の発熱を利用して発電した電力を蓄電し、蓄電した電力を被給電対象に供給する。

また本実施形態に係る画像形成装置１００は、動作モードとして電源オンモードと、電源オフモードと、省電力モードとを有する。電源オンモードは、画像形成装置１００の有する全部の機能が実現可能な電力供給状態を示す。電源オフモードは、画像形成装置１００への電力供給が遮断されている状態を示す。省電力モードは、画像形成装置１００の所定の機能の動作が制限された電力供給状態を示す。例えば省電力モードは、動作の制限により、画像形成装置１００に供給される電力が低減されることで、省電力化されている状態である。尚、省電力モードで制限される動作は、操作入力装置１０２等を介して任意に選択し、設定することができる。

図２は、本実施形態に係る画像形成装置１００の発電及び蓄電のためのハードウェア構成の一例を示すブロック図である。図２において、太実線の矢印は電力の伝達を示す電力ラインを表し、破線の矢印は熱の伝達を示す伝熱ラインを表す。また細実線の矢印は、制御マイコン２００に入出力する電気信号を表す。尚、蓄電デバイス１０８は、電力を蓄電する蓄電モードと、電力を供給する給電モードとを有する。

画像形成装置１００は、画像処理制御ユニット１１４と、ＣＰＵ１２１と、メモリユニット１２２と、制御ＡＳＩＣ１３０とを有する。これらは駆動時に発熱し、本実施形態では、熱源として利用される。例えば、ＣＰＵ１２１は、駆動中は６０〜８０℃の熱を発する。但し、熱源はこれらに限定されることはない。定着ユニットの定着ヒータ等、駆動時に発熱するものであれば何れも熱源として利用可能である。画像処理制御ユニット１１４、ＣＰＵ１２１、メモリユニット１２２、及び制御ＡＳＩＣ１３０は、それぞれ「熱源」の一例である。

また画像形成装置１００は、熱電変換回路３００と、ヒートシンク２１３と、ＤＣ／ＤＣ（Direct Current／Direct Current）コンバータ２１４と、制御マイコン２００と、切替回路２２０と、蓄電デバイス１０８とを有する。熱電変換回路３００は、ヒートパイプ２１０ａ〜２１０ｄと、伝熱スイッチ２５０ａ〜２５０ｄと、高熱伝導シート２１１と、ゼーベック素子２１２と、を有する。

ヒートパイプ２１０ａは画像処理制御ユニット１１４に１対１で熱的に接続する。尚、「熱的に接続する」とは、例えばヒートパイプ２１０ａと画像処理制御ユニット１１４とが接触し、画像処理制御ユニット１１４の熱がヒートパイプ２１０ａにより伝熱されることが可能な状態をいう。以下では、説明を簡略にするため、「熱的に接続する」を単に「接続する」と示す場合がある。

伝熱スイッチ２５０ａは、制御マイコン２００からの制御信号に基づき、ヒートパイプ２１０ａと高熱伝導シート２１１とが接続する状態と、接続しない状態とを切り替える。これによりヒートパイプ２１０ａが画像処理制御ユニット１１４の発する熱を高熱伝導シート２１１に伝熱できる状態と、伝熱できない状態とを切り替える。ヒートパイプ２１０ａと高熱伝導シート２１１とが接続する状態では、ヒートパイプ２１０ａは、画像処理制御ユニット１１４の発する熱を高熱伝導シート２１１に伝熱できる。

ヒートパイプ２１０ｂはＣＰＵ１２１に１対１で熱的に接続する。伝熱スイッチ２５０ｂは、制御マイコン２００からの制御信号に基づき、ヒートパイプ２１０ｂと高熱伝導シート２１１とが接続する状態と、接続しない状態とを切り替える。これによりヒートパイプ２１０ｂがＣＰＵ１２１の発する熱を高熱伝導シート２１１に伝熱できる状態と、伝熱できない状態とを切り替える。ヒートパイプ２１０ｂと高熱伝導シート２１１とが接続する状態では、ヒートパイプ２１０ｂは、ＣＰＵ１２１の発する熱を高熱伝導シート２１１に伝熱できる。

ヒートパイプ２１０ｃはメモリユニット１２２に１対１で熱的に接続する。伝熱スイッチ２５０ｃは、制御マイコン２００からの制御信号に基づき、メモリユニット１２２と高熱伝導シート２１１とが接続する状態と、接続しない状態とを切り替える。これによりヒートパイプ２１０ｃがメモリユニット１２２の発する熱を高熱伝導シート２１１に伝熱できる状態と、伝熱できない状態とを切り替える。ヒートパイプ２１０ｃと高熱伝導シート２１１とが接続する状態では、ヒートパイプ２１０ｃは、メモリユニット１２２の発する熱を高熱伝導シート２１１に伝熱できる。

ヒートパイプ２１０ｄは制御ＡＳＩＣ１３０に１対１で熱的に接続する。伝熱スイッチ２５０ｄは、制御マイコン２００からの制御信号に基づき、制御ＡＳＩＣ１３０と高熱伝導シート２１１とが接続する状態と、接続しない状態とを切り替える。これによりヒートパイプ２１０ｄが制御ＡＳＩＣ１３０の発する熱を高熱伝導シート２１１に伝熱できる状態と、伝熱できない状態とを切り替える。ヒートパイプ２１０ｄと高熱伝導シート２１１とが接続する状態では、ヒートパイプ２１０ｄは、制御ＡＳＩＣ１３０の発する熱を高熱伝導シート２１１に伝熱できる。

ヒートパイプ２１０ａ〜２１０ｄは狭小なスペースにレイアウトできるため、例えばゼーベック素子２１２から離れた位置に配置された熱源の熱を伝熱する場合等に、レイアウトが容易になる。尚、伝熱スイッチ２５０ａ〜２５０ｄの構成、作用については、別途図４〜５を用いて説明する。

ヒートパイプ２１０ａ〜２１０ｄは、それぞれ「伝熱路」の一例であり、伝熱スイッチ２５０ａ〜２５０ｄは、それぞれ「切替部」の一例である。

高熱伝導シート２１１は、熱伝導率の高い素材を用いたシート状部材である。熱伝導率の高い素材には、例えばシリコーン系の樹脂、非シリコーン系の樹脂、或いはセラミック等を用いることができる。

高熱伝導シート２１１は、ヒートパイプ２１０ａ〜２１０ｄのそれぞれに接続可能に設けられる。高熱伝導シート２１１は、伝熱スイッチ２５０ａによりヒートパイプ２１０ａと接続した場合に、ヒートパイプ２１０ａが伝熱した熱を集熱し、伝熱スイッチ２５０ｂによりヒートパイプ２１０ｂと接続した場合に、ヒートパイプ２１０ｂが伝熱した熱を集熱する。また高熱伝導シート２１１は、伝熱スイッチ２５０ｃによりヒートパイプ２１０ｃと接続した場合に、ヒートパイプ２１０ｃが伝熱した熱を集熱し、伝熱スイッチ２５０ｄによりヒートパイプ２１０ｄと接続した場合に、ヒートパイプ２１０ｄが伝熱した熱を集熱する。

ヒートパイプ２１０ａ〜２１０ｄで伝熱された熱は、高熱伝導シート２１１により集熱されることで、ゼーベック素子２１２と接触する箇所において熱分布（熱のムラ）が抑制される。これにより熱分布によるゼーベック素子２１２の熱電変換効率の低下を抑制することができる。尚、高熱伝導シート２１１は「集熱部」の一例である。

ゼーベック素子２１２は、ゼーベック効果を利用して熱と電力を変換する素子である。尚、ゼーベック効果とは、２種類の異なる金属または半導体を接合して、両端に温度差を生じさせると起電力が生じる現象をいう。

本実施形態では、ゼーベック素子２１２は、高熱伝導シート２１１とヒートシンク２１３との温度差から起電力を生じさせ、発電する。ゼーベック素子２１２は、例えば５０℃の温度差で約２〜３Ｖの電位差を発生させ、また６０℃の温度差で約５Ｖの電位差を発生させることができる。約５Ｖの電位差の場合、出力電流は約１〜２Ａである。複数のゼーベック素子２１２を直列に繋ぐことで、さらに高い電位差を発生させることも可能である。尚、ゼーベック素子２１２は、「熱電変換部」の一例である。

ヒートシンク２１３は、ゼーベック素子２１２による熱電変換のための温度差の基準となる。ヒートシンク２１３は、画像形成装置１００の外装に接続され、放熱を行う。ゼーベック素子２１２の一つの面にヒートシンク２１３を接触させることで、接触面の温度を約２０℃にすることができる。ゼーベック素子２１２は、一つの面を高熱伝導シート２１１に接触させ、他の面をヒートシンク２１３にそれぞれ接触させることで、両者の温度差に応じた起電力を生じさせる。ヒートシンク２１３は「放熱部」の一例である。

ＤＣ／ＤＣコンバータ２１４は、ゼーベック素子２１２が発生する電力を入力し、昇圧、又は降圧した一定の電圧を出力する。

尚、以下では、ＣＰＵ１２１等の複数の熱源と、伝熱スイッチ２５０ａ〜２５０ｄと、ヒートパイプ２１０ａ〜２１０ｄと、ゼーベック素子２１２と、ヒートシンク２１３と、ＤＣ／ＤＣコンバータ２１４とを総称して、「発電部」と称する場合がある。

制御マイコン２００は、伝熱スイッチ２５０ａ〜２５０ｄに制御信号を出力し、ヒートパイプ２１０ａ〜２１０ｄのうち、所定の熱源に対応するヒートパイプと高熱伝導シート２１１とが接続する状態にする。また所定の熱源に対応するヒートパイプ以外のヒートパイプと高熱伝導シート２１１とが接続しない状態にする。尚、制御マイコン２００は、「制御部」の一例である。

また制御マイコン２００は、ＣＰＵ１２１が発信する省電力モードへの移行の通知信号を受信し、電力を被給電対象に給電する給電モードに切り替えるための電気信号を切替回路２２０に出力する。ＣＰＵ１２１は、一定期間、操作信号が入力されない等の所定の条件下で画像形成装置１００が省電力モードに移行した場合に、省電力モードへの移行の通知信号を制御マイコン２００に送信する。

切替回路２２０は、制御マイコン２００からの入力信号に応じて、蓄電デバイス１０８のモードを切り替える。切替回路２２０は、発電部から蓄電デバイス１０８への電力ラインを切断する電気回路等で給電モードに切り替え、接続する電気回路等で蓄電モードに切り替える。

蓄電デバイス１０８は、電源オンモードにおいて、発電部による電力を蓄電する。また蓄電デバイス１０８は、省電力モードにおいて、蓄電した電力を被給電対象に給電する。蓄電デバイス１０８は、例えばリチウムイオン電池等の蓄電池やキャパシタである。キャパシタは所謂コンデンサであり、活性炭とチタン酸バリウム等を主原料とした蓄電器である。蓄電デバイス１０８は、「蓄電部」の一例である。

図３は、本実施形態に係る画像形成装置１００の給電のためのハードウェア構成の一例を示すブロック図である。図３において、黒色の太実線の矢印は電力の伝達を示す電力ラインを表し、黒色の細実線の矢印は省電力モードへの移行を通知する電気信号を表す。また黒色の一点鎖線の矢印は、蓄電デバイス１０８のモードを切り替える電気信号を表し、黒色の二点鎖線の矢印は、被給電対象への給電元を切り替える電気信号を表す。尚、被給電対象への給電元には、蓄電デバイス１０８とＰＳＵ１０７が含まれる。点線の矢印は電源オンモードへの移行を通知する電気信号を表し、破線の矢印は蓄電デバイス１０８の蓄電量を示す電気信号を表す。

画像形成装置１００は、圧板検知センサ２１５と、給紙センサ２１６と、主電源スイッチ２１７と、ＣＰＵ１２１と、メモリユニット１２２とを有する。これらは、省電力モード時に電力の供給を受ける被給電対象の一例である。また圧板検知センサ２１５と、給紙センサ２１６と、主電源スイッチ２１７は、省電力モードから電源オンモードへの移行を通知する電気信号を制御マイコン２００に送信する。圧板検知センサ２１５は、画像形成装置１００における画像読取装置１１２の所謂フタが操作されたことを検知し、省電力モードから電源オンモードへの移行を通知する電気信号を制御マイコン２００に送信する。給紙センサ２１６は、画像形成装置１００における印刷装置１１１に用紙が給紙されたことを検知し、省電力モードから電源オンモードへの移行を通知する電気信号を制御マイコン２００に送信する。主電源スイッチ２１７は、主電源スイッチ２１７に対する操作がなされたことを検知し、省電力モードから電源オンモードへの移行を通知する電気信号を制御マイコン２００に送信する。

また画像形成装置１００は、ＰＳＵ１０７を有する。制御マイコン２００は、ＣＰＵ１２１が発信する省電力モードへの移行の通知信号を受信し、蓄電デバイス１０８を給電モードに切り替えるための電気信号を切替回路２２０に出力する。併せて被給電対象への給電元を蓄電デバイス１０８からＰＳＵ１０７に切り替えるための電気信号を切替回路２２０に出力する。

制御マイコン２００は、圧板検知センサ２１５、給紙センサ２１６、又は主電源スイッチ２１７から電源オンモードへの移行の通知信号を受信し、被給電対象への給電元を蓄電デバイス１０８からＰＳＵ１０７に切り替えるための電気信号を切替回路２２０に出力する。併せて制御マイコン２００は、蓄電デバイス１０８を蓄電モードに切り替えるための電気信号を切替回路２２０に出力する。

さらに制御マイコン２００は、蓄電デバイス１０８の蓄電量を表示する電気信号を受信し、被給電対象への給電元を、蓄電デバイス１０８とするか、ＰＳＵ１０７とするかを切り替えるための電気信号を切替回路２２０に出力する。

切替回路２２０は、省電力モード移行通知信号に基づく制御マイコン２００からの入力信号に応じ、蓄電デバイス１０８を給電モードに切り替え、また被給電対象への給電元をＰＳＵ１０７から蓄電デバイス１０８に切り替える。

また切替回路２２０は、電源オンモードへの移行の通知信号に基づく制御マイコン２００からの入力信号に応じ、被給電対象への給電元を蓄電デバイス１０８からＰＳＵ１０７に切り替え、蓄電デバイス１０８を蓄電モードに切り替える。

さらに切替回路２２０は、蓄電デバイス１０８の蓄電量を表示する電気信号に基づく制御マイコン２００からの入力信号に応じ、被給電対象への給電元をＰＳＵ１０７、又は蓄電デバイス１０８に切り替える。

切替回路２２０は、上述のように、発電部から蓄電デバイス１０８への電力ラインを切断する電気回路等で給電モードに切り替え、接続する電気回路等で蓄電モードに切り替える。また蓄電デバイス１０８からの電力ラインとＰＳＵ１０７からの電力ラインを切り替える電気回路等により、給電元をＰＳＵ１０７、又は蓄電デバイス１０８に切り替える。

蓄電デバイス１０８の蓄電量は、蓄電デバイス１０８の有する残量ゲージからの出力を制御マイコン２００が監視することで検知される。

図４は、本実施形態に係る画像形成装置１００の発電、蓄電、及び給電の配置の一例を説明する図である。画像処理制御ユニット１１４と、ＣＰＵ１２１と、メモリユニット１２２と、制御ＡＳＩＣ１３０は、制御基板１０１上に配置されている。

ヒートパイプ２１０ａの一端は、画像処理制御ユニット１１４と接触して熱的に接続し、他端は伝熱スイッチ２５０ａにより高熱伝導シート２１１と熱的に接続可能である。同様に、ヒートパイプ２１０ｂの一端は、ＣＰＵ１２１と接触して熱的に接続し、他端は伝熱スイッチ２５０ｂにより高熱伝導シート２１１と熱的に接続可能である。ヒートパイプ２１０ｃの一端は、メモリユニット１２２と接触して熱的に接続し、他端は伝熱スイッチ２５０ｃにより高熱伝導シート２１１と熱的に接続可能である。ヒートパイプ２１０ｄの一端は、制御ＡＳＩＣ１３０と接触して熱的に接続し、他端は伝熱スイッチ２５０ｄにより高熱伝導シート２１１と熱的に接続可能である。

ヒートパイプ２１０ａ〜２１０ｄにより伝熱された熱は、伝熱スイッチ２５０ａ〜２５０ｄを介して高熱伝導シート２１１により集熱され、ゼーベック素子２１２の一方の面に伝熱される。図４の例では、ゼーベック素子２１２の下方の面が高熱伝導シート２１１と接触して伝熱される。ゼーベック素子２１２の上方の面は、図示を省略するヒートシンク２１３に接触し、両者の温度差により熱電変換が行われる。

ここで、本実施形態では、伝熱スイッチ２５０ａ〜２５０ｄは、４つの熱源のうち、最も高熱を発する熱源に接続するヒートパイプのみを高熱伝導シート２１１と接続する状態にし、他のヒートパイプは高熱伝導シート２１１と接続しない状態にする。

例えば、画像処理制御ユニット１１４が最も高温の熱を発する場合、伝熱スイッチ２５０ａはヒートパイプ２１０ａを高熱伝導シート２１１に接続させる。一方、伝熱スイッチ２５０ｂはヒートパイプ２１０ｂを高熱伝導シート２１１に接続させない。同様に伝熱スイッチ２５０ｃはヒートパイプ２１０ｃを高熱伝導シート２１１に接続させず、伝熱スイッチ２５０ｄはヒートパイプ２１０ｄを高熱伝導シート２１１に接続させない。

尚、画像処理制御ユニット１１４が最も高温の熱を発する場合、画像処理制御ユニット１１４は、「所定の熱源」の一例であり、ＣＰＵ１２１、メモリユニット１２２、及び制御ＡＳＩＣ１３０は、「所定の熱源以外の熱源」の一例である。

このようにすることで、最も高熱を発する熱源が発する熱が、相対的に低い熱源に伝熱されて高熱伝導シート２１１の温度が低下することを防ぐことができる。高熱伝導シート２１１の温度低下を防ぐことで、ゼーベック素子２１２による熱電変換効率を向上させることができる。

次に、図５は、伝熱スイッチの動作の一例を説明する図である。図５は、図４における伝熱スイッチ２５０ａを正のＸ方向から負のＹ方向に向けて視た側面図である。

伝熱スイッチ２５０ａは、Ｘ方向と平行な回動軸２５１ａ回りに回動可能なモータと、このモータのモータ軸に取り付けられ、図５に示されているようにＸ方向と直交する断面形状が平行四辺形である回動部材とを備える。伝熱スイッチ２５０ａの回動部材は、回動軸２５１ａを軸にして、図の矢印の方向に回動可能である。モータとしてＤＣモータ、ＡＣモータ、又はステッピングモータ等を用いることができる。

また図５（ａ）に示されているように、ヒートパイプ２１０ａ、及び高熱伝導シート２１１のそれぞれには、伝熱スイッチ２５０ａの斜面と接触可能な斜面部が設けられている。

図５（ａ）では、伝熱スイッチ２５０ａの一方の斜面部はヒートパイプ２１０ａの斜面部に接触し、伝熱スイッチ２５０ａの他方の斜面部は高熱伝導シート２１１の斜面部に接触している。この状態は、ヒートパイプ２１０ａから高熱伝導シート２１１への伝熱ができる状態である。

一方、図５（ｂ）では、伝熱スイッチ２５０ａは図の矢印方向に回動し、伝熱スイッチ２５０ａの両方の斜面部は、ヒートパイプ２１０ａの斜面部、及び高熱伝導シート２１１の斜面部の何れにも接触していない。この状態では、ヒートパイプ２１０ａの熱は、高熱伝導シート２１１に伝熱されず、伝熱ができない状態である。

このように伝熱スイッチ２５０ａは、回動部材の回動により、ヒートパイプ２１０ａから高熱伝導シート２１１への伝熱ができる状態と、できない状態を切り替えることができる。

また、伝熱スイッチ２５０ａは、回動軸方向（Ｘ方向）と直交する断面形状が平行四辺形である回動部材を備えることで、伝熱できる状態の時に、ヒートパイプ２１０ａ、及び高熱伝導シート２１１とを確実に接触させて接触不良を防ぐことができ、また接触面積を増やすことができる。これにより、伝熱スイッチ２５０ａとヒートパイプ２１０ａ、及び高熱伝導シート２１１との接触不良や接触面積が小さいことによる伝熱効率の低下を抑制することができる。

また上記では、伝熱スイッチ２５０ａがモータと回動部材とを備える例を示したが、これには限定されない。例えば静電式、圧電式、電磁式等の駆動方式のＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical System）デバイスを回動させることで、ヒートパイプ２１０ａから高熱伝導シート２１１への伝熱の可否を切り替えてもよい。ＭＥＭＳデバイスにより、伝熱スイッチ２５０ａをより小型化することができる。

尚、上記では、伝熱スイッチ２５０ａを例に説明したが、伝熱スイッチ２５０ｂ〜２５０ｄも同様である。

次に、図６は、本実施形態に係る画像形成装置１００の動作に伴う各熱源（画像処理制御ユニット１１４、ＣＰＵ１２１、メモリユニット１２２、及び制御ＡＳＩＣ１３０）の表面温度の時間変化の一例を説明する図である。横軸は経過時間を示し、縦軸は、各熱源の表面温度を示している。

図６において、実線で示されているグラフ６１は画像処理制御ユニット１１４の表面温度を示し、破線で示されているグラフ６２はＣＰＵ１２１の表面温度を示している。一点鎖線で示されているグラフ６３はメモリユニット１２２の表面温度を示し、点線で示されているグラフ６４は制御ＡＳＩＣ１３０の表面温度を示している。

図６（ａ）は、例えば画像形成装置１００の画像読取装置１１２が用紙等に印刷された画像を読み取り、読み取った画像データに基づき、画像形成装置１００の印刷装置１１１が印刷を行う動作を示している。このような動作は、例えばコピー動作である。図６（ｂ）は、例えば画像形成装置１００が外部装置であるＰＣ１３９から画像データを受信し、受信した画像データに基づいて、印刷データを生成する動作を示している。このような動作は、例えば印刷データ生成動作である。

図６（ａ）において、時刻ｔ１ａは、画像形成装置１００の主電源スイッチがＯＮされた時刻である。時刻ｔ２ａは、画像読取装置１１２が用紙等に印刷された画像の読み取りを開始した時刻であり、時刻ｔ３ａは、画像読取装置１１２が用紙等に印刷された画像の読み取りを終了した時刻である。時刻ｔ４ａは、印刷装置１１１が印刷を開始した時刻であり、時刻ｔ５ａは、印刷装置１１１が印刷を終了した時刻である。

時刻ｔ１ａ〜ｔ２ａの期間は、ＣＰＵ１２１が画像形成装置１００の初期化動作等を実行し、ＣＰＵ１２１の表面温度が最も高くなっている。従ってこの期間には、伝熱スイッチ２５０ｂは、ＣＰＵ１２１に対応するヒートパイプ２１０ｂが高熱伝導シート２１１に接続する状態にする。伝熱スイッチ２５０ａ、２５０ｃ、及び２５０ｄは、ヒートパイプが高熱伝導シート２１１に接続しない状態にする。

時刻ｔ２ａ〜ｔ３ａの期間は、画像読取装置１１２が読み取った画像データがメモリユニット１２２に記憶され、メモリユニット１２２の表面温度が最も高くなっている。従ってこの期間には、伝熱スイッチ２５０ｃは、メモリユニット１２２に対応するヒートパイプ２１０ｃが高熱伝導シート２１１に接続する状態にする。伝熱スイッチ２５０ａ、２５０ｂ、及び２５０ｄは、ヒートパイプが高熱伝導シート２１１に接続しない状態にする。

時刻ｔ３ａ〜ｔ４ａの期間は、ＣＰＵ１２１が読み取った画像データを印刷装置１１１に転送する処理等を実行し、ＣＰＵ１２１の表面温度が最も高くなっている。従ってこの期間には、伝熱スイッチ２５０ｂは、ＣＰＵ１２１に対応するヒートパイプ２１０ｂが高熱伝導シート２１１に接続する状態にする。伝熱スイッチ２５０ａ、２５０ｃ、及び２５０ｄは、ヒートパイプが高熱伝導シート２１１に接続しない状態にする。

時刻ｔ４ａ〜ｔ５ａの期間は、画像処理制御ユニット１１４が読み取った画像データから印刷データを生成する処理等を実行し、画像処理制御ユニット１１４の表面温度が最も高くなっている。従ってこの期間には、伝熱スイッチ２５０ａは、画像処理制御ユニット１１４に対応するヒートパイプ２１０ａが高熱伝導シート２１１に接続する状態にする。伝熱スイッチ２５０ｂ、２５０ｃ、及び２５０ｄは、ヒートパイプが高熱伝導シート２１１に接続しない状態にする。

一方、図６（ｂ）において、時刻ｔ１ｂは、画像形成装置１００の主電源スイッチがＯＮされた時刻である。時刻ｔ２ｂは、画像形成装置１００が画像データを受信し、ＣＰＵ１２１が制御ＡＳＩＣ１３０を制御し、印刷データの生成を開始した時刻である。時刻ｔ３ｂは、印刷データの生成が終了した時刻である。

時刻ｔ１ｂ〜ｔ２ｂの期間は、ＣＰＵ１２１が画像形成装置１００の初期化動作等を実行し、ＣＰＵ１２１の表面温度が最も高くなっている。従ってこの期間には、伝熱スイッチ２５０ｂは、ＣＰＵ１２１に対応するヒートパイプ２１０ｂが高熱伝導シート２１１に接続する状態にする。伝熱スイッチ２５０ａ、２５０ｃ、及び２５０ｄは、ヒートパイプが高熱伝導シート２１１に接続しない状態にする。

時刻ｔ２ｂ〜ｔ３ｂの期間は、制御ＡＳＩＣ１３０が印刷データの生成のために駆動されるため、制御ＡＳＩＣ１３０の表面温度が最も高くなっている。従ってこの期間には、
伝熱スイッチ２５０ｄは、制御ＡＳＩＣ１３０に対応するヒートパイプ２１０ｄが高熱伝導シート２１１に接続する状態にする。伝熱スイッチ２５０ａ、２５０ｂ、及び２５０ｃは、ヒートパイプを高熱伝導シート２１１に接続しない状態にする。

上記のように、各熱源の発熱量は時間変化し、時間変化は画像形成装置１００の行う動作により異なる。図６に示されているような動作に伴う各熱源の温度の時間変化は、温度プロファイルとして、メモリユニット１２２等に記憶されている。伝熱スイッチ２５０ａ〜２５０ｄによる接続する状態と、接続しない状態の切り替えは、このような温度プロファイルに基づき、制御され、実施される。

図７は、本実施形態に係る制御マイコン２００の構成要素を機能ブロックで示す図である。図７において、太実線の矢印は電力の伝達を示す電力ラインを表し、細実線の矢印は制御マイコン２００に入出力する電気信号を表す。

尚、図７に示される制御マイコン２００の機能ブロックは概念的なものであり、必ずしも物理的に図示の如く構成されていることを要しない。各機能ブロックの全部又は一部を、任意の単位で機能的又は物理的に分散・結合して構成することが可能である。各機能ブロックにて行われる各処理機能は、その全部又は任意の一部が、制御マイコン２００の有するＣＰＵ２３１にて実行されるプログラムにて実現され、或いはワイヤードロジックによるハードウェアとして実現されうる。

図７において、制御マイコン２００は、動作モード検知部２０１と、蓄電量判定部２０２と、蓄電制御部２０３と、給電制御部２０４と、動作検知部２０５と、記憶部２０６と、時刻取得部２０７と、切替制御部２０８とを有する。

動作モード検知部２０１は、ＣＰＵ１２１から省電力モード移行通知信号を受信して画像形成装置１００の省電力モードへの移行を検知する。また動作モード検知部２０１は、圧板検知センサ２１５、給紙センサ２１６、又は主電源スイッチ２１７から電源オンモード移行通知信号を受信して電源オンモードへの移行を検知する。さらに動作モード検知部２０１は、主電源スイッチ２１７から電源オフモード移行通知信号を受信し、電源オフモードへの移行を検知する。動作モード検知部２０１は、検知結果を蓄電制御部２０３、又は給電制御部２０４に出力する。

蓄電量判定部２０２は、省電力モード時において、蓄電デバイス１０８の蓄電量を検知して被給電対象への給電元を、ＰＳＵ１０７にするか、蓄電デバイス１０８にするかを判定し、結果を給電制御部２０４に出力する。

蓄電制御部２０３は、省電力モードへの移行が検知された場合に、蓄電デバイス１０８を給電モードにするための電気信号を切替回路２２０に出力する。また蓄電制御部２０３は、電源オンモードへの移行が検知された場合に、蓄電デバイス１０８を蓄電モードにするための電気信号を切替回路２２０に出力する。

給電制御部２０４は、省電力モードへの移行が検知された場合に、給電元を蓄電デバイス１０８にするための電気信号を切替回路２２０に出力する。また給電制御部２０４は、電源オンモードへの移行が検知された場合に、給電元をＰＳＵ１０７にするための電気信号を切替回路２２０に出力する。さらに給電制御部２０４は、省電力モードへの移行が検知された場合において、蓄電デバイス１０８の蓄電量が規定値以下の場合に、給電元をＰＳＵ１０７にするための電気信号を切替回路２２０に出力する。

動作検知部２０５は、画像形成装置１００の動作を検知する。画像形成装置１００の動作は、例えば、図６に示したようなコピー動作、印刷データ生成動作等である。動作検知部２０５は、操作入力装置１０２に対するユーザの操作や、外部装置からの画像データの受信を検知すること等により、画像形成装置１００の実施する動作を検知し、検知結果を切替制御部２０８に出力する。

記憶部２０６は、画像形成装置１００の動作毎の各熱源の温度の時間変化を、温度プロファイルとして記憶する。記憶部２０６は、例えばメモリユニット１２２等により実現される。温度プロファイルは、伝熱スイッチ２５０ａ〜２５０ｄそれぞれによる、ヒートパイプと高熱伝導シート２１１とが「接続する状態」と「接続しない状態」の切り替えを、切替制御部２０８が制御する際に用いられる。

時刻取得部２０７は、時刻データを取得する。時刻取得部２０７は、画像形成装置１００が備えるタイマー等により実現される。

切替制御部２０８は、伝熱スイッチ２５０ａ〜２５０ｄのそれぞれによる、ヒートパイプと高熱伝導シート２１１とが「接続する状態」と「接続しない状態」の切り替えを制御する。切替制御部２０８は、動作検知部２０５が検知した画像形成装置１００の実施する動作に基づき、記憶部２０６を参照して温度プロファイルを取得する。切替制御部２０８は、時刻取得部２０７が取得する時刻と、温度プロファイルに従って、伝熱スイッチ２５０ａ〜２５０ｄそれぞれによる、ヒートパイプと高熱伝導シート２１１とが「接続する状態」と「接続しない状態」の切り替えを制御する。

例えば図６（ａ）の例において、切替制御部２０８は、時刻ｔ１ａ〜ｔ２ａの期間には、伝熱スイッチ２５０ｂを「接続する状態」に切り替えさせ、伝熱スイッチ２５０ａ、２５０ｃ、及び２５０ｄをそれぞれ「接続しない状態」に切り替えさせる。時刻ｔ２ａ〜ｔ３ａの期間には、伝熱スイッチ２５０ｃを「接続する状態」に切り替えさせ、伝熱スイッチ２５０ａ、２５０ｂ、及び２５０ｄをそれぞれ「接続しない状態」に切り替えさせる。時刻ｔ３ａ〜ｔ４ａの期間には、伝熱スイッチ２５０ｂを「接続する状態」に切り替えさせ、伝熱スイッチ２５０ａ、２５０ｃ、及び２５０ｄをそれぞれ「接続しない状態」に切り替えさせる。時刻ｔ４ａ〜ｔ５ａの期間には、伝熱スイッチ２５０ａを「接続する状態」に切り替えさせ、伝熱スイッチ２５０ｂ、２５０ｃ、及び２５０ｄをそれぞれ「接続しない状態」に切り替えさせる。

尚、図７に示されている制御マイコン２００の有する機能は、画像形成装置１００の備えるＣＰＵやワイヤードロジックによるハードウェアにより実現されてもよい。

図８は、本実施形態に係る画像形成装置１００による発電及び蓄電動作の一例を示すフローチャートである。

先ず、画像形成装置１００は、主電源スイッチがオンされる等の要因により、電源オンモードに移行し、動作モード検知部２０１は、電源オンモードへの移行を検知する（ステップＳ８０１）。

次に、蓄電制御部２０３は、蓄電デバイス１０８を蓄電モードにするための電気信号を切替回路２２０に出力する。切替回路２２０は、発電部による電力を蓄電デバイス１０８に蓄電する蓄電モードに切り替える（ステップＳ８０３）。

次に、動作検知部２０５は、操作入力装置１０２に対するユーザの操作や、外部装置からの画像データの受信を検知すること等に基づき、画像形成装置１００の実施する動作を検知し、検知結果を切替制御部２０８に出力する（ステップＳ８０５）。

次に、切替制御部２０８は、動作検知部２０５の検知結果に基づき、記憶部２０６を参照して温度プロファイルを取得する（ステップＳ８０７）。

時刻取得部２０７は、時刻データを取得する（ステップＳ８０９）。時刻取得部２０７は、例えば画像形成装置１００の備えるタイマーから現在時刻を取得する。また時刻取得部２０７は、予めメモリユニット１２２に記憶しておいた主電源スイッチ２１７がオンされた時刻を、メモリユニット１２２を参照して取得する。時刻取得部２０７は、両者の差分から、主電源スイッチ２１７がオンされた時刻からの経過時間を取得することができる。

切替制御部２０８は、温度プロファイルに基づき、経過時間毎で、表面温度が最も高温になる熱源の伝熱スイッチを「接続する状態」に切り替えさせ、それ以外の熱源の伝熱スイッチを「接続しない状態」に切り替えさせる（ステップＳ８１１）。

画像形成装置１００の動作に応じて熱源が駆動され、駆動に伴い熱源が発熱する（ステップＳ８１３）。

次に、ゼーベック素子２１２は、ヒートパイプ２１０ａ〜２１０ｄ、及び高熱伝導シート２１１により集熱された熱源の熱を熱電変換し、電力を生じさせる（ステップＳ８１５）。尚、この場合、ヒートパイプ２１０ａ〜２１０ｄのうち、伝熱するのは、伝熱スイッチにより伝熱可にされたヒートパイプである。

次に、ＤＣ／ＤＣコンバータ２１４は、ゼーベック素子２１２が生じさせた電力を一定電圧に昇圧する。尚、昇圧する電圧は予め規定されており、ＤＣ／ＤＣコンバータ２１４は、制御マイコン２００による制御の下、一定電圧に昇圧する（ステップＳ８１７）。

次に、蓄電デバイス１０８は、ＤＣ／ＤＣコンバータ２１４の出力を蓄電する（ステップＳ８１９）。

次に、動作モード検知部２０１は、画像形成装置１００の動作モードが省電力モードに移行したかを検知する（ステップＳ８２１）。

省電力モードに移行された場合（ステップＳ８２１、Ｙｅｓ）、発電及び蓄電動作は終了する。一方、省電力モードに移行しない場合は（ステップＳ８２１、Ｎｏ）、ステップＳ８０５に戻り、各動作が継続される。

以上のように発電及び蓄電動作が行われることで、熱源の発する熱が熱電変換され、発電された電力が蓄電デバイス１０８に蓄電される。

続いて図９は、本実施形態に係る画像形成装置１００による給電動作の一例を示すフローチャートである。

先ず、画像形成装置１００が一定期間、操作がされない等の要因により、省電力モードに移行する（ステップＳ９０１）。

次に動作モード検知部２０１が省電力モードへの移行を検知する（ステップＳ９０３）。

次に、蓄電制御部２０３は、蓄電デバイス１０８を給電モードにするための電気信号を切替回路２２０に出力する。切替回路２２０は、蓄電制御部２０３からの電気信号に応じて、蓄電デバイス１０８を給電モードに切り替える（ステップＳ９０５）。

次に、蓄電量判定部２０２は、蓄電デバイス１０８の蓄電量が規定値以上かを検知する（ステップＳ９０７）。

蓄電デバイス１０８の蓄電量が規定値以上の場合（ステップＳ９０７、Ｙｅｓ）、蓄電量判定部２０２は、給電元を蓄電デバイス１０８と判定し、判定結果を給電制御部２０４に出力する。給電制御部２０４は、判定結果に応じ、被給電対象への給電元を蓄電デバイス１０８に切り替えるための電気信号を切替回路２２０に出力する。切替回路２２０は、給電制御部２０４からの電気信号に応じて給電元を蓄電デバイス１０８に切り替える（ステップＳ９０９）。

次に、蓄電デバイス１０８は、給電を行う（ステップＳ９１１）。

次に、動作モード検知部２０１は、画像形成装置１００の動作モードが電源オンモードに移行するかを検知する（ステップＳ９１３）。

電源オンモードに移行する場合（ステップＳ９１３、Ｙｅｓ）、給電制御部２０４は、給電元をＰＳＵ１０７に切り替えるための電気信号を切替回路２２０に出力する。切替回路２２０は、給電制御部２０４からの電気信号に応じて給電元をＰＳＵ１０７に切り替える（ステップＳ９１５）。一方、電源オンモードに移行しない場合（ステップＳ９１３、Ｎｏ）、ステップＳ９０７に戻る。

次に、蓄電制御部２０３は、蓄電デバイス１０８を蓄電モードにするための電気信号を切替回路２２０に出力する。切替回路２２０は、蓄電制御部２０３からの電気信号に応じて、蓄電デバイス１０８を蓄電モードに切り替える（ステップＳ９１７）。

次に、画像形成装置１００は、電源オンモードに移行する（ステップＳ９１９）。

ステップＳ８０７に戻り、蓄電デバイス１０８の蓄電量が規定値より小さい場合（ステップＳ９０７、Ｎｏ）、蓄電量判定部２０２は、給電元をＰＳＵ１０７と判定し、判定結果を給電制御部２０４に出力する。給電制御部２０４は、判定結果に応じ、被給電対象への給電元をＰＳＵ１０７に切り替えるための電気信号を切替回路２２０に出力する。切替回路２２０は、給電制御部２０４からの電気信号に応じて給電元をＰＳＵ１０７に切り替える（ステップＳ９２１）。

次に、ＰＳＵ１０７は、給電を行う（ステップＳ９２３）。

次に、動作モード検知部２０１は、画像形成装置１００の動作モードが電源オンモードに移行するかを検知する（ステップＳ９２５）。

電源オンモードに移行する場合（ステップＳ９２５、Ｙｅｓ）、ステップＳ９１７に移る。一方、電源オンモードに移行しない場合（ステップＳ９２５、Ｎｏ）、ステップＳ８２３に戻り、ＰＳＵ１０７による給電が継続される。

以上のように給電動作が行われることで、蓄電デバイス１０８、又はＰＳＵ１０７から被給電対象に給電される。

以上説明してきたように、本実施形態では、複数の熱源の熱を、ヒートパイプ２１０ａ〜２１０ｄで伝熱して高熱伝導シート２１１で集熱し、集熱した熱から１つの熱電変換部により電力を生じさせる。複数の熱源に対し、熱電変換部を１対１で配設せず、１つに集熱してから熱電変換するため、複数の熱電変換部による電力を組み合わせたり、配分したりする必要がない。また蓄電デバイス周りに、熱電変換部に応じた複数の回路を設ける必要もない。従って、このような追加の機能や構成による電力の消費を抑制することができ、発電及び蓄電の効率を向上させることができる。

また、本実施形態では、画像形成装置１００の実施する動作に応じて、切替制御部２０８は、最も高温に発熱する熱源の伝熱スイッチを、ヒートパイプと高熱伝導シート２１１とが「接続する状態」に切り替えさせ、最も高温に発熱する熱源以外の熱源の伝熱スイッチを「接続しない状態」に切り替えさせる。これにより、最も高熱を発する熱源が発する熱が、相対的に低い熱源に伝熱されて高熱伝導シート２１１の温度が低下することを防ぐことができる。高熱伝導シート２１１の温度低下を防ぐことで、ゼーベック素子２１２による熱電変換効率（発電効率）を向上させることができる。

本実施形態では、画像形成装置１００が電源オンモードの場合に、複数の熱源の発熱を利用して蓄電デバイス１０８に蓄電し、画像形成装置１００が省電力モードの場合に、蓄電デバイス１０８から被給電対象に給電する。これにより廃熱を利用して省電力化を図ることができる。

本実施形態では、画像形成装置１００が省電力モードの場合において、蓄電デバイス１０８に規定値以上の蓄電量がある場合に、蓄電デバイス１０８から被給電対象に給電する。蓄電デバイス１０８に規定値以上の蓄電量がない場合には、ＰＳＵ１０７から被給電対象に給電する。これにより省電力モード時に、被給電対象への供給電力が不足することを防止することができる。

本実施形態では、複数の熱源による発熱を、高熱伝導シート２１１で集熱することにより、ゼーベック素子２１２との接触する箇所の熱分布を抑制し、熱分布による熱電変換効率の低下を抑制することができる。

本実施形態では、複数の熱源による発熱を、ヒートパイプ２１０ａ〜２１０ｄにより伝熱する。ヒートパイプ２１０ａ〜２１０ｄは狭小なスペースにレイアウトできるため、例えば熱電変換部から離れた位置に配置された熱源の熱を伝熱する場合等に、伝熱及び集熱のための構成のレイアウトが容易になる。

［第２の実施形態］
次に、第２の実施形態に係る画像形成装置の一例を説明する。尚、第１の実施形態において、既に説明した実施形態と同一構成部分についての説明は省略する場合がある。

図１０は、本実施形態に係る画像形成装置１００ａの発電及び蓄電のためのハードウェア構成の一例を示すブロック図である。画像形成装置１００ａは、熱電変換回路３００ａを有し、熱電変換回路３００ａは、電流センサ２５２ａ〜２５２ｄを有する。電流センサ２５２ａは、画像処理制御ユニット１１４に流れる負荷電流を検出し、検出値を示す信号を制御マイコン２００ａに出力する。同様に、電流センサ２５２ｂは、ＣＰＵ１２１に流れる負荷電流を検出し、検出値を示す信号を制御マイコン２００ａに出力する。電流センサ２５２ｃは、メモリユニット１２２に流れる負荷電流を検出し、検出値を示す信号を制御マイコン２００ａに出力する。電流センサ２５２ｄは、制御ＡＳＩＣ１３０に流れる負荷電流を検出し、検出値を示す信号を制御マイコン２００ａに出力する。

図１１は、本実施形態に係る画像形成装置１００ａの有する制御マイコン２００ａの構成要素を機能ブロックで示す図である。制御マイコン２００ａは、記憶部２０６ａと、高温熱源特定部２０９を有する。

記憶部２０６ａは、伝熱スイッチ２５０ａ〜２５０ｄによる切替を判定するための、各熱源を流れる電流量の閾値を記憶する。

高温熱源特定部２０９は、電流センサ２５２ａ〜２５２ｄから各熱源を流れる負荷電流量を示す信号を入力する。また高温熱源特定部２０９は、記憶部２０６ａを参照し、電流量の閾値を取得する。高温熱源特定部２０９は、電流センサ２５２ａ〜２５２ｄからの入力信号と閾値を比較することで、閾値以上の電流量が流れる熱源を特定することができる。

高温熱源特定部２０９は、閾値以上の電流量が流れる熱源を示す信号を切替制御部２０８に出力し、切替制御部２０８は入力信号の示す熱源の伝熱スイッチを、ヒートパイプと高熱伝導シート２１１とが「接続する状態」に切り替えさせる。また切替制御部２０８は入力信号の示す熱源以外の熱源の伝熱スイッチを「接続しない状態」に切り替えさせる。尚、閾値は、「所定値」の一例である。

このように本実施形態では、熱源を流れる負荷電流量が閾値以上かを判定することで、表面温度が高い熱源を特定し、表面温度が高い熱源の伝熱スイッチを、ヒートパイプと高熱伝導シート２１１とが「接続する状態」にし、それ以外の熱源の伝熱スイッチを「接続しない状態」にする。これにより、高熱を発する熱源を正確に特定し、高熱を発する熱源の発する熱が、相対的に低い熱源に伝熱されて高熱伝導シート２１１の温度が低下することを防ぐことができる。高熱伝導シート２１１の温度低下を防ぐことで、ゼーベック素子２１２による熱電変換効率を向上させることができる。

尚、これ以外の効果は、第１の実施形態で説明したものと同様である。

尚、図１１に示されている制御マイコン２００ａの有する機能は、画像形成装置１００ａの備えるＣＰＵやワイヤードロジックによるハードウェアにより実現されてもよい。

［第３の実施形態］
次に、第３の実施形態に係る画像形成装置の一例を説明する。尚、第１〜２の実施形態において、既に説明した実施形態と同一構成部分についての説明は省略する場合がある。

本実施形態に係る伝熱スイッチは、サーモスタットを含んでいる。ここでサーモスタットとは、所定の温度に達した場合に、接点が自動的に開閉する機器である。より詳しくは、例えば、熱膨張係数の異なる２種類以上の金属または合金が接着されて板状に仕上げられ、温度変化に応じて湾曲することで、接点を温度により自動的に開閉するバイメタルサーモスタットである。

本実施形態において、バイメタルサーモスタット等のサーモスタットは、所定の温度に達した場合に、ヒートパイプと高熱伝導シートとが接続する状態と接続しない状態に切り替える。

図１２は、本実施形態に係る伝熱スイッチの動作の一例を説明する図である。図１２は、図４における伝熱スイッチ２５０ａを正のＸ方向から負のＹ方向に向けて視た側面図である。図１２では、伝熱スイッチ２５０ａに代えて伝熱スイッチ２５３ａが示されている。伝熱スイッチ２５３ａはバイメタルサーモスタットを含んでいる。

図１２（ａ）では、伝熱スイッチ２５３ａは温度により湾曲しており、一方の端部はヒートパイプ２１０ａに接触し、他方の端部は高熱伝導シート２１１に接触している。この状態は、ヒートパイプ２１０ａと高熱伝導シート２１１とが接続し、ヒートパイプ２１０ａから高熱伝導シート２１１への伝熱ができる状態である。

一方、図５（ｂ）では、伝熱スイッチ２５３ａは湾曲せず、一方の端部はヒートパイプ２１０ａに接触しているが、他方の端部は高熱伝導シート２１１に接触していない。この状態は、ヒートパイプ２１０ａと高熱伝導シート２１１とが接続せず、ヒートパイプ２１０ａの熱は、高熱伝導シート２１１に伝熱できない状態である。

伝熱スイッチ２５３ａが伝熱できる状態と伝熱できない状態を切り替える所定の温度は、バイメタルサーモスタットによる接点温度として実験等で予め求められている。接点温度に到達した場合に、伝熱スイッチが伝熱できる状態になるように、伝熱スイッチ２５３ａ〜２５３ｄと、ヒートパイプ２１０ａ〜２１０ｄと、高熱伝導シート２１１の配置が設定される。尚、接点温度は、「所定の温度」の一例である。

このように、本実施形態では、伝熱スイッチがバイメタルサーモスタット等のサーモスタットを含み、所定の温度に達した場合に、サーモスタットが湾曲等の動作をして、ヒートパイプと高熱伝導シートとが接続する状態と、接続しない状態とを切り替える。これにより、切替制御部を構成に含まなくても、伝熱スイッチにより伝熱できる状態と伝熱できない状態とを切り替えることができ、装置構成を簡略化することができる。

尚、これ以外の効果は、第１〜２の実施形態で説明したものと同様である。

［第４の実施形態］
次に、第４の実施形態に係る画像形成装置の一例を説明する。尚、第１〜３の実施形態において、既に説明した実施形態と同一構成部分についての説明は省略する場合がある。

本実施形態に係る画像形成装置は、熱電変換回路３００ｂを有する。図１３は、熱電変換回路３００ｂの構成の一例を説明する図である。図１３に示されているように、熱電変換回路３００ｂは、プリント基板２６０と、伝熱用ビア２６１とを有する。

プリント基板２６０は４層構造であり、伝熱用ビア２６１は各層を貫通して４層を跨ぐようにして設けられる。ここでビアは、多層のプリント基板で層間を接続するメッキ穴であり、伝熱用ビアは、部品が発生する熱を効率よく基板に放熱するために使われるビアである。尚、プリント基板２６０は、「基板」の一例である。

プリント基板２６０の一方の面（図１３では下側の面）に実装された画像処理制御ユニット１１４は、ヒートパイプ２１０ａを介して伝熱用ビア２６１に熱的に接続している。プリント基板２６０の他方の面（図１３では上側の面）には、ヒートパイプ２１０ａと、伝熱スイッチ２５０ａと、高熱伝導シート２１１が設けられる。ヒートパイプ２１０ａは伝熱用ビア２６１と伝熱スイッチ２５０ａに、伝熱スイッチ２５０ａはヒートパイプ２１０ａと高熱伝導シート２１１に、それぞれ熱的に接続している。

画像処理制御ユニット１１４の発する熱は、伝熱用ビア２６１を介して、一方の面から他方の面に伝熱され、ヒートパイプ２１０ａと伝熱スイッチ２５０ａを介して、高熱伝導シート２１１に伝熱され、高熱伝導シート２１１より集熱される。

このように本実施形態では、伝熱用ビア２６１を介して伝熱することで、プリント基板２６０の各面への伝熱を可能にする。従ってプリント基板２６０の両面に実装されている熱源を１箇所に集熱することができる。プリント基板２６０の面を有効活用した熱源の実装ができるとともに、実装された熱源の発する熱を発電に有効活用することができる。

上記では、複数の熱源のうち、画像処理制御ユニット１１４の発熱の伝熱を例に説明したが、他の熱源においても同様である。

尚、これ以外の効果は、第１〜３の実施形態で説明したものと同様である。

［第５の実施形態］
次に、第５の実施形態に係る画像形成装置の一例を説明する。尚、第１〜４の実施形態において、既に説明した実施形態と同一構成部分についての説明は省略する場合がある。

本実施形態に係る画像形成装置は、熱電変換回路３００ｃを有する。図１４は、熱電変換回路３００ｃの構成の一例を説明する図である。熱電変換回路３００ｃは、プリント基板２７０を有する。

プリント基板２７０は、５層構造であり、うち内部にある１層は耐熱層２７１である。プリント基板２７０の表面には、画像処理制御ユニット１１４が実装されている。ヒートパイプ２１０ａは、一端がプリント基板２７０の表面において画像処理制御ユニット１１４に熱的に接続し、他端はプリント基板２７０の表面で伝熱スイッチ２５０ａに熱的に接続する。ヒートパイプ２１０ａは、一部がプリント基板２７０の内部に埋め込まれ、プリント基板２７０の内部において、ヒートパイプ２１０ａの周囲は耐熱層２７１に包囲されている。伝熱スイッチ２５０ａは、ヒートパイプ２１０ａと高熱伝導シート２１１に熱的に接続する。

尚、プリント基板２７０は、「基板」の一例であり、プリント基板２７０の内部に埋め込まれたヒートパイプ２１０ａの一部は、「伝熱部」の一例である。

例えば、ヒートパイプ２１０ａがプリント基板２７０の表面に設けられると、ヒートパイプ２１０ａで伝熱される熱が、プリント基板２７０にも伝熱されてしまい、熱損失が生じる場合がある。またヒートパイプ２１０ａからプリント基板２７０に伝熱された熱が、プリント基板２７０に設けられた信号線の温度を上昇させ、ノイズを発生させる場合がある。

本実施形態では、ヒートパイプ２１０ａの一部を、プリント基板２７０の内部に埋め込み、これを耐熱層で包囲することで、ヒートパイプ２１０ａからプリント基板２７０への伝熱を抑制する。これにより熱損失を防ぐとともに、プリント基板２７０に設けられた信号線の温度上昇を防ぐことができる。そして熱電変換効率を向上させ、またプリント基板の信号ノイズを抑制することができる。

尚、これ以外の効果は、第１〜４の実施形態で説明したものと同様である。

また上記では、プリント基板２７０が、耐熱層２７１を１層含む５層構造である例を示したが、これには限定されない。５層より多くてもよいし、少なくてもよい。また耐熱層が１層より多くてもよい。また耐熱層の位置は、図１４に示されているような、熱源が実装されている側の表面から２層目に限定されることなく、任意の層であってよい。

［第６の実施形態］
次に、第６の実施形態に係る画像形成装置の一例を説明する。尚、第１〜５の実施形態において、既に説明した実施形態と同一構成部分についての説明は省略する場合がある。

本実施形態に係る画像形成装置は、熱電変換回路３００ｄを有する。図１５は、熱電変換回路３００ｄの構成の一例を説明する図である。熱電変換回路３００ｄは、プリント基板２８１〜２８２と、伝熱用コネクタ２９１〜２９２と、伝熱用ハーネス２９０とを有する。

伝熱用コネクタ２９１はプリント基板２８１に設けられ、伝熱用コネクタ２９２はプリント基板２８２に設けられている。伝熱用ハーネス２９０の一端は伝熱用コネクタ２９１に接続し、他端は伝熱用コネクタ２９２に接続し、伝熱用コネクタ２９１と伝熱用コネクタ２９２は伝熱用ハーネス２９０を介して熱的に接続されている。

伝熱用コネクタ２９１〜２９２は、例えば、熱伝導率の高い素材で作製されたコネクタである。伝熱用コネクタ２９１〜２９２は、プリント基板２８１、又は２８２に実装された熱源の発する熱を、伝熱用ハーネス２９０に伝熱し、或いは伝熱用ハーネス２９０から伝熱される。

伝熱用ハーネス２９０も同様に、熱伝導率の高い素材で作製されたハーネスである。プリント基板２８１、又は２８２の一方の発する熱を、伝熱用ハーネス２９０を介して他方のプリント基板に伝熱することができる。

熱伝導率の高い素材は、例えばシリコーン系の樹脂、非シリコーン系の樹脂、セラミック、或いはアルミニウム等である。

尚、プリント基板２８１〜２８２は、「複数の基板」の一例である。伝熱用ハーネス２９０は、「伝熱用配線」の一例であり、伝熱用コネクタ２９１〜２９２は、「伝熱用接続部材」の一例である。

例えば、電源基板におけるアナログ回路基板と、制御用のデジタル回路基板のように、１つの画像形成装置に、複数のプリント基板が設けられる場合がある。本実施形態では、各プリント基板に設けられた伝熱用コネクタを介して、伝熱用ハーネスにより複数の基板を熱的に接続する。これにより、複数の基板に設けられた各熱源の発熱を１箇所に集熱し、熱電変換することができる。そして複数の基板に設けられた各熱源による多くの発熱を熱電変換し、発電量を増やすことができる。

尚、これ以外の効果は、第１〜４の実施形態で説明したものと同様である。

また上記では、２つのプリント基板に適用する例を示したが、これには限定されず、複数の伝熱用ハーネスを用いて、さらに多くのプリント基板に本実施形態を適用してもよい。

以上、実施形態に係る画像形成装置、及び画像形成方法について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々の変形及び改良が可能である。

１００ 画像形成装置
１０１ 制御基板
１０７ ＰＳＵ
１０８ 蓄電デバイス（蓄電部の一例）
１１４ 画像処理制御ユニット
１２１ ＣＰＵ
１２２ メモリユニット
１３０ 制御ＡＳＩＣ
２００ 制御マイコン（制御部の一例）
２０１ 動作モード検知部
２０２ 蓄電量判定部
２０３ 蓄電制御部
２０４ 給電制御部
２０５ 動作検知部
２０６ 記憶部
２０７ 時刻取得部
２０８ 切替制御部
２０９ 高温熱源特定部
２１０ａ〜２１０ｄ ヒートパイプ（伝熱路の一例）
２１１ 高熱伝導シート（集熱部の一例）
２１２ ゼーベック素子（熱電変換部の一例）
２１３ ヒートシンク（放熱部の一例）
２１４ ＤＣ／ＤＣコンバータ
２１５ 圧板検知センサ
２１６ 給紙センサ
２１７ 主電源スイッチ
２２０ 切替回路
２５０ａ〜２５０ｄ、２５３ａ〜２５３ｄ 伝熱スイッチ（切替部の一例）
２５２ａ〜２５２ｄ 電流センサ
２６０、２７０、２８１、２８２ プリント基板（基板の一例）
２６１ 伝熱用ビア
２７１ 耐熱層
２９０ 伝熱用ハーネス（伝熱用配線の一例）
２９１、２９２ 伝熱用コネクタ（伝熱用接続部材の一例）
３００、３００ａ、３００ｂ、３００ｃ、３００ｄ 熱電変換回路

特開２０１３−７９７６号公報

Claims (12)

1. 複数の熱源に１対１で接続し、前記熱源の発する熱を伝熱する複数の伝熱路と、
   前記複数の伝熱路のそれぞれと接続して、前記伝熱路により伝熱される熱を集熱する集熱部と、
   前記集熱部により集熱された熱を電力に変換する熱電変換部と、
   前記伝熱路と前記集熱部とが接続する状態と、接続しない状態とを切り替える切替部と、を有する
   ことを特徴とする熱電変換回路。
2. 前記熱電変換回路は、放熱部を有し、
   前記熱電変換部は、前記集熱部と前記放熱部との温度差に応じて電力を発生する
   ことを特徴とする請求項１に記載の熱電変換回路。
3. 前記電力を蓄電する蓄電部を有する
   ことを特徴とする請求項１、又は２に記載の熱電変換回路。
4. 前記切替部を制御する制御部を有する
   ことを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の熱電変換回路。
5. 前記制御部は、前記切替部に、所定の熱源に対応する前記伝熱路と前記集熱部とが接続する状態にさせ、前記所定の熱源以外の熱源に対応する前記伝熱路と前記集熱部とが接続しない状態にさせる
   ことを特徴とする請求項４に記載の熱電変換回路。
6. 前記制御部は、前記切替部に、所定値以上の電流量が流れる熱源に対応する前記伝熱路と前記集熱部とが接続する状態にさせ、前記所定値以上の電流量が流れる熱源以外の熱源に対応する前記伝熱路と前記集熱部とが接続しない状態にさせる
   ことを特徴とする請求項４、又は５に記載の熱電変換回路。
7. 前記切替部は、サーモスタットを含み、
   前記サーモスタットは、所定の温度に達した場合に、前記伝熱路と前記集熱部とが接続する状態と、接続しない状態とを切り替える
   ことを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の熱電変換回路。
8. 前記熱電変換回路は、複数の層を含み、前記熱源が実装される基板を有し、
   前記基板は、前記熱源が発する熱を、前記層に伝熱する伝熱用ビアを備える
   ことを特徴とする請求項１乃至７の何れか１項に記載の熱電変換回路。
9. 前記熱電変換回路は、複数の層を含み、前記熱源が実装される基板を有し、
   前記基板は、
   前記基板の表面、又は内部に設けられた伝熱部と、
   前記伝熱部を包囲する耐熱層と、を備える
   ことを特徴とする請求項１乃至８の何れか１項に記載の熱電変換回路。
10. 前記熱電変換回路は、
    前記熱源が実装された複数の基板と、
    前記複数の基板間で前記熱源の発する熱を伝熱する伝熱用配線と、を有し、
    前記基板は、前記伝熱用配線に接続する伝熱用接続部材を備える
    ことを特徴とする請求項１乃至９の何れか１項に記載の熱電変換回路。
11. 請求項１乃至１０の何れか１項に記載の熱電変換回路を有する画像形成装置。
12. 前記熱電変換回路は、前記切替部を制御する制御部を有し、
    前記画像形成装置は、前記熱源のそれぞれの発熱量が動作毎で異なる、複数の前記動作を行い、
    前記制御部は、前記動作に応じて、前記切替部に、所定の熱源に対応する前記伝熱路と前記集熱部とが接続する状態にさせ、前記所定の熱源以外の熱源に対応する前記伝熱路と前記集熱部とが接続しない状態にさせる
    ことを特徴とする請求項１１に記載の画像形成装置。